English Version Русская версия
ОПИСАНИЕ

Рабинович Зиновий Львович
Институт кибернетики имени В.М.Глушкова Национальной ,отдел теории ЭЦВМ и систем, icfcst@icfcst.kiev.ua

О пионерских работах Киевской лаборатории С.А. Лебедева Института электротехники АН УССР и Института кибернетики им.В.М.Глушкова АН УССР в области создания и развития компьютеров.

Введение

Эти разработки осуществлялись главным образом в следующих направлениях, определяемых типами компьютеров:

1. универсальные,

2. специализированные,

3. управляющие, широкого назначения

4. интеллектуализированные ЭВМ c повышенным машинным (внутренним) интеллектом,

5. Микро ЭВМ, широкого назначения

6. интеллектуализированные мультимикропроцессорные супер-ЭВМ обладающие высокой и сверхвысокой производительностью за счет распределенной (мультипрограммной и распараллеленной) обработки информации в них.

Первое направление базировалось на фундаментальном изобретении С.А. Лебедевым электронной цифровой вычислительной машины, первый экземпляр которой (МЭСМ) был запущен в исследовательскую эксплуатацию в ноябре 1950 года и сдан уже в усовершенствованном виде Государственной комиссии 25 декабря 1951 года.

В докладе отмечаются наиболее характерные пионерские разработки по остальным направлениям пользовавшихся известностью в СССР и за его пределами.

Наряду с констатацией исторически значимых достижений приводятся и некоторые соображения в отношении дальнейших перспектив в развитии указанных выше классов компьютеров.

Прикладные разработки дополнялись, как правило, созданием теории ЭВМ, которая, с одной стороны, обобщала опыт выполнения работ, а с другой, - открывала дальнейшие пути и перспективы развития компьютерной науки и техники. Теоретические исследования получили отражение в ряде монографий, в том числе и фундаментальных широко использовавшихся в НИИ и ВУЗах.

В общем, за исключением первых работ по первому и второму направлениям, относящихся к научной Школе С.А. Лебедева, остальные относятся к научной Школе В.М. Глушкова, вернее к собственно компьютерной ветви этой школы. Между участниками обеих школ всегда существовали дружеские деловые контакты и схожесть взглядов. Эти контакты не прерывались и после ухода из жизни этих великих ученых в апогее их творческой деятельности.

Работы в указанных направлениях интенсивно развиваются в Институте кибернетики имени В.М. Глушкова и сейчас, причем в значительной степени в духе идей и предначертаний, оставленных В.М. Глушковым. Так, например, в шестом направлении частично уже выполнена и продолжают развиваться работы по созданию ряда высоко и сверхвысокопроизводительных компьютеров (супер­ЭВМ) с кластерной архитектурой и повышенным уровнем машинного интеллекта.

В последнее время проводятся также исследования бионического подхода к созданию «думающих» машин на основе вырабатываемых концептуальных представлений о структурах и процессах обработки информации в человеческом мышлении. Такого рода представления помимо прикладного значения в искусственном интеллекте имеют существенное познавательное значение в сфере исследований мозга, как одной из главнейших научных проблем современности.

Дальнейшее изложение материала доклада осуществляется в пределах каждого указанного направления в приведенной исторической последовательности. Причем, авторы будучи участниками этих событий основываются, как на известных исторических и архивных материалах, так и на собственных воспоминаниях, в том числе и уже отраженных в литературе.

Универсальные ЭВМ

Это направление работ Киевской лаборатории академика Сергея Алексеевича Лебедева относится к первой странице мировой истории зарождения и развития компьютеров.

Под руководством Сергея Алексеевича и с его личным основополагающим творческим и практическим на всех этапах работы участием была создана первая в СССР и континентальной Европе ЭВМ – так называемая Малая электронная счетная машина – МЭСМ. Разработка и проектирование собственно машины были начаты в лаборатории осенью 1948 года. Но самые общие принципы построения и работы ЭВМ, названных впоследствии компьютерами, были изобретены и сформулированы лично Сергеем Алексеевичем значительно раньше, чему имеются конкретные свидетельства. Поэтому эти принципы, как и архитектура первых однопроцессорных ЭВМ, называемые Фон-Неймановскими вполне можно называть и Лебедевскими. Причем это нисколько не умоляет роли и заслуг современников С.А. Лебедева также одновременно с ним выдвигавших идеи и принципы построения ЭВМ и руководивших первыми разработками. (В хронологическом порядке ими в первую очередь являются И.С. Брук, Б.И. Рамеев, Ю.Я. Базилевский).

Но, как бы то ни было первой созданной в СССР ЭВМ оказалась МЭСМ. В своем начальном варианте она была сделана всего за два года – причем буквально с нуля – поскольку, никаких даже самых элементарных базисных конструктивов не существовало. Шестого ноября 1950 года уже состоялся первый запуск машины на выполнение тестов, что было отмечено специальным актом в рабочей тетради С.А. Лебедева подписанным им, парторгом лаборатории Екатериной Алексеевной Шкабарой и профоргом З.Л. Рабиновичем, удостоверяющими этим актом выполнение социалистического обязательства лаборатории к 26-й годовщине Великой Октябрьской Социалистической Революции (ну, что ж, таковы были тогда обычаи, причем совсем не плохие). На данной стадии разработки МЭСМ она по сути была выполнена лишь в виде действующего макета, на котором отрабатывались принципы ее эксплуатации и улучшались производственные характеристики, что позволило уже в 1951 году преобразовать макет в эффективно (по тем меркам) работающую ЭВМ, вполне пригодную для требуемой регулярной эксплуатации. 25 декабря 1951 года Государственная комиссия, возглавляемая академиком М.В. Келдышем, составила и подписала акт приемки машины. Эта дата и является официально зарегистрированной датой создания первой отечественной ЭВМ и началом ее регулярной эксплуатации. Одновременно с этим осуществлялось также дальнейшее повышение возможностей машины, в частности, введение в нее дополнительной памяти на магнитном барабане, усовершенствование ввода-вывода и т.д. (что само по себе представляло уже определенные новшества). Особо важным фактором представляется то, что архитектура МЭСМ обладала всеми главными принципиальными чертами и качественными характеристиками необходимыми для создания впоследствии высокопроизводительных ЭВМ в классе универсальных однопроцессорных машин. Ограниченность же ее количественных характеристик обуславливалась не только специфическими условиями того времени, но и необходимостью возможно быстрее создать первую в Советском союзе ЭВМ.

Таким образом, разработка МЭСМ явилась первым основополагающим этапом деятельности С.А. Лебедева по осуществлению главной цели его творчества, а именно создание отечественной высокопроизводительной электронной вычислительной техники. Первой ЭВМ этого класса стала машина БЭСМ, положившая начало знаменитой серии этих машин. Их архитектурные принципы, ставшие классическими, в самом начальном виде были опробованы и исследованы еще в опытной эксплуатации машины МЭСМ, использованной таким образом в качестве действующего официального макета БЭСМ.

Весьма знаменательно, что принципы построения машины МЭСМ оказались более прогрессивными по сравнению с аналогичными, осуществленными в первых английских и американских ЭВМ. В частности, в МЭСМ была впервые реализована параллельная обработка кодов в процессоре, а во внутреннем языке машины и системе ее управления были предусмотрены средства преобразования компонентов программ. МЭСМ, фактически, стала одной из самых первых в мире ЭВМ, отвечающей названию компьютер.

Сразу же после приема МЭСМ Государственной комиссией, т.е. с 1952 года она начала использоваться в регулярной эксплуатации для решения сложных народнохозяйственных и оборонных задач, будучи в то время единственной пригодной для этого в Союзе. Среди этих задач особо можно отметить баллистические расчеты, выполненные в 1952-1953 гг. группой математиков под руководством А.А. Ляпунова из Математического института Академии наук СССР.

Наряду с пользовательской эксплуатацией МЭСМ также широко использовалась для разработки методов и языков программирования и первых информационных технологий, а также для определения путей развития самой компьютерной техники, в том числе и для исследования возможности перевода новых ЭВМ на безламповую элементно-конструктивную базу (Б.Н. Малиновский).

Опыт создания и работы МЭСМ существенно способствовал развитию цифровой вычислительной техники в СССР и большим научным вкладом в этом смысле явилась монография С.А. Лебедева, Л.Н. Дашевского и Е.А. Шкабары «Малая электронная счетная машина» (М:, изд. АН СССР, 1952). Книга была издана под рубрикой «секретно» и предназначалась для специалистов ВТ.

Следующей пионерской и исключительно важной работой лаборатории в области универсальных ЭВМ было создание ЭВМ «Киев». Эта работа была начата уже после окончательного переезда С.А. Лебедева в Москву. Лабораторию С.А. Лебедева в это время возглавил академик Борис Владимирович Гнеденко. Разработка ЭВМ «Киев» была завершена при появлении Виктора Михайловича Глушкова, ставшим в 1956 г. заведующим лабораторией. Главным конструктором разработки был Лев Наумович Дашевский. ЭВМ «Киев» вполне следует отнести к пионерским работам, поскольку в ней были применены новые оригинальные архитектурные решения – асинхронное управление основными устройствами, групповые операции с модификацией адресов, выполняемых над сложными структурами данных и др., а также ряд элементно-конструктивных усовершенствований, включая ферритовую оперативную память, внешнее ЗУ на магнитном барабане, ввод-вывод чисел в десятичной системе счисления и др. (некоторые из которых были применены в ранее созданной специализированной ЭВМ СЭСМ – см. далее).

ЭВМ «Киев» стала основным оборудованием Вычислительного центра Академии наук УССР, образованного на основе лаборатории, оборудование которого до этого составляло лишь две машины – МЭСМ и СЭСМ. Также, как и при использовании этих машин, на машине «Киев», помимо реализации вычислений весьма интенсивно проводились научные исследования с целью выработки первых информационных технологий, методов взаимодействия пользователей с машиной, усовершенствование алгоритмических языков программирования и др. Причем эти работы велись уже в процессе создания самой машины и оказали определенное влияние на ее архитектуру.

В монографиях: Дашевского Л.Н., Погребинского С.Б., Шкабары Е.А. «Вычислительная машина Киев» (К:, Гостехиздат. 1964); Глушкова В.М., Ющенко Е.Л. «Вычислительная машина Киев» (К:, Гостехиздат. 1962), указанные исследования обобщены и явились существенным научным вкладом в развитие компьютерной науки.

ЭВМ «Киев» стала известной не только в Украине. Ее специально изготовленный второй экземпляр был использован в качестве основной машины Вычислительного центра Международного института ядерных исследований в г. Дубне.

Специализированная ЭВМ

Сергей Алексеевич Лебедев первым выдвинул идею создания специализированной электронной счетной машины (СЭСМ) для решения систем линейных алгебраических уравнений итерационными методами, в которой расчеты полностью были бы совмещены с вводом исходных данных. При этом оказалось возможным применение последовательного арифметического устройства с использованием в нем специальных динамических регистров на магнитном барабане, на котором было осуществлено и основное ЗУ машины. Столь рациональный главный принцип структуры машины, предложенный Сергеем Алексеевичем (одновременность ввода и расчетов и последовательная арифметика), обеспечил относительно весьма малые аппаратурные затраты в машине, чему еще способствовала реализация логических элементов преимущественно на ферритных трансформаторах и полупроводниковых диодах. Это обстоятельство (примерно в 10 раз меньше количество ламп чем в МЭСМ) особо акцентировалось в опубликованной в американском журнале “Datamation” статье с весьма похвальным отзывом о СЭСМ. Более того в США даже была переиздана на английском языке коллективная монография «Специализированная электронная счетная машина СЭСМ» написанная разработчиками машины З.Л. Рабиновичем (главный конструктор СЭСМ), Ю.В. Благовещенским, Р.Я. Черняком и др. (изданная издательством Академии наук УССР под редакцией В.М. Глушкова в 1961). Эта книга явилась одной из первых книг по цифровой вычислительной технике, переведенных и изданных за рубежом и поддержала многие актуальные в то время теоретико-технические положения: мелкоблочная конструкция СЭСМ, передовая для того времени; отсутствие обычного программирования, поскольку нужные режимы вычислений устанавливались пакетными переключателями и осуществлялись встроенным управлением, исходные же данные и результаты выражались в десятичной системе; режимы машины по сути представляли собой различные групповые операции, которыми осуществлялись не только собственно итерация при решении систем линейных алгебраических уравнений, но и, например, подсчет корреляционных функций и, вообще, выполнение различных матрично-векторных операций.

Таким образом, СЭСМ уже содержала в своей структуре прототип матрично-векторного процессора, вошедшего в практику построения ЭВМ несколько позднее.

СЭСМ регулярно эксплуатировалась в Вычислительном центре АН УССР, а затем была передана в учебное заведение для лабораторных работ учащихся.

Несмотря на эффективность операционной специализации доминирующее развитие получили все же универсальные ЭВМ. При этом преимущества такой специализации не были утеряны, поскольку они воплощались в функциональных структурных узлах этих ЭВМ (например, матрично-векторных процессорах). Но все же специализация ЭВМ, однако, уже на базе универсальных машин была не только сохранена, но и существенно развита, а именно в направлении их ориентации на функциональные предназначения.

Первая полупроводниковая цифровая управляющая машина широкого назначения

Научно-технический прогресс конца 50-х годов прошлого века поставил задачу создания ЭВМ для управления (непосредственного или опосредованного) промышленными объектами, анализа процессов происходящих в наблюдаемой среде и т.п. Фундаментальным принципом построения таких ЭВМ должно было быть их системное оборудование, содержащее, как внутреннее математическое обеспечение так и (что особенно характерно) структурные устройства для получения данных от управляемых либо подвергаемых анализу объектов и для обратного прямого воздействия на них либо при моделировании их с целью изучения.

Идея создания управляющей машины широкого назначения была выдвинута Виктором Михайловичем Глушковым в 1957 году. Создание такой машины – УМШН, как первой в СССР было истинно пионерской разработкой, научное руководство которой Виктор Михайлович разделил с Б.Н. Малиновским, ставшим также главным конструктором машины.

Широкое назначение УМШН было обеспечено предварительным и сопутствующим ее проектированию и использованию исследованиям специфических особенностей существенно различных управляемых производственных объектов и технологических процессов. Исследование машины в лабораторных и производственных условиях показало ее высокие эксплуатационные качества и надлежащую эффективность использования, что подтвердило рациональность принципа широкого назначения для управляющих машин и позволило рекомендовать УМШН, получившей название «Днепр», для серийного производства.

Принцип широкого назначения обусловил следующие основные характеристики управляющей машины:

- алгоритмически полный и, более того, существенно развитой набор операций во внутреннем языке;

- гибкое программное управление;

- секционное построение запоминающего устройства для возможности выбора пользователем желательного объема памяти;

- возможность подключения к машине широкого назначения различных источников входной информации (в том числе и аналоговых);

- возможность подключения к машине широкого назначения печатающих устройств для вывода получаемых результатов.

Все эти структурные характеристики были обеспечены в УМШН «Днепр». Она обладала также относительно высокими для того времени конструктивными и количественными характеристиками (10 тыс. оп./сек) и стала первой в СССР машиной, получившей массовое использование при автоматизации технологических процессов, сложных физических экспериментов, объектов военного назначения и др. В Институте кибернетики АН УССР был разработан первый в стране гибридный комплекс, сочетающий управляющую машину УМШН «Днепр» с аналоговой машиной ЭМУ-10.

Этим не ограничилось значение создания УМШН «Днепр» – поскольку разработка машины существенно повлияла на развитие отечественного вычислительного машиностроения вообще и в частности на развитие кибернетической техники. Она выпускалась в течение 10 лет, чем был установлен рекорд долголетия среди подобных машин. Опыт создания и использования УМШН «Днепр» был отражен в монографии Б.Н. Малиновского «Цифровые управляющие машины и автоматизация производства» (М:, Машгиз, 1963) широко использовавшейся в проектно-конструкторских и учебных организациях, а также в книге «Нет ничего дороже…» (Киев, 2005 г.).

Интеллектуализированные ЭВМ

Необходимость и развитие массового использования цифровой вычислительной техники привело к созданию мини-ЭВМ, предназначенных для личного использования в режиме непосредственного и достаточно простого для массового пользователя взаимодействия с машиной, в том числе и прямого диалога с ней.

Достижение достаточной универсальности таких машин, учитывая существенную ограниченность их чисто аппаратных ресурсов было обеспечено гибкими микропрограммными средствами, которыми их структуры динамически адаптировались под решаемую задачу.

По инициативе В.М. Глушкова в Институте кибернетики и его СКБ была разработана первая в Советском Союзе мини-ЭВМ «Промінь» с многоступенчатым микропрограммным управлением. Эта машина, будучи запущенной в серийное производство, была, как упоминал Виктор Михайлович «по сути новым словом в мировой практике». Ее характерным достоинством была реализация ряда часто встречающихся процедур, таких например, как выполнение макрокоманд, микропрограммы которых хранились в ЗУ. По сути это означало повышение уровня внутреннего, т.е. интерпретируемого в процесс вычислений языка машины, что избавляло пользователей от необходимости программирования этих процедур. Во второй половине 70-х гг. прошлого века мини-ЭВМ «Промінь» и «МИР» (разработанные через 3 года после ЭВМ «Промінь» - см. далее) составили почти треть выпускаемых в СССР ЭВМ.

После пионерских разработок УМШН «Днепр» и ЭВМ «Промінь» в Институте кибернетики АН УССР возобладала генеральная линия создания ЭВМ с повышенным машинным интеллектом. Некоторые предпосылки которого уже были отражены в этих машинах. Само же это понятие, появилось несколько позже, и его введение устранило расплывчатость термина «интеллектуализация ЭВМ». Работы развернулись с выдвижения «дерзкой» (по выражению В.М. Глушкова) идеи как можно большего приближения внутреннего (машинного) языка к математическому, т.е. придания ему принципиальных свойств алгоритмических языков программирования, причем еще достаточно высокого уровня. Такой внутренний язык предполагал структурно поддержанную эффективную систему интерпретации.

Эта идея была реализована в пионерских разработках Института кибернетики АН УССР – серии мини-ЭВМ «МИР» и проекте высокопроизводительной ЭВМ «Украина». Эти работы вызвали весьма большой резонанс и признание в СССР и за рубежом. ЭВМ «МИР» была единственной советской машиной, закупленной в США (с целью подтверждения советского приоритета, в чем фирма IBM была заинтересована по деловым обстоятельствам). Весьма характерным является тот факт, что указанным разработкам предшествовала глубокая теоретическая подготовка, детализирующая основные идеи. Необычность идей, заложенных в МИРы как раз и вызывала далеко не единодушное их признание, а наоборот, подчас даже и ожесточенные споры.

Но как только была создана машина «МИР-1» (научный руководитель В.М. Глушков, главный конструктор С.Б. Погребинский) и обнародован опыт ее эксплуатации в отношении целесообразности мини-ЭВМ с микропрограммной реализацией в ней внутреннего языка высокого уровня сомнения исчезли, а в отношении применения его в высокопроизводительных (т.е. мощных) ЭВМ они оставались. Однако эти сомнения в результате публичной защиты в МРП проекта ЭВМ «Украина», а также возникновения подобных разработок в некоторых ведущих организациях России и Армении сменились уверенностью в правильности и эффективности такого рода интеллектуализации ЭВМ. Ее весьма высокий уровень в ЭВМ семейства «МИР», обеспечивался в первую очередь следующими архитектурными характеристиками и возможностями машины:

- весьма высокий уровень внутреннего языка, в котором машинные операции прямо соответствовали операторам пользовательского языка, а этот входной язык – «аналитик» - был специально ориентирован на инженерные расчеты, включая и сложные аналитические преобразования (отсюда и название машины «МИР» и ее специально разработанного входного языка «аналитик»);

- развитые системы структурной интерпретации внутреннего языка с использованием динамических магазинных автоматов в памяти;

- произвольные точность и диапазоны вычислений путем динамического регулирования количества разрядов чисел, а также их диапазонов.

Приведенные и другие характерные архитектурные и структурные особенности машины семейства «МИР», основанные на иерархическом микропрограммном управлении в них вполне позволяют трактовать значение этой машины (как и ЭВМ »Промінь»), как прототипа впоследствии появившихся персональных ЭВМ. Более того МИРы, по некоторым характеристикам уровня интеллектуальности существенно превосходили появившиеся ПЭВМ.

Признание и весьма высокая оценка этой знаменательной пионерской разработки ознаменовалась присуждением ее авторам Государственной Премии СССР. Однако, отсутствие во время создания ЭВМ »Промінь» и «МИР» надлежащих базисных конструктивных и технологических возможностей в СССР не позволило превратить МИРы в конструктивно совершенные персональные ЭВМ. В американской научной печати даже указывалось, что современные конструктивы еще пока не позволяют решить важную проблему повышения уровня внутренних языков до алгоритмических входных. И если для машин «МИР» удалось это сделать, то для высокопроизводительной ЭВМ с параллельной обработкой данных это оказалось в то время практически неосуществимым. Именно поэтому был разработан в Институте кибернетики АН УССР проект высокопроизводительной ЭВМ «Украина», который хоть и не был реализован в «металле», но послужил для доказательства возможностей и целесообразности реализации в таких ЭВМ высокоуровневых внутренних языков.

Основные принципы построения ЭВМ «Украина» заключались в следующем:

- семантическая тождественность ее внутреннего языка алгоритмическому языку АЛГОЛ-60 (как высокоуровневому в то время языку для универсальных вычислений, причем еще обогащенному логическими операциями);

- применение виртуальной памяти динамически распределяемой и автоматически проецируемой на физическую память;

- методов структурной интерпретации, эффективно поддерживаемой аппаратными средствами (в том числе магазинными автоматами);

- широким применением методов ускоренного (в том числе распараллеленного) выполнения различных операций;

- предусмотрением в штатном математическом обеспечении широкого набора непрограммируемых пользователем сложных процедур, а также подпрограмм реализации типовых компонент различных вычислительных процессов.

Также как и создание ЭВМ «МИР» материалы по Проекту ЭВМ «Украина» (главный конструктор З.Л. Рабинович) разосланные в виде опубликованного научно-технического отчета в авторитетные организации плодотворно повлияли на развитие высокопроизводительной вычислительной техники в СССР. Так в книге по ЭВМ «Эльбрус», прямо сказано, что этот супер компьютер был построен на двух фундаментальных принципах – архитектуре БЭСМ‑6 и принципе структурной интерпретации языков высокого уровня (со ссылкой при этом на В.М. Глушкова, машины «МИР» и Проект машины «Украина»).

Мировой престиж разработки «Украина» защищен авторским свидетельством с приоритетом от 9 мая 1962 года (но выданным лишь в 1968 году после его детального обсуждения и защиты в соответствии с весьма положительным экспертным заключением академика АН СССР А.П. Ершова). Хочется особо отметить, что идеология развития вычислительной техники СССР не отставала от передовых западных стран (включая США), но технологические возможности у нас далеко не всегда были в наличии.

В распространении и последующем развитии идей интеллектуального развития ЭВМ немалое значение имели публикации ряда статей и монографий, из которых укажем две: «Вычислительные машины с развитыми системами интерпретации» (Киев, Наукова думка, 1970) В.М. Глушкова, А.А. Барабанова, Л.А. Калиниченко, С.Д. Михновского, З.Л. Рабиновича и «Машинный интеллект и новые информационные технологии» (Ин-т прикладной информатики, Киев, 1993) Т.А. Грипченко, А.А. Стогния. Первая ориентирована была на опыт Проекта «Украина» и ввиду ее общетеоретического значения широко использовалась в ВУЗах. Во второй монографии был обобщен опыт разработки МИРов и развиты актуальные и сейчас методы эффективного использования ЭВМ, которому весьма благоприятствует высокий уровень машинного интеллекта.

В заключении заметим, что с повышением производительности ЭВМ с параллельной архитектурой (на основе распределенной обработки информации) машинный интеллект приобретает новые специфические черты, о чем концептуально сказано в статье З.Л. Рабиновича «О концепции машинного интеллекта и его развитии» (Кибернетика и системный анализ. 1995, №2, С.163-179).

Первое отечественное семейство микро-ЭВМ широкого назначения

К этому времени уже появилась возможность на основании достижений электронной технологии перейти и к созданию микро-ЭВМ. Впервые эти работы были развернуты в Ленинградском СКТБ при НПО «Светлана». Институт кибернетики АН УССР принял активное участие в их создании, а именно в части идеологии построения ее архитектуры (Б.Н. Малиновский, А.В. Палагин). В 1976 г. в ЛКТБ «Светлана» было создано первое отечественное семейство из трех микро-ЭВМ широкого назначения «Электроника С5» (С5-01, С5-11, С5-21) для измерения, контроля и управления процессами и объектами. Микро-ЭВМ обладали микропрограммным управление для выполнения сложных групповых операций (процедур), представляли собой микропроцессорные комплексы с возможностями применения их в различных конфигурациях. В микро-ЭВМ был использован микропроцессор с гибкой архитектурой. Он представлял собой однокристальный 16ти разрядный эмулирующий микропроцессор. В США этот результат был повторен позднее, а наше достижение (автор А.В. Палагин) в одном из американских журналов было названо «русским вызовом».

Немалое значение в развитии теории ЭВМ имело обобщение итогов этой разработки (а также других) в монографии Палагин А.В., Денисенко Е.Л., Белицкого Р.И. и др. «Микропроцессорные системы обработки информации» (Киев, Наукова думка, 1993).

Высоко и сверхвысоко производительные ЭВМ с повышенным машинным интеллектом

Для построения и эксплуатации высоко и сверхвысоко производительных ЭВМ весьма эффективным оказался выдвинутый В.М. Глушковым принцип макроконвейерной обработки данных, которая заключена по его же определению «в том, что каждому отдельному процессору на очередном шаге вычислений дается такое задание, которое позволяет ему длительное время работать автономно без взаимодействия с другими процессорами». Этот принцип был полностью реализован в пионерской разработке многопроцессорной системы «Макроконвейер», которая в отличие от имевшихся в то время многопроцессорных систем обладала весьма эффективным свойством – почти линейной зависимостью производительности от количества процессоров в существенно большом диапазоне. Система «Макроконвейер» была создана в двух серийных вариантах ЕС-2701 и ЕС-1766 (производительность второго при использовании полного комплекта процессоров – 256 – оценивалась в 128 миллионов оп./сек). В то время (80-е годы прошлого века) это были, по видимому, самые мощные в СССР многопроцессорные ЭВМ.

Виктор Михайлович уже не смог увидеть эти макроконвейерные ЭВМ (главный конструктор С.Б. Погребинский), но научный вклад в их создание был им в литературе сделан, развит и продолжен его последователями.

Весьма характерным является то обстоятельство, что в целях всемерного повышения производительности вычислительных систем макроконвейерные системы с относительно простыми процессорами, но с большим их количеством оказываются гораздо более перспективными, чем комплекс на мощных процессорах, но при этом уже, естественно с их весьма ограниченным количеством. И это признали сами создатель таких комплексов (также подчас оказывающимися нужными в практике), по отношению к которым парадигма макроконвейерных ЭВМ является по сути альтернативной. И в дальнейших пионерских разработках Института она получила весьма существенное развитие на базисе уже использования совершенной микропроцессорной техники, позволившего создавать ЭВМ в виде мультимикропроцессорных с весьма большими количествами микропроцессоров в них. Но это в свою очередь потребовало применений так называемых кластерных архитектур, в которых задания в вычислительном процессе возлагались бы на отдельные кластеры, состоящие уже из не более чем нескольких микропроцессоров.

Первой пионерской разработкой в этом плане являлось создание мультимикропроцессорной ЭВМ нового класса – интеллектуальной решающей машины ИРМ, которая в себе сочетала распределенную, автоматически управляемую обработку информации с реализацией внутреннего языка высокого уровня, подобного С++ с введенными в него еще специальными графовыми операциями. Собственно такое сочетание и определяло принадлежность этой ЭВМ к новому классу. Но имея ввиду, главную задачу на период конца прошлого и начала нынешнего века всемерное повышение производительности ЭВМ (которое должно было выразиться в создании супер-ЭВМ мирового уровня) была совершена в Институте кибернетики имени В.М. Глушкова НАН Украины пионерская разработка мультимикропроцессорной супер-ЭВМ с кластерной архитектурой, макетом для создания которой как раз и послужил действующий экземпляр упомянутой ЭВМ ИРМ (научный руководитель В.Н. Коваль, главный разработчик О.Н. Булавенко).

Уже в этом веке в Институте кибернетики имени В.М. Глушкова НАН Украины построены совместно с компанией ЮСТАР и эффективно эксплуатируются две модели указанной супер-ЭВМ – СКИТ‑1 и СКИТ‑2 с пиковой производительностью соответственно 170 и 350 гигафлопс. В скором времени предполагается создание модели с производительностью до 4-х терафлопс. Так был совершен прорыв в области вычислительной техники в Украине. Позволивший получить результат мирового уровня. Более того, в части машинного интеллекта предполагается его дальнейшее повышение (научный руководитель работы И.В. Сергиенко, главный конструктор В.Н. Коваль).

15-го марта этого года Валерий Николаевич Коваль совершенно внезапно ушел из жизни. Триумфальный успех в достижении поставленной перед ним цели потребовал колоссального напряжения сил. Он буквально сгорел на работе. И.о. главного конструктора мультимикропроцессорных кластерных ЭВМ сейчас является А.А. Якуба.

Актуальность и дальнейшие планы развития этих работ отмечены в имеющихся публикациях:

1. Рабинович З.Л. «О концепции машинного интеллекта и его развитии». Кибернетика и системный анализ. -1995, -№2, -С.163-179.

2. Коваль В.Н., Булавенко О.Н., Рабинович З.Л. Интеллектуальные решающие машины как базовые средства высокопроизводительных вычислительных систем. УСиМ. -1998, -№6.-С.42-49.

3. Koval V., Bulavenko О., Rabinovich Z. Parallel Architectures and Their Development on the Basis of Intelligent Solving Machines //Proc. Int. Conf. on Parallel Computing in Electrical Engineering. — Warsaw (Poland). - 2002. - P. 21-26.

4. Коваль В.Н., Савъяк В.В. Мультипроцессорные кластерные системы: планирование и реализация //Искусственный интеллект. — 2004. — №3. - С.117-126.

5. SCIT— Ukrainian supercomputer project/ Koval V.N., Ryabchun S.G., Savyak V.V., Sergienko I.V., Yakuba A.A. //Proc. International Conference KDS. - 2005. - Bulgaria, Varna, 2005.

6. Сергієнко І.В., Коваль В.Н. СКІТ – Український суперкомп’ютерний проект //Вісник Національної Академії наук України. — 2005. — №8. - С. 3-13.

Правительственная поддержка Украинскому суперкомпьютерному проекту дает основание надеяться, что он будет полностью выполнен и это станет достойным научным вкладом для сохранения памяти о В.Н. Ковале.

информационные
спонсоры:
 
cпонсоры:

О CISCO