<<
>>

Семейства БЭСМ и Эльбрус

До сих пор обсуждались в основном вычислительные системы зарубежных разра- ботчиков, а достижения отечественных ученых и конструкторов оставались в тени. Вместе с тем идеи и разработки советских и российских специалистов играют немаловажную роль в общемировом развитии информационных технологий.

Как уже упоминалась, первая советская электронная вычислительная машина МЭСМ, разработанная под руководством академика С. А. Лебедева, была выпу- щена в 1951 г. — всего на пять лет позже первой в мире электронной машины

ЕNIАС и на два года позже первой машины с хранимой программой ЕDSАС. Разработка этой машины началась в 1947 г. — практически сразу же после Великой Отечественной войны. Следует учесть, что с 1941 г. страна воевала и с 1945 г. восстанавливала разрушенное во время войны, а разработка вычислительных машин требует немалой концентрации финансовых средств, технологических решений и высококвалифицированных кадров. Поэтому выпуск работающей ма- шины уже в 1951 г. можно считать серьезным достижением отечественной науки и техники.

Машина МЭСМ работала со скоростью порядка 100 операций в секунду. А уже в 1953 г. тем же коллективом разработчиков была создана родоначальница зна- менитого отечественного семейства машина БЭСМ, быстродействие которой со- ставляло 10 000 операций в секунду — самый лучший в Европе и очень неплохой в мировом масштабе показатель.

В 1954 г. советский математик А. А. Марков предложил теорию нормальных ал- горитмов, которая позже была названа в его честь. Эта теория наряду с работами Тьюринга и Поста заложила основы теоретического программирования, построе- ния трансляторов и операционных систем.

В 1957 г. на ежегодной сессии Академии наук СССР академик С. А. Лебедев сде- лал доклад, в котором он изложил основные идеи развития архитектуры вычис- лительных систем на длительную перспективу (см.

5.3.3).

В 1966 г. коллективом специалистов во главе с академиком С. А. Лебедевым и его заместителями В. А. Мельниковым и Л. Н. Королевым была закончена разработ- ка машины БЭСМ 6, которая занимает особое место в развитии отечественной вычислительной техники. Это была полупроводниковая машина с тактовой частотой 10 МГц и быстродействием до 1 млн. операций с плавающей точкой в секунду. По своим показателям она входила в группу лучших в мире вычисли- тельных систем. Хотя машину БЭСМ 6 обычно относят ко второму поколе- нию, по архитектурным решениям она сопоставима с передовыми компьютера- ми третьего поколения.

После выпуска БЭСМ 6 было начато проектирование значительно превосходив- шей ее по своим характеристикам машины БЭСМ 10. Кроме того, к 1967 г. дру- гой коллектив под руководством М. А. Карцева уже разработал проект полно- стью параллельной машины М-9 с фантастической по тем временам скоростью 1 млрд, операций в секунду. Но этим проектам не суждено было воплотиться в жизнь, так как руководством страны было принято глубоко ошибочное решение сконцентрировать все финансовые средства и кадровые резервы на копировании популярного в то время семейства американских машин IBM/360. Это решение отбросило отечественную электронную промышленность на десятилетия назад.

Несмотря на возникшие трудности, коллектив специалистов Института точного машиностроения и вычислительной техники под руководством В. С. Бурцева и Б. А. Бабаяна продолжил развитие отечественных разработок, и к 1977 г. была создана многопроцессорная вычислительная система «Эльбрус 1» с производи- тельностью до 10 Мфлоп (10 млн. операций в секунду). В 1984 г. была выпущена система «Эльбрус 2» с производительностью 100 Мфлоп, а в 1991 г. была пере- дана в эксплуатацию вычислительная система «Эльбрус 3.1» с производитель- ность 400 Мфлоп. В 1987 г. за разработку и внедрение микропроцессорной сис- темы «Эльбрус 2» один из руководителей проекта, Борис Арташесович Бабаян, был удостоен Ленинской премии.

Следует подчеркнуть, что в микропроцессорах западных производителей супер- скалярный подход, аналогичный использованному в системе «Эльбрус 1», впер- вые был реализован только в 1991 г.

А равноценный «Эльбрусу 1» суперскаляр- ный процессор Pentium Pro фирмы Intel был создан еще позже — в 1995 г. Вот как об этом писал в журнале Microprocessor Report в феврале 1999 г. Кит Диффен- дорф, разработчик суперскалярного процессора Motorola 88110: «В 1978 году, почти на 15 лет раньше, чем появились первые западные суперскалярные про- цессоры, в „Эльбрус Iм использовался суперскалярный процессор с выдачей двух команд за один такт, изменением порядка исполнения команд, переимено- ванием регистров и исполнением по предположению»[10]. По словам К. Диффендор- фа, компьютеры «Эльбрус», в которых реализованы основные принципы совре- менных архитектур, такие как симметричная многопроцессорная, еуперскалярная и ЕРIС-архитектуры, были запущены в производство задолго до того, как побоч- ные идеи начали только обсуждаться на Западе. Наряду с идеями академика

С. А. Лебедева, которые широко использовались в разработках вычислительных систем во всем мире, сказанное свидетельствует о приоритете отечественных ученых и специалистов в разработке важнейших на современном этапе архитек- турных решений, обеспечивающих существенное повышение производительно- сти вычислительных систем.

Руководитель разработок моделей семейства «Эльбрус» Б. А. Бабаян с 1956 по 1996 г. работал в Институте точной механики и вычислительной техники Акаде- мии наук СССР (с 1992 г. — Российской академии наук). С 1993 г. он являлся научным руководителем московского центра SPARC. В связи с этим следует отметить, что значительную часть разработки процессора Sun UltraSPARC и опе- рационной системы Sun Solaris выполнила группа отечественных специалистов под руководством Б. А. Бабаяна, которая с 1992 г. тесно сотрудничала с корпо- рацией Sun Microsystems. Достаточно обратить внимание на начало периода со- трудничества корпорации Sun с группой Б. А. Бабаяна и начало периода попу- лярности машин семейства.

В этот же период Б. А. Бабаян являлся одним из руководителей российской компании «Эльбрус Интернэшнл», которая в 1999 г.

опубликовала техниче- ские характеристики своей последней разработки — EPIC микропроцессора Эльбрус Е2К (Эльбрус 2000). Оказалось, что этот процессор работает примерно в пять раз быстрее, чем современный ему 64-битовый процессор Merced фирмы Intel. Процессор Е2К изготавливался по 0,18-микронной технологии, занимал площадь 126 мм2, работал на частоте 1,2 ГГц и имел показатели 135 SРЕСiпt95 и 350 SРЕСfр95. В то же время процессор Merced площадью 300 мм2 работал на частоте 800 МГц и имел показатели 45 SРЕСiпt95 и 70 SРЕСfр95.

Архитектурные новшества процессора Е2К были столь же впечатляющие. Он реа- лизовал лучшую схемотехнику, чем та, которая использовалась в наиболее мощ- ном к 2000 г. процессоре Alpha 21264. Для процессора Эльбрус Е2Е был готов полный набор системного программного обеспечения, включавший в себя распа- раллеливающий транслятор. Этот компилятор достигал показателя 10 операций за такт, что почти в три раза выше, чем у лучшего зарубежного аналога этого пе- риода. Следует отметить, что использованные в разработке семейства «Эльбрус» оригинальные технические решения защищены 70 патентами США.

Серийное производство микропроцессора Е2К должно было начаться в 2001 г., но из-за отсутствия финансирования его массовое производство так и не было осуществлено. С августа 2004 г. Б. А. Бабаян работает в должности директора по архитектуре в подразделении программных решений корпорации Intel. Он являет- ся руководителем глобального проекта в области архитектуры вычислительных систем, технологии двоичной компиляции и технологи безопасных вычислений, направленных на борьбу с вирусами. Одновременно Б. А. Бабаян остается ди- ректором Института микропроцессорной техники РАН. По сообщению журнала «Компьютер пресс» от 1.01.2005, в ноябре 2004 г. он стал первым европейским ученым, удостоенным за заслуги в достижениях корпорации звания Intel Fellow (почетный член научного общества корпорации Intel), которое присвоено только 42 специалистам в мире.

В настоящее время в фирме Intel работает и другой бывший разработчик систе- мы «Эльбрус» В.

М. Пентковский. В 1970-1980-е гг. в Институте точного ма- шиностроения и вычислительной техники В. М. Пентковский принимал участие в разработке суперкомпьютеров «Эльбрус 1» и «Эльбрус 2». А в 1986 г. он возгла- вил проект разработки 32-paзpяднoгo процессора Эль-90, в котором сочетались концепция RISC и архитектурные решения процессора «Эльбрус 2». К 1990 г. проект находился на стадии завершения, и появились первые образцы нового процессора. Но в 1992 г. финансирование разработок прекратилось, и В. М. Пент- ковский перешел на работу в фирму Intel, где стал ведущим разработчиком про- цессоров. По-видимому, следует напомнить, что именно в 1993 г. Intel предста- вила свой принципиально новый 32-paзpядный процессор Pentium, а к 1995 г. — более совершенный процессор Pentium Pro, который уже вплотную приблизился по своим возможностям к отечественному процессору «Эльбрус» образца 1990 г. Официально В. М. Пентковский в этот период являлся главным архитектором процессора Pentium III. Сравнивая архитектурные особенности и технические характеристики проекта Эль-90 и реализации процессора Pentium III, легко за- метить огромное количество, скорее всего, не случайных совпадений.

Можно утверждать, что вместе с Б. А. Бабаяном и другими разработчиками системы «Эльбрус» в фирмы Sun и Intel пришли огромный опыт и самые со- вершенные отечественные технологии, разработанные в Институте точного машиностроения и вычислительной техники, но так и не реализованные в Рос- сии. Анализируя развитие отечественной вычислительной техники, нельзя не за- метить высокие достижения и огромный потенциал отечественных специалистов

и ту негативную роль, которую сыграли ошибочные управленческие и политиче- ские решения.

Дополнительный материал по обсуждавшимся в главе вопросам можно найти в изданиях [28], [30].

<< | >>
Источник: Степанов А. Н.. Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей. 2007

Еще по теме Семейства БЭСМ и Эльбрус:

  1. § 2 Историческое значение семейства. – Семейство в Древнем мире и власть начальника. – Гражданская семья в Риме. – Агнаты, когнаты и род. – Первоначально религиозный ха- рактер семьи и последующее видоизменение ее характера. – Свойство кровной семьи германской. – Славянская семья. – Содержание семейственного права.
  2. § 24 Особое значение целого семейства в торгующем купечестве и в бывших податных сословиях. – Финансовое и хозяйственное значение семейного раздела. – Особое значение семейства в отправлении рекрутской повинности. – Семейная община у Индусов.
  3. V. 3. 1. Семейство показательных и логарифмических функций.
  4. V. 3. СЕМЕЙСТВО ФУНКЦИЙ
  5. V, 1. 4. Использование средних.
  6. Глава 4. ACTION RESEARCH1
  7. Жалоба чиновника
  8. V. 1. 5. Метрические структуры.
  9. Приложение к третьей главе. О значении супружеских и семейственных отношений по другим частям русского законодательства.
  10. Примечания