Градът на мечтите
И така, през 1963 г. в Зеленоград е открит център за микроелектроника.
По воля на съдбата негов директор става Лукин, познат на министър Шокин, а не Старос (докато Лукин никога не е бил виждан в мръсни интриги, напротив - той беше честен и прям човек, по ирония на съдбата, така съвпадна, че именно придържането му към принципите му помогна да заеме този пост, заради нея той се скара с предишния шеф и си тръгна, а Шокин се нуждаеше поне от някой вместо Старос, когото мразеше).
За машините SOK това означаваше излитане (поне те така мислеха в началото) - сега те биха могли, с постоянната подкрепа на Lukin, да бъдат реализирани с помощта на микросхеми. За тази цел той заведе Юдицки и Акушски в Зеленоград заедно с екипа за разработка на K340A и те сформираха отдел за напреднали компютри в NIIFP. Почти 1, 5 години нямаше конкретни задачи за отдела и те прекарваха времето си, забавлявайки се с модела T340A, който взеха със себе си от NIIDAR, и обмисляха бъдещите разработки.
Трябва да се отбележи, че Юдицки беше изключително образован човек с широк кръгозор, активно се интересуваше от най -новите научни постижения в различни области, косвено свързани с компютърните науки, и събра екип от много талантливи млади специалисти от различни градове. Под негов патронаж се провеждат семинари не само по модулна аритметика, но и по неврокибернетика и дори биохимия на нервните клетки.
Както си спомня В. И. Стафеев:
Когато дойдох в НИИФП като директор, благодарение на усилията на Давлет Исламович, той все още беше малък, но вече функциониращ институт. Първата година беше посветена на намирането на общ език за общуване между математици, кибернетика, физици, биолози, химици … Това беше периодът на идеологическото формиране на колектива, който Юдицки, неговата благословена памет, подходящо наречен „Период на пеене на революционни песни "на тема:" Колко готино това е направи! " С постигането на взаимно разбирателство започнаха сериозни съвместни изследвания в приетите посоки.
Точно в този момент Карцев и Юдицки се срещнаха и се сприятелиха (отношенията с групата на Лебедев някак не се развиха поради техния елитарност, близост до властта и нежелание да се изучават подобни неортодоксални машинни архитектури).
Както припомня М. Д. Корнев:
С Карцев имахме редовни заседания на Научно -техническия съвет (Научно -технически съвет), на които специалисти обсъждаха начините и проблемите на изграждането на компютри. Обикновено се канехме взаимно на тези срещи: ходихме при тях, те - при нас и активно участвахме в дискусията.
Като цяло, ако на тези две групи беше предоставена академична свобода, немислима за СССР, би било трудно дори да се помисли до какви технически висоти те в крайна сметка ще бъдат доведени и как ще променят компютърните науки и хардуерния дизайн.
И накрая, през 1965 г. Министерският съвет реши да завърши многоканалния стрелков комплекс „Аргун“(МКСК) за втория етап на А-35. Според предварителните оценки ISSC изисква компютър с капацитет от около 3,0 милиона тона петролен еквивалент. "Алгоритмични" операции в секунда (термин, който обикновено е изключително труден за интерпретиране, означава операции за обработка на радарни данни). Както припомня Н. К. Остапенко, една алгоритмична операция по проблемите на MKSK съответства на приблизително 3-4 прости компютърни операции, тоест е необходим компютър с производителност 9-12 MIPS. В края на 1967 г. дори CDC 6600 надхвърля капацитета на CDC 6600.
Темата беше изпратена за конкурса на три предприятия наведнъж: Център за микроелектроника (Минелектронпром, Ф. В. Лукин), ITMiVT (Министерство на радиоиндустрията, С. А. Лебедев) и ИНЕУМ (Минприбор, М. А. Карцев).
Естествено, Юдицки се зае с бизнеса в CM и е лесно да се отгатне коя схема на машината е избрал. Обърнете внимание, че от истинските дизайнери от онези години само Карцев с неговите уникални машини, за които ще говорим по -долу, може да се конкурира с него. Лебедев беше напълно извън обхвата както на суперкомпютрите, така и на такива радикални архитектурни нововъведения. Неговият ученик Бурцев проектира машини за прототипа на А-35, но по отношение на производителността те дори не бяха близо до това, което беше необходимо за цялостен комплекс. Компютърът за А-35 (с изключение на надеждността и скоростта) трябваше да работи с думи с променлива дължина и няколко инструкции в една команда.
Обърнете внимание, че NIIFP имаше предимство в елементарната база - за разлика от групите Карцев и Лебедев, те имаха пряк достъп до всички микроелектронни технологии - те самите ги разработиха. По това време в НИИТТ започва разработването на нов ГИС „Посланик“(по -късна серия 217). Те се основават на безпакетна версия на транзистора, разработена в средата на 60-те години от Московския изследователски институт по полупроводникова електроника (сега АЕЦ Пулсар) по темата „Парабола“. Сглобките са произведени в две версии на елементарната база: на транзистори 2T318 и диодни матрици 2D910B и 2D911A; на транзистори KTT-4B (оттук нататък 2T333) и диодни матрици 2D912. Отличителни черти на тази серия в сравнение с дебелослойните схеми "Път" (серии 201 и 202) - повишена скорост и устойчивост на шум. Първите сглобки от поредицата бяха LB171 - логически елемент 8I -NOT; 2LB172 - два логически елемента 3I -NOT и 2LB173 - логически елемент 6I -NOT.
През 1964 г. това вече беше изоставаща, но все още жива технология и системните архитекти на проекта Almaz (както беше кръстен прототипът) имаха възможност не само незабавно да въведат тези ГИС в експлоатация, но и да повлияят на техния състав и характеристики, всъщност, поръчвайки под себе си персонализирани чипове. По този начин беше възможно да се увеличи производителността многократно - хибридните схеми се вписват в цикъл от 25-30 ns, вместо в 150.
Изненадващо, ГИС, разработена от екипа на Юдицки, беше по-бърза от реалните микросхеми, например сериите 109, 121 и 156, разработени през 1967-1968 г. като база от елементи за подводни компютри! Те нямаха пряк чуждестранен аналог, тъй като той беше далеч от Зеленоград, 109 и 121 серия бяха произведени от минските фабрики Мион и Планар и львовския Полярон, 156 серия - от Вилнюския изследователски институт Вента (в периферията на СССР, далеч от министри, като цяло се случваха много интересни неща). Изпълнението им беше около 100 ns. Между другото, серия 156 стана известна с факта, че на нейната основа беше сглобено изцяло хтонично нещо - мултикристална ГИС, известна като серията 240 "Varduva", разработена от Висшевското конструкторско бюро MEP (1970).
По това време на Запад се произвеждаха пълноценни LSI, в СССР оставаха 10 години до това ниво на технология и аз наистина исках да получа LSI. В резултат на това те направиха един вид ерзац от купчина (до 13 парчета!) От безсребърни микросхеми с най -малка интеграция, разделени на общ субстрат в един пакет. Трудно е да се каже кое е повече в това решение - изобретателност или техношизофрения. Това чудо се наричаше „хибриден LSI“или просто GBIS и с гордост можем да кажем за него, че подобна технология няма аналози в света, макар и само защото никой друг не трябва да бъде толкова извратен (което е само две (!) Доставки напрежение, + 5V и + 3V, които са били необходими за работата на това инженерно чудо). За да стане напълно забавно, тези GBIS бяха комбинирани на една дъска, като отново получиха един вид ерзац от многочипови модули и бяха използвани за сглобяване на корабни компютри от проекта Karat.
Връщайки се към проекта Almaz, отбелязваме, че той беше много по -сериозен от K340A: както ресурсите, така и екипите, участващи в него, бяха колосални. NIIFP отговаря за развитието на архитектурата и компютърния процесор, NIITM - основният дизайн, захранващата система и системата за въвеждане / извеждане на данни, NIITT - интегралните схеми.
Заедно с използването на модулна аритметика, беше открит друг архитектурен начин за значително повишаване на общата производителност: решение, което беше широко използвано по -късно в системите за обработка на сигнали (но уникално по това време и първото в СССР, ако не и в света) - въвеждането на DSP съпроцесор в системата и по наш собствен дизайн!
В резултат на това "Алмаз" се състоеше от три основни блока: DSP с една задача за предварителна обработка на радарните данни, програмируем модулен процесор, който извършва изчисления на насочване на ракети, програмируем реален съпроцесор, който изпълнява немодулни операции, главно свързани за компютърно управление.
Добавянето на DSP доведе до намаляване на необходимата мощност на модулния процесор с 4 MIPS и спестяване на около 350 KB RAM (почти два пъти). Самият модулен процесор имаше производителност от около 3,5 MIPS - един и половина пъти по -висока от K340A. Проектът е завършен през март 1967 г. Основите на системата бяха останали същите като в K340A, капацитетът на паметта беше увеличен до 128K 45-битови думи (приблизително 740 KB). Кеш на процесора - 32 55 -битови думи. Консумацията на енергия е намалена до 5 kW, а обемът на машината е намален до 11 шкафа.
Академик Лебедев, след като се запозна с творбите на Юдицки и Карцев, незабавно оттегли своята версия от разглеждане. Като цяло, какъв беше проблемът на групата на Лебедев е малко неясно. По -точно не е ясно какъв вид превозно средство са премахнали от състезанието, тъй като по същото време разработват предшественика на Елбрус - 5E92b, само за мисията за противоракетна отбрана.
Всъщност по това време самият Лебедев напълно се е превърнал във вкаменелост и не е могъл да предложи никакви коренно нови идеи, особено тези, превъзхождащи машините SOC или векторните компютри на Карцев. Всъщност кариерата му приключи в BESM-6, той не създаде нищо по-добро и по-сериозно и или наблюдаваше чисто чисто формално развитието, или възпрепятстваше повече, отколкото помагаше на групата на Бурцев, които бяха ангажирани в Елбрус и всички военни превозни средства на ITMiVT.
Лебедев обаче имаше мощен административен ресурс, като някой като Королев от света на компютрите - идол и безусловен авторитет, така че ако искаше да прокара колата си лесно, независимо каква е тя. Колкото и да е странно, той не го направи. Между другото, 5E92b беше приет, може би това беше този проект? Освен това малко по -късно бяха пуснати модернизираната му версия 5E51 и мобилната версия на компютъра за ПВО 5E65. По същото време се появиха Е261 и 5Е262. Малко е неясно защо всички източници казват, че Лебедев не е участвал във финалното състезание. Още по -странно, 5E92b е произведен, доставен на депото и свързан с Аргун като временна мярка, докато колата на Юдицки не бъде завършена. Като цяло тази тайна все още чака своите изследователи.
Остават два проекта: Алмаз и М-9.
М-9
Карцев може точно да бъде описан само с една дума - гений.
М-9 надмина почти всичко (ако не и всичко), което дори беше в чертежите по целия свят по това време. Припомнете си, че техническото задание включваше производителност от около 10 милиона операции в секунда и те успяха да изтласкат това от Almaz само чрез използването на DSP и модулна аритметика. Карцев се изцеди от колата си без всичко това милиард … Това беше наистина световен рекорд, непрекъснат, докато суперкомпютърът Cray-1 не се появи десет години по-късно. Докладвайки за проекта М-9 през 1967 г. в Новосибирск, Карцев се пошегува:
M-220 се нарича така, защото има производителност 220 хиляди операции / s, а M-9 се нарича така, защото осигурява производителност от 10 до 9-та степен на операции / s.
Възниква един въпрос - но как?
Карцев предложи (за първи път в света) много сложна процесорна архитектура, чийто пълен структурен аналог никога не е създаван. Отчасти беше подобен на систоличните масиви на Inmos, отчасти на векторните процесори Cray и NEC, отчасти на Connection Machine - емблематичния суперкомпютър от 80 -те години на миналия век и дори на съвременните графични карти. M-9 имаше невероятна архитектура, за която дори нямаше адекватен език за описание, а Карцев трябваше сам да въведе всички термини.
Основната му идея беше да изгради компютър, управляващ клас обекти, който е фундаментално нов за машинната аритметика - функции на една или две променливи, дадени точково. За тях той дефинира три основни типа оператори: оператори, които присвояват трета на двойка функции, оператори, които връщат число в резултат на действие върху функция. Те работят със специални функции (в съвременната терминология - маски), които приемат стойности 0 или 1 и служат за избор на подмасив от даден масив, оператори, които връщат масив от стойности, свързани с тази функция в резултат на действие върху функция.
Колата се състоеше от три чифта блокове, които Карцев наричаше „снопове“, въпреки че бяха по -скоро като решетки. Всяка двойка включва изчислителна единица с различна архитектура (самият процесор) и единица за изчисляване на маска за нея (съответна архитектура).
Първият пакет (основният, "функционален блок") се състоеше от изчислително ядро - матрица от 32x32 16 -битови процесори, подобни на INMOS предавателите от 80 -те години, с негова помощ беше възможно да се извършат в един тактов цикъл всички основните операции на линейната алгебра - умножение на матрици и вектори в произволни комбинации и тяхното събиране.
Едва през 1972 г. в САЩ е построен експериментален масивно паралелен компютър Burroughs ILLIAC IV, донякъде сходен по архитектура и сравними характеристики. Общите аритметични вериги могат да извършват сумиране с натрупване на резултата, което дава възможност, ако е необходимо, да се обработват матрици с размер над 32. На операторите, изпълнени от решетката на процесорите на функционалната връзка, може да се наложи маска, ограничаваща само изпълнението към етикетирани процесори. Втората единица (наречена от Карцев "картинна аритметика") работи в тандем с нея, състояща се от същата матрица, но еднобитови процесори за операции с маски ("картини", както се наричаха тогава). Имаше широк спектър от операции върху картините, също извършени в един цикъл и описани чрез линейни деформации.
Вторият пакет разширява възможностите на първия и се състои от векторен съпроцесор от 32 възли. Той трябваше да изпълнява операции върху една функция или двойка функции, посочени в 32 точки, или операции върху две функции или върху две двойки функции, посочени в 16 точки. За него също имаше свой собствен блок -маска, наречен "аритметика на функциите".
Третата (също незадължителна) връзка се състои от асоциативен блок, изпълняващ операции за сравнение и сортиране на подмасиви по съдържание. Чифт маски също отидоха при нея.
Машината може да се състои от различни комплекти, в основната конфигурация - само функционален блок, в максимум - осем: два комплекта функционална и графична аритметика и един набор от други. По-специално се приемаше, че М-10 се състои от 1 блок, М-11-от осем. Производителността на тази опция беше превъзходна два милиарда операции в секунда.
За да завършим най -накрая четеца, отбелязваме, че Карцев е предвидил синхронната комбинация от няколко машини в един суперкомпютър. С такава комбинация всички машини бяха стартирани от един генератор на часовник и извършиха операции върху матрици с огромни размери за 1-2 тактови цикъла. В края на текущата операция и в началото на следващата беше възможно обменът между всякакви аритметични и запаметяващи устройства на машините, интегрирани в системата.
В резултат на това проектът на Карцев беше истинско чудовище. Нещо подобно, от архитектурна гледна точка, се появява на Запад едва в края на 70 -те години в творбите на Сиймор Крей и японците от NEC. В СССР тази машина беше абсолютно уникална и архитектурно превъзхождаща не само всички разработки от онези години, но и като цяло всичко, което е произведено в цялата ни история. Имаше само един проблем - никой нямаше да го приложи.
Диамант
Конкурсът е спечелен от проекта Almaz. Причините за това са неясни и неразбираеми и са свързани с традиционните политически игри в различни министерства.
Карцев на среща, посветена на 15 -годишнината на Изследователския институт за компютърни комплекси (НИИВК), през 1982 г. каза:
През 1967 г. излязохме с доста смел проект за компютърния комплекс М-9 …
За Министерството на инструментите на СССР, където тогава бяхме отседнали, този проект се оказа твърде много …
Казаха ни: отидете при В. Д. Калмиков, тъй като работите за него. Проектът М-9 остана неизпълнен …
Всъщност колата на Карцев беше твърде много добре за СССР, появата му просто смело би напуснала борда на всички останали играчи, включително могъщата група Лебедевити от ITMiVT. Естествено, никой не би позволил на някой изпреварващ Карцев да надмине любимите на суверена, многократно обсипани с награди и ласки.
Обърнете внимание, че това състезание не само не разруши приятелството между Карцев и Юдицки, но още повече обедини тези различни, но по свой начин блестящи архитекти. Както си спомняме, Калмиков беше категорично против както системата за противоракетна отбрана, така и идеята за суперкомпютър и в резултат на това проектът на Карцев беше тихо обединен и Министерството на Прибор отказа да продължи работата по създаването на мощни компютри като цяло.
Екипът на Карцев беше помолен да се премести в МРП, което той направи в средата на 1967 г., образувайки клон номер 1 на ОКБ „Вимпел“. През 1958 г. Карцев работи по поръчка на известния академик А. Л. Минц от RTI, който се занимава с разработването на системи за предупреждение за ракетни атаки (това в крайна сметка доведе до напълно хтонични, невъобразимо скъпи и абсолютно безполезни радари над хоризонта. на проекта „Дуга“, които не са имали време да го пуснат в действие, тъй като СССР се разпада). Междувременно хората от RTI останаха сравнително здрави и Карцев довърши машините М-4 и М4-2М вместо тях (между другото, много, много странно е, че не са използвани за противоракетна отбрана!).
По -нататъшната история напомня за лош анекдот. Проектът М-9 е отхвърлен, но през 1969 г. той получава нова поръчка, базирана на неговата машина, и за да не разклати лодката, те дават цялото му конструкторско бюро на подчинението на монетните дворци от отдела Калмик. M -10 (краен индекс 5E66 (внимание!) - в много източници беше абсолютно погрешно приписан на архитектурата на SOK) беше принуден да се конкурира с Елбрус (който обаче тя отряза като микроконтролер Xeon) и, което е още по -невероятно, той отново беше изигран с автомобилите на Юдицки и в резултат на това министър Калмиков изпълни абсолютно блестящ мулти ход.
Първо М-10 му помогна да се провали в серийната версия на Алмаз, а след това беше обявен за неподходящ за противоракетна отбрана и Елбрус спечели ново състезание. В резултат на това, от шока от цялата тази мръсна политическа борба, нещастният Карцев получи сърдечен удар и почина внезапно, преди да навърши 60 години. Юдицки за кратко надживява приятеля си, умира същата година. Акушски, неговият партньор, между другото, не преумори и умря като член на кореспондента, отнесен любезно от всички награди (Юдицки израсна само до доктор на техническите науки), през 1992 г. на 80 -годишна възраст. Така с един удар Калмиков, който яростно мразеше Кисунко и в крайна сметка провали проекта му за противоракетна отбрана, удари двама, вероятно най -талантливите компютърни разработчици в СССР и едни от най -добрите в света. Ще разгледаме по -подробно тази история по -късно.
Междувременно ще се върнем към победителя по темата ABM - превозното средство Almaz и неговите потомци.
Естествено, "Алмаз" беше много добър компютър за своите тесни задачи и имаше интересна архитектура, но сравняването му с М-9 беше, меко казано, неправилно, твърде различни класове. Въпреки това състезанието беше спечелено и беше получена поръчка за проектиране на вече серийна машина 5E53.
За осъществяването на проекта екипът на Юдицки през 1969 г. се отделя в независимо предприятие - Специализирания изчислителен център (SVC). Самият Юдицки става директор, заместник по научната работа - Акушски, който подобно на лепкава риба "участва" във всеки проект до 70 -те години.
Отбележете отново, че неговата роля в създаването на SOK машини е напълно мистична. Абсолютно навсякъде той е споменат номер две след Юдицки (а понякога и първия), докато заемаше постове, свързани с нещо непонятно, всичките му трудове по модулна аритметика са изключително в съавторство и какво точно е направил по време на разработването на „Алмаз“и 5E53 като цяло не е ясно - архитект на машината беше Юдицки, а напълно отделни хора също разработиха алгоритмите.
Заслужава да се отбележи, че Юдицки имаше много малко публикации за RNS и модулни аритметични алгоритми в отворената преса, главно защото тези произведения бяха класифицирани дълго време. Също така, Давлет Исламович се отличаваше с просто феноменална скрупульозност в публикациите и никога не се поставяше за съавтор (или по-лошото, за първия съавтор, както почти всички съветски режисьори и шефове обожаваха да правят) във всяка работа на своите подчинени и аспиранти. Според спомените си той обикновено отговарял на предложения от този вид:
Писах ли нещо там? Не? Тогава отнемете фамилията ми.
Така че в крайна сметка се оказа, че в 90% от местните източници Акушски се счита за основен и основен баща на SOK, който, напротив, няма работа без съавтори, тъй като според съветската традиция, той залепи името си върху всичко, което всички негови подчинени са правили.
5E53
Въвеждането на 5E53 изискваше титанични усилия от страна на огромен екип от талантливи хора. Компютърът е проектиран да избира реални цели сред фалшиви и да насочва към тях противоракетни оръжия, най-сложната изчислително задача, която тогава се изправя пред изчислителните технологии на света. За три ISSC от втория етап на А-35 производителността беше подобрена и увеличена 60 пъти (!) До 0,6 GFLOP / s. Този капацитет трябваше да бъде осигурен от 15 компютъра (по 5 във всеки ISSK) с изпълнение на задачи за противоракетна отбрана от 10 милиона алгоритмични оп / и (около 40 милиона конвенционални операционни / и), 7,0 Mbit RAM, 2, 9 Mbit EPROM, 3 Gbit VZU и оборудване за предаване на данни за стотици километри. 5E53 трябва да бъде значително по -мощен от Almaz и да бъде една от най -мощните (и със сигурност най -оригиналните) машини в света.
Амербаев припомня:
Лукин назначи Юдицки за главен дизайнер на продукта 5E53, като му повери ръководството на SVT. Давлет Исламович беше истински главен дизайнер. Той се задълбочи във всички детайли на проекта, който се разработва, от технологията на производство на нови елементи до структурни решения, компютърна архитектура и софтуер. Във всички области на интензивната си работа той успя да постави такива въпроси и задачи, чието решаване доведе до създаването на нови оригинални блокове на проектирания продукт, а в редица случаи самият Давлет Исламович посочи такива решения. Давлет Исламович работи самостоятелно, независимо от времето или обстоятелствата, както всички негови колеги. Това беше бурно и светло време и, разбира се, Давлет Исламович беше център и организатор на всичко.
Служителите на SVC се отнасяха по различен начин към лидерите си и това се отрази в начина, по който служителите ги наричаха в своя кръг.
Юдицки, който не придаваше голямо значение на чиновете и оценяваше преди всичко интелигентността и бизнес качествата, беше просто наречен Давлет в екипа. Името на Акушски беше дядо, тъй като той беше забележимо по -възрастен от по -голямата част от специалистите на SVC и, както пишат, се отличаваше със специален снобизъм - според мемоарите беше невъзможно да си го представим с поялник в ръка (най -вероятно, той просто не знаеше в кой край да го задържи) и Давлет Исламович направи това повече от веднъж.
Като част от Argun, която беше съкратена версия на битката с ISSK, се планираше да се използват 4 комплекта компютри 5E53 (1 в радар за целите на Истра, 1 в радар за насочване на ракетите и 2 в център за управление и управление), обединени в единен комплекс. Използването на SOC също имаше отрицателни аспекти. Както вече казахме, сравнителните операции са немодулни и за тяхното изпълнение е необходим преход към позиционната система и обратно, което води до чудовищен спад в производителността. Амербаев и неговият екип работят за решаването на този проблем.
М. Д. Корнев припомня:
През нощта, смята Вилжан Мавлютинович, на сутринта той носи резултати на В. М. Радунски (водещ разработчик). Инженерите на вериги разглеждат хардуерната реализация на новата версия, задават въпроси на Амербаев, той напуска да помисли отново и така, докато идеите му не се поддадат на добра хардуерна реализация.
Специфични и общосистемни алгоритми са разработени от клиента, а машинните алгоритми са разработени в SVC от екип от математици, ръководен от И. А. Болшаков. По време на разработването на 5E53, тогава все още редкият дизайн на машината е широко използван в SVC, като правило, по свой собствен дизайн. Целият персонал на предприятието работи с изключителен ентусиазъм, без да пести себе си, по 12 или повече часа на ден.
В. М. Радунски:
„Вчера работих толкова усилено, че влизайки в апартамента, показах на жена си пропуск.“
Е. М. Зверев:
По това време имаше оплаквания относно шумозащитата на ИС от серия 243. Веднъж в два часа през нощта Давлет Исламович дойде при модела, взе сондата на осцилоскопа и той дълго време разбираше причините за смущенията.
В архитектурата 5E53 екипите бяха разделени на управленски и аритметични екипи. Както в K340A, всяка командна дума съдържаше две команди, изпълнявани едновременно от различни устройства. Една по една беше извършена аритметична операция (на SOK -процесори), другата - управленска: прехвърляне от регистър в памет или от памет към регистър, условен или безусловен скок и т.н. на традиционен съпроцесор, така че беше възможно радикално да се реши проблемът с проклетите условни скокове.
Всички основни процеси бяха конвейеризирани, в резултат на това няколко (до 8) последователни операции бяха извършени едновременно. Архитектурата на Харвард е запазена. Приложено е хардуерното наслояване на паметта в 8 блока с редуващо се адресиране на блокове. Това даде възможност за достъп до паметта с тактова честота на процесора 166 ns в момент на извличане на информация от RAM, равна на 700 ns. До 5E53 този подход не се прилагаше в хардуера никъде по света; той беше описан само в нереализиран проект на IBM 360/92.
Редица специалисти на SVC също предложиха добавяне на пълноценен (не само за контрол) процесор за материали и осигуряване на реалната гъвкавост на компютъра. Това не беше направено по две причини.
Първо, това просто не беше необходимо за използването на компютър като част от ISSC.
Второ, И. Я. Акушски, който е фанатик на SOK, не споделя мнението за липсата на универсалност на 5E53 и радикално потиска всички опити за въвеждане на материална буря в него (очевидно това е основната му роля в дизайна на машината).
RAM стана препъни камък за 5E53. Феритни блокове с огромни размери, трудоемкост на производството и висока консумация на енергия бяха стандартът на съветската памет по това време. Освен това те бяха десетки пъти по-бавни от процесора, но това не попречи на ултраконсерватора Лебедев да извайва любимите си феритни кубчета навсякъде-от BESM-6 до бордовия компютър на противоракетната отбранителна система С-300, произведен в тази форма, върху феритите (!), до средата на 90-те (!), до голяма степен поради това решение, този компютър заема цял камион.
Проблеми
По указание на Ф. В. Лукин отделни подразделения на НИИТТ се заеха да решат проблема с оперативната памет и резултатът от тази работа беше създаването на памет върху цилиндрични магнитни филми (CMP). Физиката на операцията с паметта на CMP е доста сложна, много по -сложна от тази на феритите, но в крайна сметка много научни и инженерни проблеми бяха решени и RAM на CMP работеше. За евентуално разочарование на патриотите, отбелязваме, че концепцията за памет върху магнитни домейни (специален случай на която е CMF) е предложена за първи път не в НИИТТ. Този вид RAM е представен за първи път от един човек, инженерът на Bell Labs Андрю Х. Бобек. Бобек беше известен експерт в магнитните технологии и два пъти предложи революционни пробиви в оперативната памет.
Изобретен от Джей Райт Форестър и независимо от двама учени от Харвард, които са работили по проекта Harward Mk IV An Wang и Way-Dong Woo през 1949 г., паметта върху феритовите ядра (които той толкова много обичаше Лебедев) беше несъвършена не само поради размера си, но и поради колосалната трудоемкост на производството (между другото, Ван Ан, почти непознат у нас, беше един от най -известните компютърни архитекти и основава известните лаборатории на Уанг, които съществуват от 1951 до 1992 г. и произвеждат голям брой на революционна технология, включително мини-компютър Wang 2200, клониран в СССР като Iskra 226).
Връщайки се към феритите, отбелязваме, че физическата памет върху тях беше просто огромна, би било изключително неудобно да се закачи 2х2 -метров килим до компютъра, така че феритната поща беше втъкана в малки модули, като обръчи за бродерия, което предизвика чудовищната трудоемкост на производството му. Най -известната техника за тъкане на такива 16x16 битови модули е разработена от британската компания Mullard (много известна британска компания - производител на вакуумни лампи, усилватели от висок клас, телевизори и радиостанции, също се занимава с разработки в областта на транзисторите и интегрални схеми, по -късно закупени от Phillips). Модулите бяха свързани последователно в секции, от които бяха монтирани феритни кубчета. Очевидно е, че грешките се прокрадваха в процеса на тъкане на модули и в процеса на сглобяване на феритни кубчета (работата беше почти ръчна), което доведе до увеличаване на времето за отстраняване на грешки и отстраняване на неизправности.
Благодарение на горещия въпрос за трудоемкостта на развитието на паметта върху феритни пръстени Андрю Бобек имаше възможност да покаже своя изобретателен талант. Телефонният гигант AT&T, създателят на Bell Labs, се интересуваше повече от всеки от разработването на ефективни технологии за магнитна памет. Бобек реши коренно да промени посоката на изследване и първият въпрос, който си зададе, беше - необходимо ли е да се използват магнитно твърди материали като ферит като материал за съхранение на остатъчно намагнитване? В края на краищата те не са единствените с подходяща реализация на паметта и магнитен контур на хистерезис. Бобек започва експерименти с пермалоид, от които пръстеновидните структури могат да бъдат получени просто чрез навиване на фолио върху носещ проводник. Той го нарече усукващ кабел (усукване).
След като навиете лентата по този начин, тя може да бъде сгъната, така че да се създаде зигзагообразна матрица и да се опакова, например, в пластмасова обвивка. Уникална характеристика на twistor паметта е способността да се чете или записва цяла линия от пермалоидни псевдо-пръстени, разположени върху паралелни twistor кабели, преминаващи през една шина. Това значително опрости дизайна на модула.
Така през 1967 г. Бобек разработва една от най -ефективните модификации на магнитната памет на времето. Идеята за twistors впечатлява ръководството на Bell толкова много, че впечатляващи усилия и ресурси са вложени в комерсиализацията му. Очевидните ползи, свързани със спестяванията при производството на твисторна лента (тя би могла да бъде тъкана, в истинския смисъл на думата), бяха надхвърлени от изследванията за използването на полупроводникови елементи. Появата на SRAM и DRAM беше гръм от чисто небето за телефонния гигант, особено след като AT&T беше повече от всякога близо до сключването на доходоносен договор с ВВС на САЩ за доставка на модули с twistor памет за техния LIM-49 Nike Zeus air отбранителна система (приблизителен аналог на А-35, който се появи малко по-късно, вече писахме за това).
Самата телефонна компания активно внедрява нов вид памет в своята система за превключване TSPS (Traffic Service Position System). В крайна сметка управляващият компютър за Зевс (Sperry UNIVAC TIC) все още е получил памет на twistor, освен това е бил използван в редица AT&T проекти почти до средата на осемдесетте години на миналия век, но през онези години е повече агония, отколкото напредък, както виждаме, не само в СССР те знаеха как да изтласкат технологията остаряла с години до краен предел.
Имаше обаче един положителен момент от развитието на твистори.
Изучавайки магнитострикционния ефект в комбинации от пермалоени филми с ортоферити (ферити на базата на редкоземни елементи), Бобек забелязва една от техните характеристики, свързани с намагнитването. Докато експериментира с гадолиниев галиев гранат (GGG), той го използва като субстрат за тънък лист пермалоид. В получения сандвич, при липса на магнитно поле, областите на намагнитване бяха подредени под формата на домейни с различна форма.
Бобек разгледа как ще се държат такива домейни в магнитно поле, перпендикулярно на областите на намагнитване на пермалоя. За негова изненада, тъй като силата на магнитното поле се увеличи, домейните се събраха в компактни региони. Бобек ги нарече балони. Тогава се формира идеята за мехурчеста памет, в която носители на логическата единица са областите на спонтанно намагнитване в пермалоевия лист - мехурчета. Бобек се научи да движи мехурчета по повърхността на пермалоя и измисли гениално решение за четене на информация в новата си извадка от паметта. Почти всички ключови играчи от онова време и дори НАСА придобиха правото на балон памет, особено след като балонната памет се оказа почти нечувствителна към електромагнитни импулси и твърдо излекуване.
NIITT следва подобен път и до 1971 г. независимо разработва вътрешна версия на twistor - RAM с общ капацитет от 7 Mbit с високи времеви характеристики: честота на дискретизация от 150 ns, време на цикъл от 700 ns. Всеки блок имаше капацитет 256 Kbit, 4 такива блока бяха поставени в шкафа, комплектът включваше 7 шкафа.
Проблемът беше, че през 1965 г. Арнолд Фарбер и Юджийн Шлиг от IBM създадоха прототип на транзисторна клетка с памет, а Бенджамин Агуста и неговият екип създадоха 16-битов силициев чип на базата на клетката Farber-Schlig, съдържащ 80 транзистора, 64 резистори и 4 диода. Така се ражда изключително ефективната SRAM - статична памет с произволен достъп, която слага край на туисторите наведнъж.
Още по -лошо за магнитната памет - в същата IBM година по -късно, под ръководството на д -р Робърт Денард, MOS процесът е овладян и вече през 1968 г. се появява прототип на динамична памет - DRAM (динамична памет с произволен достъп).
През 1969 г. системата Advanced Memory започва да продава първите килобайтови чипове, а година по -късно младата компания Intel, основана първоначално за разработването на DRAM, представя подобрена версия на тази технология, пускайки своя първи чип, чип памет Intel 1103.
Едва десет години по -късно той е овладян в СССР, когато първата съветска микросхема с памет Angstrem 565RU1 (4 Kbit) и 128 Kbyte блокове памет, базирани на нея, са пуснати в началото на 80 -те години. Преди това най -мощните машини се задоволяваха с феритни кубчета (Лебедев уважаваше само духа на старата школа) или с домашни версии на твистори, в разработването на които П. В. Нестеров, П. П. Силантьев, П. Н. Петров, В. А. Н. Т. Коперсако и др.
Друг голям проблем беше изграждането на памет за съхраняване на програми и константи.
Както си спомняте, в K340A ROM е направен на феритни ядра, информацията е въведена в такава памет по технология, много подобна на шиенето: жицата е естествено зашита с игла през отвор във ферита (оттогава терминът „фърмуер“е пуснал корени в процеса на въвеждане на информация във всеки ROM). В допълнение към трудоемкостта на процеса е почти невъзможно да се промени информацията в такова устройство. Следователно, за 5E53 е използвана различна архитектура. На печатната платка е внедрена система от ортогонални шини: адрес и бит. За организиране на индуктивна комуникация между адресните и битовите шини, затворен контур на комуникация беше или не беше наслагван върху тяхното пресичане (в NIIVK за М-9 беше инсталиран капацитивен съединител). Намотките бяха поставени на тънка дъска, която е плътно притисната към матрицата на шината - чрез ръчна смяна на картата (освен това, без изключване на компютъра), информацията беше променена.
За 5E53 е разработен ROM с данни с общ капацитет 2,9 Mbit с доста високи времеви характеристики за такава примитивна технология: честота на дискретизация от 150 ns, време на цикъл от 350 ns. Всеки блок имаше капацитет 72 kbit, 8 блока с общ капацитет 576 kbit бяха поставени в шкафа, компютърният комплект включваше 5 шкафа. Като външна памет с голям капацитет е разработено устройство с памет на базата на уникална оптична лента. Записването и четенето се извършва с помощта на светодиоди върху фотографски филм, в резултат на което капацитетът на лентата със същите размери се увеличава с два порядъка в сравнение с магнитния и достига 3 Gbit. За системите за противоракетна отбрана това беше привлекателно решение, тъй като техните програми и константи имаха огромен обем, но те се променяха много рядко.
Основната елементна база на 5E53 вече беше известна на нас ГИС "Път" и "Посланик", но тяхното изпълнение в някои случаи липсваше, поради което специалистите на SIC (включително същият VLDshkhunyan - по -късно бащата на първия оригинал вътрешен микропроцесор!) И завод Exiton „Специална серия от ГИС е разработена на базата на ненаситени елементи с намалено захранващо напрежение, повишена скорост и вътрешна резервираност (серия 243,„ Конус “). За NIIME RAM са разработени специални усилватели, серията Ishim.
За 5E53 е разработен компактен дизайн, който включва 3 нива: шкаф, блок, клетка. Шкафът беше малък: ширина отпред - 80 см, дълбочина - 60 см, височина - 180 см. Шкафът съдържаше 4 реда блокове, по 25 във всеки. Захранващите устройства бяха поставени отгоре. Вентилаторите за въздушно охлаждане бяха поставени под блоковете. Блокът представляваше комутационна платка в метална рамка, клетки бяха положени върху една от повърхностите на дъската. Инсталирането на междуклетъчни и вътрешни блокове се извършва чрез опаковане (дори не запояване!).
Това се аргументира от факта, че в СССР няма оборудване за автоматизирано висококачествено запояване и да го запоявате на ръка - можете да полудеете и качеството ще пострада. В резултат на това тестването и експлоатацията на оборудването доказаха значително по -висока надеждност на съветската обвивка в сравнение със съветската запойка. В допълнение, инсталацията с обвивка беше много по-напреднала технологично в производството: както по време на настройка, така и по време на ремонт.
При нискотехнологични условия опаковането е много по-безопасно: няма горещ поялник и спойка, няма потоци и последващото им почистване не се изисква, проводниците са изключени от прекомерно разпръскване на спойка, няма локално прегряване, което понякога се разваля елементите и др. За да се осъществи инсталацията чрез опаковане, предприятията на МЕП са разработили и произвели специални съединители и монтажен инструмент под формата на пистолет и молив.
Клетките са направени върху плоскости от фибростъкло с двустранно отпечатано окабеляване. Като цяло това беше рядък пример за изключително успешна архитектура на системата като цяло - за разлика от 90% от компютърните разработчици в СССР, създателите на 5E53 се погрижиха не само за захранването, но и за удобството на инсталацията, поддръжка, охлаждане, разпределение на енергия и други дреболии. Запомнете този момент, той ще ви бъде полезен, когато сравнявате 5E53 със създаването на ITMiVT - „Елбрус“, „Електроника SS BIS“и други.
Един SOK процесор не беше достатъчен за надеждност и беше необходимо да се мажорират всички компоненти на машината в тройно копие.
През 1971 г. 5E53 е готов.
В сравнение с Almaz, основната система (с 17, 19, 23, 25, 26, 27, 29, 31) и битовата дълбочина на данните (20 и 40 бита) и командите (72 бита) бяха променени. Тактовата честота на процесора SOK е 6.0 MHz, производителността е 10 милиона алгоритмични операции в секунда при задачи за противоракетна отбрана (40 MIPS), 6, 6 MIPS на един модулен процесор. Броят на процесорите е 8 (4 модулни и 4 двоични). Консумирана мощност - 60 kW. Средната продължителност на работа е 600 часа (М-9 Карцев има 90 часа).
Разработката на 5E53 е извършена за рекордно кратко време - за година и половина. В началото на 1971 г. тя приключи. 160 вида клетки, 325 типа субединици, 12 вида захранвания, 7 вида шкафове, инженерно табло за управление, тегло на стойки. Изработен е прототип и е тестван.
Огромна роля в проекта изиграха военните представители, които се оказаха не само педантични, но и интелигентни: В. Н. Каленов, А. И. Абрамов, Е. С. Кленцер и Т. Н. Ремезова. Те непрекъснато следяха за съответствието на продукта с изискванията на техническата задача, донесоха на екипа опита, придобит от участието в разработката на предишни места, и сдържаха радикалните хобита на разработчиците.
Ю. Н. Черкасов припомня:
Беше удоволствие да работя с Вячеслав Николаевич Каленов. Неговата взискателност винаги е била призната. Той се стремеше да разбере същността на предложеното и, ако му се стори интересно, предприе всички възможни и немислими мерки за изпълнение на предложението. Когато два месеца преди завършването на разработването на оборудване за предаване на данни, предложих радикалното му преразглеждане, в резултат на което обемът му беше намален три пъти, той ми затвори предсрочно неизпълнената работа с обещанието да изпълня ревизията през оставащите 2 месеца. В резултат на това вместо три шкафа и 46 типа субединици, един шкаф и 9 вида субединици останаха, изпълнявайки същите функции, но с по -висока надеждност.
Каленов също настоя за извършване на пълни квалификационни тестове на машината:
Настоявах за провеждане на изпитания, а главният инженер Ю. Д. Сасов категорично възрази, считайки, че всичко е наред и изпитването е загуба на усилия, пари и време. Бях подкрепен от зам. главен конструктор Н. Н. Антипов, който има богат опит в разработването и производството на военна техника.
Юдицки, който също има богат опит за отстраняване на грешки, подкрепи инициативата и се оказа прав: тестовете показаха много дребни недостатъци и дефекти. В резултат на това клетките и субединиците бяха финализирани и главният инженер Сасов беше освободен от поста си. За да се улесни развитието на компютрите в серийното производство, към SVC е изпратена група специалисти от ZEMZ. Малашевич (по това време рекрут) си спомня как приятелят му Г. М. Бондарев каза:
Това е невероятна машина, не сме чували за нещо подобно. Той съдържа много нови оригинални решения. Изучавайки документацията, научихме много, научихме много.
Той каза това с такъв ентусиазъм, че Б. М. Малашевич, след като приключи службата си, не се върна в ЗЕМЗ, а отиде да работи в СВТ.
На полигона в Балхаш вървеше пълна подготовка за пускането на 4-машинен комплекс. Оборудването Argun по принцип вече е инсталирано и настроено, докато е във връзка с 5E92b. Машинното помещение за четири 5E53 беше готово и очакваше доставка на машините.
В архива на Ф. В. Лукин е запазена скица на оформлението на електронното оборудване на ISSC, в която са посочени и местоположенията на компютрите. На 27 февруари 1971 г. на ЗЕМЗ са доставени осем комплекта проектна документация (по 97 272 листа всеки). Подготовката за производство започна и …
Поръчаните, одобрени, преминали всички тестове, приети за производство, машината никога не е пусната! Следващия път ще говорим за случилото се.
