Глава 1. Выдающийся главный конструктор.
Русский | English   поискrss RSS-лента

Главная  → Книги и компьютерная пресса  → «Давлет Исламович Юдицкий»  → Глава 1. Выдающийся главный конструктор

Глава 1. Выдающийся главный конструктор

В.М. Амербаев

В.М. Амербаев

Устройство делового мира на всех уровнях производственных отношений (независимо от общественных формаций) характеризуется неустойчивым во времени группированием (факторизацией) сфер интересов и влияний вокруг власть имущих лиц и финансовых потоков (денежных и материализованных).

На фоне этих процессов и сопровождающей их конкурентной борьбы, достижений и упадков в ряде случаев кристаллизуются личности большой человеческой значимости и истинного человеческого духа, деяния которых и личностные качества навсегда остаются в благодарной памяти близких людей, соратников, сотрудников и товарищей по работе. К такой категории людей относится Давлет Исламович Юдицкий, которому посвящён данный сборник серии “Созидатели отечественной электроники”.

Жил и трудился в советское время сын кумыкского народа, впитавший лучшие традиции Дагестана – дружественность, гордость за собственное бытие, свободолюбие, справедливость, гостеприимство, твёрдость духа, живость ума и талант – Давлет-Гирей Ислам-Гиреевич Юдицкий (1929-1983). В становлении творческой линии Давлета Исламовича решающую роль сыграли два известных человека. Первый – крупный учёный и организатор науки и производства радиоэлектроники и микроэлектроники Федор Викторович Лукин (директор Центра микроэлектроники в 1963-1971) – генератор работ в области создания высокопроизводительных модулярных высокопроизводительных ЭВМ: К340А, “Алмаз”, 5Э53. Он владел идеей модулярных вычислений задолго до открытой публикации в “Кибернетическом сборнике” №8 в 1964 году фундаментальных зарубежных исследований по модулярной арифметике.

Второй учёный – Израиль Яковлевич Акушский, которому Ф.В. Лукин, ещё будучи главным инженером КБ-1 (1953-1960), предложил работать в области модулярной арифметики. Став в 1960 г. директором НИИ-37, Ф.В. Лукин пригласил Д.И. Юдицкого и И.Я. Акушского для разработки модулярной ЭВМ. Разработанные там под научным руководством И.Я. Акушского алгоритмы легли в основу создания модулярной ЭВМ К340А, ключевую роль в проектировании которой сыграл главный конструктор Д.И. Юдицкий.

Как известно, модулярная арифметика слагается из двух частей: модульная (строго параллельная) и немодульная (последовательно-параллельная) арифметики. Модульная арифметика реализует, так называемые, кольцевые операции – сложение, вычитание, умножение. Немодульная реализует такие некольцевые операции, как округление и сравнение чисел по величине, операции перевода модулярных кодов в позиционные и обратно, операции обнаружения и исправления ошибок. Операции перевода играют служебную роль, операции обнаружения и исправления ошибок характеризуют качество модулярной арифметики. Таким образом, к чисто арифметическим операциям в классе немодульных относятся лишь операции округления и сравнения чисел по величине. Отсюда следуют два ограничения модулярной арифметики:

  1. Высокая эффективность модулярной арифметики может быть достигнута лишь на тех классах задач, где преобладают кольцевые операции и где доля некольцевых операций мала, или где процент их влияния на производительность процессора может быть значительно уменьшен за счёт соответствующего подбора масштабов, распараллеливания и конвейеризации.
  2. Вычисления в режиме с плавающей запятой не эффективны в модулярной арифметике. Здесь необходимо разрабатывать специальные приёмы динамического управления масштабами.

В модулярной алгоритмике, разработанной И.Я. Акушским, ведущую роль в реализации немодульных арифметических операций играет “метод нулевизации”, который равнозначен алгоритму перевода модулярного кода в полиадический (позиционный). Этот алгоритм существенно последовательный.

Будучи главным конструктом 5Э5З, Д.И. Юдицкий поставил перед разработчиками модулярной алгоритмики две задачи: выделить типовую немодульную операцию, посредством которой реализовывались бы все немодульные операции (как арифметические, так и служебные). Распараллелить эту немодульную операцию и тем самым ускорить реализацию всех немодульных операций. В отделе алгоритмики решение этих вопросов привело к специальному выбору оснований рабочего диапазона Р и избыточного диапазона Q в таком соотношении, чтобы выполнялось условие Q=Р+1. Это позволило, в сравнении с методом нулевизации, чисто модулярными средствами сократить вдвое немодульную операцию, не увеличивая при этом оборудования. Принятые решения привели к сокращению времени реализации операции округления, а так же позволили совместить на одном устройстве с операцией округления операцию кодирования и декодирования помехоустойчивого арифметического модулярного кода. Было показано, что алгоритмы арифметической самокоррекции в динамическом диапазоне Р(Р+1) инвариантны относительно избранной типовой немодульной операции.

В развитии полученного решения Д.И. Юдицкий поставил перед научным и инженерным коллективами ряд целевых задач. Их решение привело к комплексной разработке за короткое время всех процессорных блоков ЭВМ 5Э53 параллельной архитектуры. Группа учёных, возглавляемая профессором И.А. Большаковым, показала, что задачи ПВО и ПРО, для решения которых конструировалась ЭВМ 5Э53, могут быть приведены к виду, удобному для эффективного применения модулярной арифметики с рекордной к тому времени производительностью до 40 млн. оп/с. При этом была разработана система масштабирования, практически исключающая использование операции контроля выхода результата вычислений за динамический диапазон. Научный сотрудник Я.Н. Кобринский решил в терминах целочисленного программирования оптимизационную задачу выбора базисных типовых оснований динамического диапазона Р(Р+1). Были получены несколько наборов оптимальных типовых базисных оснований динамического диапазона ЭВМ 5Э53, заданного требованиями технического задания. Профессор А.И. Коёкин с помощью инженерных расчётов показал, что избранная архитектура ЭВМ, которая позволяет, не прерывая вычислительного процесса, обнаруживать и исправлять одиночную ошибку по любому базисному основанию, равнозначна по надёжности ЭВМ трёхкратного резервирования. Разработчики АЛУ В.М. Радунский, Л.Г. Рыков, В.С. Кокорин и др. приложили много усилий для разработки оптимальных схем всех блоков модульных и немодульных арифметических устройств. Разработчики устройства управления – М.Д. Корнев, М.Н. Белова и др. внесли много принципиально новых решений в архитектуру 5Э53. (Надо помнить, что эти пионерские работы в области параллельных архитектур ЭВМ велись без малого полвека назад, в 1969-1970 гг.). В едином творческом порыве работали и другие технические, технологические и конструкторские подразделения Специализированного Вычислительного Центра (СВЦ), создателем и директором которого был Д.И. Юдицкий. Он не только выполнял директорские функции, но и был организатором, и синтезатором коллективного разума, единого творческого порыва всего коллектива. Ни одна более или менее значимая деталь в разработке и конструировании 5Э53 не обходилась без личного участия и влияния главного конструктора. Всех организовывали и цементировали личные трудовые качества Д.И. Юдицкого, служившие ярким примером трудового подвига. Его непосредственное участие в решении всех вопросов проектирования и конструирования, внимание и доброжелательность ко всем сотрудникам, доступность для каждого сотрудника главного конструктора, поднимали на высокий уровень ответственность каждого за добротность выполняемой им работы. Результатом огромного объёма выполненных теоретических исследований и практической разработки модулярных ЭВМ было превращение коллектива Юдицкого-Акушского в центр развития модулярной арифметики, а его руководителей – в общепризнанных в стране лидеров в этой области.

Но безвременная кончина в 1971 году Ф.В. Лукина – вдохновителя и высокого покровителя работ в области модулярной арифметики, совпавшая с прекращением работ по созданию второй очереди системы ПРО Московского промышленного района (для которой разрабатывалась 5Э53), мгновенно исключили хорошо организованный коллектив из сфер интересов и влияния властьимущих. СВЦ выпал из “обоймы” Научного Центра МЭП СССР – начались реорганизация и перестройка СВЦ. В Научном Центре модулярные процессоры больше никого не интересовали, научные и инженерные кадры стали быстро “распыляться”.

Тем не менее, интересы к модулярным вычислениям продолжали развиваться. В Казахстане разрабатывалась модулярная арифметика комплексных чисел (И.Т. Пак и др.), исследовались модулярные аспекты криптографических преобразований (Р.Г. Бияшев и др.). В Белоруссии разработаны модулярные преобразователи цифровой обработки данных (А.А. Коляда, А.Ф. Чернявский и др.). В Украине исследовалась модулярная арифметика гиперкомплексных чисел (М.В. Синьков, Н.М. Губарнов и др.). В России – В.А. Торгашев заложил основы теории надёжных модулярных вычислений; В.Г. Евстигнеев исследовал вопросы синтеза модулярной и позиционной арифметик; С.А. Инютин применил модулярную арифметику к высокоточным вычислениям; Е.К. Лебедев разрабатывал модулярные цифровые фильтры; О.А. Финько исследовал параллельные логические вычисления на модулярной основе; Н.И. Червяков и др. разрабатывают принципы модулярных вычислений в нейросетях и нейрокомпьютерах; В.А. Краснобаев и др. провели широкий спектр исследований в области модулярной арифметики; Ш.А. Оцоков исследовал приёмы распространения режима плавающей запятой на модулярные вычисления. Трудно перечислить в короткой статье всех разработчиков модулярной арифметики Московской, Петербургской, Минской, Киевской, Ставропольской, Алма-Атинской, Воронежской, Дагестанской, Харьковской, Новосибирской, Тбилисской, Краснодарской, Днепропетровской и других научных школ, многие из которых и по настоящее время продолжают плодотворно работать над проблемами модулярной арифметики.

Интерес к модулярной арифметике, как к арифметике параллельного действия, подогревается развитием элементной базы микроэлектроники, совершенствованием и автоматизацией проектирования вычислительных средств, прогрессом технологий производства микроэлектронных изделий различного назначения. Модулярная алгоритмика в различных алгебраических структурах образует важный инструментарий вычислительных технологий, используемый для эффективного решения специальных задач. В связи с этим следует сказать, что Д.И. Юдицкий в своей докторской диссертации (1969 г.) впервые обосновал полиномиальный аспект непозиционных систем счисления.

В зарубежных исследованиях на рубеже XX и XXI наблюдается ренессанс модулярной арифметики. В её теорию проникают идеи логарифмических вычислений в конечных полях, открытые ещё в начале XIX века К.Ф. Гауссом. Возникла модулярная логарифметика, которая предоставляет новые технологические возможности для реализации параллельной арифметики.

В потоке развивающихся исследований в области модулярных вычислений память о Давлете Исламовиче Юдицком остается как образ российского первооткрывателя-конструктора процессоров параллельной компьютерной архитектуры на модулярной основе, во многом предвосхитившем современную идеологию в этой области. Опыт работы Д.И. Юдицкого в области создания модулярных процессоров специального назначения показывает, что для своевременной и эффективной разработки модулярных вычислительных средств требуется гибкое, координируемое объединение усилий специалистов различного профиля. Системных архитекторов, математиков-алгоритмистов, разработчиков процессорных блоков арифметического устройства, устройства управления, многоуровневой памяти, специалистов в области САПР, конструкторов и технологов в области проектирования и разработки изделий в виде интегральных микросхем, специалистов в области информационных технологий и т.п. Именно на этом пути Отечество может получить собственную оригинальную разработку на российской элементной базе различных специализированных устройств высокого быстродействия и высокой надёжности.

Научные и практические интересы Д.И. Юдицкого не ограничивались модулярной арифметикой и ЭВМ на её основе. Он был организатором разработок и главным конструктором сложных систем автоматизации управления, в т.ч. Единой вычислительной сети (ЕВС) зеленоградского Научного центра, АСУ городского хозяйства Зеленограда (АСУ ГХ), АСУ “Выборы”, основ автоматической информационно-диспетчерской системы Минэлектронпрома (АИДП) и т.п. В 1973 г. Д.И. Юдицкий был инициатором создания и главным конструктором магистрально-модульной системы “Электроника НЦ” (он называл её: “детский конструктор”) и систем на её основе: мини-ЭВМ “Электроника НЦ-1”, центр коммутации сообщений “Юрюзань”, комплекс вычислительных средств “Связь-1” и др. Д.И. Юдицкий был также инициатором и руководителем работ по созданию архитектуры микропроцессоров и микро-ЭВМ, которые вылились в создание микропроцессоров серий 587, 588, 1801, 1802, 1883 и семейства микро-ЭВМ “Электроника НЦ-01, -02, -02М, 03Т, 03Д, 03С, 04Т и 05Т” на их основе.

Д.И. Юдицкий много внимания уделял проблемам надёжности вычислительных систем. Его предвидения в области создания высоконадёжных модулярных преобразователей находят воплощение в современных исследованиях и разработках модулярных вычислительных структур.

Нельзя не отметить также и организационный талант Д.И. Юдицкого. В НИИ-37, а затем в СВЦ он создал уникальные коллективы единомышленников, которые в невероятно короткие сроки выполняли сложнейшие проекты по разработке ЭВМ с рекордно высокими для своего времени характеристиками. Он умел сплотить людей в единый творческий монолит, способный решать мало кому посильные задачи.

Данный сборник содержит яркие страницы из творческой и трудовой жизни одного из созидателей отечественной электроники. Её история дорога всем, кто работает в этой отрасли науки и производства России. Её история полезна молодым, которые, вдохновленные делами своих дедов и отцов, могут и должны не только возродить позиции отечественной электроники, но и вывести её на передовые рубежи.

Сентябрь 2010 г.

Об авторе: д.т.н., профессор, Лауреат Государственной Премии СССР, академик НАН Республики Казахстан,
главный научный сотрудник ИППМ РАН

Из книги «Давлет Исламович Юдицкий ». 2011 г.
Перепечатывается с разрешения автора.

Проект Эдуарда Пройдакова
© Совет Виртуального компьютерного музея, 1997 — 2017