Суперкомпьютеры Эльбрус: Как всё начиналось

Современные многоядерные российские процессоры «Эльбрус» не появились бы на свет, не будь у их разработчиков мощной научно-исследовательской платформы, уходящей корнями в золотые годы СССР. Тогда в начале 1970-х годов в Институте точной механики и вычислительной техники имени С.А. Лебедева под руководством академика Всеволода Сергеевича Бурцева (1927-2005) началось создание архитектуры первого суперкомпьютера «Эльбрус-1».

Перед разработчиками советской вычислительной машины «Эльбрус-1» стояла серьезная по тем временам задача: создать перспективную систему с производительностью до 100 миллионов операций в секунду. В.С.Бурцев занимался системой управления и конструирования ЭВМ и стал главным конструктором проекта. За его плечами было участие в разработке советских ЭВМ «Диана-1», «Диана-2», М-40, М-60, 5Э92, 5Э92б, 5Э51, многочисленные государственные награды и научные труды.

Разрабатывая первый «Эльбрус», команда советских ученых создала целый ряд новых решений, таких как суперскалярность (обработка более одной инструкции за один такт), защищенное программирование с аппаратными типами данных и параллельная обработка нескольких инструкций. Для новой мощной ЭВМ создали высокоуровневый язык программирования «Эль-76». Также машина впервые в нашей стране была построена на базе ТТЛ-микросхем (TTL).

Характеристики советского суперкомпьютера рубежа 1970-80-х годов были впечатляющими для тех лет – 12-15 миллионов операций в секунду. Масштабируемая архитектура поддерживала одновременную работу до 10 (!) процессоров, а оперативная память достигала 64 МБ. Организация передачи потоков данных между периферийными устройствами и оперативной памятью осуществлялась с помощью специальных процессоров ввода-вывода. Подобных процессоров в системе могло быть около 4-х и они обладали собственной памятью, работая параллельно с центральным процессором.

В 1978 году многопроцессорный вычислительный комплекс (МВК) «Эльбрус-1» (НА ФОТО) представили на государственные испытания, а с 1980 года его стали серийно поставлять заказчикам. По воспоминаниям современников, первый «эльбрус» получился во многом передовой разработкой, но в силу закрытости проекта и его ориентированности на военные структуры и стратегические предприятия, простое население СССР ничего не знало о подобных по-настоящему выдающихся достижениях. Первыми «эльбрусами» управлялась система противоракетной обороны (ПРО) Москвы. Такие машины стояли и в Центре контроля космического пространства.

Второе поколение советских «эльбрусов» было построено на новой элементной базе. Производительность достигла новой рекордной цифры - 125 миллионов операций в секунду, объем оперативной памяти довели до фантастических по тем временам 144 МБ. Тактовая частота достигала 20 МГц (в начале 80-х годов 20 века данный показатель редко превышал 10 МГц у лучших машин). 

Решение о запуске в серийное производство этих суперЭВМ было принято в 1985 году (стоит заметить, что слово «серийный» в данном контексте употребляется, когда речь идет о нескольких десятках выпущенных «больших электронных монстров», а не о привычном нам массовом выпуске тысячами единиц). Разумеется, «Эльбрус-2» снова стал машиной для тех, «кому больше всех вычислений надо», т.е. военным объектам ПВО/ПРО, космическим и ядерным исследовательским центрам.

В конце 1980-х годов для замены БЭСМ-6 (о них мы писали в предыдущей статье - https://cont.ws/@bitblaze/602406) выпускалась «ЭВМ общего назначения» «Эльбрус 1-К2» (встречается также под названием «Эльбрус 1-КБ»). В нашем переполненном англицизмами мире ее бы наверное обозвали «Эльбрус лайт», хотя это был еще тот зверь: комплекс занимал целых 250 квадратных метров и потреблял 105 кВт мощности. Тем не менее, он был быстрее БЭСМ-6 в 3 раза по производительности (3 миллиона операций в секунду), в 2 раза выросла и тактовая частота (с 10 до МГц), оперативной памяти стало больше в 6 раз. При этом «Эльбрус 1-К2» был полностью программно совместим с БЭСМ-6. Еще более мощной стала версия «Эльбрус-Б» - машина обладала мощностью в 4-5 раз большей, чем у БЭСМ-6. 

Тем временем на дворе уже гремела так называемая «перестройка», вовсю публиковались материалы о ненужности наших разработок, о техническом превосходстве Запада над СССР и прочая «агитация», на самом деле готовившая базу для завоевания нового рынка нашими иностранными «партнерами» и уничтожения любых конкурентов. На этом фоне проектировался последний большой «Эльбрус-3». Этот многопроцессорный вычислительный комплекс должен был содержать 16 суперскалярных процессоров с VLIW-системой команд. На рубеже 1980-90-х годов это была самая быстрая вычислительная машина мира – она примерно в 2 раза превосходила считавшийся рекордсменом американский суперкомпьютер Cray Y-MP. Но работы над МВК «Эльбрус-3» не были завершены: советская система планирования и заказа была уничтожена, военные структуры и оборонные предприятия ускоренно распродавались и разворовывались.

В 1992 году коллектив разработчиков больших «эльбрусов» стал российской компанией «МЦСТ». Но даже в годы экономического и политического хаоса в ельцинской России здесь велись работы над разными проектами (микропроцессоры с архитектурой SPARC, процессор «Эльбрус-2000», «Эльбрус-3-1»). Начиная с середины 2000-х годов, начинается долгий и тернистый путь рождения новой линейки «эльбрусов», которые в последние годы постепенно завоевывают свое «место под солнцем» в ВПК и госсекторе. И когда сегодня мы с удовольствием наблюдаем работу новых 8-ядерных «Эльбрус-8С», то стоит помнить, какая яркая и интересная история у этой выдающейся марки отечественной ИТ-отрасли.

Источник: http://bitblaze.livejournal.co...