Imaginarium der Wissenschaft. Teil 2

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Nach der Einführung des Kopiersystems für amerikanische Muster und dem Erscheinen einer Reihe von EU-Maschinen - Kopien des amerikanischen IBM360 / IBM370 - hörten die eigenen Entwicklungen der UdSSR auf dem Gebiet der Computertechnologie nicht auf. Sie gingen jedoch fast vollständig in den Rahmen militärischer Projekte - das Militär wollte nicht nur Kopien verwenden, und noch schlimmer als ihre eigenen Entwicklungen. Der Import passte nicht zu ihnen wegen möglicher "Lesezeichen" - undokumentierte Merkmale der Elektronik, die Elektronik im Interesse eines potenziellen Feindes deaktivieren könnten. ITM und VT, deren Direktor Akademiker Lebedev war, wurden zwar weiterhin als akademisches Institut aufgeführt, wurden jedoch im Wesentlichen zu einer militärischen Abteilung und arbeiteten dort weiter an der Verbesserung des BESM-6 und des militärischen M-40, M-50. Das Ergebnis solcher Arbeiten war die Elbrus-Linie, deren Hauptaufgaben die Aufgaben für das Raketenabwehrsystem waren. Zunächst entstand auf Basis der Militärrechner 5E261 und 5E262 ein Multiprozessor-Rechnerkomplex "Elbrus-1" mit einer Produktivität von 15 Millionen Operationen/s. In der zweiten Stufe entstand die Elbrus-2 MVK mit einer Kapazität von 120 Millionen Operationen / s. Elbrus-3, dessen Entwicklung Ende der 80er Jahre abgeschlossen war, hatte eine Leistung von 500 MFLOPS (Millionen Gleitkommaoperationen pro Sekunde).

Leistungsindikatoren für einen Computer sind eine sehr relative Sache, die sowohl von den Architekturmerkmalen als auch von der Effizienz der Compiler von Programmiersprachen abhängt. Daher werden Benchmarks häufig verwendet, um die reale Leistung zu vergleichen. 1988 maß S. V. Kalin die Leistung der CPU des MVK "Elbrus-2" mit 24 "Livermore-Zyklen" und nach den Ergebnissen dieser Tests betrug der durchschnittliche harmonische Leistungswert 2,7 MFLOPS. Zum Vergleich: Der Cray-X MP-Prozessor (die berühmteste Entwicklung von Seymour Kray im Jahr 1982) hat einen ähnlichen Indikator - 9,3 MFLOPS (bei einer Taktfrequenz, die fünfmal höher ist als die des Elbrus-2 MVK). Dieses Verhältnis weist auf die hohe Effizienz der Elbrus-Architektur hin, die es ermöglicht, mehr Operationen pro Prozessorzyklus durchzuführen.

Die Architektur der Elbrus-Prozessoren unterschied sich bereits deutlich von der alten BESM-6 und unterschied sich stark von der traditionellen. Das Herzstück von "Elbrus 3-1" war ein modularer Förderprozessor (MCP), entworfen von Andrey Andreevich Sokolov. Sokolov war Teilnehmer an allen bedeutenden Projekten des Lebedev-Instituts, von BESM-1 bis AS-6. Und es war das Ingenieurtalent von Sokolov, das Kollegen oft mit dem Talent von Seymour Krey verglichen haben - Lebedevs ständigem Rivalen im Super-Speed-Computing-Wettbewerb. „Der MCP war ein leistungsstarker Prozessor, der zwei unabhängige Befehlsströme verarbeiten konnte. Die Pipeline-Geräte des Prozessors arbeiteten mit zwei Arten von Objekten – Vektoren und Skalaren. Skalare schienen in eine Vektorpipeline eingeklemmt und zwischen zwei benachbarten Vektorkomponenten verarbeitet zu werden. Mehrere Zugriffskanäle ermöglichten bis zu 8 parallele Speicheraufrufe in einem Zyklus. Fast alle architektonischen Merkmale von Elbrus waren absolut originell, aber sie werden oft als Anlehnung an Prinzipien von CDC und Burroughs bezeichnet, was eine offensichtliche Lüge ist. Lebedev begann schon früher, sowohl die Pipeline als auch die Prinzipien des Parallel Computing zu verwenden.

Das Lebedew-Institut ist nach wie vor in Bestform, nachdem es die Ära des Jelzinismus zwar mit erheblichen Verlusten durchgemacht hat, aber ohne sein kreatives Potenzial zu verlieren. Es stimmt, in einer neuen Inkarnation - im April 1992 wurde auf der Grundlage der Abteilungen des Lebedev-Instituts für Feinmechanik und Computertechnologie MCST gegründet, das die Entwicklung der Elbrus-Architektur fortsetzte. In diesem Jahr war einer der leitenden Mitarbeiter des Instituts B. A. Babayan und die meisten MCST-Spezialisten wurden von dem riesigen Intel-Konzern angestellt, um in seiner russischen Niederlassung zu arbeiten. Es mag lächerlich erscheinen, aber es war damals Intel, das es ermöglichte, einheimisches Personal in der Elektronik zu halten, und natürlich mit einem Teil des Personals die bedeutenden Entwicklungen des Instituts ausgeliehen. Auf Basis der Architektur des Elbrus MVK schufen die Spezialisten des neuen Unternehmens 2007 den Elbrus-Mikroprozessor, der als Basis für die Elbrus-3M1-Rechensysteme diente, mit einer Taktfrequenz von 300 MHz und einer Leistung von 4,8 GFLOPS (Zum Vergleich, Intel Core2Duo 2,4 GHz hat nur 1,3 Gigaflops). Gleichzeitig benötigt der russische Mikroprozessor nicht einmal einen Kühler zur Kühlung. Die Zwei-Prozessor-Version des Rechnerkomplexes namens UVK/S hat eine Spitzenleistung von 19 GFLOPS (für 32-Bit-Daten). Dies ist die Antwort auf diejenigen, die meinen, dass unser Militär heute Personalcomputer von IBM mit Mikroprozessoren von Intel verwenden muss. Glücklicherweise ist dies nicht der Fall. Dafür musste ich jedoch importierte Geräte zur Herstellung von Mikroschaltungen kaufen.

Systemmodul mit zwei Mikroprozessoren "Elbrus" und Rechenkomplex "Elbrus-3M1":

Der Mikroprozessor wird mit der 0,13-Mikrometer-Technologie hergestellt, die für heute kein technologischer Rekord ist, aber auch nicht weit hinter ihnen zurückbleibt (die Technologie galt vor etwa 5 Jahren als Neuheit). Jetzt läuft die Entwicklung des Elbrus-S-Mikroprozessors auf der 0,09-Mikrometer-Technologie, die bereits ein "System-on-a-Chip" ist, das heißt, sie umfasst Controller für Peripheriegeräte. Es wurde entwickelt, um leistungsstarke Einplatinencomputer für "Wearable and Embedded"-Anwendungen zu erstellen, was bedeutet, dass unsere Flugzeuge und Raketen nicht mit importierten Komponenten ausgestattet werden.

Aber gehen wir zurück in die 60er Jahre. Die UdSSR war damals die erste von vielen technischen Entwicklungen auf dem Gebiet der Elektronik, die größtenteils im Rahmen militärischer Projekte durchgeführt wurden und daher geheim waren. Und aufgrund der Geheimhaltung blieben diese Errungenschaften der Aufmerksamkeit der Historiker entzogen. Der Schöpfer von BESM-6, ein herausragender sowjetischer Entwickler von Computertechnologie, Sergei Alekseevich Lebedev, entwarf auch rein militärische Computer für das erste, noch experimentelle, Raketenabwehrsystem (ABM):

"Spezialcomputer, die unter der Führung von S. A. Lebedev für das Raketenabwehrsystem entwickelt wurden, wurden während des Kalten Krieges zur Grundlage für die Erreichung der strategischen Parität zwischen der UdSSR und den Vereinigten Staaten." Die Spezialcomputer "Diana-1" und "Diana- 2" wurden für den automatischen Datenabruf vom Radar und die automatische Verfolgung von Zielen entwickelt. -40, und etwas später M-50 (Floating Point). Die Möglichkeit, ballistische Raketen zu treffen, die die Raketenabwehr bietet, zwang die Vereinigten Staaten, nachzusehen nach Möglichkeiten zum Abschluss eines Abkommens mit der UdSSR über die Begrenzung der Raketenabwehr, das 1972 erschien.

Die Errungenschaften der UdSSR in der Computertechnologie waren für die Verteidigung von größter Bedeutung und dienten als wichtiges Argument für den Abschluss eines Vertrags über die Begrenzung der Raketenabwehr … Und gerade als wir darin einen deutlichen Vorteil hatten. Die UdSSR hatte praktisch schon Mitte der 60er Jahre eine eigene Raketenabwehr, als die Vereinigten Staaten davon nur träumen konnten. Der Vertrag beschränkte in erster Linie die UdSSR, nicht die Vereinigten Staaten - infolge des Vertrags wurde das Raketenabwehrsystem nur um Moskau herum stationiert. Als die USA in diesem Bereich endlich etwas unternehmen konnten (das ist 30 Jahre später!), traten sie sofort aus dem Vertrag zurück. Die Frage ist, ob es für die UdSSR einen Sinn hatte, ein solches Abkommen zu unterzeichnen? Wir haben den Raketenabwehrschild aufgegeben und nichts zurückbekommen! Die Vereinigten Staaten konnten damals einfach keine eigenen schaffen. Wusste die Führung der UdSSR davon? Wenn sie es wüsste, kann der ABM-Vertrag bereits als Verrat an den Interessen des Landes gewertet werden. Die Situation erinnert sehr an 1987, als die Sowjetunion bereit war, die Komponenten eines Weltraum-Raketenabwehrsystems - Satelliten mit Laserwaffen "SKIF" - in die Umlaufbahn zu bringen. Dann verhängte Gorbatschow, überzeugt vom möglichen Erfolg des Programms, sofort ein einseitiges Moratorium und kündigte vom UN-Tribünen an, die UdSSR werde das "Wettrüsten im Weltraum" aufgeben. Die Vereinigten Staaten planen, ähnliche Satelliten erst 2012 in die Umlaufbahn zu bringen, 25 Jahre nach dem Abschluss eines ähnlichen sowjetischen Programms. Nicht, weil sie plötzlich so ein Verlangen hatten. Denn ihre Technologien haben es, nicht ohne die Hilfe russischer Spezialisten, erst jetzt zugelassen. Warum machte die Führung der UdSSR einseitige Zugeständnisse? Es gibt keine offizielle Version der Antwort auf diese Frage.

In den frühen 60er Jahren gelang es unseren Computern, die Flugbahnen ballistischer Raketen zu berechnen, obwohl unser Raketenabwehrsystem anfangs auf recht langsamen Computern funktionierte. Die Maschinen M-40 und M-50 hatten eine Produktivität von nur 40.000 bzw. 50.000 Operationen pro Sekunde. Der 5E92b, eine militärische Modifikation des M-50, hatte jedoch eine Produktivität von 500.000 Operationen pro Sekunde, was für 1966, von dem aus seine Produktion begann, nahe an einem Weltrekord lag, wenn nicht. Und hier gibt es noch ein weiteres wenig bekanntes Detail.

Unter den vielen oft erwähnten sowjetischen Computermodellen sind die Namen einer sehr wichtigen Reihe von Computern, die in der zweiten Hälfte der 60er - Anfang der 70er Jahre hergestellt wurden und vollständig für den Erwerb der Streitkräfte der UdSSR verwendet wurden, selten. Dies sind Maschinen der 5E-Serie (5E51, 5E92b usw.), die vom Lebedev Design Bureau entwickelt wurden. BESM-6 ist weithin bekannt, aber nur wenige wissen, dass BESM-6 nur berühmt wurde, weil es die Ausschreibung für Lieferungen für die Streitkräfte der UdSSR verloren hat - die Ausschreibung, die von "5E" gewonnen wurde. Das Militär, das sich für "5E" entschieden hatte, lehnte BESM-6 gewissermaßen ab, und letzteres ging in den offenen Vertrieb für die zivile Industrie. Und die 5E-Serie wurde klassifiziert und nur an das Militär geliefert. Maschinen der 5E-Serie wurden durch "Intermachine Exchange"-Kanäle zu lokalen Netzwerken vereint, die in der ersten Hälfte der 70er Jahre eine Multiprozessor-Rechenumgebung als Basis für Weltraumsteuerungs- und Weltraumobjektsteuerungssysteme darstellten. Mehrere Computer, die in einer solchen Rechenumgebung zusammengefügt wurden, bildeten einen einzigen Rechenkomplex, der eine um ein Vielfaches höhere Leistung als BESM-6 aufwies. Das gleiche Prinzip dient heute als Grundlage für die Schaffung moderner Supercomputer – das sind einzelne Prozessoren, die durch schnelle Kommunikationskanäle zu einem einzigen Netzwerk zusammengefasst sind. Und das erfordert besondere Mittel. Die Maschinen der M-Serie (M-40, M-50) verfügten zudem über ein entwickeltes Interrupt-System, sie konnten Daten über sieben asynchron arbeitende Duplex-Kanäle mit einer Gesamtbandbreite von 1 Mbit/s empfangen und übertragen. Die Modifikation M-50 - 5E92 wurde speziell für den Einsatz in solchen Datenverarbeitungskomplexen entwickelt.

Weltweit wurden erstmals Multiplexkanäle in einem Computernetzwerk verwendet und ein Parallelbetrieb von Steuergeräten, Arbeitsspeicher, externen Geräten und Kommunikationskanälen durchgeführt. In Aufbau und Funktionsweise war es das erste Multiprozessorsystem der Welt … 1959 wurde ein Computernetzwerk aus Hunderten von Kilometern voneinander entfernten Rechnern aufgebaut - vergleichbare Komplexe gab es damals im Ausland noch nicht. Das Hauptkommando und Rechenzentrum des "A"-Systems wurde auf Basis des 5E92-Computers gebaut. Das Computernetzwerk selbst war einzigartig, sie war der Ausgangspunkt der Forschung, die in der Folge zur Schaffung weiterer globaler Informations- und Computernetzwerke führte. Natürlich ähnelte dieses Netzwerk selbst beispielsweise nicht dem modernen Internet, aber als eine Reihe unabhängiger Maschinen, die unabhängige Fragmente eines gemeinsamen Problems lösen und Informationen über einheitliche Protokolle austauschen, kann es als Vorläufer der heutigen globalen Netzwerke angesehen werden. Das erste ähnliche Netzwerk, das zwei TX-2-Computer in Massachusetts und Q-32 in Kalifornien über eine Telefonleitung verband, wurde erst 1965 getestet … Am 4. März 1961 wurde ein experimentelles Raketenabwehrsystem erfolgreich getestet - das Sprengkopf einer R-12-Rakete wurde zerstört. Das Experiment zeigte, dass die Aufgabe der Bekämpfung gepaarter ballistischer Ziele, bestehend aus einem ballistischen Raketenkörper und einem davon getrennten nuklearen Sprengkopf, technisch gelöst ist. Ähnliche Tests fanden 21 Jahre später in den Vereinigten Staaten statt.

System A ist ein Raketenabwehrsystem. Die Arbeit an der Raketenabwehr (System "A") spielte eine große Rolle bei der Entwicklung der Computertechnologie in der UdSSR: Im Auftrag des Militärs erstellten Spezialisten des Lebedev Design Bureau (ITMiVT) mit einer relativ langsamen Elementbasis Rechenanlagen, die waren in ihren Parametern den ausländischen überlegen. Sie haben auch mobile Versionen solcher Systeme geschaffen, zum Beispiel 5E261 - eine mobile, modular aufgebaute Multiprozessor-Hochleistungssteuerung. Sie war es, die als Teil der S-300PT-Luftverteidigungssysteme für Land und Meer eingesetzt wurde:

Aber vor allem wurden Mittel geschaffen, um einzelne Computer in eine Computerumgebung einzubinden - schnelle asynchrone Multiplex-Kommunikationskanäle und entsprechende Software -. Und hier kommen wir zu einem weiteren sehr wichtigen Projekt für das Land, dem System OGAS - "Nationales automatisiertes System der Buchführung und Informationsverarbeitung", ein System der automatisierten Wirtschaftsführung in der UdSSR, das auf den Prinzipien der Kybernetik basiert. Dieses vom Akademiemitglied Viktor Mikhailovich Glushkov entwickelte System basierte genau auf solchen technischen Mitteln.

Autor - Maxson