История Советских ЭВМ. Часть 4 – Эльбрус
«БЭСМ–6»
Советский Союз, практически сразу, после завершения Великой Отечественной, начал вести активные разработки компьютерной техники, предназначавшейся для внутренних военных организаций, а также научно–исследовательских центров. О «Ранних ЭВМ» можете почитать здесь.
Итак, одной из самых популярных и мощных ЭВМ, помимо разных вариантов ЕС ЭВМ, была БЭСМ–6. Она применялась практически во всех структурах, которым требовалось проведение сложных рассчетов требующих высокой точности. Время шло, ЭВМ тех поколений понемногу устаревали, а потребности людей из научного мира и военного промысла росли в геометрической прогрессии.
«Эльбрус–1»
Всеволод Сергеевич Бурцев (1927–2005)
Для разработки проекта первой модели суперкомпьютера «Эльбрус» был выбран Институт точной механики и вычислительной техники – сокращенно «ИТМиВТ». Во главе всего процесса стоял инженер–конструктор Всеволод Сергеевич Бурцев, а одним из его замов выступал Борис Бабаян. Работа над проектом у команды заняла практически 5 лет, с 1973–го года по 1978–ой.
«Эльбрус–1»
Выражение «первый блин комом», никак не был применим к «Эльбрус–1». ЭВМ получилась очень удачной, в особенности благодаря новой модульной архитектуре. ЭВМ могла одновременно работать с десятью процессорами среднего уровня интеграции. Объем оперативной памяти мог составлять до 64 Мб, а вычислительная мощность достигала пятнадцати миллионов операций в секунду.
К слову, «суперскалярная» вычислительная архитектура компьютера, разработанная с нуля нашими инженерами, стала применяться за рубежом лишь к 90–м, параллельно с появлением суперпопулярной линейки процессоров Pentium от Intel. Об этом чуть позже.
Да, действительно, IBM занималась разработкой такой вычислительной архитектуры задолго до наших инженеров, однако их сотрудникам не удалось достичь требуемого результата. Сам Бурцев, главный конструктор проекта, не раз признавался в том, что инженеры при создании «Эльбруса» применяли множество самых лучших технологий, разработанных такими зарубежными компаниями, как IBM и HP (Hewlett–Packard), и коллегами, работавшими в создании первых в СССР ЭВМ.
«Эльбрус–2»
Следующая модель «Эльбрус–2» появилась в 1985–м году. Оборонная отрасль, а также ядерные исследовательские центры стали основными сферами, в которых стала применяться вторая модель «Эльбруса». Этот компьютер имел ряд фундаментальных отличий от первой версии. Во-первых производительность ЭВМ возросла практически в десять раз (с 15 до 125 миллионов операций в секунду), а пропускная скорость (способность) между каналами вычислительной станции доходила пика в 120 Мбит в секунду. Во–вторых — максимальный объем ОЗУ возрос чуть больше, чем в два раза – с 64, до 144 мегабайт.
Технологии, примененные при разработке «Эльбрус–2» и «БЭСМ–6», стали платформой на которой, в 1988 году, была разработана модель ЭВМ «Эльбрус 1–КБ» общего назначения. Система производилась на заводах до 1992–го года. Всего за это время было выпущено 60 единиц этой ЭВМ. Что примечательно, «БЭСМ–6» и «Эльбрус 1–КБ» были полностью программно совместимы.
Успех модельного ряда суперкомпьютеров «Эльбрус» был колоссальным. Все инженеры, работавшие над этим проектом, были награждены множеством Государственных премий.
Следующим компьютером в этом ряду должен был стать Эльбрус 3М. Но, к сожалению, он так и не был выпущен в серийное производство. Технологии, примененные в его создании, стали базой для разработки будущей серии процессоров «Эльбрус».
«Эльбрус 3–1»
А вот, выпущенный следом за ним, «Эльбрус 3-1» (МКП) был по достоинству оценен правительством СССР. Главный конструктор Геннадий Григорьевич Рябов был награжден почетным орденом «Заслуженного Деятеля Науки». Сам суперкомпьютер (на мой взгляд именно этот термин, по-настоящему, применим к Эльбрус 3–1) был построен на МКП (модульном конвейерном процессоре), благодаря которому к ЭВМ могли подключаться вычислительные блоки, предназначенные для выполнения разных функций, в зависимости от требуемых задач. К примеру, на одном процессоре можно было быстро и точно заниматься вычислениями радиолокационных данных, а на другом выполнять задачи, для которых необходима работа алгоритма преобразования Фурье.
Так как система предназначалась для научных исследований, физических моделирований и прочих массивных вычислений, для надежности каждая из больших интегральных схем (БИС) имела водяное охлаждение, а ко всем блокам (шкафам) была применена система диагностики ошибок.
ЭВМ имела возможность подключения множества периферийных устройств, таких как принтеры, магнитные диски и ленты. Коммутаторная система позволяла подключать к «Эльбрусу» другие ЭВМ, тем самым можно было создать одну огромную вычислительную сеть.
Затем наступил период развала СССР, а вместе с ним экономический, политический и социальный кризис. Практически, как и все разработки Советского Союза, у проекта «Эльбрус» начались не самые лучшие времена. Но, несмотря на все трудности, инженеры смогли сохранить технологии, появившиеся при разработке этих вычислительных систем. Итак, с началом 2000–х у «Эльбрус» начался новый путь развития.
Советские корни процессоров Intel
Владимир Пентковский
Давайте немного вернемся назад, к началу разработки «Эльбрус–1», «Эльбрус–2» и «Эльбрус–3». Помимо общего названия, все эти модели объединяет то, что в их создании участвовал выдающийся российский ученый Владимир Пентковский. Владимир начал работать в ИТМиВТ с 70–х годов прошлого столетия. За все время своей работы он сделал многое для развития вычислительных систем «Эльбрус». Одним из его важных достижений являлась разработка архитектуры 32–битного процессора «Эль–90», который должен был использоваться в так и не вышедшей ЭВМ «Эльбрус–3».
«Эль–90»
После развала Советского Союза прекратилось финансирование множества разработок. Это же коснулось и Владимира с его проектом обновленного процессора «Эль–91С», построенного на базе предшественника «Эль–90». В поисках способов самореализации, Владимир переезжает в США, где устраивается в Intel, и практически сразу становится одним из ведущих инженеров компании.
Под его легкой рукой велась разработка знаменитейших процессоров Intel Pentium, которые по своим характеристикам и архитектуре были схожи с Советскими «Эль–90». Так что практически в каждом из компьютеров у нас дома есть очень условные «Российские корни». А то, что наш соотечественник смог, хоть и в другом государстве, целиком и полностью применить свои знания и реализовать свои задумки, вызывает у меня гордость. Но давайте вернемся обратно в историю «Эльбрусов».
Настоящее проекта «Эльбрус»
Как вы уже могли понять, проект «Эльбрус» прошел тернистый путь кризиса и стагнации, вернувшись в начале 2000–х к своему нормальному «жизненному» циклу. Компания МЦСТ (Московский центр SPARC-технологий), возникшая благодаря инициативной команде, работавшей над «Эльбрус–3», возобновляет разработки процессоров и готовых вычислительных станций «Эльбрус», ориентируясь на рынок госструктур, бизнеса и рядовых гражданских лиц, у которых есть потребность в надежном компьютере, обладающим невероятной степенью защиты.
К слову, недавняя новость о том, что в России планируется полный переход на отечественные компьютеры «Эльбрус», породила активные обсуждения, в которых читатели разделились на два лагеря — на тех, кто критиковал инициативу и на тех, кто ее поддерживал. Я же отношу себя ко второму лагерю, сейчас объясню почему. Архитектура, на которой построены компьютеры и процессоры «Эльбрус», является оригинальной, она не использует никакие функции и параметры, характерные для процессоров Intel и AMD. На первый взгляд, это может показаться огромным минусом, обрекающим «Эльбрус» на вечные гонения, потому что они стоят дорого и на них нельзя поиграть даже в старые игры, и никак не запустить ни одну из актуальных программ для работы с графикой или видео.
Поймите, эти компьютеры и процессоры разрабатываются совсем не для тех задач, о которых многие говорят. Их главная особенность — это обеспечение безопасности в государственно важных институтах, и не только в военных, но и научных. Ведь шанс утечки данных при использовании процессоров от зарубежных компаний, в которых могут быть всяческие бэкдоры (например, вот новость о найденных уязвимостях процессоров Intel) невероятно велик. И это может поставить под очень серьезную угрозу безопасность государственно важных данных
И нет, я не агитирую за какие-то определенные провластные взгляды, а лишь даю понять, что те требования для выполнения задач сотрудниками условного НИИ куда выше наших гражданских, общепользовательских. Ну и в конце–концов, разве не здорово, если когда–нибудь при определенных обстоятельствах у «Эльбрус» появится возможность реализации процессоров для массовых нужд? И что вместо монополии на рынке России со стороны Intel и AMD, начнется настоящая конкуренция, в ходе которой компании будут улучшать свои продукты.
Особенно это может коснуться «Эльбрус». Ведь для того, чтобы компания вывела свои продукты на мировой рынок, помимо финансирования требуется грамотное дифференцирование своей разработки уникальными технологиями, которые бы стали для всего рынка процессоров в новинку. Ведь мы с вами, как пользователи, будем только в плюсе. К слову, о цене процессоров — почему она такая?
Ответ простой, чипы Intel и AMD производятся миллионными тиражами на специально оснащенных фабриках. А «Эльбрусы» же собираются практически в единичных экземплярах и чуть ли не вручную. При условии малой стоимости ЦП «Эльбрус», МЦСТ просто не могла бы вывозить производство и выплачивать зарплаты инженерам, работающим над проектом. Отсюда и такая стоимость продукции. Теперь давайте вернемся обратно, к истории «Эльбрус» после перехода проекта в руки объединения МЦСТ.
Первой по-настоящему удачной разработкой можно считать процессор Эльбрус-4С, обладающий оригинальной архитектурой, обеспечивающей полную независимость от Intel и AMD. Частота всех четырех вычислительных ядер процессора составляла 800 МГц, а объем кэша второго уровня составлял 2 Мб.
Технологический процесс, по которому создавался процессор, на фоне конкурентов выглядит исключительно архаичным – 65 нм. Но не смотря на кажущуюся аутентичность разработки, чип обеспечивает вычислительную мощность до 50 Гфлопс, при энергопотреблении 45 Вт, что сопоставимо с максимальными конфигурациями процессора Intel Core I7.
Процессор был представлен компанией в 2014 году, успешно прошел все нужные испытания и был запущен в серийное производство.
Чип был предназначен для профессиональных целей, а большинство софта было выпущено под работу с архитектурой х86. В чипах «Эльбрус» разработчики не отказались от поддержки платформы х86 и реализовали её при помощи использования и поддержки скрытых динамических трансляций и защищенных вычислений, которые применяются в модульном программировании. Более того, процессор поддерживал и продолжает поддерживать установку и работу в операционных системах Windows и Linux.
Модификация процессора «Эльбрус-8СВ»
Сотрудники МЦСТ решили не останавливаться на достигнутом. И спустя два года, в 2015–м, представили по-настоящему революционный «Эльбрус 8С», выполненный на сей раз по 28–нанометровому технологическому процессу, а также обладающий восемью вычислительными ядрами, работающими на частоте 1.3 Ггц. Благодаря оригинальной архитектуре, процессор обрел вычислительную мощность 250 Гфлопс.
На данный момент в МЦСТ ведутся разработки нового чипа «Эльбрус 16–С». Он будет построен по 16 нм техпроцессу, а также обладать 8–16 вычислительными ядрами, в зависимости от конфигурации. Общая производительность такого «малыша» будет равна 750 Гфлопс. К 2022 году планируется наладить разработку «Эльбрус–32С», построенного по 10 нм технологии, состоящим из 32 вычислительных ядер и мощностью в 4 Тфлопс.
Заключение
На этом все. Спасибо, что дочитали до конца. Говорить о перспективах отечественных технологий и разработок, о том насколько они полезны можно бесконечно долго. В любом случае они есть, а значит есть фундамент для вступления в технологическое будущее.
Предыдущие части: