Разработки ЭВМ под руководством академика А.В. Каляева
Олег Борисович Макаревич
Под руководством [1] было выполнено много интересных и важных НИОКР. В сообщении представлены некоторые из них.
Это, во-первых, разработка и внедрение серии микросхем цифровых интеграторов (ЦИ) К-502 и построение на их основе мини ЦИМ с электронной коммутацией на 90 интеграторов. Впервые независимо друг от друга на машине могли работать три оператора, разделив поле процессоров (интеграторов) между собой.
![Общий вид цифровой модели коллективного пользования на 90 функционально-ориентированных микропроцессоров](/images/sorucom_2014/sorucom_2014_42_1_s.jpg)
Рис 1. Общий вид цифровой модели коллективного пользования на 90 функционально-ориентированных микропроцессоров
![Сопроцессор](/images/sorucom_2014/sorucom_2014_42_2.jpg)
Рис.2. Сопроцессор
Во-вторых, разработка высокопроизводительной системы обработки сигналов «Символ-2П», для которой были в течение одного года разработаны три БИС: процессор «бабочки» БПФ ( ПО «Интеграл», г. Минск), коммутатор (ПО «Светлана», г. С-Петербург) и ортогональная память (КБ завода полупроводников, г. Нальчик).
В-третьих, разработка многопроцессорной ЭВМ «Парус» и векторного ускорителя к отечественной персональной ЭВМ. СуперЭВМ «ПАРУС-М» являлась персональной параллельной многопроцессорной вычислительной системой (МВС). которая могла использоваться для построения профессионально-ориентированных рабочих станций. Разработка выполнена по договору с РНИИ приборостроения (Москва). Система реализована в единичном экземпляре. Для обеспечения конкурентоспособности вычислитель многопроцессорной персональной суперЭВМ был выполнен на высоконадежном 32-разрядном комплекте СБИС AM 29с300 (в СССР он известен как серия 1843 - изготовитель ПО «Интеграл». Минск). Число параллельно работающих макропроцессоров (МАП) - 4; объем оперативной памяти одного МАП: память команд - 128 Кбайт; память данных - 2 Мбайта; форматы данных МАП (стандарт ИЛИЭР754): 32 и 64 разряда с плавающей запятой; 32 разряда с фиксированной запятой.
Программное обеспечение: параллельные языки высокого уровня на базе ФОРТРАН-77, Си, Модула-2; профессиональный язык программирования вычислительных задач EVAL: параллельный язык ассемблера; параллельная реализация пакетов прикладных программ. Производительность: пиковая - 64 Мфлопс: на пакете LINPAK - 36 Мфлопс. Организация вычислений в МВС базируется на разделении системных функций и параллельном выполнении их на отдельных процессорах. Управление задачей осуществляет ядро ОС. размещаемое в управляющем процессоре (УП). Системная функция обменов по коммутатору выполняется процессором обменов. Любая задача состоит из одного или нескольких отдельно транслируемых программных модулей. Для выполнения различных системных функций модули обращаются к ОС. используя систему прерываний.
Векторный ускоритель (ВУ) предназначен для увеличения производительности персональных ЭВМ. Повышение производительности достигается путем аппаратно-микропрограммного исполнения библиотечных операций, написанных на ассемблере ВУ. Подключение ВУ к персональному компьютеру позволяет увеличить производительность в 10-30 раз по сравнению с арифметическим сопроцессором 80287 (К) МГц). Области применения ВУ: обработка многомерных массивов информации в задачах анализа изображений, радиолокации, гидроакустики, поиска рыбных скоплений и т.д. Конструктивно ВУ выполнен в виде блока в настольном варианте подключаемого к IBM PC через переходную плату, или в виде модуля из 2-х плат, вставляемых в свободный «слот» ПЭВМ ЕС 1855.
Системное матобеспечение включает язык ассемблера, загрузчик, отладчик, тестовые программные средства. По отдельному заказу поставляется программная модель, позволяющая производить разработку и отладку библиотечных операций без векторного ускорителя. Прикладное матобеспечение включает библиотеку программ матричной алгебры, библиотеку сложных научно-технических расчетов различных объектов (турбин, лопаток, трубопроводов и т.д.) методом конечных элементов и библиотеку для расчета гидроакустических и рыбопромысловых задач. Опытные образцы (2 шт.) изготовлены в НИИ ЭВМ в Минске, техническая документация передана на Московский завод счетных арифметических машин (САМ) в 1993 году.
В-четвертых, разработка многопроцессорной вычислительной системы ЕС-2703. Она выполнялась по Постановлению СМ СССР и ЦК КПСС в течение пяти лет. Система ЕС-2703 по тем временам (1985 год) была одной из самых перспективных. ЕС-2703 представляла собой параллельную систему, состоящую из 16 процессоров с возможностью наращивания до 64. Каждый процессор имел 64 разряда с плавающей точкой (ПТ) и мог менять разрядность, как в ЭВМ М-10: два процессора разрядностью 32 с ПТ или четыре процессора по 16 разрядов с фиксированной точкой. Все процессоры могли обмениваться информацией друг с другом через несколько видов электронной коммутации. Система ЕС 2703 имела распределенную память. Элементная база: серия АМД 2900. Максимальная производительность СП для конфигурации 64 УП составляет около 50 млн. эквивалентных ЕС ЭВМ on/с., разрядностью 32 бита.
Работа была принята Межведомственной комиссией 25 октября 1986 года. Председатель комиссии - начальник предприятия п/я Г-4903 д.т.н. профессор Александр Дмитриевич Смирнов. Операционная система и параллельный ФОРТРАН позволили на данном комплексе успешно решить ряд крупных задач, в том числе и специально подобранную в ЦАГИ смесь «Зебра».
Выводы комиссии:
Материалы технического проекта, научно-технического отчета с результатами исследований по оценке эффективности вычислительного комплекса ЭВМ ЕС1061-ЕС2703 при решении задач математической физики и результаты испытаний экспериментального образца комплекса в объеме утвержденной программы подтвердили высокий научно-технический уровень и перспективность выбранных архитектурных решений, структуры аппаратной части и программного обеспечения.
Используя имеющийся задел по разработке архитектурных и структурных решений в аппаратуре и программном обеспечении, следует приступить к проведению опытно-конструкторской работы по созданию многопроцессорного вычислительного комплекса с производительностью до 1 млрд.оп/с на базе ЭВМ ЕС «Ряд-4».
Однако события конца прошлого века в стране не позволили внедрить данный вычислительный комплекс ЕС-1061 - ЕС-2703 в производство.
Все это только часть научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ, выполнявшихся под руководством Анатолия Васильевича Каляева. По его инициативе успешно шли теоретические и практические исследования параллельных вычислений для решения специализированных задач в Таганрогском радиотехническом институте. Следует отметить, что в тот период и сам Анатолий Васильевич написал ряд монографий по теории цифровых интегрирующих машин (ЦИМ) и многопроцессорных вычислительных систем (МВС).
Примечания.
1. Анатолий Васильевич Каляев (1922-2004) — советский, российский учёный, академик РАН по Отделению информатики, вычислительной техники и автоматизации (2000: член-корреспондент РАН с 1991: член-корреспондент АН СССР с 1984). Заслуженный деятель науки и техники РСФСР, Герой Социалистического Труда (1986). почётный гражданин г. Таганрога.
Об авторе: Научно-исследовательский институт многопроцессорных вычислительных систем им. А.И. Каляева
Южный федеральный университет
Таганрог, Россия
mak@tsure.ru
Материалы международной конференции Sorucom 2014 (13-17 октября 2014)
Помещена в музей с разрешения авторов
29 июня 2015