Trí tưởng tượng của Khoa học. Phần 2

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Sau sự ra đời của hệ thống sao chép mẫu của Mỹ và sự xuất hiện của một loạt máy EU - bản sao của IBM360 / IBM370 của Mỹ, sự phát triển của Liên Xô trong lĩnh vực công nghệ máy tính vẫn chưa dừng lại. Tuy nhiên, họ gần như hoàn toàn đi vào khuôn khổ của các dự án quân sự - quân đội không muốn chỉ sử dụng các bản sao, và thậm chí tệ hơn là sự phát triển của chính họ. Nhập khẩu không phù hợp với họ vì có thể có "dấu trang" - các tính năng không có giấy tờ của thiết bị điện tử có thể vô hiệu hóa thiết bị điện tử vì lợi ích của kẻ thù tiềm tàng. ITM và VT, có giám đốc là Viện sĩ Lebedev, mặc dù ông tiếp tục được liệt kê là một viện hàn lâm, về cơ bản đã trở thành một bộ phận quân sự và công việc tiếp tục ở đó theo hướng cải tiến BESM-6 và quân sự M-40, M-50. Kết quả của công việc đó là phòng tuyến Elbrus, nhiệm vụ chính của nó là các nhiệm vụ dành cho hệ thống phòng thủ chống tên lửa. Đầu tiên, trên cơ sở máy tính quân sự 5E261 và 5E262, một tổ hợp máy tính đa xử lý "Elbrus-1" với năng suất 15 triệu thao tác / s đã được tạo ra. Ở giai đoạn thứ hai, Elbrus-2 MVK được tạo ra với công suất 120 triệu hoạt động / s. Elbrus-3, quá trình phát triển được hoàn thành vào cuối những năm 80, có hiệu suất 500 MFLOPS (hàng triệu phép toán dấu phẩy động mỗi giây).

Các chỉ số hiệu suất cho một máy tính là một thứ rất tương đối, phụ thuộc cả vào các đặc điểm kiến trúc và hiệu quả của trình biên dịch từ các ngôn ngữ lập trình. Do đó, điểm chuẩn thường được sử dụng để so sánh hiệu suất trong thế giới thực. Năm 1988, S. V. Kalin đã đo hiệu suất của CPU MVK "Elbrus-2" ở 24 "chu kỳ Livermore" và theo kết quả của các bài kiểm tra này, giá trị hài trung bình của hiệu suất là 2,7 MFLOPS. Để so sánh, bộ xử lý Cray-X MP (sự phát triển nổi tiếng nhất của Seymour Kray vào năm 1982) có chỉ số tương tự - 9,3 MFLOPS (ở tần số xung nhịp cao hơn 5 lần so với Elbrus-2 MVK). Tỷ lệ này cho thấy hiệu quả cao của kiến trúc Elbrus, cho phép thực hiện nhiều thao tác hơn trên mỗi chu trình xử lý.

Kiến trúc của bộ vi xử lý Elbrus đã khác biệt đáng kể so với BESM-6 cũ và rất khác so với kiến trúc truyền thống. Cốt lõi của "Elbrus 3-1" là một bộ xử lý băng tải mô-đun (MCP), được thiết kế bởi Andrey Andreevich Sokolov. Sokolov là người tham gia vào tất cả các dự án quan trọng nhất của Viện Lebedev, từ BESM-1 đến AS-6. Và chính tài năng kỹ thuật của Sokolov mà các đồng nghiệp vẫn thường so sánh với tài năng của Seymour Krey - đối thủ truyền kiếp của Lebedev trong cuộc thi máy tính siêu tốc. "MCP là một bộ xử lý mạnh mẽ có khả năng xử lý hai luồng lệnh độc lập. Các thiết bị đường ống của bộ xử lý làm việc với hai loại đối tượng - vectơ và vô hướng. Vô hướng dường như được đưa vào một đường ống vectơ và được xử lý giữa hai thành phần vectơ liền kề. Một số kênh truy cập cung cấp tới 8 cuộc gọi song song tới bộ nhớ trong một chu kỳ. " Hầu như tất cả các đặc điểm kiến trúc của Elbrus đều hoàn toàn nguyên bản, nhưng chúng thường được gọi là các nguyên tắc vay mượn từ CDC và Burroughs, đó là một lời nói dối rõ ràng. Lebedev đã bắt đầu sử dụng cả đường ống và các nguyên tắc của tính toán song song trước đó.

Viện Lebedev vẫn đang ở giai đoạn tốt nhất, đã trải qua kỷ nguyên của chủ nghĩa Yeltsinism, mặc dù có những tổn thất đáng kể, nhưng không làm mất đi tiềm năng sáng tạo của nó. Đúng như vậy, trong một hiện thân mới - vào tháng 4 năm 1992, trên cơ sở các phòng ban của Viện Cơ khí Chính xác và Công nghệ Máy tính Lebedev, MCST đã được tạo ra, tiếp tục sự phát triển của kiến trúc Elbrus. Năm đó, một trong những nhân viên hàng đầu của viện B. A. Babayan và hầu hết các chuyên gia MCST đã được tập đoàn khổng lồ Intel thuê để làm việc tại chi nhánh ở Nga. Nghe thì có vẻ nực cười, nhưng chính Intel khi đó đã tạo điều kiện để giữ chân nhân sự trong nước về điện tử, tất nhiên là vay mượn những phát triển quan trọng của viện cùng với một bộ phận nhân sự. Trên cơ sở kiến trúc của Elbrus MVK, các chuyên gia của công ty mới vào năm 2007 đã tạo ra bộ vi xử lý Elbrus, làm nền tảng cho hệ thống tính toán Elbrus-3M1, với xung nhịp 300 MHz và hiệu suất 4,8 GFLOPS (để so sánh, Intel Core2Duo 2,4 GHz chỉ có 1,3 gigaflop). Đồng thời, bộ vi xử lý của Nga thậm chí không yêu cầu bộ tản nhiệt để làm mát. Phiên bản hai bộ xử lý của tổ hợp máy tính, được gọi là UVK / S, có hiệu suất cao nhất là 19 GFLOPS (đối với dữ liệu 32 bit). Đây là câu trả lời cho những ai nghĩ rằng quân đội của chúng ta ngày nay phải sử dụng máy tính cá nhân của IBM với bộ vi xử lý của Intel. May mắn thay, đây không phải là trường hợp. Mặc dù để làm được điều này, tôi đã phải mua thiết bị nhập khẩu để sản xuất vi mạch.

Mô-đun hệ thống với hai bộ vi xử lý "Elbrus" và tổ hợp điện toán "Elbrus-3M1":

Bộ vi xử lý được sản xuất bằng công nghệ 0,13 micron, đây không phải là một kỷ lục công nghệ cho ngày nay, nhưng nó cũng không bị tụt lại xa so với chúng (công nghệ này được coi là một công nghệ mới cách đây khoảng 5 năm). Hiện nay, việc phát triển bộ vi xử lý Elbrus-S đang được tiến hành trên công nghệ 0,09 micron, vốn đã là một "hệ thống trên chip", tức là nó bao gồm các bộ điều khiển thiết bị ngoại vi. Nó được thiết kế để tạo ra các máy tính một bo mạch hiệu suất cao cho các ứng dụng "có thể đeo và nhúng", có nghĩa là máy bay và tên lửa của chúng ta sẽ không được trang bị các linh kiện nhập khẩu.

Nhưng hãy quay trở lại những năm 60. Liên Xô khi đó là nước đi đầu trong nhiều phát triển kỹ thuật trong lĩnh vực điện tử, hầu hết trong số đó được thực hiện trong khuôn khổ các dự án quân sự và do đó là bí mật. Và do được giữ bí mật, những thành tựu này vẫn nằm ngoài sự chú ý của các nhà sử học. Người tạo ra BESM-6, một nhà thiết kế công nghệ máy tính xuất sắc của Liên Xô, Sergei Alekseevich Lebedev, cũng đã thiết kế các máy tính quân sự thuần túy cho hệ thống phòng thủ chống tên lửa (ABM) đầu tiên, vẫn đang thử nghiệm:

"Máy tính chuyên dụng, được tạo ra dưới sự lãnh đạo của S. A. Lebedev cho hệ thống phòng thủ chống tên lửa, đã trở thành cơ sở để đạt được sự ngang bằng chiến lược giữa Liên Xô và Hoa Kỳ trong Chiến tranh Lạnh." Máy tính chuyên dụng "Diana-1" và "Diana- 2 "được phát triển để truy xuất dữ liệu tự động từ radar và tự động theo dõi mục tiêu. -40, và muộn hơn một chút là M-50 (dấu chấm động). Khả năng bắn trúng tên lửa đạn đạo, do hệ thống phòng thủ tên lửa cung cấp, buộc Hoa Kỳ phải xem xét để có cách ký kết một thỏa thuận với Liên Xô về giới hạn phòng thủ tên lửa, xuất hiện vào năm 1972."

Những thành tựu của Liên Xô trong công nghệ máy tính có tầm quan trọng lớn nhất đối với quốc phòng và là lý lẽ quan trọng để ký kết hiệp ước về giới hạn phòng thủ tên lửa … Và chỉ khi chúng tôi có một lợi thế đáng kể trong việc này. Trên thực tế, Liên Xô đã có hệ thống phòng thủ chống tên lửa của riêng mình vào giữa những năm 60, khi Hoa Kỳ chỉ có thể mơ về nó. Hiệp ước chủ yếu hạn chế Liên Xô chứ không phải Hoa Kỳ - do hiệp ước, hệ thống phòng thủ tên lửa chỉ được triển khai xung quanh Moscow. Khi Hoa Kỳ cuối cùng có thể làm điều gì đó trong lĩnh vực này (30 năm sau!), Họ ngay lập tức rút khỏi hiệp ước. Câu hỏi đặt ra là - Liên Xô có điểm nào để ký một thỏa thuận như vậy không? Chúng tôi đã từ bỏ lá chắn phòng thủ tên lửa và không nhận lại được gì! Hoa Kỳ chỉ đơn giản là không thể tạo ra của riêng mình vào thời điểm đó. Ban lãnh đạo Liên Xô có biết về điều này không? Nếu cô ấy biết, thì Hiệp ước ABM đã có thể được coi là một hành động phản bội lợi ích của đất nước. Tình huống này rất gợi nhớ đến năm 1987, khi Liên Xô sẵn sàng đưa vào quỹ đạo các thành phần của hệ thống phòng thủ tên lửa vũ trụ - vệ tinh với vũ khí laser "SKIF". Sau đó, Gorbachev, bị thuyết phục về khả năng thành công của chương trình, ngay lập tức áp đặt lệnh cấm đơn phương đối với nó, tuyên bố từ cuộc họp của Liên Hợp Quốc rằng Liên Xô sẽ từ bỏ "cuộc chạy đua vũ trang trong không gian." Hoa Kỳ có kế hoạch phóng các vệ tinh tương tự lên quỹ đạo chỉ trong năm 2012, 25 năm sau khi chương trình tương tự của Liên Xô đóng cửa. Không phải vì họ đột nhiên có mong muốn như vậy. Bởi vì các công nghệ của họ, không phải là không có sự trợ giúp của các chuyên gia Nga, giờ chỉ mới cho phép nó. Tại sao ban lãnh đạo Liên Xô lại đơn phương nhượng bộ? Không có phiên bản chính thức của câu trả lời cho câu hỏi này.

Quay trở lại đầu những năm 60, máy tính của chúng ta đã tính toán được quỹ đạo của tên lửa đạn đạo, mặc dù thực tế là ban đầu hệ thống phòng thủ tên lửa của chúng ta hoạt động trên máy tính khá chậm. Máy M-40 và M-50 chỉ có năng suất lần lượt là 40 nghìn và 50 nghìn thao tác mỗi giây. Tuy nhiên, 5E92b, một cải tiến quân sự của M-50, có năng suất 500 nghìn lần hoạt động mỗi giây, mà vào năm 1966, kể từ khi nó bắt đầu được sản xuất, đã gần đạt kỷ lục thế giới, nếu không muốn nói là. Và có một chi tiết khác ít được biết đến ở đây.

Trong số rất nhiều mẫu máy tính Liên Xô thường được nhắc đến, tên của một loạt máy tính rất quan trọng được sản xuất vào nửa sau của những năm 60 - đầu những năm 70 và được sử dụng hoàn toàn cho việc mua lại Lực lượng Vũ trang Liên Xô là rất hiếm. Đây là những chiếc máy thuộc dòng 5E (5E51, 5E92b, v.v.), được phát triển bởi Phòng thiết kế Lebedev. BESM-6 được biết đến rộng rãi, nhưng ít ai biết rằng BESM-6 trở nên nổi tiếng chỉ vì nó thua cuộc đấu thầu cung cấp vật tư cho Lực lượng vũ trang Liên Xô - cuộc đấu thầu do "5E" giành được. Quân đội, đã chọn "5E", loại BESM-6 "bị từ chối" và loại sau này được phân phối mở cho các ngành công nghiệp dân sự. Và dòng 5E đã được phân loại và chỉ được vận chuyển cho quân đội. Các máy thuộc dòng 5E được liên kết với nhau bằng các kênh "trao đổi giữa các máy" thành các mạng cục bộ, trong nửa đầu những năm 70 tạo thành một môi trường điện toán đa xử lý làm cơ sở cho các hệ thống điều khiển không gian và điều khiển các đối tượng không gian. Một số máy tính kết hợp với nhau trong một môi trường máy tính như vậy tạo thành một tổ hợp máy tính duy nhất, có hiệu suất cao hơn nhiều lần so với BESM-6. Nguyên tắc tương tự hiện nay được dùng làm cơ sở cho việc tạo ra các siêu máy tính hiện đại - đây là những bộ vi xử lý riêng lẻ, được tập hợp thành một mạng duy nhất bằng các kênh liên lạc nhanh. Và điều này đòi hỏi những phương tiện đặc biệt. Các máy thuộc dòng M (M-40, M-50) cũng có hệ thống ngắt được phát triển, chúng có thể nhận và truyền dữ liệu qua bảy kênh hoạt động không đồng bộ song công với tổng băng thông là 1 Mbit / s. Modification M-50 - 5E92 được thiết kế đặc biệt để sử dụng trong các khu phức hợp xử lý dữ liệu như vậy.

Lần đầu tiên trên thế giới, các kênh ghép kênh được sử dụng trong một mạng máy tính và hoạt động song song của các thiết bị điều khiển, bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, thiết bị bên ngoài và các kênh truyền thông được thực hiện. Về cấu tạo và nguyên lý hoạt động, nó là hệ thống đa xử lý đầu tiên trên thế giới … Năm 1959, một mạng máy tính được xây dựng từ các máy tính cách nhau hàng trăm km - ở nước ngoài lúc đó chưa có tổ hợp nào tương tự. Trung tâm chỉ huy và máy tính chính của hệ thống "A" được xây dựng trên cơ sở máy tính 5E92. Bản thân mạng máy tính là duy nhất về bản chất, chính bà là người khởi đầu nghiên cứu, sau đó dẫn đến việc tạo ra các mạng máy tính và thông tin toàn cầu khác. Tất nhiên, bản thân mạng này không giống như Internet hiện đại, mà là một tập hợp các máy độc lập giải quyết các phân đoạn độc lập của một vấn đề chung và trao đổi thông tin bằng các giao thức thống nhất, nó có thể được coi là tiền thân của các mạng toàn cầu ngày nay. Mạng tương tự đầu tiên, kết nối hai máy tính TX-2 ở Massachusetts và Q-32 ở California qua đường dây điện thoại, chỉ được thử nghiệm vào năm 1965 … Vào ngày 4 tháng 3 năm 1961, một hệ thống phòng thủ chống tên lửa đã được thử nghiệm thành công - đầu đạn của một tên lửa R-12 đã bị phá hủy. Cuộc thử nghiệm cho thấy nhiệm vụ chống lại các mục tiêu đạn đạo ghép đôi gồm thân tên lửa đạn đạo và đầu đạn hạt nhân tách khỏi nó đã được giải quyết về mặt kỹ thuật. Các cuộc thử nghiệm tương tự đã diễn ra ở Hoa Kỳ 21 năm sau đó.

Hệ thống A là hệ thống phòng thủ tên lửa. Công việc về phòng thủ tên lửa (hệ thống "A") đóng một vai trò to lớn trong sự phát triển công nghệ máy tính ở Liên Xô: theo lệnh của quân đội, sử dụng cơ sở phần tử tương đối chậm, các chuyên gia từ Phòng thiết kế Lebedev (ITMiVT) đã tạo ra các phương tiện tính toán vượt trội về các thông số so với nước ngoài. Họ cũng tạo ra các phiên bản di động của các hệ thống như vậy, ví dụ 5E261 - một hệ thống điều khiển hiệu suất cao đa bộ xử lý di động được xây dựng trên cơ sở mô-đun. Chính nó là người được sử dụng như một phần của hệ thống phòng không S-300PT trên đất liền và trên biển:

Nhưng quan trọng nhất, các phương tiện giao tiếp các máy tính riêng lẻ vào môi trường máy tính - các kênh giao tiếp đa hợp không đồng bộ nhanh và phần mềm tương ứng - đã được tạo ra. Và ở đây chúng ta đến với một dự án rất quan trọng khác đối với đất nước, hệ thống OGAS - "Hệ thống kế toán và xử lý thông tin tự động quốc gia", một hệ thống quản lý kinh tế tự động ở Liên Xô, dựa trên các nguyên tắc điều khiển học. Hệ thống này do Viện sĩ Viktor Mikhailovich Glushkov phát triển dựa trên các phương tiện kỹ thuật đó một cách chính xác.

Tác giả - Maxson