Imaginarium of Science. الجزء 2

2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57

بعد إدخال نظام النسخ للعينات الأمريكية وظهور سلسلة من آلات الاتحاد الأوروبي - نسخ من IBM360 / IBM370 الأمريكية ، لم تتوقف التطورات الخاصة بالاتحاد السوفياتي في مجال تكنولوجيا الكمبيوتر. ومع ذلك ، فقد دخلوا بالكامل تقريبًا في إطار المشاريع العسكرية - لم يرغب الجيش في استخدام النسخ فقط ، بل أسوأ من تطوراتهم الخاصة. لم يكن الاستيراد مناسبًا لهم بسبب "الإشارات المرجعية" المحتملة - وهي ميزات غير موثقة للإلكترونيات يمكن أن تعطل الأجهزة الإلكترونية لصالح عدو محتمل. ITM و VT ، الذي كان مديره الأكاديمي ليبيديف ، على الرغم من استمرار إدراجه كمعهد أكاديمي ، أصبح في الأساس قسمًا عسكريًا واستمر العمل هناك نحو تحسين BESM-6 والجيش M-40 و M-50. كانت نتيجة هذا العمل هي خط Elbrus ، وكانت مهامه الرئيسية هي مهام نظام الدفاع المضاد للصواريخ. أولاً ، على أساس الحواسيب العسكرية 5E261 و 5E262 ، تم إنشاء مجمع كمبيوتر متعدد المعالجات "Elbrus-1" بإنتاجية 15 مليون عملية / ثانية. في المرحلة الثانية ، تم إنشاء Elbrus-2 MVK بسعة 120 مليون عملية / ثانية. كان Elbrus-3 ، الذي اكتمل تطويره بحلول نهاية الثمانينيات ، أداء 500 MFLOPS (ملايين عمليات النقطة العائمة في الثانية).

تعتبر مؤشرات الأداء لجهاز الكمبيوتر أمرًا نسبيًا للغاية ، اعتمادًا على كل من الميزات المعمارية وكفاءة المترجمين من لغات البرمجة. لذلك ، غالبًا ما تُستخدم المعايير لمقارنة الأداء في العالم الحقيقي. في عام 1988 ، قام S. V. Kalin بقياس أداء وحدة المعالجة المركزية لـ MVK "Elbrus-2" عند 24 "دورة ليفرمور" ، ووفقًا لنتائج هذه الاختبارات ، كان متوسط القيمة التوافقية للأداء 2.7 MFLOPS. للمقارنة ، يحتوي معالج Cray-X MP (أشهر تطوير لـ Seymour Kray في عام 1982) على مؤشر مماثل - 9.3 MFLOPS (بتردد ساعة أعلى بخمس مرات من تردد Elbrus-2 MVK). تشير هذه النسبة إلى الكفاءة العالية لمعمارية Elbrus ، والتي تسمح بإجراء المزيد من العمليات لكل دورة معالج.

كانت بنية معالجات Elbrus مختلفة بالفعل بشكل كبير عن BESM-6 القديم وكانت مختلفة تمامًا عن المعالجات التقليدية. كان جوهر "Elbrus 3-1" عبارة عن معالج ناقل معياري (MCP) ، صممه Andrey Andreevich Sokolov. كان سوكولوف مشاركًا في جميع المشاريع الأكثر أهمية لمعهد ليبيديف ، من BESM-1 إلى AS-6. وكانت موهبة سوكولوف الهندسية هي التي قارنها الزملاء كثيرًا بموهبة سيمور كري - منافس ليبيديف الدائم في مسابقة الحوسبة فائقة السرعة. "كان MCP معالجًا قويًا قادرًا على معالجة دفقين مستقلين من التعليمات. عملت أجهزة خطوط الأنابيب الخاصة بالمعالج مع نوعين من الكائنات - المتجهات والقياسات. بدت النطاقات وكأنها مثبتة في خط أنابيب متجه ومعالجتها بين مكونين متجهين متجاورين. قدمت العديد من قنوات الوصول ما يصل إلى 8 مكالمات متوازية للذاكرة في دورة واحدة. " كانت جميع السمات المعمارية لـ Elbrus تقريبًا أصلية تمامًا ، لكن غالبًا ما يطلق عليها مبادئ الاقتراض من CDC و Burroughs ، وهي كذبة واضحة. بدأ ليبيديف في استخدام كل من خط الأنابيب ومبادئ الحوسبة المتوازية في وقت سابق.

لا يزال معهد ليبيديف في أفضل حالاته ، بعد أن مر بعهد يلتسين ، وإن كان بخسائر كبيرة ، ولكن دون أن يفقد إمكاناته الإبداعية. صحيح ، في تجسد جديد - في أبريل 1992 ، على أساس أقسام معهد ليبيديف للميكانيكا الدقيقة وتكنولوجيا الكمبيوتر ، تم إنشاء MCST ، والتي واصلت تطوير بنية Elbrus. في ذلك العام ، حصل أحد الموظفين الرائدين في المعهد على بكالوريوس.تم تعيين بابايان ومعظم المتخصصين في MCST من قبل شركة Intel العملاقة للعمل في فرعها في روسيا. قد يبدو الأمر سخيفًا ، لكن شركة Intel في ذلك الوقت هي التي جعلت من الممكن الاحتفاظ بالموظفين المحليين في مجال الإلكترونيات ، واستعارة بالطبع التطورات المهمة في المعهد جنبًا إلى جنب مع جزء من الموظفين. على أساس بنية Elbrus MVK ، أنشأ المتخصصون في الشركة الجديدة في عام 2007 معالج Elbrus الدقيق ، والذي كان بمثابة الأساس لأنظمة الحوسبة Elbrus-3M1 ، بتردد ساعة 300 ميجاهرتز وأداء 4.8 GFLOPS (للمقارنة ، يحتوي Intel Core2Duo 2.4 جيجا هرتز على 1.3 جيجا فلوب فقط). في الوقت نفسه ، لا يتطلب المعالج الدقيق الروسي حتى المبرد للتبريد. الإصدار المكون من معالجين من مجمع الكمبيوتر ، المسمى UVK / S ، يتمتع بأعلى أداء يبلغ 19 GFLOPS (لبيانات 32 بت). هذا هو الجواب لأولئك الذين يعتقدون أن جيشنا اليوم عليه استخدام أجهزة الكمبيوتر الشخصية من IBM مع المعالجات الدقيقة من Intel. لحسن الحظ، ليست هذه هي القضية. على الرغم من ذلك ، اضطررت إلى شراء معدات مستوردة لإنتاج الدوائر الدقيقة.

وحدة النظام مع اثنين من المعالجات الدقيقة "Elbrus" ومعقدة الحوسبة "Elbrus-3M1":

تم تصنيع المعالج الدقيق باستخدام تقنية 0.13 ميكرون ، وهو ليس رقمًا قياسيًا تقنيًا لهذا اليوم ، ولكنه لا يتخلف كثيرًا عن هذه التقنية أيضًا (كانت هذه التقنية تعتبر حداثة منذ حوالي 5 سنوات). يجري الآن تطوير المعالج الدقيق Elbrus-S على تقنية 0.09 ميكرون ، وهو بالفعل "نظام على شريحة" ، أي أنه يشتمل على وحدات تحكم في المعدات الطرفية. إنه مصمم لإنشاء أجهزة كمبيوتر أحادية اللوحة عالية الأداء للتطبيقات "القابلة للارتداء والمدمجة" ، مما يعني أن طائراتنا وصواريخنا لن تكون مزودة بمكونات مستوردة.

لكن دعنا نعود إلى الستينيات. كان اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية آنذاك هو الأول في العديد من التطورات التقنية في مجال الإلكترونيات ، والتي تم تنفيذ معظمها في إطار المشاريع العسكرية وبالتالي كانت سرية. وبسبب السرية ، ظلت هذه الإنجازات بعيدة عن اهتمام المؤرخين. مصمم BESM-6 ، المصمم السوفيتي البارز لتكنولوجيا الكمبيوتر ، سيرجي ألكسيفيتش ليبيديف ، صمم أيضًا أجهزة كمبيوتر عسكرية بحتة لأول نظام دفاع مضاد للصواريخ (ABM) لا يزال تجريبيًا:

"أصبحت أجهزة الكمبيوتر المتخصصة ، التي تم إنشاؤها تحت قيادة S. A Lebedev لنظام الدفاع المضاد للصواريخ ، أساسًا لتحقيق التكافؤ الاستراتيجي بين الاتحاد السوفيتي والولايات المتحدة خلال الحرب الباردة." أجهزة الكمبيوتر المتخصصة "Diana-1" و "Diana- تم تطوير 2 "لاسترجاع البيانات تلقائيًا من الرادار والتتبع التلقائي للأهداف. -40 ، وبعد ذلك بقليل M-50 (نقطة عائمة). أجبرت إمكانية إصابة الصواريخ الباليستية ، التي يوفرها الدفاع الصاروخي ، الولايات المتحدة على النظر عن سبل إبرام اتفاقية مع الاتحاد السوفياتي بشأن الحد من الدفاع الصاروخي ، والتي ظهرت في عام 1972."

كانت إنجازات اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في تكنولوجيا الكمبيوتر ذات أهمية قصوى للدفاع وكانت بمثابة حجة مهمة لإبرام معاهدة بشأن الحد من الدفاع الصاروخي … وفقط عندما كانت لدينا ميزة كبيرة في هذا. كان لدى الاتحاد السوفياتي عمليًا بالفعل دفاعه المضاد للصواريخ بحلول منتصف الستينيات ، عندما كان يمكن للولايات المتحدة فقط أن تحلم به. حدت المعاهدة في المقام الأول الاتحاد السوفياتي ، وليس الولايات المتحدة - نتيجة للمعاهدة ، تم نشر نظام الدفاع الصاروخي حول موسكو فقط. عندما تمكنت الولايات المتحدة أخيرًا من فعل شيء في هذا المجال (هذا بعد 30 عامًا!) ، انسحبت على الفور من المعاهدة. السؤال هو - هل كان هناك أي جدوى من أن يوقع الاتحاد السوفياتي مثل هذا الاتفاق؟ تخلينا عن درع الدفاع الصاروخي ولم نحصل على شيء في المقابل! لم تكن الولايات المتحدة ببساطة قادرة على إنشاء نفسها في ذلك الوقت. هل علمت قيادة اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية بهذا؟ إذا كانت تعرف ، فيمكن اعتبار معاهدة الصواريخ المضادة للصواريخ الباليستية فعلًا خيانة لمصالح البلاد.يذكرنا الوضع بعام 1987 ، عندما كان الاتحاد السوفيتي مستعدًا لوضع مكونات نظام دفاع صاروخي فضائي في المدار - أقمار صناعية بأسلحة الليزر "SKIF". بعد ذلك ، اقتنع غورباتشوف بالنجاح المحتمل للبرنامج ، وفرض على الفور تجميدًا أحاديًا له ، وأعلن من منصة الأمم المتحدة أن الاتحاد السوفياتي سيتخلى عن "سباق التسلح في الفضاء". تخطط الولايات المتحدة لإطلاق أقمار صناعية مماثلة في المدار فقط في عام 2012 ، بعد 25 عامًا من إغلاق برنامج سوفيتي مماثل. ليس لأن لديهم فجأة مثل هذه الرغبة. لأن تقنياتهم ، ليس بدون مساعدة المتخصصين الروس ، سمحت بذلك الآن فقط. لماذا قدمت قيادة الاتحاد السوفياتي تنازلات أحادية الجانب؟ لا توجد صيغة رسمية للإجابة على هذا السؤال.

في أوائل الستينيات ، تمكنت أجهزة الكمبيوتر الخاصة بنا من حساب مسارات الصواريخ الباليستية ، على الرغم من حقيقة أن نظام الدفاع الصاروخي لدينا كان يعمل في البداية على أجهزة كمبيوتر بطيئة نوعًا ما. كانت إنتاجية الماكينات M-40 و M-50 فقط 40 ألف و 50 ألف عملية في الثانية على التوالي. ومع ذلك ، فإن 5E92b ، وهو تعديل عسكري للطائرة M-50 ، كانت إنتاجية 500 ألف عملية في الثانية ، والتي كانت لعام 1966 ، التي بدأ إنتاجها منها ، قريبة من الرقم القياسي العالمي ، إن لم يكن كذلك. وهناك تفاصيل أخرى غير معروفة هنا.

من بين العديد من نماذج الكمبيوتر السوفيتية التي يتم ذكرها كثيرًا ، فإن أسماء سلسلة مهمة جدًا من أجهزة الكمبيوتر التي تم إنتاجها في النصف الثاني من الستينيات - أوائل السبعينيات والتي تم استخدامها بالكامل للاستحواذ على القوات المسلحة لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية نادرة. هذه آلات من سلسلة 5E (5E51 ، 5E92b ، إلخ) ، تم تطويرها بواسطة Lebedev Design Bureau. BESM-6 معروف على نطاق واسع ، لكن قلة من الناس يعرفون أن BESM-6 أصبحت مشهورة فقط لأنها خسرت مناقصة الإمدادات للقوات المسلحة لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية - العطاء الذي فاز به "5E". الجيش ، بعد أن اختار "5E" ، نوع من "رفض" BESM-6 وذهب الأخير إلى التوزيع المفتوح للصناعات المدنية. وتم تصنيف سلسلة 5E وتم شحنها فقط للجيش. تم توحيد آلات سلسلة 5E بواسطة قنوات "التبادل بين الآلات" في الشبكات المحلية ، والتي شكلت في النصف الأول من السبعينيات بيئة حوسبة متعددة المعالجات كأساس للتحكم في الفضاء وأنظمة التحكم في الأجسام الفضائية. شكلت العديد من أجهزة الكمبيوتر مجتمعة في بيئة الحوسبة هذه مجمعًا حاسوبيًا واحدًا ، والذي كان له أداء أعلى عدة مرات من BESM-6. يعمل نفس المبدأ الآن كأساس لإنشاء أجهزة كمبيوتر عملاقة حديثة - هذه معالجات فردية ، تم تجميعها في شبكة واحدة عن طريق قنوات اتصال سريعة. وهذا يتطلب وسائل خاصة. تحتوي آلات السلسلة M (M-40 ، M-50) أيضًا على نظام مقاطعة مطور ، حيث يمكنها استقبال ونقل البيانات عبر سبع قنوات تشغيل مزدوجة غير متزامنة مع عرض نطاق إجمالي يبلغ 1 ميجابت / ثانية. تم تصميم التعديل M-50 - 5E92 خصيصًا للاستخدام في مجمعات معالجة البيانات هذه.

لأول مرة في العالم ، تم استخدام قنوات تعدد الإرسال في شبكة كمبيوتر وتم تنفيذ عملية متوازية لأجهزة التحكم وذاكرة الوصول العشوائي والأجهزة الخارجية وقنوات الاتصال. من حيث الهيكل ومبدأ التشغيل ، كان أول نظام متعدد المعالجات في العالم … في عام 1959 ، تم إنشاء شبكة كمبيوتر من أجهزة كمبيوتر تفصل بينها مئات الكيلومترات - لم تكن هناك مجمعات مماثلة في الخارج في ذلك الوقت. تم بناء مركز القيادة والكمبيوتر الرئيسي للنظام "أ" على أساس الكمبيوتر 5E92. كانت شبكة الكمبيوتر نفسها فريدة من نوعها بطبيعتها ، وكانت هي التي كانت بمثابة نقطة انطلاق للبحث ، مما أدى لاحقًا إلى إنشاء شبكات معلومات وشبكات كمبيوتر عالمية أخرى. بالطبع ، هذه الشبكة نفسها لا تشبه ، على سبيل المثال ، الإنترنت الحديث ، ولكن كمجموعة من الأجهزة المستقلة التي تعمل على حل أجزاء مستقلة من مشكلة شائعة وتبادل المعلومات باستخدام بروتوكولات موحدة ، يمكن اعتبارها رائدة الشبكات العالمية اليوم.أول شبكة مماثلة ، تربط جهازي كمبيوتر TX-2 في ماساتشوستس و Q-32 في كاليفورنيا عبر خط هاتف ، تم اختبارها فقط في عام 1965 … في 4 مارس 1961 ، تم اختبار نظام دفاع تجريبي مضاد للصواريخ بنجاح - تم تدمير رأس حربي لصاروخ R-12. أظهرت التجربة أن مهمة محاربة الأهداف الباليستية المزدوجة المكونة من جسم صاروخي باليستي ورأس حربي نووي منفصل عنه قد تم حلها تقنيًا. أجريت اختبارات مماثلة في الولايات المتحدة بعد 21 عامًا.

النظام A هو نظام دفاع صاروخي. لعب العمل في مجال الدفاع الصاروخي (النظام "A") دورًا كبيرًا في تطوير تكنولوجيا الكمبيوتر في الاتحاد السوفيتي: بأمر من الجيش ، وباستخدام قاعدة عناصر بطيئة نسبيًا ، أنشأ متخصصون من مكتب تصميم ليبيديف (ITMiVT) مرافق حوسبة كانت متفوقة في معاييرها على المعايير الأجنبية. قاموا أيضًا بإنشاء إصدارات محمولة من هذه الأنظمة ، على سبيل المثال 5E261 - نظام تحكم متنقل متعدد المعالجات عالي الأداء مبني على أساس معياري. كانت هي التي تم استخدامها كجزء من أنظمة الدفاع الجوي S-300PT للأرض والبحر:

ولكن الأهم من ذلك ، أنه تم إنشاء وسائل لربط أجهزة الكمبيوتر الفردية ببيئة الحوسبة - قنوات اتصال متعددة الإرسال غير متزامنة سريعة والبرامج المقابلة. وهنا نأتي إلى مشروع آخر مهم جدًا للبلد ، النظام اوغاس - "النظام الآلي الوطني للمحاسبة ومعالجة المعلومات" ، وهو نظام إدارة اقتصادية مؤتمتة في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، يقوم على مبادئ علم التحكم الآلي. هذا النظام ، الذي طوره الأكاديمي فيكتور ميخائيلوفيتش غلوشكوف ، كان يعتمد بدقة على هذه الوسائل التقنية.

المؤلف - ماكسون