Секретный параллелизм

доклад: История техники

Документы: [1]   2494-1.doc Страницы: Назад 1 Вперед

Секретный параллелизм

Наталия Дубова

В 1972 году завершилось создание новой ЭВМ для структуры СПРН.

В СССР оборонные задачи всегда занимали особое место в спектре применений ВТ. Государственная военная машина была самым "иятельным и надежным заказчиком для разработчиков. Исаак Брук, создатель одной из советских школ ЭВМ, в этом отношении повел себя довольно непрактично, уверовав в необходимость развивать ВТ как самостоятельное научное направление, не привязывая его к определенным, в том числе военным применениям. Его ученик, Михаил Карцев, понимал, что в СССР это мало реально. Интереснейшие машины Карцева до начала 90-х были засекречены, поскольку на них базировалась советская система слежения за искусственными объектами в околоземном пространстве и раннего предупреждения о ракетном нападении (СПРН). В 1972 году завершилось создание новой ЭВМ для структуры СПРН, которую разработчики, продолжая бруковские традиции, называли М-10, а заказчик обозначал как 5Э66.

Сложная и разветвленная структура СПРН предъявляла особые требования к мощности вычислительных машин. C середины 60-х Карцев занят напряженными поисками возможностей повышения производительности ЭВМ. Он приходит к выводу, что при сохранении традиционной структуры быстродействие машины в конце концов достигнет определенного предела, за которым дальнейший рост производительности окажется невозможен. Причина тАФ в ограниченной скорости распространения электрических сигналов, даже при использовании все более совершенной элементной базы. Выход Карцев видел в создании многопроцессорных систем, которые могут параллельно выполнять различные части вычислительных задач. Карцев развил целую теорию параллелизма, показав, что большинство задач, связанных с обработкой массивных потоков информации, допускают распараллеливание в том или ином виде. А ключ к эффективному решению особо крупных задач лежит в создании комбинированных вычислительных комплексов, которые будут сочетать многопроцессорность и объединение нескольких автономных машин в единую систему.

В 1967 году Карцев предложил смелый проект такого комплекса тАФ М9. Система должна была состоять из нескольких крупных блоков тАФ "связок», объединенных мощными магистральными соединениями. Центральная роль предназначалась "функциональной связке» тАФ матрице элементарных вычислителей с общим потоком команд (архитектура класса SIMD), которая должна была выполнять операции не над числами, как в традиционных машинах, а над функциями одного или двух операндов, определенных в дискретных точках. Реализация алгоритмов с меньшим параллелизмом возлагалась на другой, линейный блок элементарных вычислителей тАФ "числовую связку», фактически векторную машину. Еще одна, "ассоциативная связка», предназначалась для выполнения операций сравнения.

Помимо распараллеливания с помощью матричных и векторных процессоров проект М-9 предусматривал синхронное объединение нескольких машин в одну систему. По оценкам разработчиков, реализация всех этих идей должна была обеспечить быстродействие в миллиард операций в секунду. Доклад о М-9 на симпозиуме Академии наук в Новосибирске, подкрепленный тщательным изложением технических решений и принципов ПО, произвел большое впечатление на слушателей. Ведь это был 1967 год, когда еще не пошла в эксплуатацию БЭСМ-6 с максимальной производительностью в миллион операций в секунду.

Проекту, однако, не суждено было воплотиться в жизнь. Для 60-х это было слишком смелое решение доступного на тот момент уровня технологий и элементной базы. Кроме того, возникли организационные сложности тАФ проектом заинтересовались разработчики новой системы ПРО, а не традиционные заказчики Карцева. В результате отдел под руководством Михаила Александровича был фактически изгнан из ИНЭУМ. С 1967 года ведет свою историю НИИ вычислительных комплексов, хотя статус института коллектив Карцева получил только в 1975 году.

Однако часть проекта М-9 все-таки стала реальной машиной. Первая советская векторно-параллельная многопроцессорная ЭВМ М-10 тАФ это не что иное, как "числовая связка» М-9. В конце 60-х началась работа над проектом сплошного поля надгоризонтального наблюдения за космическими объектами, который предусматривал развертывание новых радиолокационных станций и существенное расширение возможностей командного пункта для всей системы. Если первая очередь советской СПРН базировалась на машине М4-2М, то теперь перед Карцевым была поставлена задача создать новую суперпроизводительную ЭВМ, адекватную резко возросшим требованиям к интенсивности обработки данных. И Карцев с успехом ее решает, реализуя свои идеи комплексного параллелизма. М-10 представляла собой многопроцессорную вычислительную систему на микросхемах с возможностью распараллеливания на уровнях команд (длинное командное слово с двумя кодами операций для одновременного выполнения на разных арифметических устройствах) и данных (векторные операции). Кроме того, несколько машин могли комплексироваться в единую систему тАФ таким образом распараллеливание расширялось и на уровень задач.

До начала 80-х М-10 с быстродействием порядка 5 млн. операций в секунду, емкостью внутренней памяти 5 Мбайт и пропускной способностью мультиплексного канала 6 Мбайт/с превосходила все советские машины. А реальный выигрыш в быстродействии на конкретных задачах иногда был просто фантастическим тАФ в определенных физических расчетах М-10 оказывалась быстрее БЭСМ-6 более чем в 20 раз, и в 45 раз превышала одну из старших моделей ЕС. В этой ЭВМ Карцев еще в начале 70-х реализует базовые принципы RISC-системы тАФ длинное командное слово для задания операций, сокращенный набор команд и выполнение большинства операций за один такт. Операционная система с разделением времени позволяла одновременно работать на машине с восьми терминальных пультов.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта ссылка на сайт удаленаa>


Страницы:
Назад 1 Вперед