Orașul Viselor
Deci, în 1963, a fost deschis un centru de microelectronică în Zelenograd.
Din voința sorții, Lukin, un cunoscut al ministrului Shokin, devine directorul acestuia, și nu Staros (în timp ce Lukin nu a fost văzut niciodată în intrigi murdare, dimpotrivă - era o persoană cinstită și directă, ironic, a coincis atât de mult încât aderarea sa la principiile care l-au ajutat să ocupe acest post, din cauza ei, s-a certat cu șeful anterior și a plecat, iar Shokin avea nevoie cel puțin de cineva în loc de Staros, pe care îl ura).
Pentru mașinile SOK, aceasta a însemnat o decolare (cel puțin, au crezut ei la început) - acum puteau, cu sprijinul constant al lui Lukin, să fie implementate folosind microcircuite. În acest scop, i-a dus pe Yuditsky și Akushsky la Zelenograd împreună cu echipa de dezvoltare K340A și au format un departament de calculatoare avansate la NIIFP. Timp de aproape 1, 5 ani nu au existat sarcini specifice pentru departament și și-au petrecut timpul distrându-se cu modelul T340A, pe care l-au luat cu ei de la NIIDAR și meditând la evoluțiile viitoare.
Trebuie remarcat faptul că Yuditsky a fost o persoană extrem de educată, cu o perspectivă largă, a fost activ interesat de ultimele realizări științifice din diferite domenii legate indirect de informatică și a reunit o echipă de tineri specialiști foarte talentați din diferite orașe. Sub patronajul său, s-au ținut seminarii nu numai despre aritmetica modulară, ci și despre neurocibernetică și chiar biochimie a celulelor nervoase.
După cum își amintește V. I Stafeev:
Când am venit la NIIFP ca director, datorită eforturilor lui Davlet Islamovich, acesta era încă un institut mic, dar deja funcțional. Primul an a fost dedicat găsirii unui limbaj comun de comunicare între matematicieni, cibernetică, fizicieni, biologi, chimiști … Aceasta a fost perioada de formare ideologică a colectivului, pe care Yuditsky, memoria sa binecuvântată, a numit-o în mod adecvat „Perioada cântând cântece revoluționare "pe tema:" Ce mișto aceasta este do!" Pe măsură ce s-a ajuns la înțelegerea reciprocă, au fost lansate cercetări comune serioase în direcțiile acceptate.
În acest moment Kartsev și Yuditsky s-au întâlnit și s-au împrietenit (relațiile cu grupul lui Lebedev nu au funcționat cumva din cauza elitismului lor, a apropierii de putere și a refuzului de a studia astfel de arhitecturi neortodoxe de mașini).
După cum își amintește M. D. Kornev:
Kartsev și cu mine am avut întâlniri periodice ale Consiliului științific și tehnic (Consiliul științific și tehnic), la care specialiștii au discutat despre modalitățile și problemele construirii computerelor. De obicei, ne-am invitat reciproc la aceste întâlniri: ne-am dus la ele, ei - la noi și am participat activ la discuție.
În general, dacă acestor două grupuri li s-ar oferi libertate academică, de neimaginat pentru URSS, ar fi dificil chiar să ne gândim la ce înălțimi tehnice ar fi aduse în cele din urmă și cum ar schimba informatica și proiectarea hardware.
În cele din urmă, în 1965, Consiliul de Miniștri a decis finalizarea complexului de tragere multicanal Argun (MKSK) pentru a doua etapă a A-35. Conform estimărilor preliminare, ISSC avea nevoie de un computer cu o capacitate de aproximativ 3,0 milioane de tone de echivalent petrol. Operațiuni „algoritmice” pe secundă (un termen care este în general extrem de dificil de interpretat, însemna operațiuni pentru prelucrarea datelor radar). După cum și-a amintit NK Ostapenko, o operație algoritmică pe problemele MKSK corespundea cu aproximativ 3-4 operațiuni simple pe computer, adică era nevoie de un computer cu o performanță de 9-12 MIPS. La sfârșitul anului 1967, chiar și CDC 6600 depășea capacitatea CDC 6600.
Tema a fost trimisă la concurs către trei întreprinderi simultan: Centrul pentru Microelectronică (Minelektronprom, F. V. Lukin), ITMiVT (Ministerul Industriei Radio, S. A. Lebedev) și INEUM (Minpribor, M. A. Kartsev).
Bineînțeles, Yuditsky a început să lucreze în CM și este ușor de ghicit ce schemă a mașinii a ales. Rețineți că dintre adevărații designeri ai acelor ani, numai Kartsev cu mașinile sale unice, despre care vom vorbi mai jos, ar putea concura cu el. Lebedev a fost complet în afara sferei ambelor supercalculatoare și a unor astfel de inovații arhitecturale radicale. Studentul său Burtsev a proiectat mașini pentru prototipul A-35, dar din punct de vedere al productivității, nici măcar nu erau aproape de ceea ce era necesar pentru un complex complet. Calculatorul pentru A-35 (cu excepția fiabilității și vitezei) trebuia să funcționeze cu cuvinte de lungime variabilă și mai multe instrucțiuni într-o singură comandă.
Rețineți că NIIFP avea un avantaj în baza elementelor - spre deosebire de grupurile Kartsev și Lebedev, aceștia aveau acces direct la toate tehnologiile microelectronice - ei înșiși le-au dezvoltat. În acest moment, a început dezvoltarea unui nou „Ambasador” GIS (mai târziu seria 217) la NIITT. Acestea se bazează pe o versiune fără pachete a tranzistorului dezvoltată la mijlocul anilor 60 de către Institutul de Cercetare din Electronica Semiconductoarelor din Moscova (acum NPP Pulsar) pe tema „Parabolei”. Ansamblurile au fost produse în două versiuni ale bazei elementului: pe tranzistoare 2T318 și matrice de diode 2D910B și 2D911A; pe tranzistoare KTT-4B (în continuare 2T333) și matrice de diode 2D912. Caracteristicile distinctive ale acestei serii în comparație cu schemele de film gros „Calea” (seriile 201 și 202) - viteză crescută și imunitate la zgomot. Primele ansambluri din serie au fost LB171 - element logic 8I-NOT; 2LB172 - două elemente logice 3I-NOT și 2LB173 - element logic 6I-NOT.
În 1964, era deja o tehnologie întârziată, dar încă vie, iar arhitecții de sistem ai proiectului Almaz (așa cum a fost botezat prototipul) au avut ocazia nu numai să pună imediat în funcțiune aceste GIS, ci și să le influențeze compoziția și caracteristicile, de fapt, comandând sub tine jetoane personalizate. Astfel, a fost posibilă creșterea performanței de mai multe ori - circuitele hibride se încadrează într-un ciclu de 25-30 ns, în loc de 150.
În mod surprinzător, GIS dezvoltat de echipa lui Yuditsky a fost mai rapid decât microcircuitele reale, de exemplu, seriile 109, 121 și 156, dezvoltate în 1967-1968 ca element de bază pentru computerele submarine! Nu aveau un analog străin direct, deoarece era departe de Zelenograd, seriile 109 și 121 au fost produse de fabricile Minsk Mion și Planar și Lvov's Polyaron, seria 156 - de la Institutul de Cercetare Vilnius Venta (la periferia URSS, departe de miniștri, în general, se întâmplau o mulțime de lucruri interesante). Performanța lor a fost de aproximativ 100 ns. De altfel, seria 156 a devenit faimoasă pentru faptul că pe baza sa a fost asamblat un lucru complet chtonic - un GIS multicristal, cunoscut sub numele de seria 240 „Varduva”, dezvoltat de Vilnius Design Bureau MEP (1970).
La acea vreme, în Occident, se produceau LSI-uri cu drepturi depline, în URSS, mai rămâneau 10 ani până la acest nivel de tehnologie și îmi doream foarte mult să obțin LSI-uri. Drept urmare, au făcut un fel de ersatz dintr-o grămadă (până la 13 bucăți!) De microcircuite fără cipuri de cea mai mică integrare, separate pe un substrat comun într-un singur pachet. Este dificil de spus care este mai mult în această decizie - ingeniozitate sau tehnoschizofrenie. Acest miracol s-a numit „LSI hibrid” sau pur și simplu GBIS și putem spune cu mândrie despre asta că o astfel de tehnologie nu avea analogi în lume, chiar dacă nu mai era nevoie ca nimeni altcineva să fie atât de pervertit (care este doar două (!) Aprovizionare) tensiune, + 5V și + 3V, care erau necesare pentru lucrarea acestui miracol al ingineriei). Pentru a fi complet distractiv, aceste GBIS au fost combinate pe o singură placă, obținând, din nou, un fel de sursă de module multi-chip și utilizate pentru a asambla calculatoare de navă din proiectul Karat.
Revenind la proiectul Almaz, observăm că era mult mai grav decât K340A: atât resursele, cât și echipele implicate în acesta erau colosale. NIIFP a fost responsabil pentru dezvoltarea arhitecturii și a procesorului computerului, NIITM - proiectarea de bază, sistemul de alimentare cu energie și sistemul de intrare / ieșire a datelor, NIITT - circuitele integrate.
Împreună cu utilizarea aritmeticii modulare, s-a găsit un alt mod arhitectural care crește semnificativ performanța generală: o soluție care a fost utilizată pe scară largă mai târziu în sistemele de procesare a semnalului (dar unică în acel moment și prima în URSS, dacă nu în lume) - introducerea unui coprocesor DSP în sistem și a propriului nostru design!
Ca rezultat, "Almaz" a constat din trei blocuri principale: un DSP cu o singură sarcină pentru prelucrarea preliminară a datelor radar, un procesor modular programabil care efectuează calcule de ghidare a rachetelor, un coprocesor real programabil care efectuează operații nemodulare, în principal legate de la controlul computerului.
Adăugarea DSP a dus la o scădere a puterii necesare a procesorului modular cu 4 MIPS și economii de aproximativ 350 KB de RAM (aproape de două ori). Procesorul modular în sine avea o performanță de aproximativ 3,5 MIPS - de o dată și jumătate mai mare decât K340A. Proiectul a fost finalizat în martie 1967. Bazele sistemului au fost lăsate la fel ca în K340A, capacitatea de memorie a fost mărită la 128K cuvinte de 45 de biți (aproximativ 740 KB). Memoria cache a procesorului - 32 de cuvinte pe 55 de biți. Consumul de energie a fost redus la 5 kW, iar volumul mașinii a fost redus la 11 dulapuri.
Academicianul Lebedev, după ce s-a familiarizat cu operele lui Yuditsky și Kartsev, și-a retras imediat versiunea de la examinare. În general, care a fost problema grupului Lebedev este puțin neclară. Mai exact, nu este clar ce fel de vehicul au scos din competiție, deoarece în același timp dezvoltau predecesorul Elbrus - 5E92b, doar pentru misiunea de apărare antirachetă.
De fapt, până atunci, Lebedev însuși se transformase complet într-o fosilă și nu putea oferi idei radical noi, în special cele superioare mașinilor SOC sau computerelor vectoriale ale lui Kartsev. De fapt, cariera sa s-a încheiat la BESM-6, nu a creat nimic mai bun și mai serios și fie a supravegheat dezvoltarea în mod formal, fie a împiedicat mai mult decât a ajutat grupul Burtsev, care era angajat în Elbrus și în toate vehiculele militare ale ITMiVT.
Cu toate acestea, Lebedev avea o resursă administrativă puternică, fiind cineva ca Korolev din lumea computerelor - un idol și o autoritate necondiționată, deci dacă ar fi vrut să-și împingă mașina cu ușurință, indiferent care ar fi fost. În mod ciudat, nu a făcut-o. Apropo, 5E92b a fost adoptat, poate că a fost acel proiect? În plus, puțin mai târziu, au fost lansate versiunea modernizată 5E51 și o versiune mobilă a computerului pentru apărarea aeriană 5E65. În același timp, au apărut E261 și 5E262. Este puțin clar de ce toate sursele spun că Lebedev nu a participat la competiția finală. Chiar mai ciudat, 5E92b a fost fabricat, livrat la depozitul de deșeuri și conectat la Argun ca măsură temporară până când mașina lui Yuditsky a fost terminată. În general, acest secret încă își așteaptă cercetătorii.
Au mai rămas două proiecte: Almaz și M-9.
M-9
Kartsev poate fi descris cu exactitate cu un singur cuvânt - geniu.
M-9 a depășit aproape tot (dacă nu chiar tot) ce era chiar în planurile din întreaga lume la acea vreme. Amintiți-vă că termenii de referință includeau o performanță de aproximativ 10 milioane de operațiuni pe secundă și au reușit să scoată acest lucru din Almaz numai prin utilizarea DSP și a aritmeticii modulare. Kartsev a ieșit din mașină fără toate acestea miliard … A fost cu adevărat un record mondial, neîntrerupt până când a apărut supercalculatorul Cray-1 zece ani mai târziu. Raportând asupra proiectului M-9 în 1967 la Novosibirsk, Kartsev a glumit:
M-220 este numit astfel deoarece are o productivitate de 220 mii operațiuni / s, iar M-9 este numit astfel deoarece oferă o productivitate de 10 până la a 9-a putere a operațiilor / s.
Se pune o întrebare - dar cum?
Kartsev a propus (pentru prima dată în lume) o arhitectură de procesor foarte sofisticată, al cărei analog structural complet nu a fost creat niciodată. A fost parțial similar cu matricile sistolice Inmos, parțial cu procesoarele vectoriale Cray și NEC, parțial cu Connection Machine - supercomputerul iconic din anii 1980 și chiar plăcile grafice moderne. M-9 avea o arhitectură uimitoare, pentru care nu exista nici măcar un limbaj adecvat de descris, iar Kartsev a trebuit să introducă toți termenii pe cont propriu.
Ideea sa principală a fost de a construi un computer care operează o clasă de obiecte care este fundamental nouă pentru aritmetica mașinii - funcții ale uneia sau a două variabile, date în sens punctual. Pentru ei, el a definit trei tipuri principale de operatori: operatori care atribuie un al treilea unei perechi de funcții, operatori care returnează un număr ca urmare a unei acțiuni asupra unei funcții. Au lucrat cu funcții speciale (în terminologia modernă - măști) care au luat valorile 0 sau 1 și au servit la selectarea unui subarray dintr-o matrice dată, operatori care returnează o matrice de valori asociate acestei funcții ca urmare a unei acțiuni pe o funcție.
Mașina era formată din trei perechi de blocuri, pe care Kartsev le numea „pachete”, deși erau mai mult ca niște grătare. Fiecare pereche a inclus o unitate de calcul cu o arhitectură diferită (procesorul în sine) și o unitate de calcul pentru mască (arhitectura corespunzătoare).
Primul pachet (principalul „bloc funcțional”) a constat dintr-un nucleu de calcul - o matrice de procesoare pe 32 de biți de 32x32 pe 16 biți, asemănătoare cu transmițătoarele INMOS din anii 1980, cu ajutorul acestuia a fost posibil să se efectueze într-un singur ciclu de ceas. operațiile de bază ale algebrei liniare - multiplicarea matricilor și vectorilor în combinații arbitrare și adunarea lor.
Abia în 1972 a fost construit un computer experimental masiv paralel Burroughs ILLIAC IV în SUA, oarecum similar în arhitectură și performanță comparabilă. Lanțurile aritmetice generale ar putea efectua însumarea cu acumularea rezultatului, ceea ce a făcut posibilă, dacă este necesar, procesarea matricilor cu dimensiuni mai mari de 32. Operatorilor executați de rețeaua de procesoare a legăturii funcționale li s-ar putea impune o mască care limitează doar execuția la procesoare etichetate. A doua unitate (numită de Kartsev „imagine aritmetică”) a funcționat în tandem cu ea, consta din aceeași matrice, dar procesoare pe un bit pentru operații pe măști („imagini”, așa cum se numeau atunci). O gamă largă de operații a fost disponibilă peste picturi, efectuate de asemenea într-un singur ciclu și descrise prin deformări liniare.
Al doilea pachet a extins capacitățile primului și a constat dintr-un coprocesor vector de 32 de noduri. Trebuia să efectueze operații pe o funcție sau o pereche de funcții specificate la 32 de puncte sau operațiuni pe două funcții sau pe două perechi de funcții specificate la 16 puncte. Pentru el a existat în mod similar propriul bloc de mască, numit "aritmetică a caracteristicilor".
Al treilea link (de asemenea, opțional) a constat dintr-un bloc asociativ care efectuează operațiuni de comparare și sortare a subarrays-urilor după conținut. O pereche de măști s-au dus și ea la ea.
Mașina ar putea consta din diferite seturi, în configurația de bază - doar un bloc funcțional, în maximum - opt: două seturi de aritmetică funcțională și de imagine și un set de altele. În special, sa presupus că M-10 constă din 1 bloc, M-11 - din opt. Performanța acestei opțiuni a fost superioară două miliarde operații pe secundă.
Pentru a finaliza în cele din urmă cititorul, observăm că Kartsev a asigurat combinația sincronă a mai multor mașini într-un singur supercomputer. Cu o astfel de combinație, toate mașinile au fost pornite de la un singur generator de ceas și au efectuat operații pe matrici de dimensiuni enorme în 1-2 cicluri de ceas. La sfârșitul operației curente și la începutul următoarei, a fost posibil să se facă schimb între orice aritmetică și dispozitivele de stocare ale mașinilor integrate în sistem.
Drept urmare, proiectul lui Kartsev a fost un adevărat monstru. Ceva similar, din punct de vedere arhitectural, a apărut în Occident abia la sfârșitul anilor 1970 în lucrările lui Seymour Cray și japonezilor de la NEC. În URSS, această mașină era absolut unică și superioară din punct de vedere arhitectural nu numai tuturor evoluțiilor din acei ani, ci în general față de tot ceea ce a fost produs în întreaga noastră istorie. A existat o singură problemă - nimeni nu avea de gând să o pună în aplicare.
Diamant
Competiția a fost câștigată de proiectul Almaz. Motivele pentru aceasta sunt vagi și de neînțeles și sunt asociate cu jocurile politice tradiționale din diferite ministere.
Kartsev, la o întâlnire dedicată aniversării a 15 ani a Institutului de Cercetare a Complexelor de Calculatoare (NIIVK), în 1982, a spus:
În 1967 am ieșit cu un proiect destul de îndrăzneț pentru complexul de calculatoare M-9 …
Pentru Ministerul Instrumentelor din URSS, unde stăteam atunci, acest proiect sa dovedit a fi prea mult …
Ni s-a spus: mergi la V. D. Kalmykov, deoarece lucrezi pentru el. Proiectul M-9 a rămas neîndeplinit …
De fapt, mașina lui Kartsev era prea mult bun pentru URSS, aspectul său ar lăsa pur și simplu cu îndrăzneală consiliul tuturor celorlalți jucători, inclusiv puternicul grup de Lebedeviți de la ITMiVT. Bineînțeles, nimeni nu i-ar fi permis unui parvenit Kartsev să-l depășească pe favoritii suveranului plin în repetate rânduri de premii și favoruri.
Rețineți că această competiție nu numai că nu a distrus prietenia dintre Kartsev și Yuditsky, ci și mai mult unită pe acești arhitecți diferiți, dar în felul lor, geniali. După cum ne amintim, Kalmykov a fost categoric împotriva sistemului de apărare antirachetă și a ideii unui supercomputer și, ca rezultat, proiectul lui Kartsev a fost fuzionat în liniște, iar Ministerul Pribor a refuzat să continue să lucreze la crearea computerelor puternice.
Echipa lui Kartsev a fost rugată să se mute la MRP, lucru pe care l-a făcut la mijlocul anului 1967, formând o filială numărul 1 al OKB „Vympel”. În 1958, Kartsev a lucrat la comanda binecunoscutului academician AL Mints de la RTI, care se ocupa cu dezvoltarea sistemelor de avertizare împotriva atacurilor cu rachete (acest lucru a dus în cele din urmă la radare complet chtonice, inimaginabil de scumpe și absolut inutile. a proiectului Duga, care nu au avut timp să-l pună în funcțiune întrucât URSS s-a prăbușit). Între timp, cei de la RTI au rămas relativ sănătoși, iar Kartsev le-a terminat mașinile M-4 și M4-2M (apropo, este foarte, foarte ciudat că nu au fost folosiți pentru apărarea antirachetă!).
Istoria ulterioară amintește de o anecdotă rea. Proiectul M-9 a fost respins, dar în 1969 i s-a dat o nouă comandă bazată pe mașina sa și, pentru a nu legăna barca, au dat tot biroul său de proiectare subordonării Mints din departamentul Kalmyk. M-10 (indexul final 5E66 (atenție!) - în multe surse a fost atribuit în mod eronat arhitecturii SOK) a fost forțat să concureze cu Elbrus (pe care, totuși, a tăiat-o ca un microcontroler Xeon) și, ceea ce este și mai uimitor, a fost din nou eliminat cu mașinile lui Yuditsky și, ca rezultat, ministrul Kalmykov a efectuat o mutare absolut strălucitoare.
Mai întâi, M-10 l-a ajutat să nu reușească versiunea de serie a lui Almaz, apoi a fost declarată nepotrivită pentru apărarea antirachetă, iar Elbrus a câștigat o nouă competiție. Drept urmare, din șocul acestei lupte politice murdare, nefericitul Kartsev a primit un atac de cord și a murit brusc, înainte de a împlini 60 de ani. Yuditsky a supraviețuit pe scurt prietenului său, murind în același an. Apropo, partenerul său, Akushsky, nu a depășit munca și a murit ca membru al corespondentului, tratat cu amabilitate de toate premiile (Yuditsky a crescut doar ca doctor în științe tehnice), în 1992, la vârsta de 80 de ani. Așadar, cu o singură lovitură, Kalmykov, care l-a urât cu înverșunare pe Kisunko și, în cele din urmă, a eșuat în proiectul său de apărare antirachetă, a lovit doi, probabil cei mai talentați dezvoltatori de computere din URSS și unii dintre cei mai buni din lume. Vom lua în considerare această poveste în detaliu mai târziu.
Între timp, ne vom întoarce la câștigător pe tema ABM - vehiculul Almaz și descendenții acestuia.
Bineînțeles, „Almaz” era un computer foarte bun pentru sarcinile sale restrânse și avea o arhitectură interesantă, dar compararea lui cu M-9 era, ca să spunem ușor, incorect, clase prea diferite. Cu toate acestea, competiția a fost câștigată și s-a primit o comandă pentru proiectarea unei mașini deja de serie 5E53.
Pentru realizarea proiectului, echipa lui Yuditsky în 1969 a fost separată într-o întreprindere independentă - Centrul de calcul specializat (SVC). Yuditsky însuși a devenit director, adjunct pentru munca științifică - Akushsky, care, ca un pește lipicios, a „participat” la fiecare proiect până în anii 1970.
Rețineți din nou că rolul său în crearea mașinilor SOK este complet mistic. Absolut peste tot este menționat numărul doi după Yuditsky (și uneori primul), în timp ce ocupa posturi legate de ceva de neînțeles, toate lucrările sale despre aritmetica modulară sunt în exclusivitate coautor și ce anume a făcut el în timpul dezvoltării „Almaz” și 5E53, în general, nu este clar - arhitectul mașinii a fost Yuditsky și oameni complet separați au dezvoltat, de asemenea, algoritmii.
Este demn de remarcat faptul că Yuditsky a avut foarte puține publicații despre RNS și algoritmi aritmetici modulari în presa deschisă, în principal pentru că aceste lucrări au fost clasificate mult timp. De asemenea, Davlet Islamovici s-a remarcat prin scrupulozitate fenomenală în publicații și nu s-a pus niciodată coautor (sau mai rău, primul coautor, așa cum aproape toți regizorii și șefii sovietici au adorat să facă) în orice lucrare a subordonaților săi și a studenților absolvenți. Conform amintirilor sale, el răspundea de obicei la propunerile de acest fel:
Am scris ceva acolo? Nu? Atunci ia-mi numele de familie.
Deci, în cele din urmă, s-a dovedit că în 90% din sursele interne, Akushsky este considerat tatăl principal și principal al SOK, care, dimpotrivă, nu are nicio lucrare fără coautori, deoarece, conform tradiției sovietice, și-a lipit numele pe tot ceea ce făceau toți subordonații săi.
5E53
Implementarea 5E53 a necesitat un efort titanic din partea unei imense echipe de oameni talentați. Computerul a fost conceput pentru a selecta ținte reale dintre cele false și pentru a viza antirachete, sarcina cea mai dificilă din punct de vedere al calculului care se confrunta apoi cu tehnologia de calcul din lume. Pentru trei ISSC din a doua etapă a A-35, productivitatea a fost rafinată și a crescut de 60 de ori (!) Până la 0,6 GFLOP / s. Această capacitate ar fi trebuit să fie asigurată de 15 computere (5 în fiecare ISSK) cu o performanță în sarcinile de apărare antirachetă de 10 milioane de operațiuni algoritmice (aproximativ 40 de milioane de operațiuni convenționale), 7,0 Mbit RAM, 2, 9 Mbit EPROM, 3 Gbit VZU și echipamente de transmisie de date pentru sute de kilometri. 5E53 ar trebui să fie semnificativ mai puternic decât Almaz și să fie una dintre cele mai puternice (și cu siguranță cele mai originale) mașini din lume.
V. M. Amerbaev amintește:
Lukin l-a numit pe Yuditsky ca designer principal al produsului 5E53, încredințându-i conducerea SVT-urilor. Davlet Islamovich a fost un adevărat proiectant-șef. El a aprofundat toate detaliile proiectului în curs de dezvoltare, de la tehnologia de producție a noilor elemente la soluții structurale, arhitectură de calculatoare și software. În toate domeniile activității sale intense, el a fost capabil să pună astfel de întrebări și sarcini, a căror soluție a dus la crearea de noi blocuri originale ale produsului proiectat și, într-o serie de cazuri, Davlet Islamovich însuși a indicat astfel de soluții. Davlet Islamovich a lucrat singur, indiferent de timp sau circumstanțe, la fel ca toți colegii săi de muncă. A fost o perioadă furtunoasă și strălucitoare și, desigur, Davlet Islamovici a fost centrul și organizatorul tuturor.
Personalul SVC și-a tratat conducătorii în mod diferit, iar acest lucru s-a reflectat în modul în care angajații îi numeau în cercul lor.
Yuditsky, care nu acorda prea multă importanță rangurilor și aprecia în primul rând calitățile de inteligență și de afaceri, a fost pur și simplu numit Davlet în echipă. Numele lui Akushsky era Bunicul, deoarece era considerabil mai în vârstă decât majoritatea covârșitoare a specialiștilor SVC și, pe măsură ce scriu, se distinge prin snobism special - conform memoriilor, era imposibil să-l imaginăm cu un fier de lipit în mână (cel mai probabil, pur și simplu nu știa ce scop să-l țină) și Davlet Islamovici a făcut acest lucru de mai multe ori.
Ca parte a Argun, care a fost o versiune scurtată a luptei ISSK, a fost planificată utilizarea a 4 seturi de computere 5E53 (1 în radarul țintă Istra, 1 în radarul de ghidare antirachetă și 2 în centrul de comandă și control), unite într-un singur complex. Utilizarea SOC a avut, de asemenea, aspecte negative. După cum am spus deja, operațiunile de comparație sunt nemodulare și pentru implementarea lor necesită o tranziție la sistemul pozițional și înapoi, ceea ce duce la o scădere monstruoasă a performanței. VM Amerbaev și echipa sa au lucrat pentru a rezolva această problemă.
M. D. Kornev amintește:
Noaptea, Vilzhan Mavlyutinovich crede că, dimineața, aduce rezultate lui VM Radunsky (dezvoltator principal). Inginerii de circuite se uită la implementarea hardware a noii versiuni, îi pun întrebări lui Amerbaev, pleacă să se gândească din nou și așa până când ideile sale cedează unei bune implementări hardware.
Clientul a dezvoltat algoritmi specifici și la nivel de sistem, iar algoritmii mașinii au fost dezvoltați la SVC de către o echipă de matematicieni condusă de I. A. Bolshakov. În timpul dezvoltării modelului 5E53, proiectarea mașinii de atunci încă rare a fost utilizată pe scară largă în SVC, de regulă, cu un design propriu. Întregul personal al întreprinderii a lucrat cu un entuziasm extraordinar, fără cruțare, timp de 12 sau mai multe ore pe zi.
V. M. Radunsky:
"Ieri am muncit atât de mult încât, intrând în apartament, i-am arătat soției un permis."
E. M. Zverev:
În acel moment au existat plângeri cu privire la imunitatea la zgomot a circuitelor IC din seria 243. O dată la două dimineața, Davlet Islamovich a venit la model, a luat sondele osciloscopului și pentru o lungă perioadă de timp el însuși a înțeles cauzele interferenței.
În arhitectura 5E53, echipele au fost împărțite în echipe manageriale și aritmetice. Ca și în K340A, fiecare cuvânt de comandă conținea două comenzi care au fost executate simultan de diferite dispozitive. Una câte una, s-a efectuat o operație aritmetică (pe procesoare SOK), cealaltă - una managerială: transfer din registru în memorie sau din memorie în registru, salt condițional sau necondiționat etc. pe un coprocesor tradițional, așa că a fost posibil să se rezolve radical problema salturilor afurisite condiționate.
Toate procesele principale au fost canalizate, ca rezultat, au fost efectuate simultan mai multe (până la 8) operațiuni secvențiale. Arhitectura Harvard a fost păstrată. S-a aplicat stratificarea hardware a memoriei în 8 blocuri cu adresarea alternativă a blocurilor. Acest lucru a făcut posibilă accesarea memoriei cu o frecvență de ceas a procesorului de 166 ns la un moment de recuperare a informațiilor din RAM egală cu 700 ns. Până la 5E53, această abordare nu a fost implementată în hardware nicăieri în lume; a fost descrisă doar într-un proiect nerealizat IBM 360/92.
Un număr de specialiști SVC au propus, de asemenea, adăugarea unui procesor complet de materiale (nu numai pentru control) și asigurarea versatilității reale a computerului. Acest lucru nu a fost făcut din două motive.
În primul rând, acest lucru pur și simplu nu era necesar pentru utilizarea unui computer ca parte a ISSC.
În al doilea rând, I. Ya. Akushsky, fiind un fanatic al SOK, nu a împărtășit părerea despre lipsa de universalitate a 5E53 și a suprimat radical toate încercările de a introduce sediție materială în ea (aparent, acesta a fost rolul său principal în proiectarea mașinii).
RAM a devenit un obstacol pentru 5E53. Blocurile de ferită de dimensiuni uriașe, laboriositatea producției și consumul ridicat de energie erau standardul memoriei sovietice la acea vreme. În plus, erau de zeci de ori mai lente decât procesorul, cu toate acestea, acest lucru nu l-a împiedicat pe ultraconservatorul Lebedev să-și sculpte cuburile de ferită iubite peste tot - de la BESM-6 până la computerul de bord al sistemului de rachete antiaeriene S-300, produs în această formă, pe ferite (!), până la mijlocul anilor 1990 (!), în mare parte datorită acestei decizii, acest computer preia un camion întreg.
Probleme
La direcția FV Lukin, divizii separate ale NIITT s-au angajat să rezolve problema RAM, iar rezultatul acestei lucrări a fost crearea de memorie pe filme magnetice cilindrice (CMP). Fizica operației de memorie de pe CMP este destul de complicată, mult mai complicată decât cea a feritelor, dar în cele din urmă au fost rezolvate multe probleme științifice și de inginerie, iar memoria RAM de pe CMP a funcționat. Spre posibila dezamăgire a patrioților, observăm că conceptul de memorie pe domenii magnetice (un caz special al acestuia este CMF) a fost propus pentru prima dată nu la NIITT. Acest tip de memorie RAM a fost introdus pentru prima dată de o persoană, inginerul Bell Labs, Andrew H. Bobeck. Bobek a fost un expert renumit în tehnologia magnetică și a propus de două ori descoperiri revoluționare în RAM.
Inventată de Jay Wright Forrester și independent de doi oameni de știință de la Harvard care au lucrat la proiectul Harward Mk IV An Wang și Way-Dong Woo în 1949, memoria pe miezuri de ferită (pe care îl iubea atât de mult pe Lebedev) a fost imperfectă nu numai datorită dimensiunii sale, dar și datorită laboriosității colosale a producției (apropo, Wang An, aproape necunoscut în țara noastră, a fost unul dintre cei mai renumiți arhitecți de calculatoare și a fondat celebrele Laboratoare Wang, care au existat în perioada 1951-1992 și au produs un număr mare de tehnologie avansată, inclusiv mini-computerul Wang 2200, clonat în URSS ca Iskra 226).
Revenind la ferite, observăm că memoria fizică de pe ele era pur și simplu imensă, ar fi extrem de incomod să atârnați un covor de 2x2 metri lângă computer, astfel încât lanțul de ferită a fost țesut în module mici, precum cercuri de broderie, ceea ce a cauzat monstruosul laborios al fabricării sale. Cea mai faimoasă tehnică pentru țesut astfel de module de 16x16 biți a fost dezvoltată de compania britanică Mullard (o companie britanică foarte renumită - un producător de tuburi de vid, amplificatoare high-end, televizoare și aparate de radio, a fost, de asemenea, implicată în dezvoltări în domeniul tranzistoarelor și circuite integrate, achiziționate ulterior de Phillips). Modulele au fost conectate în serie în secțiuni, din care au fost montate cuburi de ferită. Este evident că erorile se strecurau în procesul de țesut a modulelor și în procesul de asamblare a cuburilor de ferită (lucrarea a fost aproape manuală), ceea ce a dus la o creștere a timpului de depanare și depanare.
Datorită problemei arzătoare a laboriozității dezvoltării memoriei pe inelele de ferită, Andrew Bobek a avut ocazia să-și arate talentul inventiv. Gigantul telefonic AT&T, creatorul Bell Labs, a fost mai interesat decât oricine de dezvoltarea tehnologiilor eficiente de memorie magnetică. Bobek a decis să schimbe radical direcția cercetării și prima întrebare pe care și-a pus-o a fost - este necesar să se utilizeze materiale magnetice dure precum ferita ca material pentru stocarea magnetizării reziduale? La urma urmei, nu sunt singurii cu o implementare adecvată a memoriei și o buclă de histerezis magnetică. Bobek a început experimente cu permalloy, din care structurile în formă de inel pot fi obținute pur și simplu prin înfășurarea foliei pe un fir purtător. El l-a numit cablu twist (twist).
După înfășurarea benzii în acest fel, poate fi pliată astfel încât să se creeze o matrice în zig-zag și să o împacheteze, de exemplu, în folie de plastic. O caracteristică unică a memoriei twistor este capacitatea de a citi sau scrie o întreagă linie de pseudo-inele permalloy situate pe cabluri paralele de twistor care trec peste un autobuz. Acest lucru a simplificat foarte mult proiectarea modulului.
Așadar, în 1967, Bobek a dezvoltat una dintre cele mai eficiente modificări ale memoriei magnetice ale vremii. Ideea de răsucire a impresionat atât de mult conducerea Bell, încât eforturile și resursele impresionante au fost aruncate în comercializarea sa. Cu toate acestea, beneficiile evidente asociate cu economiile în producția de bandă twistor (ar putea fi țesută, în sensul cel mai adevărat al cuvântului) au fost depășite de cercetările privind utilizarea elementelor semiconductoare. Apariția SRAM și DRAM a reprezentat un gol din albastru pentru gigantul telefonic, mai ales că AT&T a fost mai mult decât oricând aproape de încheierea unui contract lucrativ cu Forțele Aeriene SUA pentru furnizarea de module de memorie twistor pentru aerul LIM-49 Nike Zeus sistemul de apărare (un analog aproximativ al A-35, care a apărut puțin mai târziu, am scris deja despre el).
Compania de telefonie în sine a implementat activ un nou tip de memorie în sistemul său de comutare TSPS (Traffic Service Position System). În cele din urmă, computerul de control pentru Zeus (Sperry UNIVAC TIC) a primit încă o memorie twistor, în plus, a fost utilizat în mai multe proiecte AT&T aproape până la mijlocul anilor optzeci ai secolului trecut, dar în acei ani a fost mai mult agonie decât progres, după cum vedem, nu numai în URSS au știut cum să împingă tehnologia depășită de ani de zile la limită.
Cu toate acestea, a existat un moment pozitiv de la dezvoltarea răsucitoarelor.
Studiind efectul magnetostrictiv în combinații de filme permalloy cu ortoferite (ferite bazate pe elemente de pământ rar), Bobek a observat una dintre caracteristicile lor asociate magnetizării. În timp ce experimenta cu gadolinium gallium granat (GGG), el l-a folosit ca substrat pentru o foaie subțire de permalloy. În sandvișul rezultat, în absența unui câmp magnetic, regiunile de magnetizare au fost aranjate sub formă de domenii de diferite forme.
Bobek a analizat cum s-ar comporta astfel de domenii într-un câmp magnetic perpendicular pe regiunile de magnetizare ale permalloy-ului. Spre surprinderea sa, pe măsură ce puterea câmpului magnetic a crescut, domeniile s-au adunat în regiuni compacte. Bobek le-a numit bule. Atunci s-a format ideea memoriei cu bule, în care purtătorii unității logice erau domeniile magnetizării spontane în foaia de permalloy - bule. Bobek a învățat să mute bule pe suprafața permalloy și a venit cu o soluție ingenioasă pentru citirea informațiilor din noul său eșantion de memorie. Aproape toți jucătorii cheie din acea vreme și chiar NASA au dobândit dreptul la memoria cu bule, mai ales că memoria cu bule s-a dovedit a fi aproape insensibilă la impulsurile electromagnetice și la vindecarea dură.
NIITT a urmat o cale similară și, până în 1971, a dezvoltat independent o versiune internă a twistorului - RAM cu o capacitate totală de 7 Mbit cu caracteristici de sincronizare ridicate: o rată de eșantionare de 150 ns, un timp de ciclu de 700 ns. Fiecare bloc a avut o capacitate de 256 Kbit, 4 astfel de blocuri au fost plasate în dulap, setul a inclus 7 dulapuri.
Problema a fost că, în 1965, Arnold Farber și Eugene Schlig de la IBM au construit un prototip de celulă de memorie a tranzistorului, iar Benjamin Agusta și echipa sa au creat un cip de siliciu pe 16 biți bazat pe celula Farber-Schlig, conținând 80 de tranzistori, 64 rezistențe și 4 diode. Așa s-a născut SRAM extrem de eficient - memorie statică cu acces aleatoriu - care a pus capăt torsoarelor simultan.
Și mai rău pentru memoria magnetică - în același IBM un an mai târziu, sub conducerea dr. Robert Dennard, procesul MOS a fost stăpânit și deja în 1968 a apărut un prototip de memorie dinamică - DRAM (memoria dinamică cu acces aleator).
În 1969, sistemul Advanced Memory a început să vândă primele cipuri de kilobyți, iar un an mai târziu, tânăra companie Intel, fondată inițial pentru dezvoltarea DRAM, a prezentat o versiune îmbunătățită a acestei tehnologii, lansând primul său cip, cipul de memorie Intel 1103.
Abia zece ani mai târziu a fost stăpânit în URSS, când primul microcircuit de memorie sovietic Angstrem 565RU1 (4 Kbit) și 128 Kbyte blocuri de memorie bazate pe acesta au fost lansate la începutul anilor 1980. Înainte de aceasta, cele mai puternice mașini se mulțumeau cu cuburi de ferită (Lebedev respecta doar spiritul vechii școli) sau versiuni domestice ale torsorilor, în dezvoltarea cărora P. V. Nesterov, P. P. Silantyev, P. N. Petrov, V. A. N. T. Kopersako și alții.
O altă problemă majoră a fost construirea memoriei pentru stocarea programelor și a constantelor.
După cum vă amintiți, în ROM-ul K340A a fost realizat pe miezuri de ferită, informațiile au fost introduse în astfel de memorie folosind o tehnologie foarte asemănătoare cu cusutul: firul a fost cusut în mod natural cu un ac printr-o gaură din ferită (de atunci termenul „firmware” a rădăcinat în procesul de introducere a informațiilor în orice ROM). În plus față de laboriositatea procesului, este aproape imposibil să schimbați informațiile dintr-un astfel de dispozitiv. Prin urmare, pentru 5E53 s-a folosit o arhitectură diferită. Pe placa de circuite imprimate, a fost implementat un sistem de autobuze ortogonale: adresă și bit. Pentru a organiza comunicarea inductivă între adresă și autobuzele de biți, o buclă închisă de comunicație a fost sau nu suprapusă peste intersecția lor (la NIIVK pentru M-9 a fost instalat un cuplaj capacitiv). Bobinele au fost așezate pe o placă subțire, care este strâns apăsată pe matricea autobuzului - schimbând manual cardul (în plus, fără a opri computerul), informațiile au fost schimbate.
Pentru 5E53, a fost dezvoltat un ROM de date cu o capacitate totală de 2,9 Mbit cu caracteristici de timp destul de ridicate pentru o astfel de tehnologie primitivă: o rată de eșantionare de 150 ns, un timp de ciclu de 350 ns. Fiecare bloc a avut o capacitate de 72 kbit, 8 blocuri cu o capacitate totală de 576 kbit au fost plasate în dulap, setul de computer a inclus 5 dulapuri. Ca memorie externă de mare capacitate, a fost dezvoltat un dispozitiv de memorie bazat pe o bandă optică unică. Înregistrarea și citirea s-au efectuat folosind diode emițătoare de lumină pe film fotografic, ca urmare, capacitatea benzii cu aceleași dimensiuni a crescut cu două ordine de mărime comparativ cu cea magnetică și a atins 3 Gbit. Pentru sistemele de apărare antirachetă, aceasta a fost o soluție atractivă, deoarece programele și constantele lor au avut un volum imens, dar s-au schimbat foarte rar.
Baza elementului principal al 5E53 ne era deja cunoscută GIS „Calea” și „Ambasadorul”, dar performanța lor a lipsit în unele cazuri, de aceea specialiștii SIC (inclusiv același VLDshkhunyan - mai târziu tatăl primului original microprocesor intern!) Și instalația Exiton „O serie specială de GIS a fost dezvoltată pe baza elementelor nesaturate cu o tensiune de alimentare redusă, viteză crescută și redundanță internă (seria 243,„ Con”). Pentru RAM NIIME, au fost dezvoltate amplificatoare speciale, seria Ishim.
Pentru 5E53 a fost dezvoltat un design compact, care include 3 nivele: dulap, bloc, celulă. Dulapul era mic: lățimea din față - 80 cm, adâncimea - 60 cm, înălțimea - 180 cm. Dulapul conținea 4 rânduri de blocuri, câte 25 în fiecare. Sursele de alimentare erau așezate deasupra. Ventilatoarele de răcire cu aer au fost plasate sub blocuri. Blocul era o tablă de comutare într-un cadru metalic, celulele erau așezate pe una dintre suprafețele plăcii. Instalarea intercell și inter-unitate a fost efectuată prin înfășurare (nici măcar lipire!).
Acest lucru a fost argumentat de faptul că nu exista echipament pentru lipirea automată de înaltă calitate în URSS, iar pentru a-l lipi manual - puteți înnebuni, iar calitatea va avea de suferit. Ca rezultat, testarea și funcționarea echipamentului s-au dovedit a fi o fiabilitate semnificativ mai mare a învelișului sovietic, în comparație cu lipirea sovietică. În plus, instalarea învelișului a fost mult mai avansată din punct de vedere tehnologic în producție: atât în timpul instalării, cât și în timpul reparației.
În condiții de tehnologie scăzută, înfășurarea este mult mai sigură: nu există lipit fier și lipit, nu există fluxuri și curățarea lor ulterioară nu este necesară, conductorii sunt excluși de la răspândirea excesivă a lipitului, nu există supraîncălzire locală, care uneori strică elementele etc. Pentru a implementa instalarea prin împachetare, întreprinderile europarlamentare au dezvoltat și produs conectori speciali și un instrument de asamblare sub formă de pistol și creion.
Celulele au fost realizate pe plăci din fibră de sticlă cu cabluri imprimate pe două fețe. În general, acesta a fost un exemplu rar al unei arhitecturi extrem de reușite a sistemului în ansamblu - spre deosebire de 90% dintre dezvoltatorii de computere din URSS, creatorii 5E53 au avut grijă nu numai de putere, ci și de confortul instalării, întreținere, răcire, distribuție a energiei electrice și alte fleacuri. Amintiți-vă acest moment, va fi util atunci când comparați 5E53 cu crearea ITMiVT - „Elbrus”, „Electronics SS BIS” și altele.
Un procesor SOK nu a fost suficient pentru fiabilitate și a fost necesar să majorăm toate componentele mașinii într-o copie triplă.
În 1971, 5E53 era gata.
Comparativ cu Almaz, sistemul de bază (cu 17, 19, 23, 25, 26, 27, 29, 31) și adâncimea de biți a datelor (20 și 40 de biți) și comenzile (72 de biți) au fost modificate. Frecvența ceasului procesorului SOK este de 6,0 MHz, performanța este de 10 milioane de operații algoritmice pe secundă pe sarcini de apărare antirachetă (40 MIPS), 6, 6 MIPS pe un procesor modular. Numărul de procesoare este 8 (4 modulare și 4 binare). Consum de energie - 60 kW. Durata medie de funcționare este de 600 de ore (M-9 Kartsev are 90 de ore).
Dezvoltarea 5E53 a fost realizată într-un timp record - într-un an și jumătate. La începutul anului 1971, s-a încheiat. 160 tipuri de celule, 325 tipuri de subunități, 12 tipuri de surse de alimentare, 7 tipuri de dulapuri, panou de control tehnic, greutatea standurilor. A fost realizat și testat un prototip.
Un rol imens în proiect l-au avut reprezentanții militari, care s-au dovedit a fi nu numai meticuloși, ci și inteligenți: V. N. Kalenov, A. I. Abramov, E. S. Klenzer și T. N. Remezova. Au monitorizat în permanență conformitatea produsului cu cerințele sarcinii tehnice, au adus echipei experiența acumulată în urma participării la dezvoltare în locuri anterioare și au reținut hobby-urile radicale ale dezvoltatorilor.
Yu. N. Cherkasov amintește:
A fost o plăcere să lucrez cu Vyacheslav Nikolaevich Kalenov. Exactitatea sa a fost întotdeauna recunoscută. El s-a străduit să înțeleagă esența propunerii și, dacă i s-a părut interesant, a mers la orice măsură imaginabilă și de neconceput pentru a pune în aplicare propunerea. Când, cu două luni înainte de finalizarea dezvoltării echipamentelor de transmisie a datelor, am propus o revizuire radicală a acesteia, în urma căreia volumul său a fost redus de trei ori, mi-a închis lucrarea remarcabilă înainte de termen, în promisiunea de a efectua revizuirea în restul de 2 luni. Ca urmare, în loc de trei dulapuri și 46 de tipuri de subunități, au rămas un dulap și 9 tipuri de subunități, care îndeplineau aceleași funcții, dar cu o fiabilitate mai mare.
De asemenea, Kalenov a insistat asupra efectuării testelor complete de calificare a mașinii:
Am insistat să fac teste, iar inginerul șef Yu. D. Sasov s-a opus categoric, crezând că totul este în regulă și că testarea reprezintă o pierdere de efort, bani și timp. Am fost sprijinit de deputat. proiectant-șef N. N. Antipov, care are o vastă experiență în dezvoltarea și producția de echipamente militare.
Yuditsky, care are și o vastă experiență în depanare, a susținut inițiativa și s-a dovedit a avea dreptate: testele au arătat o mulțime de defecte și defecte minore. Drept urmare, celulele și subunitățile au fost finalizate, iar inginerul șef Sasov a fost demis din funcția sa. Pentru a facilita dezvoltarea computerelor în producția de serie, un grup de specialiști ZEMZ a fost trimis la SVC. Malashevich (în acest moment un recrutat) își amintește cum a spus prietenul său G. M. Bondarev:
Aceasta este o mașină uimitoare, nu am auzit de așa ceva. Conține o mulțime de soluții originale noi. Studiind documentația, am învățat multe, am învățat multe.
El a spus acest lucru cu atâta entuziasm încât BM Malashevich, după ce și-a încheiat serviciul, nu s-a întors la ZEMZ, ci a plecat la muncă la SVT.
La locul de testare Balkhash, pregătirile erau în plină desfășurare pentru lansarea unui complex cu 4 mașini. Echipamentul Argun a fost practic instalat și ajustat, în timp ce împreună cu 5E92b. Sala de mașini pentru patru 5E53s era gata și așteaptă livrarea mașinilor.
În arhiva FV Lukin, a fost păstrată o schiță a aspectului echipamentului electronic al ISSC, în care sunt indicate și locațiile computerelor. La 27 februarie 1971, opt seturi de documentații de proiectare (97.272 de coli fiecare) au fost livrate către ZEMZ. Pregătirea pentru producție a început și …
Comandat, aprobat, a trecut toate testele, acceptat pentru producție, mașina nu a fost niciodată lansată! Vom vorbi despre ce s-a întâmplat data viitoare.
