Советские компьютеры

[kaipa]

В последние дни мне попалось несколько материалов по советской вычислительной технике, и родился этот пост. Наверное, многие до сих пор считают, что советская вычислительная техника была сильно отсталой, по сравнению с американской. Однако, это было не так и не всегда. Тема для меня близкая.

Начнем с того, что триггер был изобретен советским ученым М.А.Бонч-Бруевичем в 1918г в нижегородской радиолаборатории, а его соратник О.В.Лосев в 22г изобрел "кристадин" -- прообраз современного транзистора. Нобелевскую премию за это получили, как обычно, американцы. Нескольками годами позже он же изобрел свето-диод и фото-диод. То есть определенный научный задел в области радиотехники в СССР существовал еще в 20е годы. Однако, острая необходимость в вычислительных машинах появилась только с развитием атомной и ракетной техники. И успех СССР в атомной энергетике, космосе, ракетной и противоректной технике -- это косвенное подтверждение высочайшего уровня вычислительной техники, которая разрабатывалась для военной и космической области.

Первые советские вычислительные машины создавались в Киеве, в Институте Электротехники АН УССР. Именно там бала создана и запущена в 1950г МЭСМ -- Малая Электронная Счетная Машина -- первая ЭВМ в континентальной Европе. Она создавалась под руководством С.А.Лебедева, который в 50г был переведен руководить в Москву Институтом Точной Механики и Вычислительной Техники (ИТМиВТ). МЭСМ задумывалась как макет для БЭСМ -- Большой (или Быстродействующей) Электронной Счетной Машины. В БЭСМ были впервые в мире применены такие базовые принципы, как конвеер и стэк. БАСМ-1 или БЭСМ-АН была завершена в 1952г и на выставке 1953г в Дармштате была лучшей в Европе. Ее усовершенствованная версия БЭСМ-2 была первой в мире серийной ЭВМ. Ей были оснащены все вычислительные центры СССР, на ней считались траектории спутников и космических кораблей. Полупроводниковая БЭСМ-6 была закончена в 1966 году, это был первый советский супер-компьютер, не уступавший американским Креям (Cray) того времени. Выпускался, кстати, до 1987года и использовался во всех областях промышленности и науки.

На основе БЭСМ-2 была создана военная ЭВМ М-40, которая в 1961 году смогла впервые в истории сбить ракету противоракетой. Американцы смогли повторить этот результат только спустя 23 (!!!) года. А 5Э26 -- это мобильная ЭВМ, созданная с 69 по 75 год специально для комплекса ПВО С-300. Комлекс до сих пор лучший в мире (ЭВМ, конечно, с тех пор несколько раз совершенствовалась). Система трех процессорная, но не для производительности, а для надежности. Все процессоры считают одно и то же, и если один выдает отличный от двух других результат -- он отключается. Ведь ошибка в военных системах может привести к катастрофе.

Машины семейства Эльбрус (1 и 2), созданные в 70-80 г были уже параллельными, построенные на суперскалярной архитекторе (первые в мире коммерческие ЭВМ такого типа, кстати). Причем, сначала на бумаге, а потом в железе была достигнута линейная масштабируемость производительности по количеству процессоров (до 10). Они использовали 10 процессоров, из них 2 резервных (как и в М-40), аппаратное динамическое распределение ресурсов и многие другие уникальные технические решения. Система Эльбрус-2 применяется в ПРО Москвы A-135 В то же время были разработаны векторные процессоры для Эльбрус-3, который был построен в 1988, до конца не отлажен, и пущен под пресс "за ненадобностью" в 1994м. Его производительность была бы в два раза выше современного ему "крея" Cray Y-MP

Помимо ИТМиВТ разработкой ЭВМ продолжали заниматься в Киеве, в Минске, в других городах и институтах. Список советских компьютерных систем занимает не одну страницу.

Началом заката советской вычислительной техники стало принятое в 1967 году решение хрущевского руководства перейти на «обезьянью политику» - копировать американскую вычислительную технику, запустить в производство машины IBM-360 под названием Единая Система «Ряд». И хотя ИТМиВТ продолжал разрабатывать уникальные ЭВМ вплоть до распада СССР, это уже происходило на энтузиазме Лебедевцев и вопреки официальной линии. Ну с крушением СССР все или почти все развалилось, и наследники Эльбруса уже 15 лет не могут ничего до вести до серийного производства. Возможно, в последнее время что-то меняется, так как руководство страны понимает, что без собственной вычислительной техники невозможно сохранять обороноспособность. Дай то Бог.

Использованные материалы:
Википедия по ряду вопросов.
Физик Лосев
Первая БЭСМ. Начало пути
Сталин и Кибернетика
Супер ЭВМ в России. История и перспективы
"Эльбрус". История легенды.
История разработок ИТМмВТ

Comments

[ushastyi.livejournal.com]

Ну как же не влияет?

Возмем две пары чисел. Одна кодируется 8ю битами, другая 5ю трейтами . Двоичные попадают в диапазон -127..127. Троичные -121..121, почти то же самое.

Для сравнения двух 8ми битовых чисел надо:
- 7 сравнений младших битов
- 1 сравнение старшего
- 1 инвертация результа

Для сравнения двух 5ти трейтовых чисел надо:
- 5 сравнений трейтов.

Все.

Насчет XOR надо подумать, как он делается в троичной логике и нужен ли вообще.
Вот тут очень много букв на эту тему http://ru.wikipedia.org/wiki/Троичная_логика Я даже чуть не вспомнил дискретную математику, когда это увидел :)

[fat-crocodile.livejournal.com]

Для двоичных чисел нужно 8 сравнений. Для троичных 5. Для двоичных может понадобиться 1 инвертация. Ну, 9 двоичных операций против 5 троичных. С учётом того, что троичные выполняются медленнее, допустим, в 1,5 раза (это с потолка, так же как и отношение стоимости троичных железок к двоичным), получаем 9 против 7,5

Это не в два раза.

С xor-ом -- пропадает свойство a ^ b ^ b = a будет a ^ b ^ b ^b = a. Т.е. обратный элемент с точки зрения операции xor это будет уже совсем другой элемент.

[ushastyi.livejournal.com]

А почему троичные операции выполняются медленее? Скорость операций зависит исключительно от плотности монтажа. Лампы медленные -- потому что большие :) Пока там электроны долетят. Сейчас чем выше плотность, тем выше частота процессоров. Т.е. если бы троичные элементы могли делать с такой же плотностью, как и двоичные, то скорость операций отличаться не должна. Стоимость опять же определяется технологической развитостью, мы ее не берем. Рассматриваем чисто теоретически, при равных условиях.

Согласен, что разница тут не в два раза, но как минимум в полтора.

Я нашел у себя Кнута, почитаю подробнее по алгоритмы, и напишу отдельный пост про троичные компьютеры, наверное. С задачками :)

[fat-crocodile.livejournal.com]

Потому что на троичный нужно больше транзисторов, а значит там будут длиннее пути и дольше задержки. При той же плотности монтажа (плотность -- на уровне транзисторов считается, а не элементов).

А вот насколько больше -- этого я не знаю, потому и написал, что "с потолка". Это конкретные схемы нужно изучать, я сейчас не готов, схемотехнику я забыл основательно.

[ushastyi.livejournal.com]

Делать троичный компьютер на двоичных элементах, конечно, большого смысла не имеет :) Транзистор это бинарный переключатель, а для троичных компьютеров используются другие элементы, с симмитричным питанием, например. Полевые транзисторы или полупроводниковые негатроны (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B5%D0%B3%D0%B0%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD_%28%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0%29), лавинные транзисторы, резонансно-туннельные диоды и т.п. То есть схемотехника совсем другая. У резонансно-туннельных диодов время перключения меньше одной пикосекунды. Это очень быстро.

[fat-crocodile.livejournal.com]

Да, пикосекунда это круто. А паковать их так же плотненько, как обычные транзисторы уже научились? И с тепловыделением у них не сильно хуже? Двоичная-то техника интенсивно развивалась последние 40 лет, техпроцессы отлажены.

[fat-crocodile.livejournal.com]

Кстати, полевые транзисторы в бинарной технике используются. Разве что их подключать как-то нестандартно? Но вообще в цифровой технике полевой транзистор работает как ключ, с положениями вкл/выкл. М.б. биполярные имеются ввиду, но и тут я не уверен.