Аспекты технологического пути ЕС ЭВМ на фоне развития технологий IT и общей архитектурной гонки в социалистических странах: анализ с позиций 2017 года

Ханс-Георг Юнгникель

[1] Посвящается памяти Виктора Владимировича Пржиялковского, Генерального конструктора ЕС ЭВМ с 1977 по 1990 г.

Предисловие

Сегодняшние экономические процессы, бизнес-модели и даже личная жизнь нескольких миллиардов людей существуют и осуществляются в рамках беспрецедентных процессов «дигитализации», «цифровой революции». Это триумфальное шествие цифрового мира, микроэлектроники и её интеллектуального использования было подготовлено временем широкого внедрения в практику систем обработки информации, развернувшегося примерно 50 лет назад. То внедрение было обязано замечательному труду сотен тысяч инженеров, технологов, программистов и менеджеров, работу которых возглавляли выдающиеся личности. Все они заложили важные основы нынешнего потенциала нашей экономики, функций государства и всей нашей сегодняшней жизни.

Единая система электронных вычислительных машин (ЕС ЭВМ) стала в странах СЭВ краеугольным камнем заложенного в то время фундамента, задав последовавшему далее развитию ориентацию на международные стандарты. Ретроспективный взгляд на прошлые события даёт нам, без сомнения, импульсы и задаёт направления сегодняшнему движению вперёд.

Единая система ЭВМ: краткий очерк истории[2]

Единая система ЭВМ имела огромное экономическое и техническое значение для народного хозяйства СССР, ГДР и других социалистических стран. Она была создана в 1969 г. в соответствии с Межправительственным соглашением по разработке, производству и применению Единой системы электронной вычислительной техники. Три поколения системы ЕС определяли с середины 70-х гг. эффективность процессов организации и автоматизации народного хозяйства и были стержнем систем обработки данных в экономике и в государственных организациях. Тысячи систем работали в разных странах, в первую очередь, на верхних уровнях.

Значение ЕС ЭВМ, её история, её развитие ценою творческих усилий целого поколения в течение более 20 лет — в целом все это более полно описано в многочисленных трудах её последнего Генерального конструктора Виктора Владимировича Пржиялковского и его соратников. Вот некоторые из опубликованных статей:

• «Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники» (Историческая справка; В.В. Пржиялковский);
• «Операционные системы ЕС ЭВМ» (В.В. Пржиялковский):
• «Единая система ЭВМ стран социалистического содружества»:
• «Очерк становления Единой системы ЭВМ» (В.К. Левин, действительный член РАН).

История развития работ по ЕС ЭВМ в ГДР и их взаимосвязь с экономикой СССР подробно описаны на сайтах домена ESER-DDR. В частности, там имеются такие статьи:

• «К созданию ЕС ЭВМ: начальный период» (Интервью с первым ГК от ГДР);
• «Работы по созданию операционных систем ЕС ЭВМ»(В.В. Пржиялковский; на немецком языке);
• «Деятельность внешней технической разведки ГДР по обеспечению работ по ЕС ЭВМ»;
• «Вопросы экономической эффективности ЕС ЭВМ и влияние ЕС ЭВМ на народное хозяйство».

Отметим особую роль руководства ведущих организаций по разработке систем. Оно проделало многогранную и сложную работу, позволившую на много лет сохранить значение ЕС ЭВМ как информационно-технической основы в странах СЭВ (Соглашения по экономическому сотрудничеству соцстран).

Главную роль, несомненно, сыграл Генеральный конструктор системы, директор Научно-исследовательского центра электронной вычислительной техники (НИЦЭВТ) до 1990 г., выдающийся организатор и специалист высокого ранга, внёсший весомый вклад в развитие вычислительной техники в СССР и в странах содружества — участницах Единой системы. Он сумел успешно вести работы в сложных условиях до 1990 г.— конца работ в международном масштабе.

Мы сегодня отчётливо видим, что во всем мире возникали как кризисные явления застоя в архитектуре предлагавшихся IT-систем, так и скачки IT и что на разных стадиях развития элементной базы IT эти явления проявлялись по-разному.

Сегодня мы знаем, что никакие искусственные аспекты IT-архитектур не в состоянии по-настоящему компенсировать отставание и недостатки элементной базы IT-систем массового применения.

Имеются, однако, пути достижения высокой производительности для специальных задач, там, где находят себе применение подходящие алгоритмы параллельной обработки полей данных (например, в матричных модулях), или же многослойные аппаратные структуры, подходящие в основном для параллельной и независимой работы (например, в БЭСМ-6), или, позже, схемы суперконвейеров (super-pipeline) — в машине «Электроника ССБИС».

Продвинутое состояние элементной базы, однако, несомненно, оказывает влияние на развитие IT-архитектур: в том, или ином направлении.

ЕС ЭВМ Ряда 3 и Ряда 3/4, использовавшая архитектуру CISC системы IBM/360, а тем более 390, испытала влияние этих моментов особенно сильно.

При этом сложности и противоречия архитектурно-технологического развития систем в социалистических странах (в СССР и в ГДР) составляли только часть — и даже не основную — общих сложностей и противоречий. Руководство организаций-разработчиков ЕС ЭВМ (и других систем) находилось в своеобразном «многомерном пространстве» действия сил и противоречий, «векторами» которого были поначалу сильная политическая и экономическая поддержка, а позже — в основном критика «из центра», нереальность выставляемых требований, невыполнение необходимых условий, сложности с соблюдением объёмов и сроков поставок комплектующих (часто в условиях отсутствия вторичных поставщиков, second source), срыв сроков для инвестиционных объектов, давление других соревнующихся школ и организаций и т.д.

Отдельной «плоскостью» этого «пространства» были в основном факторы, обусловленные объявленным эмбарго США вместе с западным миром. Отсутствие на мировом рынке, изоляция от него и его выгод разделения труда также значительно повлияли на работы. Сверх того, тормозящее воздействие оказывали отделение секретных работ от общеэкономических, общие недостатки системы планирования, ярко выраженная «самостоятельность» отдельных направлений в министерствах и ведомствах, зачастую опиравшаяся на сугубо личные интересы руководства. Множество параллельно ведущихся технических линий усилило дробление и без того небольшого рынка и привело к отрицательной обратной связи: нет больших объёмов — тогда плохая экономика, плохие возможности капитальных вложений в важные направления — отсюда нарастающее отставание от ведущих мировых достижений.

IT-системы и используемые в них архитектуры всегда призваны дать максимально удобные свойства для взаимодействия человека с машиной в той или иной области применения, а системщики и архитекторы для следования этой цели стремятся использовать последние достижения технологий с учётом их экономической целесообразности.

Явления технологического кризиса ЕС ЭВМ были обязаны, помимо названных выше факторов общего отставания, также недостаточным уровнем IT-технологий во всех странах социализма. Для примера вспомним ситуацию с накопителями на магнитных и оптических средах, оптоволоконных массовых изделий, дисплеев, сетевого оборудования и т.д.

Объединение соцстран в общий (многосторонний) рынок оказалось чисто виртуальным; методика многосторонней специализации стран блокировалась тем, что все поставки по экспорту/импорту согласовывались в двустороннем порядке (см. «Вопросы экономики ЕС ЭВМ» в ГДР, на сайте ESER-DDR).

Отсутствие реальных критериев управления экономикой и замена их политически желанными целями привели к выбору серьёзно неоптимальных решений. Отсутствие многостороннего планирования перед выполнением крупных инвестиций, или даже совместных капитальных вложений в определённые направления, обернулось большим препятствием к совместной работе и привело к усилению национальных программ развития. Реальное воздействие на инвестиционную активность стран могли оказать только лишь двусторонние договоры под управлением Госплана СССР.

В то время, когда на Западе разделение труда и повсеместно общемировой сбыт своих ведущих продуктов, практиковавшиеся несколькими рыночными и технологическими гигантами, сформировали сильнейшие стимулы для быстрого роста нескольких ведущих фирм, — в странах СЭВ Госплан СССР и другие органы не могли делать ничего более, как подчёркивать в документах важность той или иной линии техники, нередко меняя при этом веса и оценки.

На начальном периоде существования ЕС ЭВМ изделия этой системы имели в СССР и в ГДР большое народно-хозяйственное значение; они применялись в большом количестве и служили основой информатизации!

ЭВМ Ряда 1 можно было строить на сравнительно простых электронных компонентах, почти аналогичных элементам прототипа. В производство таких элементов, как TTL-логики, многослойных печатных плат, стандартных разъёмов и др., были сделаны большие инвестиции. В это время американская фирма Control Data Corporation (CDC) увидела отставание ЕС ЭВМ в области накопителей на магнитных дисках и предприняла шаги по экспорту своих дисков, заручившись разрешением отойти от эмбарго. 17 сентября 1979 г. в журнале Computerworld появилась статья о ЕС ЭВМ. Фирма СDC купила машину EC-1040 и после тестирования подготовила в адрес Белого дома заключение, в котором отмечалось, что машины ЕС ЭВМ по техническому уровню мало отличаются от западных, и, следовательно, регламентации эмбарго смысла не имеют, а только наносят вред интересам фирм США. Отмечалось также, что дисковые системы CDC работали без какого-нибудь внесения изменений в операционные системы ЕС.

Однако со временем во многих направлениях большое экономическое значение приобрела микроэлектроника и ключевую роль стали играть Министерство электронной промышленности СССР (министр В.Г. Колесников) и микроэлектронная промышленность ГДР (под руководством некоторых «стратегов» в Берлине). Необходимые капитальные вложения (на каждое направление технологии) были огромными. Требовались сотые позиции, сверхточное сложнейшее оборудование, чистые материалы, сложные чистые помещения, совершенно новая научная база...

Электронная промышленность кое-как, с отставанием лет на 5–8 от мирового уровня, покрывала нужды важнейших отраслей в СССР, в первую очередь, военных. Что оставалось, распределяли на «насущно важные» экономические нужды. Такое положение дел, к сожалению, сильно ударило после 1985 г. и по направлению ЕС ЭВМ, несмотря на то, что НИЦЭВТу требовались современные комплектующие также для собственного производства систем по оборонной тематике (см. ниже).

Уровень и технологии микроэлектронной промышленности СССР, как и в ГДР, во многом не могли удовлетворить жёстким запросам разработчиков высокопроизводительных IT-средств. Ради объективности необходимо признать, что и электронная промышленность также боролась с большими экономическими проблемами, сложностями получения инвестиций, а прежде всего страдала от некоторой изоляции от передовых мировых поставщиков сложнейшего оборудования и материалов. Нужно, следовательно, констатировать, что и в этой отрасли объективные причины отставания превалировали над субъективными.

И в СССР, и в ГДР вдобавок в середине 80-х гг. в качестве первостепенной общенародной необходимости были определены средства проектирования схем LSI/VLSI. Руководители, как один, однако, «забыли», что современные системы проектирования Запада находятся на 6—8 лет впереди, копировать их было бессмысленно и очень дорого! Чтобы сократить отставание, потребовались бы долгие годы импорта средств проектирования в условиях жёсткого эмбарго. «Свои» машины, таким образом, всегда отставали бы как минимум на 5—8 лет. Несмотря на огромные капитальные вложения в развитие микроэлектронной промышленности и в другие направления, у наших стран никогда не было шансов сократить отставание от Запада: главная причина, помимо эмбарго, — это изолированность от мировой валютной системы, вызванная отсутствием конвертирования национальной валюты, и искажённое ценообразование.

После того, как потребность в сфере экономики наших стран в системах типа ЕС ЭВМ — т.е. в системах обработки данных — была кое-как покрыта, ведущей техникой у нас была объявлена 32-разрядная VAX фирмы DEC, работающая (по архитектуре RISC) в реальном времени в системах автоматизации промышленности. Она использовалась в самых разных сферах управления и автоматизации и была сравнительно недорогой — если считать в долларах. Машины оценивались по количеству команд в секунду, без учёта их общей производительности. Голые цифры получились, конечно, выше, чем у «CISC»...

Когда в мир широким фронтом вошли персональные компьютеры типа Intel/IBM, а с ними новое поколение сетевых терминалов, то 32-разрядная техника фирмы DEC быстро потеряла своё значение — на Западе лет на 6–8 раньше, чем в соцлагере.

ЕС ЭВМ как машины mainframe

Машины системы ЕС ЭВМ, особенно старшие модели, по своему назначению должны были занимать место на вершине компьютерных иерархий, т. е. находиться по производительности и системным параметрам (надёжность, сохранность данных, безопасность операционных систем ...) значительно выше 32-разрядной техники Системы малых ЭВМ (СМ ЭВМ)/VAX. Они должны были обеспечить совместимость огромного количества программ и данных и преемственность работы сквозь поколения машин этого семейства. Такой «королевский» статус сохранить было очень сложно! Всю историю НИЦЭВТ, от «становления», до «расцвета» и до «развала», В.В. Пржиялковский изложил в «Исторической справке» (копия; «справка» — в Виртуальном музее).

В силу стратегической позиции IBM в мире и некоторых специфических для Германии оперативных возможностей в ГДР с самого начала был сделан выбор в пользу «IBM-оригинала» — ещё до того, как в Москве «наверху» было принято решение об ориентации на какой бы то ни было прототип. Работы в ГДР велись ещё до того, как в Москве принималось решение.

Решению вопроса определения прототипа в СССР содействовало определённое воздействие со стороны Председателя Совета министров ГДР. Специалисты из ГДР показали своим коллегам, как программным реверсом можно получить исходный код операционной системы прототипа, т. е. основу всех дальнейших работ. Виктор Владимирович Пржиялковский и ведущие специалисты НИЦЭВТ спустя много лет с благодарностью вспоминали об этом в частных беседах, а позже сообщали в открытых публикациях.

Перед началом работ по ЭВМ, в ГДР был решён вопрос выбора между прототипами Siemens и IBM. Как известно, обе фирмы разработали машины почти по одинаковым «принципам работы» и договорились поделить рынок ФРГ между собой, однако машины Siemens (например, H60, C70) намерено немного отличались по структуре адресации с тем, чтобы продавать собственные ОС. У специалистов из ГДР имелась равным образом полная информация по обеим системам.

Сделанный выбор прототипа был, несомненно, перспективно правильным, сэкономил много времени и блужданий и сильно помог последующей кооперации стран ЕС ЭВМ: под руками постоянно имелся правильный «эталон». Уровень прикладных программ значительно вырос.

Структура, предлагавшаяся IBM, и вообще структура CISC имели ещё одно важное свойство — они позволяли строить ряд программно-совместимых компьютеров с широкой линейкой производительности. Однако свойства структуры CISC вместе с «принципами операций» готовили для машин высокой производительности в будущем очень неприятный сюрприз — такие структуры сложно перенести в большие интегральные схемы (БИС) (см. ниже).

В СССР и в ГДР статус машин ЕС ЭВМ по их стратегическим требованиям и месту в IT-системах несколько отличался: СССР должен был делать, помимо массовых машин нижнего уровня, ещё старшие машины с производительностью в десятки и сотни миллионов операций в секунду, а ГДР специализировалась на средних ...

В СССР и в ГДР большая доля ЕС ЭВМ эксплуатировалась в системах обороны и госбезопасности, но только в СССР особенность архитектуры 360 использовалась в спецмашинах (БЦВМ «Аргон»). Этот факт особым образом требовал устойчивости развития. ГДР по части военной техники полностью полагалась на советские базовые системы.

Дальше, надо учитывать, что в СССР имелась сильная отечественная компьютерная школа АН СССР. Исторически Академия наук вела свою компьютерную школу с архитектуры «БЭСМ». Разработка БЭСМ-6 была завершена в мае 1967 г., её Главным конструктором был Сергей Алексеевич Лебедев. В 1968 г. был начат выпуск этих машин на Заводе счётно-аналитических машин (САМ). В своей архитектуре она имела некоторые отличительные характеристики, способные дать достаточно высокое быстродействие и гибкость программирования, но эти машины не были предназначены стать системно массовыми, они были громоздкими, а их слабая надёжность в основном была результатом используемой элементной базы. Машины, кроме того, были очень слабо оснащены программными средствами — первые машины БЭСМ-6, поставленные в ГДР, не имели вообще никаких ОС, там стоял простой ассемблер — и весьма бедно оснащены периферией.

Основными характеристиками БЭСМ-6 были:

Элементная база — транзисторный парафазный усилитель с диодной логикой; 48-разрядное машинное слово; быстродействие — около 0,8 млн операций в секунду (CDC 6200, выпускавшаяся с 1964 г., обеспечивала быстродействие того же порядка); конвейерный центральный процессор с отдельными конвейерами для устройства управления и для арифметического устройства; 8-слойная физическая организация памяти; виртуальная адресация памяти и расширяемые регистры страничной приписки; кеш на 16 48-битных слов; система из 50 команд длиной 24 разряда (по две в слове). Программа «Диспетчер 68» (Д-68) вначале обеспечивала мультипрограммный режим пакетной обработки заданий, управление виртуальной памятью, управление внешними запоминающими устройствами и устройствами ввода-вывода. Позже появилась ОС ДИСПАК, которая обеспечивала работу в пакетном и диалогово-пакетном режимах и комплексирование машин.

Сторонники своей отечественной архитектуры имели большое влияние на центральные решения! Основной причиной, видимо, был тот факт, что «Большая Электронная Счётная Машина» (БЭСМ) с её специальными математическими алгоритмами была первой в СССР быстродействующей ЭВМ и обеспечивала требуемую производительность для систем воздушной обороны, для космических расчётов, расчётов по аэро- и гидродинамике и т.д., что возвело её на стратегические позиции.

К зоне ответственности Минрадиопрома относилось, как известно, обеспечение компьютерными средствами обороноспособности страны, включавшими не только ЕС ЭВМ или «Аргон». В системах обороны стояли помимо ЭВМ типа «Эльбрус» также и машины школы М.А. Карцева (НИИВК) и других направлений. Задачи стояли ответственные, очень масштабные, в том числе для комплексов противоракетной обороны. Стоит только вспомнить времена холодной войны в космосе («Star Wars»). Для таких задач, в основном реального времени, структура ЕС ЭВМ не подходила. Такой параллелизм привел к острым дефицитам ресурсов. Эта ситуация особенно повлиял на концепцию старших машин ряда ЕС ЭВМ после 1985 г. Перед НИЦЭВТ возникли большие трудности с выработкой концепции ЕС ЭВМ «Ряд 4» на основе тогда совершенно непригодной элементной базы ECL, широко используемой в СССР.

Ясно одно: кто требовал от машин ЕС ЭВМ, предназначенных для обработки коммерческих данных, высоких характеристик обработки научно-технических задач, тот не понял существа информационных процессов. Тем не менее, и для класса научно-технических задач были достигнуты видные успехи — например, были разработаны матричные модули, позволяющие многократно (до 70 раз) увеличивать производительность. Советские матричные процессоры, такие как ЕС-2345 и ЕС-2700, или EC 1055.C003 из ГДР обеспечивали выполнение важных народно-хозяйственных задач (геологическая разведка, моделирование сложных задач гидродинамики, ... ), сохраняя все достоинства наличия стандартной периферии ЕС ЭВМ. Только ГДР поставила в СССР более 50 матричных модулей EC 1055.C003.

Виктор Владимирович в трудные годы развития ЕС часто на заседаниях СГК (Совет главных конструкторов) по ЕС ЭВМ указывал на такие различия, однако лишь позже мне стала понятна истинная причина тех слов — они были вызваны трудностями по обеспечению ресурсами программы развития ЕС ЭВМ в то время, когда линия «Эльбрус» пользовалась преимуществами.

Указанные выше обстоятельства оказались существенным препятствием для последующего внедрения логики СБИС. Я уже упоминал, что и «Эльбрусы» не работали по волшебным желаниям и им также нужны были современные технологии. Но таковых не было и для них, их перспектива по элементной базе была вовсе не лучше!.

СуперЭВМ школы Лебедева сумели своими «аргументами» дополнительно ослабить позиции ЕС ЭВМ. В.В. Пржиялковский по этому поводу писал:

«В двенадцатой пятилетке (1986–1990) ресурсы, выделяемые министерством на финансирование работ по ЕС ЭВМ, неуклонно сокращались. Дальнейшую ставку Минрадиопром делал на систему “Эльбрус”, планируя разработать и производить несколько моделей различной производительности аналогично ЕС ЭВМ. На фоне полного отсутствия микроэлектронной базы для обеих систем в министерстве разворачивались дискуссии о достоинствах и перспективности их архитектур. Планы ускорения производства БИС И-300 не обсуждались ...» (выделено Г.Ю.)

Матричные схемы (masterslice) — это логические БИС, строящиеся с использованием универсальных логических базовых матриц. Их конкретная функция программируется с помощью двух верхних слоёв металлизации. БИС И-300 по технологии ECL были выбраны в НИЦЭВТ для создания старших машин. Применение таких матричных БИС способно сильно сократить количество типов базовых матриц, получаемых от заводов микроэлектроники. А процесс программирования может быть выполнен самостоятельно в менее сложных лабораториях.

Физический объем машины нужно сильно уменьшить. Это может быть достигнуто путём монтажа голых (бескорпусных) кристаллов (flip chips) на промежуточном носителе. Такой вариант лет на 8—10 рассматривался как единственный путь размещения сложной логики операционных принципов IBM/390 или Ряда 4 в малом конструктивном объёме, позволяющий избежать больших потерь в связи со временем распространения логических сигналов. Дополнительную сложность создала необходимость использовать водяное охлаждение.

Мне на всю жизнь запомнилось высказывание В.В. Пржиялковского на одном из заседаний Совета главных конструкторов «...даже если бы мы имели ECL-логику с бесконечно большой скоростью, то делать машины значительно быстрее мы могли бы лишь при условии, что время передачи сигналов тоже удастся сильно сократить, т.е., когда удаётся коренным образом повысить плотность элементов, ведь электрического сигнала быстрее света нет!...»

Конструкторы «Эльбруса» стояли перед точно такими же проблемами, поэтому «дискуссии о достоинствах и перспективности их архитектур» были лицемерными, как отметил В.В. Пржиялковский. Целесообразно здесь пояснить также такие слова Виктора Владимировича:

«Выделение из состава НИЦЭВТ микроэлектронных подразделений крайне отрицательно сказалось на сроках создания машины четвёртого поколения ЕС ЭВМ — ЕС-1087 (Главный конструктор д.т.н. Ю.С. Ломов). Она прошла испытания только в 1988 г. В том же году руководство Пензенского завода ВЭМ, видя трудности с получением БИС, а также в связи с ростом выпуска на предприятии машин “Эльбрус-2”, отказалось производить ЕС-1087 взамен ЕС-1066 и ЕС-1068.»

За этой лаконичной заметкой кроется целый комплекс обид или сомнительных решений со стороны Минрадиопрома и сторонников «отечественного Эльбруса» на инициативы НИЦЭВТ. Ожидая, что металлизацию схем И-300 не удастся организовать на заводе по электронике в Зеленограде, НИЦЭВТ решил собственными силами и средствами строить у себя лабораторию по изготовлению достаточно большого количества готовых схем И-300! Организация итерации разработки решалась бы также значительно проще. Огромными усилиями руководству института удалось построить нужный цех. А потом: «Выделение из состава НИЦЭВТ микроэлектронных подразделений»!

Виктор Владимирович обсуждал вопросы наилучших путей реализации машин Ряда 4 также при личных со мной встречах и лично показал это подразделение с большой гордостью и надеждой на быстрое продвижение работ...

В ГДР ситуация с будущей элементной базой также была сложная, но там, однако, была выбрана ориентация на CMOS (К-МОП)-технологию и матричные БИС на ее базе. Виктор Владимирович был в курсе...

Хотелось бы здесь обратить внимание также на технологическую направленность в сторону БИС- (и позже СБИС-) микропроцессоров, которая была взята за основу в работах по ЕС ЭВМ-4 для ЭВМ ЕС-1130, и которая впоследствии стала основной в реализации архитектуры IBM (смотри полную статью):

«Нормальными темпами шло проектирование только одной ЭВМ — ЕС-1130. Она проектировалась на 11 типах микросхем микропроцессорного набора К-1800, выпускаемого Вильнюсским объединением “Вента”. Это были микросхемы средней степени интеграции, но в сложившихся условиях для ЭВМ ЕС-1130 они были вполне приемлемы. Разработка ЭВМ была успешно завершена в 1989 г. При пятикратном росте производительности по сравнению с ЕС-1036 она занимала вдвое меньшую площадь и потребляла в пять раз меньшую мощность из сети. В очередной раз демонстрировалось решающее влияние степени интеграции микроэлектронной базы на технико-экономические параметры ЭВМ.

...В 1995 г. производство ЕС-1130 было остановлено.» (выделено Г.Ю.).

После 1990 г. стала известна программа «Электроника СС БИС», советская векторно-конвейерная суперЭВМ на больших интегральных схемах (БИС), архитектурно сходная с линией Cray, — введённая в опытную эксплуатацию в 1989 г. Она была призвана покрыть огромный стратегический дефицит СССР в суперкомпьютерах. Эта разработка НИИ «Дельта» при МЭП, под руководством В.А. Мельникова, была выполнена на базе матричных схем типа И-200, в то время, как работы по Эльбрусу-3 и ЕС ЭВМ-4 велись на базе системы матричных БИС типа И-300. Пиковая производительность системы в двухмашинном варианте составляла 500 MFLOPS. В том же году был разработан проект многопроцессорной системы «Электроника СС БИС-2» с производительностью до 10 GFLOPS. Проект предполагалось реализовать на более совершенных БИС (И-400 и возможно И-500) (см. статью «Электроника СС БИС»)

По одним только этим фактам, спустя много лет, ощущается, каково было давление на параметры программы ЕС ЭВМ Ряда 4, а также сколь напряжённой была конкурентная ситуация в области изготовления матричных схем. И очередной раз становиться очевидным, какое огромное влияние имеет микроэлектронная база

Много лет спустя были опубликованы очень детальные воспоминания одного из близких товарищей Виктора Владимировича — Юрия Сергеевича Ломова, главного конструктора многих старших моделей ЕС ЭВМ, специалиста и организатора высокого уровня. Там убедительно показано, что советские архитектурные школы по IT находились на несомненно мировом уровне, причём некоторые решения, обрисованные в статье Ю. Ломова, можно считать наиболее передовыми, если отталкиваться от имевшейся практики IBM.

В статье читаем (с. 76) о периоде застоя разработок, связанном с отставанием развития микроэлектроники в СССР; о стратегии НИЦЭВТ по преодолению проблем «по частям», когда разработки планировались поэтапно, примерно синхронно с фактически выполнявшимися этапами работ по БИС (и СБИС) в МЭП. Там же припоминаются возникшие в то время мысли о том, чтобы на «третьем этапе переходить на проектирование ЭВМ на основе универсальных микропроцессоров». (Подобные концепции существовали и у разработчиков в ГДР).

Если сегодня взглянуть на последовавшие после этапы работ фирмы IBM по супермашинам, располагающимся в «вершине пирамиды» современных комплексных систем IT, то мы увидим, конкретно на примерах систем IBM/S10, а потом IBM zEC13, насколько близки были мысли высококлассных архитекторов и системщиков из НИЦЭВТ мыслям экспертов из IBM. Замыслы советских разработчиков и их коллег в ГДР во многом соответствовали этапам развития мэйнфреймов фирмы IBM, пройденным реально какое-то время спустя.

Разница «всего лишь» в том, что фирма-гигант IBM не только имела огромный потенциал в области разработки архитектур, но и располагала миллиардами долларов, необходимыми для создания сложнейших технологических процессов, и целыми крупными подразделениями по разработке и производству собственных СБИС (zEC13 построена, например, по технологии 22 нм).

Подобные концепции НИЦЭВТ были приостановлены решениями МРП и борьбой архитектур. Виктор Владимирович и его соратники были, без сомнения, на высоте по части архитектуры, но были вынуждены мириться с фактами общего отставания, прежде всего в области микроэлектроники.

Можно в общем сказать, что решения «наверху» прежде всего были связаны с политически мотивированным требованием достижения мировых уровней, однако при этом во многом отсутствовало понимание необходимых для того технологических и рыночных условий. Хотя идея «общего рынка соцстран» (СЭВ) и совместного создания IT-систем и была «шагом в правильном направлении», система экономической самостоятельности и национальные интересы оказывались сильнее идей рынка СЭВ.

Некоторый теоретический путь сосредоточения всех сил на очень ограниченном числе направлений IT-архитектур и технологии для периферийных устройств вместе с их микропроцессорным обеспечением был на практике чистой иллюзией уже в условиях СССР, а тем более в условиях СЭВ.

О целесообразности работы по зарубежным прототипам

Эта тема до сих пор является предметом острых споров и критики. Обратимся, однако, к некоторым фактам.

На уровне правительств соцстранами было решено строить Единую систему с использованием «операционных принципов системы IBM/360» — тогда бесспорного мирового лидера в области ЭВМ универсального класса. Эти «принципы» представляли наиболее перспективный взгляд на современную с позиций того времени массовую архитектуру ЭВМ, а их выбор избавил наши страны от долгих пустых академических споров и способствовал экономии крупных средств, а главное, значительного времени. Применение архитектуры/360 не представляло нарушения прав интеллектуальной собственности, тем более что с самого начала работ все технические стандарты и набор комплектации должны были строго соответствовать нормам СССР/СЭВ, т. е. конструктивное исполнение проектировалось по нормам ГОСТ, а элементы должны были производиться в странах СЭВ.

В начале работ принципиально важным аспектом этого решения был учёт возможностей кооперации в мировом масштабе с расчётом на возможности импорта широкого набора устройств и программных средств; планировался, таким образом, «прямой системный союз» с Западом. Сроки импортных закупок могли практически опережать собственные разработки примерно на 4—5 лет, т. е. на одно поколение. Импорт послужил в первую очередь «эталоном» для контроля точного выполнения программной совместимости и периферийных интерфейсов, а также для временной комплектации систем в случае отсутствия возможностей комплектации своим оборудованием или программными средствами.

А в ходе развития работ по трём поколениям ЕС ЭВМ опережающие системные разработки прототипа однозначно определяли дальнейший путь и уберегали от дорогих и долгих блужданий. Несколько иная ситуация была с операционными системами ЕС ЭВМ, «мозгом» систем. Фирмой IBM операционные системы поставлялись в комплекте целой системы, т.е. в виде машинных кодов, т.е. результата ассемблирования или компиляции программ разработчиков IBM. Для работ по ЕС ЭВМ необходимо было однако наличие исходного кода („source code“) программ разработчиков системы. Требовался следовательно re-engineering (т.е дизассемблирование или декомпиляция) — для получения основы для последующего трудоёмкого процесса разработок – программ разработчиков.

Предоставление новейших материалов прототипа службами внешней технической разведки было «второй линией» поддержки — сильной и неизбежно необходимой помощью для работ (детали смотри на немецком языке), однако также редко в виде «source code» отдельных фрагментов.

Однако представления или утверждения, будто операционные системы ЕС ЭВМ (см. упомянутую статью В.В. Пржиялковского) были простыми копиями, свидетельствуют о полном невежестве тех, кто так полагал. Структура аппаратных средств, а также наличие других специфических требований к своим ОС требовали значительной переработки и доработки функциональных модулей. Разработчики должны были, кроме того, — в целях полноценного коммерческого использования систем — гарантировать отсутствие так называемых «закладок» среди миллионов строк кода. Частичная работа с исходными материалами прототипа не допускала никаких рисков по обнаружению таких «меток». Создание документации, организация полноценного и ответственного сопровождения пользователей требовали понимания всех деталей исходных материалов.

На основе версии прототипа создавались также системы, а итоге значительно отличающиеся от нее, системы с повышенной защитой доступа и системы для защиты данных, предназначенных для спецзаказчиков в СССР.

Самообъявленные критики, кроме того, пренебрегают тем фактом, что надёжность работы операционных систем ЕС ЭВМ и их устойчивость к сбоям и потерям данных имели очень высокий уровень.

Глубокий смысл полной системной совместимости с решениями IBM дал о себе знать в начале 1990-х гг., когда Россия в массовом порядке стала импортировать системы «second hand» и компоненты фирмы IBM. Имеющиеся специфические средства и прикладные системы в организациях-покупателях России были перенесены специалистами по ЕС ЭВМ и других организаций в импортированные системы без проблем и без особого труда. Все участники и эксперты тогда высоко оценили свойства совместимости ЕС ЭВМ. Для работников НИЦЭВТ это давало много заказов ...

Аспекты развития архитектуры и экономики IT-техники и необходимые народно-хозяйственные условия

Рассматривая сегодня пройденные этапы развития архитектур «больших машин» с момента объявления архитектуры IBM/360 (1964) до появления системы IBM z (Enterprise 196—Z196, 2010 г.), мы наблюдаем тесную корреляцию между оптимизированным использованием имеющейся в распоряжении аппаратной технологии, преимущественно уровнем интеграции микроэлектроники и IT-архитектурой. Существует взаимосвязь характера машинных команд со структурой основных аппаратных модулей (например, по концепции гарвардской архитектуры). Вместе с этим строится программная философия, включающая использование различных уровней ассемблирования и других методов программирования.

Из этого вытекает, что структуры операционных систем и большинства прикладных программ следовали траекториям переходов от CISC к RISC, перемен в компьютерных сетях и в других «архитектурных особенностях». Сложилась связь архитектуры и структуры процессоров в виде взаимного влияния друг на друга. Архитектура CISC изначально была нацелена на очень экономное использование дорогих аппаратных ресурсов и на достижение высокой производительности в условиях сравнительно слабой микроэлектроники.

Выпуск и оптимизация RISC-процессоров происходили, когда уровень интеграции сильно возрос и процессы обработки перекладывались на компиляторы и RISC-схемы, которые, в частности, приобрели структуры для обработки списков и др.

Истинным технологическим рычагом, обеспечившим продвижение архитектур RISC, прежде всего была доступность дешёвой, мощной оперативной памяти, использовавшейся для оптимизации программ. Программы получались эффективными, даже несмотря на более длинный RISC-код и увеличение количества машинных циклов. Целью этого периода стало лишь использование соответствующих максимально возможных характеристик полупроводников, а прежде всего предельных структурных размеров чипа, для достижения максимальной производительности по числу команд (!) при соблюдении ограничений технологии по числу контактов корпусов и выделяемой мощности (!). Отсюда короткие команды, узкие адресные шины и шины данных, и пр. Все делалось для того, чтобы процессорные структуры разместить на одной БИС с высокой частотой такта, без лишних «проводников». Следствием стал, в частности, отказ от программирования ассемблером для операционных систем.

Многие крупные фирмы-изготовители компьютеров в этот период начали разрабатывать собственные RISC-схемы. Такие машины получили широкое применение в областях, где компьютеры раньше были экономически невыгодны. Переориентация на RISC-архитектуру происходила и в СССР, и в ГДР с известным запаздыванием в технологии, и связанным с этим отставанием по части производительности (performance). Электронная промышленность увидела шанс задействовать свой (достаточно скромный) технологический уровень для массового производства — в виде собственных компьютеров.

Социалистические страны торопились получить быстрые результаты. В связи с этим примерно 10-летним технологическим разрывом они попали в очевидный тупик, как близорукие, не видя, что на горизонте уже появилась универсальная массовая архитектура Intel, способная примерно на то же самое, и на стремительное распространение в новые сферы экономики.

Многие эксперты тогда давали стратегический совет: пропустить архитектуру VAX и сконцентрироваться на микропроцессорных персональных компьютерах, на системах ЕС ЭВМ и на локальных сетях, но наталкивались только на острую критику...

32-разрядная волна с архитектурой VAX набрала в 80-е годы в СССР и ГДР темпы. На Западе процессор Intel 8086 был объявлен в 1978 г. Советский аналог KP1810BM86 появился примерно лет на восемь позже. В ГДР выпускалась линия Intel; второе поколение систем микропроцессоров — MMEU80601 — серийно производилось с 1990 г. (Intel 80286 и другие 286-совместимые схемы: U80606, U80608 и U80610). Они использовались, помимо систем числового программного управления станками и другими машинами, также в персональных компьютерах второго поколения ЕС-1835 — вместе с первыми матричными схемами CMOS собственного проектирования и изготовления, на базе U5300.

Специалистам и многим руководителям было ясно одно: развитие технологии микроэлектроники окажет огромное влияние на экономику и общество в целом. Но мало кто решался сделать вывод, что «не надо гоняться за многими зайцами», и мало кто имел то влияние и ту компетенцию, чтобы определить главные направления. В частности, значение персональных компьютеров поздно оказалось в центре внимания руководства, как следствие – отставание микроэлектроники.

Хотелось бы здесь ещё раз подчеркнуть: ЕС ЭВМ была основана на «операционных принципах» фирмы IBM. Концерн на их разработку затратил огромные средства. Впоследствии для IBM/360 и 390 повсеместно появилось огромное количество прикладных программ. В основе архитектур IBM/360 — 390 лежала так называемая философия CISC (Complex Instruction Set), т.е. ЭВМ со сложным набором команд. Машинные команды CISC отличаются наличием многих относительно мощных и частично параллельных операций, оптимизированных для исполнения на сложных аппаратных структурах. Машины с набором CISC-команд долгое время создавались с использованием техники микропрограммирования; их структура позволяла параллельно выполнять разные типы команд и осуществлять, к примеру, одновременные действия с разными устройствами управления вводом-выводом («каналами»). Этот подход, наряду с его специфическим архитектурным ноу-хау фирмы, соответствовал существовавшей в 1964 г. элементной базе (медленной и низкоинтегрированной) и основной для того времени ориентированности на коммерческую обработку данных. Одновременно с этим, очень бережно использовался объем весьма дорогой по тем временам оперативной памяти. Кроме того, для этого этапа было характерно, что наборы команд процессоров становились все обширнее с тем, чтобы обеспечить выполнение все более сложных арифметических операций посредством только одной машинной команды и получить более быструю и эффективную обработку. Однако микропрограммирование процессоров вело к постоянному увеличению их сложности. Это позже создало дополнительные трудности по переведению их в схемы LSI/VLSI...

Нельзя, однако, не отметить, что и сама фирма IBM по «технологическим причинам» оказалась в трудном положении на этапе производства IBM /308X, когда требования к производительности своих машин вынудили ее перейти к более компактному размещению процессорных структур. Серьёзную преграду составили известная физика распространения сигналов между схемами и большая мощность рассеивания ЕСL-схем.

Это физически неизбежное обстоятельство касается вообще всех быстродействующих электронных устройств, однако если структура обрабатываемых процессов привязана к определённой архитектуре, то оно сказывается особенно остро. Сегодня во всем мире «победили» CMOS-технологии для универсальных структур, дойдя внутри себя до наноуровневых размеров, — но для сверхбыстрых процессоров их тепловой режим вынуждает также идти на сложные решения, например по охлаждению.

IBM решила эту проблему введением сложной промежуточной структуры — керамического носителя TCM100 (Thermal Conduction Module), который использовался в ее системах 308X. Огромные технологические проблемы потребовали специальной керамики с 33 слоями, где размещалось 118 голых чипов (flip chips), каждый с 121 контактом, и которые бонд-технологией (flip chipmontage) контактировались с помощью 36 тыс. специальных контактных шарообразных площадок. TCM100-модули охлаждались водой!

В НИЦЭВТ обходить сложности правильного логического проектирования новой архитектуры (Ряд 4/390) задумали в своё время симуляцией с помощью реальной ЕСL-логики, однако за схемы по типу TCM100 решили (насколько мне известно) не браться. Для проекта «Ряд 4» остановились на системе микросхем И-300. Базовые кристаллы таких схем рассчитывали получить от завода по микроэлектронике в Зеленограде, а нанесение слоёв металлизации для логического «программирования» планировали осуществлять силами специального подразделения НИЦЭВТ. Эти планы были сорваны, как говорилось выше.

В ГДР развитие CMOS-технологии как перспективного базового направления легло в основу планов по разным типам схем — логическим и схемам памяти. Для решения проблем компактной и быстрой логики для ЕС ЭВМ — Ряда 4 была принята также концепция CMOS и было решено использовать матричные схемы типа U5300. Планировалось изготовить примерно 50 типов логики на двух базовых матрицах. Для серийного воспроизведения параметров, годных для Ряда 4, требовалось, однако, определённое время.

Генеральный конструктор ЕС ЭВМ В.В. Пржиялковский был в курсе и этих планов, и его временных аспектов... По срокам выпуска Ряда 4 СССР и ГДР в конце 80-х гг. оказались примерно в одинаковом положении.

В ГДР также готовилась структура, аналогичная имевшейся в НИЦЭВТ, — в городе Карл-Маркс-Штадт рядом со зданием, где работали разработчики машин, было точно так же спроектировано подразделение по конечному изготовлению матричных БИС U5300 для машины ЕС-1150 и для целого ряда других проектов в различных высокоразвитых отраслях промышленности: в машиностроении, в текстильной промышленности и т.д. Здание было возведено в 1990 г., но в Германии после 1990 г. матричные БИС и ЭВМ Ряда 4 были уже никому не нужны... Вместо ЕС ЭВМ без особых проблем в большом количестве установились SIEMENS (вместе с новыми программами) и IBM-машины ( без смены пользовательских программ ). Железобетонный каркас здания стоял до 2014 г.

Отметим, что фирма Siemens выпускала свои ЭВМ только примерно до 1995 г. и что последним мэйнфреймом, построенным на немецком заводе, стала машина H100, работавшая на операционной системе BS2000 (по архитектуре 390) на базе логики CMOS/ECL. Выработку концепции по следующему поколению своих машин фирма, однако, уже закончить не сумела. Возникли те же проблемы перехода на VLSI-логику и проблемы физических размеров машин. По этой причине Siemens закрыла своё немецкое производственное подразделение по ЭВМ класса mainframe. Эту линию продолжала фирма Fujitsu, использовав BS2000 и элементную базу CMOS/X86 до 2008 г. (!). Siemens сохранила, как последний европейский производитель, лишь направление персональных компьютеров — до середины 2005 г.

Несколько слов о RISC-компьютерах.

После того как развитие технологии микроэлектроники обеспечило возможности интеграции процессоров со структурами очень большой сложности на одном кристалле (chip), открылись пути к существенно новой форме построения архитектуры компьютеров: RISC-компьютеры (Reduced Instruction Set). Схема RISC существенно отказывается от сложных команд в пользу высокой скорости такта и более низкого расхода на расшифровку команд, ориентируется на незначительную ширину поля данных и длину команды (32 бита) и поэтому стала примерно на 10—15 лет выгодным решением для интегрирования комплексных структур в кристалле микропроцессоров; 32-битную RISC архитектуру, естественно, можно размещать на кристалле значительно эффективнее (пользуясь одновременно всеми дополнительными преимуществами миниатюризации). И проблемы охлаждения решаются проще.

Через несколько лет очередной технологический шаг по наращиванию производительности микропроцессоров привёл к тому, что фирмы-производители, предлагавшие собственные схемы для построения RISC-компьютеров, вынуждены были прекратить соревновательную гонку с современными микропроцессорами Intel и AMD.

Эти микропроцессоры имеют, как известно, внешнюю архитектуру, построенную по модели CISC, однако внутри они используют все существенные преимущества RISC-дизайна. Начиная с Pentium Pro, процессоры Intel обладают присоединённой функциональной единицей, которая связывает ядро RISC со слоем эмуляции CISC. Примерами таких процессоров являются I-8086, I-80386, Motorola68000 и центральный процессор системы z от IBM.

Согласно Wikipedia, чистые или близкие по типу RISC-процессоры в современных универсальных вычислительных машинах, как правило, больше не используются. Современные машины mainframe почти полностью построены на структурах с микропроцессорами линии Intel x86. Позиция Intel на рынке с успешным массовым использованием делает мелкие серии фирменных чипов вычислительных машин типа RISC нерентабельными. А массовое распространение создаёт основу для достижения очень выгодных экономических показателей. Intel и AMD выпускают примерно каждые два года новые микропроцессоры, часто с новой «субнанотехнологией» — со структурными размерами до 16 нм и меньше (!). Их обороты достигают десятков миллиардов долларов в год; средств на разработку новых передовых решений достаточно, а разработчики и поставщики наиболее востребованного сверхсовременного оборудования также в состоянии следовать за этими темпами!

Производители же с фирменными процессорами не способны выдержать такую гонку! Сняты с производства DEC Alpha, HPPA-RISC, Sun SPARC, и лишь сама IBM делает чипы PowerPC, XScale, MIPS и StrongARM: редкие или исчезнувшие в универсальных вычислительных машинах.

Мы видим на примере процессоров фирмы Intel или AMD , что только на уровне «субнаноструктур» можно реализовать сложные 64-разрядные CISC-структуры в одном кристалле. В этом случае среди многих других при создании чип-корпуса возникает задача минимизировать количество внешних контактов и отвода большого количества тепла...

Огромные затраты средств, вызванные указанными изменениями основных принципов архитектуры, охватили мировую экономику и повлекли существенные изменения в технической политике и в экономике, особенно в некоторых ее отраслях.

Напрашивается актуальный вывод не только для стран, как, например, Россия, но и для многих фирм Европы: следует ориентировать свою микроэлектронную промышленность на специфические сегменты продуктов там, где стоимость и значение интеллектуального труда сильно перевешивают недостатки слабой микроэлектронной технологии. Примерами такого подхода являются управляющие модули сложных объектов, таких как самолёты или автомашины, как аппаратура по защите данных и т.д. А для высокопроизводительных структур, таких как суперкомпьютер, наиболее выгодно использовать стандартные микропроцессоры!

Роль суперкомпьютеров в современном мире огромна! Разработка современных суперкомпьютеров — это та область деятельности, где доминирующими факторами являются доля и величина интеллектуального труда. Большинство суперкомпьютеров построено на основе микропроцессоров. Важной для такого их употребления является поддержка микропроцессорной архитектурой параллельной работы десятков и даже сотен тысяч ядер по схеме конвейеров или матриц. Преобладающее количество процессоров среди TOP500 — это x64-совместимые CISC-процессоры (76%: Intel Xeon и AMD Opteron). RISC-процессоры используются в архитектуре BlueGene (PPC), имеющей 18% в рейтинге. Ведущие системы достигают сегодня (2016) 90 петафлопс.

Отметим, что по этому же пути идут сегодня и специалисты АО «Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники», где разработана высокопроизводительная вычислительная платформа ЕС1740.0001, пиковая производительность которой 640 Гфлопс, построенная на процессоре AMD Opteron 6200 (6300).

Архитектура IBM и положение фирмы на мировом рынке — по-прежнему стабильные факторы

В течение десятилетий путь IBM был ориентирован на архитектуру, которая обеспечивала бы непревзойдённую позицию на вершине существующей пирамиды современных прикладных систем по обработке данных и одновременно сохранение большого количества своих основных клиентов. Воплощением современной архитектуры универсальных вычислительных машин фирмы IBM являются системы z (раньше zSeries). По сравнению с предшествующей архитектурой S/390 системы z отличаются прежде всего наличием 64-разрядной адресации. Продолжают поддерживаться и старые программы, создававшиеся под адресацию 31 или 24 бита. Система z при этом объявлена как система «Zero Downtime»: все компоненты ее являются избыточными, особыми средствами защищены от аварий, они сверхнадёжны... Современные модели IBM z13 могут работать параллельно (до 85 разделов LPAR) c различными операционными системами.

В истории своих машин mainframe IBM неоднократно расширяла и дополняла пользовательскую направленность. Начав с традиционных характеристик нагрузки, Workloads (много транзакций, банки данных, OLTP, Batch и Quality of Service — QoS), она с 2001 г. открыла в своих продуктах для пользователей машин mainframe новые направления по нагрузкам Linux-Workloads (WebSphere Analytics и Oracle) и наконец также Java-Workloads. 10 лет спустя системы mainframe поставлялись уже для решений в области Cloud и Operational Analytics.

Из этого напрашивается вывод: стабильность и целенаправленность «гиганта IBM» и далее могли указывать организациям стран СЭВ и ЕС ЭВМ целесообразное направление системной политики!

Однако: действия по разрушению основ социалистического строя с непосредственным участием самого Генерального секретаря и его «близких доверенных лиц» привели к таким хаотическим переменам, в результате которых самостоятельное исправление ошибок и недостатков строя оказалось нереальным.

Без действенного международного разделения труда и торговых связей невозможно представить, каким образом можно было бы сократить разрыв с Западом и развивать высокие технологии! Такой вывод мог бы послужить одной из основ для действий по исправлению ошибок прошлого.

Дополнение

Мировая арена технологий, напрямую связанных с IT-системами, имеет огромное разнообразие направлений. Выше мы рассмотрели в самых общих чертах неразрывную связь между свойствами и развитием компьютерных архитектур и развитием микроэлектронных технологий.

Развитие дисковых накопителей и сетевых технологий, взрывное развитие мобильной техники и освоение ею огромного рынка частных потребителей и т.д. — все это совершается под влиянием создаваемых сложнейших технологий, завоёвывающих мировой рынок с его огромным потенциалом!

В последнее время наблюдаются заметные успехи в развитии искусственного интеллекта. Появляются новые бизнес-схемы, фирмы на базе совершенно новых «платформ» — типа Apple, Google, Alibaba.

Критерий успеха — в умении использовать тенденции и реакцию рынка для создания сильного и стабильно растущего цикла воспроизводства продуктов. Мы видели выше на небольших примерах, какое огромное значение имеет мировой рынок и рыночный обмен на равноправных условиях. Какие цели сегодня снова преследуют администрация США и сторонники жёсткого курса в Пентагоне, вновь объявив эмбарго в отношении России? Ответ ясен: Россия для них осталась стратегическим противником и «успех» прошлых лет в использовании эмбарго «тянет» на повторение старой истории!

Резюме

Относительно развития свойств компьютерных архитектур

• За период прошедших 50 лет начальная фаза развития архитектур характерна преобладанием типа CISC. На какое-то время пришёлся этап RISC, отмеченный прямо-таки взрывным распространением и сопровождавшийся преувеличенными уверениями в преимуществах этой архитектуры. После снова вернулась — на последовавшем витке спирали развития микропроцессоров — эпоха CISC-структур.
• Следует отметить, что всего несколько ведущих западных фирм смогли экономически выдержать давление своих конкурентов в контексте развития µ-электронных технологий и возрастающей глобализации; многие сошли с дистанции в этой «архитектурной и технологической гонке». Процессы глобализации в огромной мере ускорили этот процесс.
• Выдающиеся качества современных микропроцессоров сегодня (2017) позволяют с позиции потребительских свойств mainframe-ЭВМ не обращать особого внимания на такие архитектурные различия процессоров, как CISC или RISC. Эти «внутренние» различия благодаря высокой степени интеграции в основном отступают на задний план.
• В настоящее время всё важнее становятся «внешние» архитектурные свойства микропроцессоров, такие как удобство масштабирования, пригодность к конвейеризации, параллельной локальной, или для сетевой работы.
• µ-процессоры с их сверхмалыми структурными размерами — вместе с развитием (внешних) архитектур для суперкомпьютеров и распределённых систем — являются основой для развития современных IT-систем! Нужно констатировать, что дальнейшее развитие IT по части основы для структур обработки данных, надолго будет связано с универсальными массовыми микропроцессорами.
• Только очень немногие мировые лидеры по разработке и производству мощных микропроцессоров сегодня обладают всемирной монополией, средствами и знаниями по их развитию.
• В построении интерфейса «человек—машина» рост (выгодных) технологических возможностей отодвигает внутреннюю архитектуру элементов — микропроцессоров — все дальше на задний план!
• Огромное значение приобретают процессы сбора и «анализа» данных и элементов знаний, как персональных, так и разного рода коммерческих ... Эта область сопровождается развитием новых поколений программных продуктов, а также новых мощных систем, таких как централизованные надёжные хранилища данных или же поисковые машины.

Новые направления, основанные на явлениях квантовой физики или на использовании оптических элементов, ещё долго будут заметны лишь на «краях» поля действия, там, где физические свойства выступают на передний план перед экономическими аспектами.

Общие выводы

• Компьютерная промышленность СССР, ГДР и других государств СЭВ в условиях существовавшего общественного строя сыграла огромную положительную роль в развитии этих стран. Выдающуюся роль в работах по ЕС ЭВМ сыграли НИЦЭВТ и его директор до 1990 г., Генеральный конструктор ЕС ЭВМ, выдающийся организатор и специалист высокого ранга.
• Виктор Владимирович и его соратники находились, без сомнения, «на уровне» в отношении IT-архитектуры; помимо прочего, они независимо от Запада предлагали такие решения, которые позже оказались реализованы в мировом масштабе. Советская архитектурная школа значительно опережала технологические возможности социалистических стран, но руководство НИЦЭВТ и руководители ЕС ЭВМ других стран вынуждены были мириться с фактами общего технологического статуса, прежде всего в микроэлектронике.
• Руководство НИЦЭВТ дало начало организации очень важной работы, суть которой заключалась в том, чтобы научиться своими силами и средствами проектировать и изготовлять специализированные микроэлектронные элементы с учетом всё возрастающей интеграции. Это был дальновидный, важный шаг в будущее. Мы видим на примере фирмы IBM, настолько существенными те решения могли бы оказаться для будущего.
• Компьютерная промышленность соцстран находилась, наряду с известными прочими причинами отставания, в среде существенных сложностей и противоречий по части технологии и архитектуры, оказывавших более серьёзное влияние, нежели аналогичные факторы на Западе.
• Архитектура по ЕС ЭВМ для НИЦЭВТ предъявила дополнительные требования — жёсткие условия по внешним воздействиям для « гражданских» ЭВМ, а тем более для спецмашин типа «Аргон». В СССР считалось, что CMOS-технология микропроцессоров непригодна для выполнения таких требований (хотя Intel 8086 работал на Space Shuttle в космосе).
• В СССР под руководством НИЦЭВТ помимо работ по крупным ЭВМ, были начаты работы по массовому выпуску персональных компьютеров (ПК, типа IBM) — с сильным отставанием от хозяйственной необходимости. Это способствовало аналогичным планам других министерств. Документ того времени по потребностям ПК явно доказывает это.
• Отделение «Устройства Karl-Marx-Stadt» комбината Robotron — по разработкам ЕС ЭВМ — в 1988 г. определило для себя в качестве главной ориентации на определённый период времени разработку ПК на базе микропроцессоров Intel — в союзе с большими заводами Robotron в гг. Зёммерде и Карл-Маркс-Штадте и с предприятием микроэлектроники в Эрфурте. Использовались там и первые разработки по U5300-БИС. Это была чёткая ориентация на стабильность и на будущее массового рынка.
• Разумеется, у изолированной ГДР не было шансов значительно развивать это направление в условиях эмбарго и практического отсутствия социалистического рынка. Под эту линию ПК удалось собрать большинство мощнейших промышленных комбинатов ГДР, однако до конца собственной валютной политики страны доля комплектации из валютных импортных составляющих составляла значительную часть стоимости ПК, сопоставимую со стоимостью готового ПК, приобретённого на Западе.

Некоторые аспекты работы после 1990–1991 гг.

• Появление возможностей конвертации рубля в России и марки в бывшей ГДР полностью подорвали экономический фундамент производства/продажи «своих» изделий ...
• Многие ведущие специалисты в бывшем СССР и ГДР, прежде всего из ведущих институтов по ЕС ЭВМ — НИЦЭВТ и Robotron Karl-Marx-Stadt (Chemnitz), успешно пошли новым путём.
• Ориентация специалистов IT, занимавшихся ЕС ЭВМ, на «professional services» — на миграцию существующих прикладных систем и систем данных, на интеллектуальное использование самой современной микроэлектроники, преимущественно стандартных микропроцессоров, для создания суперкомпьютеров, высокопроизводительных серверов, компьютерных сетей — была в высшей степени логичной. Их последовательность, эффективные знания, а также «региональные» знания экономических структур и особенностей во многих случаях дали хорошие результаты и открыли для них новое будущее!
• Есть направления, где технологический уровень кроется в сфере опыта и интеллекта, научного потенциала, наличия высококвалифицированных людей ... «Professional services», приложение ума и знаний для построения сложных систем, применение опыта десятилетий (как например, для космических аппаратов) — это единственное направление, где инженеры и системщики могут сегодня приложить свои силы ...

Интеллектуальное применение (массовых и дешёвых) микропроцессорных элементов является тем направлением, где масса инженеров и системщиков сегодня должны приложить свой ум, интуицию и труд.

Россия сегодня располагает мощной основой для IT-промышленности, прежде всего в виде квалифицированных инженеров и системщиков, математиков и программистов. Россия сегодня занимает, однако, лишь среднее место (июнь 2016) в рейтинге суперкомпьютеров, судя по открытым данным. Есть цели для ускорения работ как важное направление для крупных народно-хозяйственных задач страны. Примером такого пути, среди много других, можно назвать также и АО «Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники» с его разнообразными направлениями работ, среди которых работы по суперкомпьютерным технологиям (см. сказанное выше).

С некоторым оптимизмом можно констатировать, что добрые отношения России с Китайской Народной Республикой (занимающей в указанном рейтинге две ведущие позиции) открывают огромные возможности получить самые современные изделия, необходимые для труда системных разработчиков, инженеров и других IT-специалистов. Высокая квалификация русских экспертов тем самым открывает широкие возможности и позволяет достигнуть результатов системных разработок, вполне сравнимых с имеющимися в мире!

Большая заслуга в развитии IT-технологий в СССР и в России, в развитии широкого общественного признания целесообразности ориентации на международные стандарты и на международную кооперацию принадлежит специалистам и руководителям программы ЕС ЭВМ и ее бывшему Генеральному конструктору — Виктору Владимировичу Пржиялковскому, работавшему до конца своих дней главным научным сотрудником АО «НИЦЭВТ», Герою Социалистического Труда, директору НИЦЭВТ с 1977 по 1991 гг.

***

Автор приносит Владимиру Викторовичу Пржиялковскому глубокую признательность за существенную помощь при редактировании и исправлении русского текста этой статьи.

Примечания.

1. Статья была написана автором по-русски. Все же, редакционное руководство сборника посчитало целесообразным сделать некоторую стилистическую обработку, однако вносить при этом редакторские правки было решено крайне осторожно. Выраженная в конце текста благодарность отмечает этот факт. Представляется, что для тех, на кого статья рассчитана, такое отношение к тексту не может породить препятствий к пониманию.
Прим. ред.: Исходный формат статьи представлен по адресу http://familia.open-oracle.ru/documents/2/Technologie_Aspekte_ESEVM_ru.html.

2. Настоящая статья анализирует в основном технологический кризис ЕС ЭВМ. Такой анализ сегодня ценен для историков, но адресован также тем, кто считает для себя выгодным представить результаты огромной работы двух поколений инженеров, программистов, работников производства и эксплуатации в черных оттенках; представить историю через фильтры «современных объективистов», полагая выгодным для себя давать такие оценки.

Об авторе: Главный конструктор ЕС ЭВМ от ГДР с 1981 по 1990 г. http://www.eser-ddr.de/
Помещена в музей с разрешения автора 13 октября 2017