April 27th, 2013

Ждали

Советские компьютеры: преданные и забытые (Начало)

Советские компьютеры: преданные и забытые
10.12.02
Владимир Сосновский, Антон Орлов

картинка

Советские компьютеры... Для большинства читателей это словосочетание наверняка звучит довольно странно, — на протяжении последнего десятка лет найти хотя бы какое-нибудь "железо" российского производства было неразрешимой задачей. Но такая ситуация сложилась именно в последнее десятилетие, — в предыдущие годы компьютеростроение в нашей стране развивалось, и довольно успешно.

Однако в истории советских компьютеров случались и вершины успеха, и пропасть предательства. Да-да — и предательства, приведшего к очень серьезным последствиям.

Обо всем этом и пойдет дальше рассказ.

Сколько критических стрел было выпущено за последние годы по поводу состояния нашей вычислительной техники! И что была она безнадежно отсталой (при этом обязательно ввернут про "органические пороки социализма и плановой экономики"), и что сейчас развивать ее бессмысленно, потому что "мы отстали навсегда". И почти в каждом случае рассуждения будут сопровождаться выводом, что "западная техника всегда была лучше", что "русские компьютеры делать не умеют"...

Обычно, критикуя советские компьютеры, акцентируется внимание на их ненадежности, трудности в эксплуатации, малых возможностях. Да, многие программисты "со стажем" наверняка помнят те "зависающие" без конца "Е-Эс-ки" 70-80-х годов, могут рассказать о том, как выглядели "Искры", "Агаты", "Роботроны", "Электроники" на фоне только начавших появляться в Союзе IBM PC (даже и не последних моделей) в конце 80-х — начале 90-х, упомянув о том, что такое сравнение оканчивается отнюдь не в пользу отечественных компьютеров. И это так — указанные модели действительно уступали западным аналогам по своим характеристикам.

картинка

Но стоит заметить, что эти перечисленные марки компьютеров отнюдь не являлись лучшими отечественными разработками, — несмотря на то, что были наиболее распространенными. И на самом деле советская электроника не только развивалась на мировом уровне, но и иной раз опережала аналогичную западную отрасль промышленности!

Но почему же тогда сейчас мы используем исключительно иностранное "железо", а в советское время даже с трудом "добытый" отечественный компьютер казался грудой металла по сравнению с западным аналогом? Не является ли утверждение о превосходстве советской электроники голословным?

Нет, не является! Почему? Ответ — в этой статье.


Слава наших отцов

Официальной "датой рождения" советской вычислительной техники следует считать, видимо, конец 1948 года. Именно тогда в секретной лаборатории в местечке Феофания под Киевом под руководством Сергея Александровича Лебедева (в то время — директора Института электротехники АН Украины и по совместительству руководителя лаборатории Института точной механики и вычислительной техники АН СССР)

Collapse )
Ждали

Советские компьютеры: преданные и забытые (окончание)

Информация для специалистов

Работа модулей оперативной памяти, устройства управления и арифметико-логического устройства в БЭСМ-6 осуществлялась параллельно и асинхронно, благодаря наличию буферных устройств промежуточного хранения команд и данных. Для ускорения конвейерного выполнения команд в устройстве управления были предусмотрены отдельная регистровая память хранения индексов, отдельный модуль адресной арифметики, обеспечивающий быструю модификацию адресов с помощью индекс-регистров, включая режим стекового обращения.

Ассоциативная память на быстрых регистрах (типа cache) позволяла автоматически сохранять в ней наиболее часто используемые операнды и тем самым сократить число обращений к оперативной памяти. "Расслоение" оперативной памяти обеспечивало возможность одновременного обращения к разным ее модулям из разных устройств машины. Механизмы прерывания, защиты памяти, преобразования виртуальных адресов в физические и привилегированный режим работы для ОС позволили использовать БЭСМ-6 в мультипрограммном режиме и режиме разделения времени. В арифметико-логическом устройстве были реализованы ускоренные алгоритмы умножения и деления (умножение на четыре цифры множителя, вычисление четырех цифр частного за один такт синхронизации), а также сумматор без цепей сквозного переноса, представляющий результат операции в виде двухрядного кода (поразрядных сумм и переносов) и оперирующий с входным трехрядным кодом (новый операнд и двухрядный результат предыдущей операции).

ЭВМ БЭСМ-6 имела оперативную память на ферритовых сердечниках — 32 Кб 50-разрядных слов, объем оперативной памяти увеличивался при последующих модификациях до 128 Кб.

Обмен данными с внешней памятью на магнитных барабанах (в дальнейшем и на магнитных дисках) и магнитных лентах осуществлялся параллельно по семи высокоскоростным каналам (прообраз будущих селекторных каналов). Работа с остальными периферийными устройствами (поэлементный ввод/вывод данных) осуществлялась программами-драйверами операционной системы при возникновении соответствующих прерываний от устройств.




Технико-эксплуатационные характеристики:
Среднее быстродействие — до 1 млн. одноадресных команд/с
Длина слова — 48 двоичных разрядов и два контрольных разряда (четность всего слова должна была быть "нечет". Таким образом, можно было отличать команды от данных — у одних четность полуслов была "чет-нечет", а у других — "нечет-чет". Переход на данные или затирание кода ловилось элементарно, как только происходила попытка выполнить слово с данными)
Представление чисел — с плавающей запятой
Рабочая частота — 10 МГц
Занимаемая площадь — 150-200 кв. м
Потребляемая мощность от сети 220 В/50Гц — 30 КВт (без системы воздушного охлаждения)



БЭСМ-6 имела оригинальную систему элементов с парафазной синхронизацией. Высокая тактовая частота элементов потребовала от разработчиков новых оригинальных конструктивных решений для сокращения длин соединений элементов и уменьшения паразитных емкостей.

Использование этих элементов в сочетании с оригинальными структурными решениями позволило обеспечить уровень производительности до 1 млн. операций в секудну при работе в 48-разрядном режиме с плавающей запятой, что является рекордным по отношению к сравнительно небольшому количеству полупроводниковых элементов и их быстродействию (около 60 тыс. транзисторов и 180 тыс. диодов и частоте 10 МГц ).

Архитектура БЭСМ-6 характеризуется оптимальным набором арифметических и логических операций, быстрой модификацией адресов с помощью индекс-регистров (включая режим стекового обращения), механизмом расширения кода операций (экстракоды).

При создании БЭСМ-6 были заложены основные принципы системы автоматизации проектирования ЭВМ (САПР). Компактная запись схем машины формулами булевой алгебры явилась основой ее эксплуатационной и наладочной документации. Документация для монтажа выдавалась на завод в виде таблиц, полученных на инструментальной ЭВМ.

Создателями БЭСМ-6 были В.А.Мельников, Л.Н.Королев, В.С.Петров, Л.А.Теплицкий — руководители; А.А.Соколов, В.Н.Лаут, М.В.Тяпкин, В.Л.Ли, Л.А.Зак, В.И.Смирнов, А.С.Федоров, О.К.Щербаков, А.В.Аваев, В.Я.Алексеев, О.А.Большаков, В.Ф.Жиров, В.А.Жуковский, Ю.И.Митропольский, Ю.Н.Знаменский, В.С.Чехлов, общее руководство осуществлял С.А.Лебедев.


Предательство

Вероятно, самым звездным периодом в истории советской вычислительной техники была середина шестидесятых годов. В СССР тогда действовало множество творческих коллективов. Институты С.А.Лебедева, И.С.Брука, В.М.Глушкова — только крупнейшие из них. Иногда они конкурировали, иногда дополняли друг друга. Одновременно выпускалось множество различных типов машин, чаще всего несовместимых друг с другом (разве что за исключением машин, разработанных в одном и том же институте), самого разнообразного назначения. Все они были спроектированы и сделаны на мировом уровне и не уступали своим западным конкурентам.

Collapse )