O nascimento do sistema de defesa antimísseis soviético. O melhor computador modular

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A cidade dos sonhos

Assim, em 1963, um centro de microeletrônica foi inaugurado em Zelenograd.

Pela vontade do destino, Lukin, um conhecido do Ministro Shokin, torna-se seu diretor, e não Staros (enquanto Lukin nunca foi visto em intrigas sujas, pelo contrário - ele era uma pessoa honesta e direta, ironicamente, coincidiu tanto que foi sua adesão aos princípios que o ajudou a assumir este cargo, por causa dela, ele brigou com o chefe anterior e saiu, e Shokin precisava de pelo menos alguém em vez de Staros, que ele odiava).

Para as máquinas SOK, isso significou uma decolagem (pelo menos, eles pensaram no início) - agora elas poderiam, com o apoio constante de Lukin, ser implementadas usando microcircuitos. Para este propósito, ele levou Yuditsky e Akushsky para Zelenograd junto com a equipe de desenvolvimento do K340A, e eles formaram um departamento de computadores avançados no NIIFP. Por quase 1, 5 anos não houve tarefas específicas para o departamento, e eles passaram o tempo se divertindo com o modelo T340A, que levaram da NIIDAR, e pensando em desenvolvimentos futuros.

Deve-se notar que Yuditsky era uma pessoa extremamente educada com uma visão ampla, estava ativamente interessado nas mais recentes conquistas científicas em vários campos indiretamente relacionados à ciência da computação e montou uma equipe de jovens especialistas muito talentosos de diferentes cidades. Sob seu patrocínio, foram realizados seminários não apenas sobre aritmética modular, mas também sobre neurocibernética e até bioquímica de células nervosas.

Como V. I Stafeev lembra:

Quando cheguei ao NIIFP como diretor, graças aos esforços de Davlet Islamovich, ele ainda era um instituto pequeno, mas já em funcionamento. O primeiro ano foi dedicado a encontrar uma linguagem comum de comunicação entre matemáticos, cibernéticos, físicos, biólogos, químicos … Este foi o período da formação ideológica do coletivo, que Yuditsky, sua abençoada memória, apropriadamente chamou de "Período de cantando canções revolucionárias "sobre o tema:" Que legal isto é Faz!" Quando o entendimento mútuo foi alcançado, uma pesquisa conjunta séria foi lançada nas direções aceitas.

Foi neste momento que Kartsev e Yuditsky se conheceram e se tornaram amigos (as relações com o grupo de Lebedev de alguma forma não deram certo devido ao seu elitismo, proximidade com o poder e falta de vontade de estudar essas arquiteturas de máquina pouco ortodoxas).

Como lembra M. D. Kornev:

Kartsev e eu tínhamos reuniões regulares do Conselho Científico e Técnico (Conselho Científico e Técnico), nas quais especialistas discutiam as formas e os problemas de construir computadores. Normalmente convidávamos uns aos outros para essas reuniões: íamos a eles, eles - a nós, e participávamos ativamente da discussão.

Em geral, se esses dois grupos tivessem liberdade acadêmica, impensável para a URSS, seria difícil até mesmo pensar em que alturas técnicas eles acabariam por atingir e como mudariam a ciência da computação e o design de hardware.

Finalmente, em 1965, o Conselho de Ministros decidiu concluir o complexo de disparo multicanal Argun (MKSK) para a segunda fase do A-35. Segundo estimativas preliminares, o ISSC precisava de um computador com capacidade para cerca de 3,0 milhões de toneladas de óleo equivalente. Operações "algorítmicas" por segundo (um termo que geralmente é extremamente difícil de interpretar, significa operações para processamento de dados de radar). Como NK Ostapenko lembrou, uma operação algorítmica em problemas MKSK correspondia a aproximadamente 3-4 operações de computador simples, ou seja, um computador com um desempenho de 9-12 MIPS era necessário. No final de 1967, mesmo o CDC 6600 estava além da capacidade do CDC 6600.

O tema foi submetido a concurso para três empresas ao mesmo tempo: Centro de Microeletrônica (Minelektronprom, F. V. Lukin), ITMiVT (Ministério da Indústria de Rádio, S. A. Lebedev) e INEUM (Minpribor, M. A. Kartsev).

Naturalmente, Yuditsky começou a trabalhar no CM, e é fácil adivinhar qual esquema da máquina ele escolheu. Observe que dos verdadeiros designers daqueles anos, apenas Kartsev com suas máquinas exclusivas, das quais falaremos a seguir, poderia competir com ele. Lebedev estava completamente fora do escopo dos supercomputadores e das inovações arquitetônicas radicais. Seu aluno Burtsev projetou máquinas para o protótipo A-35, mas em termos de produtividade elas não estavam nem perto do que era necessário para um complexo completo. O computador para o A-35 (exceto para confiabilidade e velocidade) teve que trabalhar com palavras de comprimento variável e várias instruções em um comando.

Observe que o NIIFP tinha uma vantagem na base do elemento - ao contrário dos grupos Kartsev e Lebedev, eles tinham acesso direto a todas as tecnologias microeletrônicas - eles próprios as desenvolveram. Nessa época, o desenvolvimento de um novo "Embaixador" GIS (série posterior 217) começou na NIITT. Eles são baseados em uma versão sem pacote do transistor desenvolvido em meados dos anos 60 pelo Instituto de Pesquisa de Eletrônica de Semicondutores de Moscou (agora NPP Pulsar) sobre o tema “Parábola”. Os conjuntos foram produzidos em duas versões da base do elemento: nos transistores 2T318 e nas matrizes de diodos 2D910B e 2D911A; em transistores KTT-4B (doravante 2T333) e matrizes de diodo 2D912. Características distintivas desta série em comparação com esquemas de filme espesso "Path" (séries 201 e 202) - maior velocidade e imunidade a ruído. Os primeiros conjuntos da série foram LB171 - elemento lógico 8I-NOT; 2LB172 - dois elementos lógicos 3I-NOT e 2LB173 - elemento lógico 6I-NOT.

Em 1964, já era uma tecnologia defasada, mas ainda viva, e os arquitetos de sistemas do projeto Almaz (como o protótipo foi batizado) tiveram a oportunidade não só de colocar imediatamente esses SIG em operação, mas também de influenciar sua composição e características, na verdade, pedindo por você mesmo chips personalizados. Assim, foi possível aumentar o desempenho muitas vezes - os circuitos híbridos cabem em um ciclo de 25-30 ns, em vez de 150.

Surpreendentemente, o GIS desenvolvido pela equipe de Yuditsky era mais rápido que microcircuitos reais, por exemplo, as séries 109, 121 e 156, desenvolvidas em 1967-1968 como elemento base para computadores submarinos! Eles não tinham um análogo estrangeiro direto, uma vez que ficava longe de Zelenogrado, 109 e 121 séries foram produzidas pelas fábricas de Minsk e Planar e Lvov's Polyaron, série 156 - pelo Instituto de Pesquisa de Vilnius Venta (na periferia da URSS, longe de ministros, em geral, muitas coisas interessantes estavam acontecendo). Seu desempenho foi de cerca de 100 ns. A série 156, aliás, ficou famosa pelo fato de que sobre sua base foi montada uma coisa completamente ctônica - um GIS multicristal, conhecido como a série 240 "Varduva", desenvolvido pelo Vilnius Design Bureau MEP (1970).

Naquela época, no Ocidente, LSIs completos estavam sendo produzidos, na URSS, faltavam 10 anos até este nível de tecnologia, e eu realmente queria obter LSIs. Como resultado, eles fizeram uma espécie de ersatz a partir de um amontoado (de até 13 peças!) De microcircuitos sem lascas da menor integração, separados em um substrato comum em uma única embalagem. É difícil dizer o que está mais nesta decisão - engenhosidade ou tecnosquizofrenia. Esse milagre foi chamado de "LSI híbrido" ou simplesmente GBIS, e podemos dizer com orgulho sobre isso que tal tecnologia não tinha análogos no mundo, apenas porque ninguém mais precisava ser tão pervertido (que é apenas dois (!) Suprimentos tensão, + 5V e + 3V, que eram necessários para a obra deste milagre da engenharia). Para torná-lo completamente divertido, esses GBIS foram combinados em uma placa, obtendo, novamente, uma espécie de substituto de módulos multi-chip, e usados para montar os computadores da nave do projeto Karat.

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Voltando ao projeto Almaz, notamos que era muito mais sério do que o K340A: tanto os recursos quanto as equipes envolvidas eram colossais. O NIIFP foi responsável pelo desenvolvimento da arquitetura e do processador do computador, o NIITM - o projeto básico, o sistema de alimentação e o sistema de entrada / saída de dados, o NIITT - os circuitos integrados.

Junto com o uso da aritmética modular, outra forma arquitetônica foi encontrada para aumentar significativamente o desempenho geral: uma solução que foi amplamente usada posteriormente em sistemas de processamento de sinal (mas única naquela época e a primeira na URSS, se não no mundo) - a introdução de um co-processador DSP no sistema, e de nosso próprio design!

Como resultado, o "Almaz" consistia em três blocos principais: um DSP de tarefa única para processamento preliminar dos dados do radar, um processador modular programável que realiza cálculos de orientação de mísseis, um coprocessador real programável que realiza operações não modulares, principalmente relacionadas para o controle do computador.

A adição de DSP levou a uma redução na potência necessária do processador modular em 4 MIPS e economia de cerca de 350 KB de RAM (quase o dobro). O próprio processador modular teve um desempenho de cerca de 3,5 MIPS - uma vez e meia maior do que o K340A. O esboço do projeto foi concluído em março de 1967. As bases do sistema permaneceram as mesmas do K340A, a capacidade de memória foi aumentada para 128K palavras de 45 bits (aproximadamente 740 KB). Cache do processador - 32 palavras de 55 bits. O consumo de energia foi reduzido para 5 kW e o volume da máquina foi reduzido para 11 gabinetes.

O acadêmico Lebedev, tendo se familiarizado com as obras de Yuditsky e Kartsev, imediatamente retirou sua versão de consideração. Em geral, qual era o problema do grupo de Lebedev não está claro. Mais precisamente, não está claro que tipo de veículo eles retiraram da competição, pois ao mesmo tempo estavam desenvolvendo o antecessor do Elbrus - 5E92b, apenas para a missão de defesa antimísseis.

Na verdade, naquela época, o próprio Lebedev havia se transformado completamente em um fóssil e não podia oferecer nenhuma ideia radicalmente nova, especialmente aquelas superiores às máquinas SOC ou aos computadores vetoriais de Kartsev. Na verdade, sua carreira acabou no BESM-6, ele não criou nada melhor e mais sério e ou supervisionou o desenvolvimento de forma puramente formal, ou atrapalhou mais do que ajudou o grupo Burtsev, que estava envolvido no Elbrus e em todos os veículos militares do ITMiVT.

No entanto, Lebedev tinha um recurso administrativo poderoso, sendo alguém como Korolev do mundo dos computadores - um ídolo e uma autoridade incondicional, então se ele quisesse empurrar seu carro com facilidade, não importa o que fosse. Curiosamente, ele não o fez. O 5E92b, aliás, foi adotado, talvez tenha sido aquele projeto? Além disso, um pouco mais tarde, foram lançadas sua versão modernizada 5E51 e uma versão móvel do computador para defesa aérea 5E65. Ao mesmo tempo, apareceram E261 e 5E262. Não está claro por que todas as fontes dizem que Lebedev não participou da competição final. Ainda mais estranho, o 5E92b foi fabricado, entregue ao aterro e conectado ao Argun como uma medida temporária até que o carro de Yuditsky fosse concluído. Em geral, esse segredo ainda está esperando por seus pesquisadores.

Restam dois projetos: Almaz e M-9.

M-9

Kartsev pode ser descrito com precisão com apenas uma palavra - gênio.

O M-9 superou quase tudo (senão tudo) que estava até mesmo nas plantas em todo o mundo naquela época. Lembre-se de que os termos de referência incluíam um desempenho de cerca de 10 milhões de operações por segundo, e eles foram capazes de extrair isso da Almaz apenas por meio do uso de DSP e aritmética modular. Kartsev se espremeu para fora de seu carro sem tudo isso bilhão … Foi realmente um recorde mundial, ininterrupto até que o supercomputador Cray-1 apareceu dez anos depois. Reportando sobre o projeto M-9 em 1967 em Novosibirsk, Kartsev brincou:

o M-220 é assim chamado porque tem uma produtividade de 220 mil operações / s, e o M-9 é assim porque fornece uma produtividade de 10 à 9ª potência de operações / s.

Surge uma pergunta - mas como?

Kartsev propôs (pela primeira vez no mundo) uma arquitetura de processador muito sofisticada, um análogo estrutural completo da qual nunca foi criado. Era parcialmente semelhante aos arrays sistólicos Inmos, parcialmente aos processadores vetoriais Cray e NEC, parcialmente ao Connection Machine - o supercomputador icônico da década de 1980, e até mesmo às placas gráficas modernas. O M-9 tinha uma arquitetura incrível, para a qual não havia nem mesmo uma linguagem adequada para descrever, e Kartsev teve que apresentar todos os termos por conta própria.

Sua ideia principal era construir um computador operando uma classe de objetos que é fundamentalmente nova para a aritmética de máquina - funções de uma ou duas variáveis, dadas pontualmente. Para eles, ele definiu três tipos principais de operadores: operadores que atribuem um terceiro a um par de funções, operadores que retornam um número como resultado de uma ação em uma função. Eles trabalharam com funções especiais (na terminologia moderna - máscaras) que assumiam valores 0 ou 1 e serviam para selecionar um subarray de um determinado array, operadores que retornam um array de valores associados a esta função como resultado de uma ação em uma função.

O carro consistia em três pares de blocos, que Kartsev chamou de "feixes", embora fossem mais parecidos com treliças. Cada par incluiu uma unidade de computação de uma arquitetura diferente (o próprio processador) e uma unidade de cálculo de máscara para ela (arquitetura correspondente).

O primeiro pacote (o principal, "bloco funcional") consistia em um núcleo computacional - uma matriz de processadores 32x32 de 16 bits, semelhante aos transputadores INMOS da década de 1980, com a sua ajuda foi possível realizar em um ciclo de clock todos as operações básicas de álgebra linear - multiplicação de matrizes e vetores em combinações arbitrárias e sua adição.

Foi apenas em 1972 que um computador experimental maciçamente paralelo Burroughs ILLIAC IV foi construído nos EUA, um tanto semelhante em arquitetura e desempenho comparável. Cadeias aritméticas gerais poderiam realizar somatórias com o acúmulo do resultado, o que possibilitava, se necessário, processar matrizes de dimensão superior a 32. Os operadores executados pela rede de processadores do elo funcional poderiam ser imposta uma máscara limitando apenas a execução para processadores rotulados. A segunda unidade (chamada por Kartsev de "aritmética de imagens") funcionava em conjunto com ela, consistia na mesma matriz, mas com processadores de um bit para operações em máscaras ("imagens", como eram chamadas então). Uma ampla gama de operações estava disponível sobre as pinturas, também realizadas em um ciclo e descritas por deformações lineares.

O segundo pacote expandiu os recursos do primeiro e consistia em um coprocessador vetorial de 32 nós. Ele tinha que realizar operações em uma função ou um par de funções especificadas em 32 pontos, ou operações em duas funções ou em dois pares de funções especificadas em 16 pontos. Para ele, havia de forma semelhante seu próprio bloco de máscara, chamado de "aritmética de recursos".

O terceiro link (também opcional) consistia em um bloco associativo realizando operações de comparação e classificação de submatrizes por conteúdo. Um par de máscaras também foi para ela.

A máquina poderia consistir em vários conjuntos, na configuração básica - apenas um bloco funcional, no máximo - oito: dois conjuntos de aritmética funcional e de imagem e um conjunto de outros. Em particular, foi assumido que o M-10 consiste em 1 bloco, o M-11 - de oito. O desempenho desta opção foi superior dois bilhões operações por segundo.

Para finalizar o leitor, notamos que Kartsev previa a combinação síncrona de várias máquinas em um supercomputador. Com essa combinação, todas as máquinas foram iniciadas a partir de um gerador de relógio e executaram operações em matrizes de dimensões enormes em 1–2 ciclos de relógio. Ao final da operação atual e no início da seguinte, era possível fazer a troca entre quaisquer dispositivos aritméticos e de armazenamento das máquinas integradas ao sistema.

Como resultado, o projeto de Kartsev foi um verdadeiro monstro. Algo semelhante, do ponto de vista arquitetônico, apareceu no Ocidente apenas no final dos anos 1970 nas obras de Seymour Cray e nos japoneses da NEC. Na URSS, esta máquina foi absolutamente única e arquitetonicamente superior não apenas a todos os desenvolvimentos daqueles anos, mas em geral a tudo o que foi produzido em toda a nossa história. Havia apenas um problema - ninguém iria implementá-lo.

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O nascimento do sistema de defesa antimísseis soviético. O melhor computador modular
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Diamante

A competição foi vencida pelo projeto Almaz. As razões para isso são vagas e incompreensíveis e estão associadas a jogos políticos tradicionais em vários ministérios.

Kartsev, em uma reunião dedicada ao 15º aniversário do Instituto de Pesquisa de Complexos de Computadores (NIIVK), em 1982 disse:

Em 1967, lançamos um projeto bastante ousado para o complexo de computadores M-9 …

Para o Ministério de Instrumentos da URSS, onde estávamos então, esse projeto acabou sendo demais …

Disseram-nos: vá para V. D. Kalmykov, já que você está trabalhando para ele. O projeto M-9 permaneceu por cumprir …

Na verdade, o carro de Kartsev era demais bom para a URSS, sua aparência simplesmente deixaria o tabuleiro de todos os outros jogadores, incluindo o poderoso bando de Lebedevites do ITMiVT. Naturalmente, ninguém teria permitido que algum iniciante Kartsev superasse os favoritos do soberano repetidamente regados com prêmios e favores.

Note que esta competição não só não destruiu a amizade entre Kartsev e Yuditsky, mas ainda mais uniu estes diferentes, mas à sua maneira, arquitetos brilhantes. Como lembramos, Kalmykov era categoricamente contra o sistema de defesa antimísseis e a ideia de um supercomputador e, como resultado, o projeto de Kartsev foi discretamente fundido e o Ministério de Pribor se recusou a continuar trabalhando na criação de computadores poderosos.

A equipe de Kartsev foi convidada a se mudar para o MRP, o que ele fez em meados de 1967, formando um ramal número 1 do OKB "Vympel". Em 1958, Kartsev trabalhou por encomenda do conhecido acadêmico AL Mints da RTI, que estava envolvido no desenvolvimento de sistemas de alerta de ataque de mísseis (isso acabou resultando em radares além do horizonte completamente ctônicos, inimaginavelmente caros e absolutamente inúteis do projecto Duga, que não tiveram tempo de o colocar realmente em funcionamento devido ao colapso da URSS). Nesse ínterim, o pessoal da RTI permaneceu relativamente são e Kartsev terminou as máquinas M-4 e M4-2M para eles (aliás, é muito, muito estranho que eles não fossem usados para defesa contra mísseis!).

A história posterior lembra uma anedota ruim. O projeto do M-9 foi rejeitado, mas em 1969 ele recebeu um novo pedido baseado em sua máquina e, para não balançar o barco, eles cederam todo o seu bureau de design à subordinação da Mints do departamento de Kalmyk. M-10 (índice final 5E66 (atenção!) - em muitas fontes foi totalmente erroneamente atribuído à arquitetura SOK) foi forçado a competir com Elbrus (que, no entanto, ela cortou como um microcontrolador Xeon) e, o que é ainda mais surpreendente, foi novamente disputado com os carros de Yuditsky e, como resultado, o Ministro Kalmykov executou um movimento múltiplo absolutamente brilhante.

Primeiro, o M-10 o ajudou a falhar na versão serial do Almaz, e então ele foi declarado impróprio para defesa de mísseis, e o Elbrus venceu uma nova competição. Como resultado, do choque de toda essa luta política suja, o infeliz Kartsev sofreu um ataque cardíaco e morreu repentinamente, antes dos 60 anos. Yuditsky sobreviveu brevemente a seu amigo, morrendo no mesmo ano. Akushsky, seu sócio, aliás, não exagerou no trabalho e morreu como correspondente, tratado com carinho por todos os prêmios (Yuditsky só se tornou doutor em ciências técnicas), em 1992, aos 80 anos. Então, com um golpe, Kalmykov, que odiava ferozmente Kisunko e no final falhou em seu projeto de defesa antimísseis, acertou dois, provavelmente os mais talentosos desenvolvedores de computador da URSS e alguns dos melhores do mundo. Consideraremos essa história com mais detalhes posteriormente.

Enquanto isso, retornaremos ao vencedor no tópico ABM - o veículo Almaz e seus descendentes.

Naturalmente, "Almaz" era um computador muito bom para suas tarefas estreitas e tinha uma arquitetura interessante, mas compará-lo com o M-9 era, para dizer o mínimo, incorreto, classes muito diferentes. Mesmo assim, o concurso foi vencido e foi recebido um pedido para o projeto de uma máquina já em série 5E53.

Para realizar o projeto, a equipe de Yuditsky em 1969 foi separada em uma empresa independente - o Centro de Computação Especializado (SVC). O próprio Yuditsky tornou-se o diretor, o deputado do trabalho científico - Akushsky, que, como um peixe pegajoso, "participou" de todos os projetos até os anos 1970.

Observe novamente que seu papel na criação de máquinas SOK é completamente místico. Em qualquer lugar ele é mencionado como o número dois depois de Yuditsky (e às vezes o primeiro), enquanto ele ocupava cargos relacionados a algo incompreensível, todos os seus trabalhos sobre aritmética modular são exclusivamente de coautoria, e o que exatamente ele fez durante o desenvolvimento de "Almaz" e 5E53 geralmente não é claro - o arquiteto da máquina foi Yuditsky, e pessoas completamente separadas também desenvolveram os algoritmos.

É importante notar que Yuditsky teve pouquíssimas publicações sobre RNS e algoritmos aritméticos modulares na imprensa aberta, principalmente porque esses trabalhos foram classificados por muito tempo. Além disso, Davlet Islamovich se distinguiu por escrupulosidade simplesmente fenomenal nas publicações e nunca se colocou um co-autor (ou pior, o primeiro co-autor, como quase todos os diretores e chefes soviéticos adoravam fazer) em qualquer trabalho de seus subordinados e alunos de pós-graduação. Segundo suas lembranças, costumava responder a propostas desse tipo:

Eu escrevi algo lá? Não? Então tire meu sobrenome.

Assim, ao final, constatou-se que em 90% das fontes nacionais, Akushsky é considerado o principal e principal pai da SOK, que, ao contrário, não tem obra sem coautores, pois, segundo a tradição soviética, ele colou seu nome em tudo o que todos os seus subordinados faziam.

5E53

A implementação do 5E53 exigiu um esforço titânico por parte de uma enorme equipe de pessoas talentosas. O computador foi projetado para selecionar alvos reais entre os falsos e apontar anti-mísseis contra eles, a tarefa computacionalmente mais difícil que a tecnologia de computação do mundo enfrentava. Para três ISSCs do segundo estágio do A-35, a produtividade foi refinada e aumentada 60 vezes (!) Para 0,6 GFLOP / s. Essa capacidade deveria ser fornecida por 15 computadores (5 em cada ISSK) com um desempenho em tarefas de defesa antimísseis de 10 milhões de operações algorítmicas (cerca de 40 milhões de op / s convencionais), 7,0 Mbit RAM, 2, 9 Mbit EPROM, 3 Gbit VZU e equipamento de transmissão de dados para centenas de quilômetros. O 5E53 deve ser significativamente mais poderoso do que o Almaz e ser uma das máquinas mais poderosas (e certamente a mais original) do mundo.

V. M. Amerbaev lembra:

Lukin nomeou Yuditsky como o designer-chefe do produto 5E53, confiando-lhe a liderança das SVTs. Davlet Islamovich foi um verdadeiro designer-chefe. Ele mergulhou em todos os detalhes do projeto em desenvolvimento, desde a tecnologia de produção de novos elementos até soluções estruturais, arquitetura de computador e software. Em todas as áreas de seu intenso trabalho, ele foi capaz de colocar tais questões e tarefas, a solução das quais levou à criação de novos blocos originais do produto projetado, e em vários casos o próprio Davlet Islamovich indicou tais soluções. Davlet Islamovich trabalhou por conta própria, independentemente do tempo ou das circunstâncias, assim como todos os seus colegas de trabalho. Foi uma época tempestuosa e brilhante e, é claro, Davlet Islamovich era o centro e o organizador de tudo.

A equipe do SVC tratava seus líderes de maneira diferente, e isso se refletia na maneira como os funcionários os chamavam em seu círculo.

Yuditsky, que não dava muita importância às posições e apreciava principalmente a inteligência e as qualidades de negócios, era simplesmente chamado de Davlet na equipe. O nome de Akushsky era Avô, já que ele era visivelmente mais velho do que a esmagadora maioria dos especialistas do SVC e, conforme eles escrevem, se distinguia por um esnobismo especial - de acordo com as memórias, era impossível imaginá-lo com um ferro de solda na mão (provavelmente, ele simplesmente não sabia por qual lado segurá-lo), e Davlet Islamovich fez isso mais de uma vez.

Como parte do Argun, que era uma versão abreviada do combate ISSK, foi planejado o uso de 4 conjuntos de computadores 5E53 (1 no radar de alvo Istra, 1 no radar de orientação antimísseis e 2 no centro de comando e controle), unidos em um único complexo. O uso de SOC também teve aspectos negativos. Como já dissemos, as operações de comparação são não modulares e para sua implementação requer uma transição para o sistema posicional e vice-versa, o que leva a uma queda monstruosa de desempenho. VM Amerbaev e sua equipe trabalharam para resolver este problema.

M. D. Kornev lembra:

À noite, pensa Vilzhan Mavlyutinovich, pela manhã ele traz os resultados para VM Radunsky (desenvolvedor líder). Os engenheiros de circuito examinam a implementação do hardware da nova versão, fazem perguntas a Amerbaev, ele sai para pensar novamente e assim até que suas idéias sucumbam a uma boa implementação do hardware.

Algoritmos específicos e de todo o sistema foram desenvolvidos pelo cliente, e algoritmos de máquina foram desenvolvidos no SVC por uma equipe de matemáticos liderada por I. A. Bolshakov. Durante o desenvolvimento do 5E53, o então ainda raro projeto de máquina foi amplamente utilizado no SVC, via de regra, por seu próprio projeto. Todo o pessoal da empresa trabalhava com extraordinário entusiasmo, sem se poupar, 12 ou mais horas por dia.

V. M. Radunsky:

"Ontem trabalhei tanto que, ao entrar no apartamento, mostrei um passe para minha esposa."

E. M. Zverev:

Naquela época havia reclamações sobre a imunidade a ruídos dos CIs da série 243. Certa vez, às duas da manhã, Davlet Islamovich veio ao modelo, pegou as pontas de prova do osciloscópio e por muito tempo ele mesmo entendeu as causas da interferência.

Na arquitetura 5E53, as equipes foram divididas em equipes gerenciais e aritméticas. Como no K340A, cada palavra de comando continha dois comandos executados por diferentes dispositivos simultaneamente. Uma a uma, uma operação aritmética foi realizada (em processadores SOK), a outra - uma operação gerencial: transferência de registro para memória ou de memória para registro, salto condicional ou incondicional, etc. em um coprocessador tradicional, então foi possível resolver radicalmente o problema dos malditos saltos condicionais.

Todos os processos principais foram pipeline, como resultado, várias (até 8) operações sequenciais foram realizadas simultaneamente. A arquitetura de Harvard foi preservada. A estratificação de hardware de memória em 8 blocos com endereçamento de bloco alternado foi aplicada. Isso tornou possível acessar a memória com uma freqüência de clock do processador de 166 ns em um momento de recuperação de informações da RAM igual a 700 ns. Até 5E53, essa abordagem não foi implementada em hardware em nenhum lugar do mundo; ela foi apenas descrita em um projeto IBM 360/92 não realizado.

Vários especialistas em SVC também propuseram adicionar um processador de material completo (não apenas para controle) e garantir a versatilidade real do computador. Isso não foi feito por dois motivos.

Em primeiro lugar, isso simplesmente não era necessário para o uso de um computador como parte do ISSC.

Em segundo lugar, I. Ya. Akushsky, sendo um fanático SOK, não compartilhava da opinião sobre a falta de universalidade do 5E53 e suprimiu radicalmente todas as tentativas de introduzir sedição material nele (aparentemente, este foi seu papel principal no design da máquina)

RAM tornou-se um obstáculo para o 5E53. Blocos de ferrite de grandes dimensões, laboriosidade de fabricação e alto consumo de energia eram o padrão da memória soviética naquela época. Além disso, eles eram dezenas de vezes mais lentos que o processador, no entanto, isso não impediu o ultraconservador Lebedev de esculpir seus queridos cubos de ferrite em todos os lugares - do BESM-6 ao computador de bordo do sistema de mísseis de defesa aérea S-300, produzido dessa forma, nas ferritas (!), até meados da década de 1990 (!), em grande parte devido a essa decisão, esse computador ocupa um caminhão inteiro.

Problemas

Sob a direção de FV Lukin, divisões separadas da NIITT se comprometeram a resolver o problema de RAM, e o resultado desse trabalho foi a criação de memória em filmes magnéticos cilíndricos (CMP). A física da operação da memória no CMP é bastante complicada, muito mais complicada do que a das ferritas, mas no final, muitos problemas científicos e de engenharia foram resolvidos, e a RAM no CMP funcionou. Para a possível decepção dos patriotas, notamos que o conceito de memória em domínios magnéticos (um caso especial do qual é o CMF) foi proposto pela primeira vez não no NIITT. Este tipo de RAM foi apresentado pela primeira vez por uma pessoa, o engenheiro da Bell Labs Andrew H. Bobeck. Bobek era um renomado especialista em tecnologia magnética e propôs duas vezes avanços revolucionários em RAM.

Inventado por Jay Wright Forrester e independentemente por dois cientistas de Harvard que trabalharam no projeto Harward Mk IV An Wang e Way-Dong Woo em 1949, a memória nos núcleos de ferrite (que ele tanto amava, Lebedev) era imperfeita não apenas devido ao seu tamanho, mas também pela colossal laboriosidade de fabricação (aliás, Wang An, quase desconhecido em nosso país, foi um dos mais famosos arquitetos de computação e fundou os famosos Laboratórios Wang, que existiram de 1951 a 1992 e produziram um grande número de tecnologia inovadora, incluindo o minicomputador Wang 2200, clonado na URSS como Iskra 226).

Voltando às ferritas, notamos que a memória física nelas era simplesmente enorme, seria extremamente inconveniente pendurar um tapete de 2x2 metros ao lado do computador, então a cota de malha de ferrite foi tecida em pequenos módulos, como aros de bordar, o que causou a monstruosa laboriosidade de sua fabricação. A técnica mais famosa para tecer esses módulos de 16x16 bits foi desenvolvida pela empresa britânica Mullard (uma empresa britânica muito famosa - um fabricante de válvulas, amplificadores de ponta, televisores e rádios, também estava envolvida em desenvolvimentos na área de transistores e circuitos integrados, posteriormente adquiridos pela Phillips). Os módulos foram conectados em série em seções, a partir das quais os cubos de ferrite foram montados. É óbvio que os erros estavam se infiltrando no processo de tecer módulos e no processo de montagem de cubos de ferrite (o trabalho era quase manual), o que levou a um aumento no tempo de depuração e solução de problemas.

Foi graças à questão candente do laborioso desenvolvimento da memória em anéis de ferrite que Andrew Bobek teve a oportunidade de mostrar seu talento inventivo. A gigante da telefonia AT&T, criadora do Bell Labs, estava mais interessada do que ninguém no desenvolvimento de tecnologias de memória magnética eficientes. Bobek decidiu mudar radicalmente a direção da pesquisa e a primeira pergunta que se fez foi - é necessário usar materiais magneticamente duros como a ferrita como material para armazenar magnetização residual? Afinal, eles não são os únicos com uma implementação de memória adequada e um loop de histerese magnética. Bobek iniciou experimentos com permalloy, a partir do qual estruturas em forma de anel podem ser obtidas simplesmente enrolando uma folha em um fio de transporte. Ele o chamou de cabo de torção (torção).

Depois de enrolada a fita desta forma, pode-se dobrá-la de modo a criar uma matriz em zigue-zague e embalá-la, por exemplo, em filme plástico. Uma característica única da memória de torção é a capacidade de ler ou escrever uma linha inteira de pseudo-anéis permalloy localizados em cabos de torção paralela que passam por um barramento. Isso simplificou muito o design do módulo.

Então, em 1967, Bobek desenvolveu uma das modificações mais eficazes de memória magnética da época. A ideia dos twistors impressionou tanto a administração da Bell que esforços e recursos impressionantes foram empregados em sua comercialização. No entanto, os benefícios óbvios associados à economia na produção de fita de twistor (ela poderia ser tecida, no verdadeiro sentido da palavra) foram superados por pesquisas sobre o uso de elementos semicondutores. O aparecimento de SRAM e DRAM foi um golpe do azul para a gigante da telefonia, especialmente porque a AT&T estava mais do que nunca perto de fechar um contrato lucrativo com a Força Aérea dos Estados Unidos para o fornecimento de módulos de memória de twistor para seu LIM-49 Nike Zeus air sistema de defesa (um análogo aproximado do A-35, que apareceu um pouco depois, já escrevemos sobre ele).

A própria companhia telefônica estava implementando ativamente um novo tipo de memória em seu sistema de comutação TSPS (Traffic Service Position System). Em última análise, o computador de controle do Zeus (Sperry UNIVAC TIC) ainda recebia uma memória de twistor, além disso, era usado em vários projetos da AT&T quase até meados da década de oitenta do século passado, mas naqueles anos era mais agonia do que progresso, como vemos, não apenas na URSS eles sabiam como levar a tecnologia desatualizada por anos ao limite.

No entanto, houve um momento positivo no desenvolvimento dos twistors.

Estudando o efeito magnetostritivo em combinações de filmes de permalloy com ortoferritas (ferritas baseadas em elementos de terras raras), Bobek percebeu uma de suas características associadas à magnetização. Enquanto fazia experiências com granada de gálio gadolínio (GGG), ele a usou como substrato para uma folha fina de permalloy. No sanduíche resultante, na ausência de um campo magnético, as regiões de magnetização foram organizadas na forma de domínios de várias formas.

Bobek observou como tais domínios se comportariam em um campo magnético perpendicular às regiões de magnetização de permalloy. Para sua surpresa, à medida que a força do campo magnético aumentava, os domínios se agrupavam em regiões compactas. Bobek os chamou de bolhas. Foi então que se formou a ideia da memória de bolhas, em que os portadores da unidade lógica eram os domínios da magnetização espontânea na folha de permalloy - bolhas. Bobek aprendeu a mover bolhas pela superfície do permalloy e descobriu uma solução engenhosa para ler informações em sua nova amostra de memória. Quase todos os jogadores-chave daquela época e até mesmo a NASA adquiriram o direito à memória de bolha, especialmente porque a memória de bolha acabou sendo quase insensível a impulsos eletromagnéticos e cura difícil.

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A NIITT seguiu um caminho semelhante e, em 1971, desenvolveu de forma independente uma versão doméstica do twistor - RAM com uma capacidade total de 7 Mbit com características de alta temporização: uma taxa de amostragem de 150 ns, um tempo de ciclo de 700 ns. Cada bloco tinha uma capacidade de 256 Kbit, 4 desses blocos foram colocados no gabinete, o conjunto incluía 7 gabinetes.

O problema era que, em 1965, Arnold Farber e Eugene Schlig da IBM construíram um protótipo de uma célula de memória transistorizada, e Benjamin Agusta e sua equipe criaram um chip de silício de 16 bits baseado na célula Farber-Schlig, contendo 80 transistores, 64 resistores e 4 diodos. Foi assim que nasceu a extremamente eficiente SRAM - memória estática de acesso aleatório - que acabou com as distorções de uma vez.

Pior ainda para a memória magnética - na mesma IBM um ano depois, sob a liderança do Dr. Robert Dennard, o processo MOS foi dominado, e já em 1968 apareceu um protótipo de memória dinâmica - DRAM (memória dinâmica de acesso aleatório).

Em 1969, o Advanced Memory system começou a vender os primeiros chips kilobyte e, um ano depois, a jovem empresa Intel, fundada inicialmente para o desenvolvimento de DRAM, apresentou uma versão aprimorada dessa tecnologia, lançando seu primeiro chip, o chip de memória Intel 1103.

Somente dez anos depois ele foi dominado na URSS, quando o primeiro microcircuito de memória soviético Angstrem 565RU1 (4 Kbit) e blocos de memória de 128 Kbyte baseados nele foram lançados no início dos anos 1980. Antes disso, as máquinas mais poderosas se contentavam com cubos de ferrite (Lebedev respeitava apenas o espírito da velha escola) ou versões domésticas de torceduras, no desenvolvimento das quais P. V. Nesterov, P. P. Silantyev, P. N. Petrov, V. A. N. T. Kopersako e outros.

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Outro grande problema era a construção de memória para armazenar programas e constantes.

Como você lembra, no K340A ROM era feito em núcleos de ferrite, as informações eram inseridas nessa memória usando uma tecnologia muito semelhante à costura: o fio era costurado naturalmente com uma agulha através de um orifício na ferrite (desde então o termo “firmware” criou raízes no processo de inserção de informações em qualquer ROM). Além da laboriosidade do processo, é quase impossível alterar as informações em tal dispositivo. Portanto, uma arquitetura diferente foi usada para 5E53. Na placa de circuito impresso, foi implementado um sistema de barramentos ortogonais: endereço e bit. Para organizar a comunicação indutiva entre o endereço e os barramentos de bits, um loop fechado de comunicação foi ou não sobreposto em sua interseção (em NIIVK para acoplamento capacitivo M-9 foi instalado). As bobinas foram colocadas sobre uma placa fina, que é fortemente pressionada contra a matriz do barramento - trocando manualmente a placa (aliás, sem desligar o computador), as informações foram alteradas.

Para 5E53, um ROM de dados foi desenvolvido com uma capacidade total de 2,9 Mbit com características de tempo bastante altas para uma tecnologia tão primitiva: uma taxa de amostragem de 150 ns, um tempo de ciclo de 350 ns. Cada bloco tinha uma capacidade de 72 kbit, 8 blocos com uma capacidade total de 576 kbit foram colocados no gabinete, o conjunto de computador incluiu 5 gabinetes. Como uma memória externa de grande capacidade, foi desenvolvido um dispositivo de memória baseado em uma fita ótica exclusiva. O registro e a leitura foram realizados com diodos emissores de luz em filme fotográfico, com isso a capacidade da fita com as mesmas dimensões aumentou duas ordens de grandeza em relação à magnética e chegou a 3 Gbit. Para sistemas de defesa antimísseis, essa era uma solução atraente, já que seus programas e constantes tinham um grande volume, mas mudavam muito raramente.

O elemento base principal do 5E53 já era conhecido por nós GIS "Path" e "Ambassador", mas sua atuação foi em alguns casos carente, portanto, os especialistas do SIC (incluindo o mesmo VLDshkhunyan - mais tarde o pai do primeiro original microprocessador doméstico!) E a planta Exiton "Uma série especial de GIS foi desenvolvida com base em elementos não saturados com tensão de alimentação reduzida, velocidade aumentada e redundância interna (série 243," Cone "). Para NIIME RAM, amplificadores especiais, a série Ishim, foram desenvolvidos.

Um design compacto foi desenvolvido para 5E53, que inclui 3 níveis: gabinete, bloco, célula. O gabinete era pequeno: largura na frente - 80 cm, profundidade - 60 cm, altura - 180 cm O gabinete continha 4 fileiras de blocos, 25 em cada. As fontes de alimentação foram colocadas no topo. Ventiladores de refrigeração de ar foram colocados sob os blocos. O bloco era uma placa de comutação em uma estrutura de metal, as células foram colocadas em uma das superfícies da placa. A instalação intercell e interunidades foi realizada por embrulho (nem mesmo soldagem!).

Isso foi argumentado pelo fato de que não havia equipamento para soldagem automatizada de alta qualidade na URSS, e para soldá-lo manualmente - você pode enlouquecer e a qualidade será prejudicada. Como resultado, o teste e a operação do equipamento provaram uma confiabilidade significativamente maior do envoltório soviético, em comparação com a soldagem soviética. Além disso, a instalação envolvente era muito mais avançada tecnologicamente na produção: tanto durante a configuração quanto o reparo.

Em condições de baixa tecnologia, o acondicionamento é muito mais seguro: não há solda quente e solda, não há fluxos e sua limpeza subsequente não é necessária, os condutores são excluídos do espalhamento excessivo de solda, não há superaquecimento local, que às vezes estraga os elementos, etc. Para realizar a instalação por embalagem, as empresas do MEP desenvolveram e produziram conectores especiais e uma ferramenta de montagem em forma de pistola e lápis.

As células foram confeccionadas em placas de fibra de vidro com fiação impressa frente e verso. Em geral, este foi um raro exemplo de uma arquitetura extremamente bem-sucedida do sistema como um todo - ao contrário de 90% dos desenvolvedores de computador na URSS, os criadores do 5E53 cuidaram não apenas da energia, mas também da conveniência de instalação, manutenção, refrigeração, distribuição de energia e outras ninharias. Lembre-se deste momento, será útil comparar o 5E53 com a criação do ITMiVT - "Elbrus", "Electronics SS BIS" e outros.

Um processador SOK não era suficiente para a confiabilidade e era necessário majorar todos os componentes da máquina em uma cópia tripla.

Em 1971, o 5E53 estava pronto.

Em comparação com Almaz, o sistema de base (por 17, 19, 23, 25, 26, 27, 29, 31) e a profundidade de bits de dados (20 e 40 bits) e comandos (72 bits) foram alterados. A frequência do clock do processador SOK é de 6,0 MHz, o desempenho é de 10 milhões de operações algorítmicas por segundo em tarefas de defesa contra mísseis (40 MIPS), 6, 6 MIPS em um processador modular. O número de processadores é 8 (4 modulares e 4 binários). Consumo de energia - 60 kW. O tempo de atividade médio é de 600 horas (M-9 Kartsev tem 90 horas).

O desenvolvimento do 5E53 foi realizado em um tempo recorde - em um ano e meio. No início de 1971, acabou. 160 tipos de células, 325 tipos de subunidades, 12 tipos de fontes de alimentação, 7 tipos de gabinetes, painel de controle de engenharia, peso de suportes. Um protótipo foi feito e testado.

Um grande papel no projeto foi desempenhado pelos representantes militares, que se revelaram não apenas meticulosos, mas também inteligentes: V. N. Kalenov, A. I. Abramov, E. S. Klenzer e T. N. Remezova. Eles monitoraram constantemente a conformidade do produto com os requisitos da tarefa técnica, trouxeram para a equipe a experiência adquirida com a participação no desenvolvimento em locais anteriores e contiveram os hobbies radicais dos desenvolvedores.

Yu. N. Cherkasov lembra:

Foi um prazer trabalhar com Vyacheslav Nikolaevich Kalenov. Sua exatidão sempre foi reconhecida. Ele se esforçou para entender a essência da proposta e, se a achasse interessante, tomou todas as medidas concebíveis e inconcebíveis para implementar a proposta. Quando, dois meses antes da conclusão do desenvolvimento do equipamento de transmissão de dados, propus sua revisão radical, em conseqüência da qual seu volume foi reduzido em três vezes, ele me fechou a obra pendente antes do previsto sob a promessa de realizar a revisão nos 2 meses restantes. Como resultado, em vez de três gabinetes e 46 tipos de subunidades, restaram um gabinete e 9 tipos de subunidades, desempenhando as mesmas funções, mas com maior confiabilidade.

Kalenov também insistiu na realização de testes completos de qualificação da máquina:

Insisti em realizar testes, e o engenheiro-chefe Yu. D. Sasov objetou categoricamente, acreditando que tudo estava bem e que os testes eram uma perda de esforço, dinheiro e tempo. Fui apoiado pelo deputado. o designer-chefe N. N. Antipov, que tem ampla experiência no desenvolvimento e produção de equipamentos militares.

Yuditsky, que também tem ampla experiência em depuração, apoiou a iniciativa e acabou acertando: os testes mostraram muitas pequenas falhas e defeitos. Como resultado, as células e subunidades foram finalizadas e o engenheiro-chefe Sasov foi demitido de seu posto. Para facilitar o desenvolvimento de computadores em produção em série, um grupo de especialistas do ZEMZ foi enviado ao SVC. Malashevich (neste momento um recruta) lembra como seu amigo G. M. Bondarev disse:

Esta é uma máquina incrível, nunca ouvimos falar de nada parecido. Ele contém muitas novas soluções originais. Estudando a documentação, aprendemos muito, aprendemos muito.

Disse isto com tanto entusiasmo que BM Malashevich, depois de terminar o serviço, não regressou ao ZEMZ, mas foi trabalhar nas SVTs.

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No local de teste de Balkhash, os preparativos estavam a todo vapor para o lançamento de um complexo de 4 máquinas. O equipamento Argun basicamente já foi instalado e ajustado, enquanto em conjunto com o 5E92b. A sala de máquinas para quatro 5E53s estava pronta e aguardando a entrega das máquinas.

No arquivo de FV Lukin, foi preservado um esboço do layout dos equipamentos eletrônicos do ISSC, no qual também são indicadas as localizações dos computadores. Em 27 de fevereiro de 1971, oito conjuntos de documentação de design (97.272 folhas cada) foram entregues à ZEMZ. A preparação para a produção começou e …

O encomendado, aprovado, passou em todos os testes, aceito para produção, a máquina nunca foi lançada! Falaremos sobre o que aconteceu na próxima vez.

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