Рождение советской ПРО. БЭСМ-6. Итоги ( 3 фото )

Базовые ЭВМ БЭСМ-6..

Следует отметить, что за телеметрию отвечала только одна машина IBM, и на самом деле model 95 была настоящим шедевром.

Она был заявлена как прямой конкурент CDC 6600, первая суперскалярная машина IBM с полноценной поддержкой спекулятивного выполнения, продвинутым кэшем, современной виртуальной памятью, одна из первых машин с многоканальной ОЗУ, центральный процессор состоял из пяти автономных блоков: блока команд, блока вещественной арифметики, блока целочисленной арифметики и двух канальных сопроцессоров: один – для ОЗУ (фактически современная технология DMA), и второй – для I/O каналов.

Продвинутый конвейер использовал ноу-хау IBM – алгоритм Томасуло динамического планирования инструкций, разработанный компьютерным ученым Робертом Томасуло (Robert Marco Tomasulo) специально для S/360. Алгоритм может работать с любой архитектурой конвейера, поэтому программное обеспечение требует небольшого количества модификаций, специфичных для конкретной машины. Все современные процессоры, включая линейку Intel Core, используют те или иные модификации этого метода.

Теоретически model 95 разгонялась до 16,6 MIPS (правда на простых инструкциях), но это уже было сногсшибательным достижением по меркам 1968 года и оставалось таким для компьютеров общего назначения много лет. Сравнимую производительность на микропроцессорах можно было выжать только из Intel 80486SX-20 МГц или AMD 80386DX-40 МГц конца1980-х.

Честно говоря, в этой битве несчастную БЭСМ-6 можно только пожалеть, но не все так плохо!

Как мы уже говорили, при общей убогости элементной базы и довольно странных с т. з. магистрального развития ЭВМ технических решениях, БЭСМ-6 обладала вполне удачной системной архитектурой, позволяющей в широких пределах комбинировать ее вычислительные элементы, для этого и была разработана аппаратура сопряжения – АС-6.

АС-6 был устроен очень хитрым способом. Для его функционирования имеющиеся в наличии БЭСМ-6 нужно было фактически разобрать на модули, а потом собрать снова уже как часть комплекса через специальные коммутаторы.

На первом уровне коммутации соединялись процессоры от БЭСМ-6 и их ОЗУ с помощью специализированного коммутационного процессора АС-6, получая то, что сейчас можно назвать симметричной многопроцессорной архитектурой – до 16 ЦП от БЭСМ-6 с разделяемой ОЗУ. Одновременно в процессе сборки процессорные шкафы передвигались и перекоммутировались для достижения минимальных задержек сигнала.


Собственно АС-6 как она есть, фото http://www.besm-6.su

Второй уровень коммутации включал так недостающие оригинальной БЭСМ-6 канальные сопроцессоры ПМ-6, объединенные в сеть, через которые подключалась разнообразная периферия.

Наконец, третий уровень состоял из устройств сопряжения с внешними источниками данных.

Все это собиралось на основе каналов от мейнфрейма ЕС (даже ненавистники Единой Системы не могут не признать, что тут он здорово помог старушке БЭСМ-6). Все дополнительные сопроцессоры АС-6 были собраны на той же DTL, что и БЭСМ-6.

Программное обеспечение имело чрезвычайно экзотическую архитектуру – за управление ЦП отвечала своя операционная система (одноименная ОС АС-6), за периферийные процессоры отвечала своя (!) отдельная операционная система (ОС ПМ-6). Если кому-то показалось, что в схеме не хватает безумия, спешим вас утешить – отдельные БЭСМ-6 в составе комплекса работали под управлением своих родных ОС на выбор (ДИСПАК и т.п.).

Оригинальным был сам управляющий процессор АС-6, представляющий собой глубоко модернизированную БЭСМ-6 (да-да, БЭСМ-6, рулившая другими БЭСМ-6). Он был более мощный, чем оригинал, производительностью до 1,5 MIPS с ОЗУ в 256 килослов и, естественно, мог использовать, как свою собственную, ОЗУ всех прочих БЭСМ комплекса через канал из 86 шин с суммарной скоростью передачи в 8 Кб/сек. Естественно, все это канальное хозяйство имело собственное питание – т. н. блок УКУП (устройство контроля и управления системой электропитания). Периферия была тоже взята от ЕС (откуда еще бы ее брать).

В итоге ЦУПовский АС-6 в определенном смысле слова эмулировал архитектуру System/360 model 95, только собранную из отдельных блоков, и с процессорами сильно отличающейся архитектуры.

Возможности этого монстра упирались чисто в физические ограничения – на практике АС-6 никогда не использовался с числом управляемых БЭСМ-6 более двух сразу по элементарной причине.

Даже такая конфигурация требовала предельно огромного машзала в 200 квадратных метров (не считая вынесенной отдельно периферии) и питания не менее чем в 150 киловатт. Итоговую скорость этого комплекса оценить не просто сложно, а вообще невозможно, так как прямых тестов производительности на АС-6 в полной сборке, насколько известно автору, никто никогда не запускал.

Реальная производительность каждой из БЭСМ-6 в его составе составляла порядка 0,8 MIPS, сам процессор АС-6 добавлял еще 1,5, сравнить это с S/360 было нереально, так как архитектурно машины отличались всем, чем можно – от машинного слова (50 бит против 36) до арифметики (сравнивались три параллельных чисто вещественных процессора с отдельными вещественным и целочисленным).

В принципе, если учесть действительно качественное математическое и программное обеспечение и принять, что телеметрию в 1975 году считал только один S/360 против трех работающих параллельно БЭСМ-6 и предварительно данные обрабатывались кучей сопроцессоров ПМ-6 – можно разумно предположить, что по скорости АС-6 в итоге не уступал машине IBM и (с определенной натяжкой) мог даже превзойти ее.

Мы не уверены, что разница составляла именно 20 минут (и из этого тем более не следует везде встречающаяся версия байки «БЭСМ-6 работала в 30 раз быстрее лучших американских компьютеров»), но, пожалуй, потягаться с CDC 6600 такая конфигурация реально могла.

Вот воспоминания одного из сотрудников советского ЦУП о тех временах:

В 1975-м году в ЦУП-е управление полетами космических аппаратов типа «Союз», «Салют» и полет по программе «Союз-Аполлон» обеспечивался вычислительным комплексом АС-6, состоящем их 2-х ЭВМ БЭСМ-6 и 4-х или 6 периферийных машин ПМ-6 (не помню сколько, не хочу врать, если остались еще в живых мои коллеги – уточните, пожалуйста). Вся обработка осуществлялась в реальном масштабе времени. Машины ПМ-6 были связаны с линиями передачи телеметрической и баллистической информации и осуществляли ее первичную обработку, в темпе поступления. На БЭСМ-6 осуществлялась основная обработка информации, форматирование рабочих кадров и выдача ее на мониторы в зал управления, на АЦПУ – по запросу и естественно записывалась на внешние магнитные носители.

В сухом остатке

В сухом остатке вышло вот что.

БЭСМ-6 получилась медленной по меркам 1970 года, на уровне компьютеров 1959–1963 гг. Она вышла дорогой и нетехнологичной, собранной вручную навесным монтажом из сотен тысяч дискретных элементов.

Она была очень специфической в управлении и годилась только как числодробилка, использовать ее как универсальную или управляющую ЭВМ было чрезвычайно неудобно и едва возможно. Она имела огромные размеры и потребляла огромное количество электричества, опять-таки – в силу устаревшей на 10 лет элементной базы.

И наконец – она полностью не годилась для того, для чего ее и собирали: стать аналогом CDC 1604, компьютером, который можно тиражировать тысячами для всех НИИ и вузов и использовать весь массив американского кода, не мучаясь с кросс-компиляцией и переписыванием всего.

Именно поэтому БЭСМ-6 выпустили хоть и рекордным, но недостаточным тиражом, просто надорвались возиться с дорогущей, медленной и устаревшей машиной, без должного количества ПО, хотя более современные ЕС на более совершенной элементной базе советская промышленность без малейшего труда клепала тысячами.

Собственно сам проект ЕС начался косвенно из-за того, что идея БЭСМ-6 не взлетела в том виде, в каком она была остро нужна. Отсюда же растут ноги у «Эльбруса» – БЭСМ-6 не сгодилась на роль настоящего суперкомпьютера, CDC 6500 был в стране один, а машину в пять раз мощнее БЭСМ-6 требовали много кто, начиная от ракетчиков и заканчивая химиками.

Была ли БЭСМ-6 плохой машиной вне контекста?

Нет.

В 1959 году она стала бы великой машиной (если бы была создана самостоятельно, конечно), в 1962–1963 году – отличной машиной для узких задач, в 1965 году – нормальной машиной. В 1968 ее должны были снять с производства и поставить в музей.

При таком жизненном цикле БЭСМ-6 однозначно вошла бы в пантеон величайших компьютеров в истории.

Этому помешало две небольшие детали – во-первых, в БЭСМ-6 розлива 1967 года было слишком мало оригинального (а неоригинальное было слишком причудливо перемешано), во-вторых – она появилась в тот год, когда по уму бы ее уже надо было закончить выпускать, опоздав на 10 лет.

В результате она родилась мертвой, и только героические усилия тысяч человеко-часов ее самоотверженных пользователей смогли вдохнуть жизнь в этого странного кадавра.

Почему же она стала легендой?

Ну для начала – в принципе, ее архитектура для научных приложений была не так уж плоха, а если вычесть десять лет – то совсем неплоха, хоть более ни для чего она и не годилась толком.

Если учесть советское отставание (нарастающее с каждым годом) в области ЭВМ (в 1967 году мы находились примерно на уровне 1959–1960 года по пессимистичным оценкам, 1961–1962 гг. – по самым оптимистичным) – БЭСМ-6 была шедевром на фоне всевозможных «Наири», ламповых «Уралов» и прочего зоопарка медленных убогих конструкций родом прямо из 1950 года.

Кроме того, она была объективно самой быстрой ЭВМ в СССР (не считая военных секретных проектов, тот же М-10 разделывал ее как бог черепаху, вычисления гидродинамики плазмы, занимавшие на БЭСМ-6 часы, на нем считались за минуты) и главное – широкодоступной: почти 400 инсталляций – это не шутки! При этом в самом мощном варианте – две машины параллельно, работающие с 6 сопроцессорами через АС-6, как мы говорили, она могла потягаться даже с S/360 model 95, а это было серьезно.

Сыграло свою роль и то, что научные центры, до того видевшие только мрак и ужас советской информатизации, наконец получили свою личную мощную машину.

Снова вспоминает начальник сектора ОМОЭД ЛВТА Генриетта Николаевна Тентюкова (еженедельник ОИЯИ «Дубна» № 34 (4325) от 11 августа 2016, «Когда машины были большими»):

И мы считали: они дают нам формулы, а мы считаем. Многозначные числа набираешь, машинка трещит... Да, метод наименьших квадратов в чистом виде. В общем, работа – тихий ужас. Через два месяца мы взбунтовались: для чего мы университет кончали? Дайте нам хоть какого-нибудь научного руководителя! Нам говорят: ищите...

Примерно в это же время Венедикт Петрович сказал: поезжайте в Москву, там есть электронно-счетная машина БЭСМ. А мы в университете только слышали про электронные машины.

Первое впечатление, конечно, грандиозное: зал огромный, литературы никакой. Ввод только с пульта. Был у меня там один знакомый, который знал, как она работает, он меня и научил. На ней я пробовала свою первую программу, с треками. Она тогда, кстати, еще на ртутных линиях задержки работала...

А потом Джелепов сказал: давайте тоже машину покупать. И купили мы «Урал». 100 операций в секунду, память вся на барабане… Но что такое сто операций в секунду для нашего Института?

…Работали мы с перфолентой. Она была тогда, конечно, не такая как сейчас. Она почему-то все время пересыхала и очень сильно шуршала при перемотке с бобины на бобину. Вот так сидишь на машине ночью, кемаришь (инженер в соседней комнате спит), и вдруг слышишь: зашуршала, голубушка! Господи, только бы не порвалась! А данные пробивались почему-то на киноленте. И мы все время боялись, что она загорится.

Но главное, не было никакого математического обеспечения. Нужен мне, например, синус – я его пишу в кодах. Еще раз нужен синус – снова пишу... Я помню, первое, что сказал Говорун, когда пришел: господи, да как вы тут работаете? Ну, работаем... Ну давайте мы хоть какую-нибудь систему элементарную сделаем!

Мы уже в составе ЛТФ были, ОИЯИ образовался. Директором ЛТФ был Боголюбов. Он любил ходить в окружении своих учеников: Ширков, Логунов, Поливанов, Медведев... и мы бегали смотреть на свое начальство. Однажды Логунов, он держал связь с нашей расчетной группой, дал мне задание пересчитать результаты из западного журнала на ЭВМ. Задача получилась интересная. Так у нас пошли большие задачи. Следующая, например, заняла 400 часов машинного времени на «Урале».

Ездили мы еще в Москву на «Стреле» считать, эта машина была все-таки помощнее «Урала». Долгое время ездили все хором, во главе с Говоруном и Игорем Силиным. Каждый со своей колодой. Время нам давали в ночь с воскресенья на понедельник. Выезжали в воскресенье днем, ночь работали, возвращались в понедельник, отсыпались и на следующий день, с утречка на работу. Так продолжалось, пока мы не взбунтовались.

Говорун страшно удивился: как? что? вам отгулы нужны? Ему и в голову не приходило...
Кстати, выдачи на бумагу на «Стреле» не было. На «Урале» хоть распечатку чисел можно было получить, а на «Стреле» вот тебе колода перфокарт, без всякой надпечатки, и изучай перфокарты на свет! У них там автономное устройство для распечатки было, но в воскресенье оно не работало, а в понедельник утром мы уже уезжали. И продолжалось все это до тех пор, пока мы М-20 не купили.

А, нет, братцы мои, был еще «Киев»! «Киев» – это эпопея! Это что-то такое ужасное было. Он, в общем-то, никогда не работал. Нас с Лидой Нефедьевой усадили за него, писать для него элементарные функции; память была очень ограничена, приходилось экономить каждую ячейку, и вот мы с Лидой изощрялись. Но «Киев» так и не заработал, хотя киевляне постоянно его переделывали и просили нас подождать еще десять-пятнадцать минут, и мы сидели на нем все воскресенья.

Ну вот, купили мы М-20. Уже шестидесятые годы пошли, Алгол появился, Лида Нефедьева читала нам первые лекции по Алголу. Да, цивилизация началась. Жить стало легче. Время на М-20 распределяла табельщица. Распределяла она так: вот тебе время с 12:02 по 12:04, две минуты. А для учета времени на машине стоял будильник. И мы его все время подкручивали назад. Приходишь на машину, например, в два, а там половина второго, а то и час.

Магнитофоны тогда были невзаимозаменяемые, на каком записал, на том и читай, и хорошо, если прочитается. Магнитная лента все время «убегала» и сматывалась вся за перегородку. В таких случаях надо было встать на скамейку, поймать крючком ленту и быстро намотать ее снова на бобину. Пока бежишь, достаешь и наматываешь – твои две минуты уже прошли.

И к перфораторам нас не допускали. Боялись, что сломаем. Это уже потом Николай Николаевич настоял, когда вернулся из ЦЕРН. Так что если нужно было что-то срочно исправить, летишь в перфораторную, просовываешь голову в окошечко и умоляешь: девочки, ради бога! У меня машина стоит. И сердобольные девочки бросались к перфоратору.

Это были 1960-е годы, ОИЯИ, главный и мощнейший ВЦ страны, работавший над проблемами ядерной физики мирового значения. Очевидно, что при появлении там БЭСМ-6 – машину были готовы буквально целовать в каждую плату – лучше-то ничего не было, был полный кошмар.

Еще одной причиной теплого отношения к БЭСМ-6 было то, что она была своя, родная (ну точнее – никто из работавших на ней был не в состоянии опознать ее прототипы, да и сейчас немногие задумываются), а ЕС ЭВМ были клонами, что било по самолюбию.

Кроме того, ЕС были чрезвычайно, предельно сложными для советской культуры производства, даже с учетом того, что передрать S/360 СССР осилил только к середине 1970-х.

В результате первые серии ЕС работали просто кошмарно и многие следующие тоже, с учетом того, что их клепали тысячами на заводах с принципиально разной культурой. Если везло и доставалась ЕС производства восточного блока – ГДР, например, то это было счастье. О культуре же сборки наших южных республик ходили легенды, ужаснее, чем рассказы Лавкрафта.

В 2000 году Э. М. Пройдаков встретился с Эммануилом Григорьевичем Кнеллером, ныне президентом фирмы «Истрасофт», и записал на диктофон его воспоминания о появлении персонального компьютера «Истра-4816». Э. Г. Кнеллер руководил небольшой группой, разработавшей эту машину в филиале ВНИИЭМ в г. Истре.

Он вспоминал:

Нужно сказать, что Иосифьян хотел, чтобы производство машины освоили в Ереване. Мы даже ездили и вели переговоры с заводом, выпускавшим ЭВМ «Наири». Однако там технологическая дисциплина была еще ниже, чем на «Счетмаше». Когда меня водили по заводу, показывая производство, главный инженер рассказывал: «Вот они – умные ребята с гор. Их спрашиваешь: «Почему ты провод так ведешь, а не как на схеме нарисовано». Он отвечает: «А я что, хуже делаю?»

С учетом, что люди так собирали простенькие ПК – представьте, какие чудовищные косяки они допускали в сборке мейнфреймов.

Нередки были ситуации, когда поставленную в вуз ЕС не удавалось запустить месяцами и даже годами. БЭСМ-6 была в разы проще, при желании ее можно было починить молотком, паяльником и известной мамой.

Харизма

Ну и, наконец, нельзя не отметить последний немаловажный компонент популярности БЭСМ-6.

Несмотря на свою внешнюю суровость, как и ее создатель Лебедев, машина обладала определенной харизмой.

Уютный полукруг стоек, ряды задорно мигающих лампочек, расслабленно-интеллектуальная атмосфера советских НИИ 1960 –1970-х годов – все это было близко и приятно целому поколению разработчиков и пользователей. Опять-таки, работа на БЭСМ-6 подразумевала частые командировки в поисках софта (в т. ч. в Германию и Венгрию), прием гостей (в т. ч. иностранных) и прочие развлечения интеллектуальной элиты. Конечно, и поэтому о БЭСМ-6 у многих остались самые теплые воспоминания.

Итак, нам осталось поведать об эпопее с компьютерами ПРО второго любимого ученика Лебедева – Бурцева, но сначала нужно опровергнуть еще один популярный миф, в наиболее пафосно-художественном изложении запущенный журналом «Родина» и Еленой Литвиновой в статье «Сергей Лебедев. Битва за суперкомпьютер. Пока с трибун призывали догнать и перегнать Америку, он сделал это тихо и, увы, незаметно для своей страны». Самый эпический абзац в ней такой:

Возможно, самое тяжелое в жизни Сергея Алексеевича. Дискуссии о дальнейшем развитии вычислительной техники становились все яростнее. Лебедев был уверен, что надо идти своим путем, создавать собственную линию ЭВМ средней мощности и супер-ЭВМ нового поколения. Оппоненты предлагали создать ряд совместимых компьютеров, повторив американскую систему IBM.
Лебедев жестко возражал: «Мы будем делать машину из ряда вон выходящую».
Выходящую из американского ряда!
Зимой 1972 года Сергей Алексеевич лежал с воспалением легких, когда узнал, что решение копировать американскую машину принято окончательно. Он встал с постели и отправился к министру, чтобы убедить его не совершать ошибку, которая отбросит страну на годы назад. Лебедев прождал в приемной больше часа. Министр его не принял.
Кто выиграл от этого поворота на Запад?
Возможно, эта история приблизила смерть Сергея Алексеевича. Он все чаще болел. Алиса Григорьевна и дети круглосуточно дежурили в больнице. Выдающийся ученый умер 3 июля 1974 года.

На самом деле все было, мягко говоря, не так, и этот вопрос мы рассмотрим далее.


Лебедев паяет суперкомпьютер. Рисунок из журнала Supercomputers #1, 2010. Трагикомичная картинка, отражающая всю суть разработки советских ЭВМ

Продолжение следует...

Автор:Алексей ЕрёменкоИспользованы фотографии:http://www.besm-6.su, https://ru.wikipedia.org