Команда
Контакти
Про нас

    Головна сторінка


секретний паралелізм





Дата конвертації30.05.2019
Розмір5.51 Kb.
Типдоповідь

Наталія Дубова

У 1972 році завершилося створення нової ЕОМ для структури СПРН.

В СРСР оборонні завдання завжди займали особливе місце в спектрі застосувань ОТ. Державна військова машина була найвпливовішим і надійним замовником для розробників. Ісаак Брук, творець однієї з радянських шкіл ЕОМ, в цьому відношенні повівся досить непрактично, увірувавши в необхідності розвивати ВТ як самостійна наукова дисципліна, що не прив'язуючи його до певних, в тому числі військовим застосуванням. Його учень, Михайло Карцев, розумів, що в СРСР це мало реально. Надзвичайно цікаві машини Карцева до початку 90-х були засекречені, оскільки на них базувалася радянська система стеження за штучними об'єктами в навколоземному просторі і раннього попередження про ракетний напад (СПРН). У 1972 році завершилося створення нової ЕОМ для структури СПРН, яку розробники, продовжуючи Бруковська традиції, називали М-10, а замовник позначав як 5Е66.

Складна і розгалужена структура СПРН пред'являла особливі вимоги до потужності обчислювальних машин. C середини 60-х Карцев зайнятий напруженими пошуками можливостей підвищення продуктивності ЕОМ. Він приходить до висновку, що при збереженні традиційної структури швидкодію машини в кінці кінців досягне певної межі, за яким подальше зростання продуктивності виявиться неможливий. Причина - в обмеженій швидкості поширення електричних сигналів, навіть при використанні все більш досконалої елементної бази. Вихід Карцев бачив в створенні багатопроцесорних систем, які можуть паралельно виконувати різні частини обчислювальних задач. Карцев розвинув цілу теорію паралелізму, показавши, що більшість завдань, пов'язаних з обробкою масивних потоків інформації, допускають розпаралелювання в тому чи іншому вигляді. А ключ до ефективного вирішення особливо великих завдань лежить в створенні комбінованих обчислювальних комплексів, які будуть поєднувати многопроцессорность і об'єднання декількох автономних машин в єдину систему.

У 1967 році Карцев запропонував сміливий проект такого комплексу - М9. Система повинна була складатися з декількох великих блоків - «зв'язок», об'єднаних потужними магістральними сполуками. Центральна роль призначалася «функціональної зв'язці» - матриці елементарних обчислювачів із загальним потоком команд (архітектура класу SIMD), яка повинна була виконувати операції немає над числами, як в традиційних машинах, а над функціями одного або двох операндів, визначених у дискретних точках. Реалізація алгоритмів з меншим паралелізмом покладалася на інший, лінійний блок елементарних обчислювачів - «числову зв'язку», фактично векторну машину. Ще одна, «асоціативна зв'язка», призначалася для виконання операцій порівняння.

Крім розпаралелювання за допомогою матричних і векторних процесорів проект М-9 передбачав синхронне об'єднання декількох машин в одну систему. За оцінками розробників, реалізація всіх цих ідей повинна була забезпечити швидкодію в мільярд операцій у секунду. Доповідь про М-9 на симпозіумі Академії наук в Новосибірську, підкріплений ретельно викладом технічних рішень і принципів ПО, справив велике враження на слухачів. Адже це був 1967 рік, коли ще не пішла в експлуатацію БЕСМ-6 з максимальною продуктивністю в мільйон операцій в секунду.

Проекту, однак, не судилося втілитися в життя. Для 60-х це було занадто сміливе рішення доступного на той момент рівня технологій і елементної бази. Крім того, виникли організаційні складнощі - проектом зацікавилися розробники нової системи ПРО, а не традиційні замовники Карцева. В результаті відділ під керівництвом Михайла Олександровича був фактично вигнаний з ІНЕУМ. З 1967 року веде свою історію НДІ обчислювальних комплексів, хоча статус інституту колектив Карцева отримав тільки в 1975 році.

Однак частина проекту М-9 все-таки стала реальною машиною. Перша радянська векторно-паралельна многопроцессорная ЕОМ М-10 - це не що інше, як «числова зв'язка» М-9. В кінці 60-х почалася робота над проектом суцільного поля надгорізонтального спостереження за космічними об'єктами, який передбачав розгортання нових радіолокаційних станцій і істотне розширення можливостей командного пункту для всієї системи. Якщо перша черга радянської СПРН базувалася на машині М4-2М, то тепер перед Карцевим була поставлена ​​задача створити нову суперпродуктивної ЕОМ, адекватну різко збільшеним вимогам до інтенсивності обробки даних. І Карцев з успіхом її вирішує, реалізуючи свої ідеї комплексного паралелізму. М-10 представляла собою многопроцессорную обчислювальну систему на мікросхемах з можливістю розпаралелювання на рівнях команд (довге командне слово з двома кодами операцій для одночасного виконання на різних арифметичних пристроях) і даних (векторні операції). Крім того, кілька машин могли комплексіроваться в єдину систему - таким чином розпаралелювання розширювалося і на рівень завдань.

До початку 80-х М-10 з швидкодією близько 5 млн. Операцій в секунду, ємністю внутрішньої пам'яті 5 Мбайт і пропускною спроможністю мультиплексного каналу 6 Мбайт / с перевершувала всі радянські машини. А реальний виграш у швидкодії на конкретних завданнях іноді був просто фантастичним - в певних фізичних розрахунках М-10 надавалась швидше БЕСМ-6 більше ніж в 20 разів, і в 45 разів перевищувала одну з старших моделей ЄС. У цій ЕОМ Карцев ще на початку 70-х реалізує базові принципи RISC-системи - довге командне слово для завдання операцій, скорочений набір команд і виконання більшості операцій за один такт. Операційна система з поділом часу дозволяла одночасно працювати на машині з восьми термінальних пультів.