Отечественные высокопроизводительные системы.
БЭСМ-6. Эта машина занимает особое место в истории развития отечественной вычислительной техники. Это была исключительно удачная оригинальная разработка. В 1967 г. запущенная в серию, она стала первой в СССР вычислительной машиной класса супер-ЭВМ с огромной по тем временам производительностью в 1 млн операций в секунду. Новые принципы, заложенные в ее архитектуру, структурную организацию и математическое обеспечение, в значительной степени повлияли на создаваемые позднее вычислительные комплексы следующих поколений.
БЭСМ-6 была построена на элементной базе транзисторных переключателей тока, диодно-резисторной комбинаторной логики и ферритовой памяти. Использовалась высокочастотная система элементов (впервые в СССР была достигнута тактовая частота 10 МГц) и компактная конструкция с короткими связями между блоками (внутренний монтаж в стойке с двусторонним расположением блоков).
Конвейерный принцип организации управления ("водопроводный", как называл его С. А. Лебедев) позволял совмещать до 14 машинных команд, находящихся на разных стадиях выполнения. При этом работа модулей оперативной памяти, устройства управления и арифметико-логического устройства осуществлялась параллельно и асинхронно благодаря наличию буферных устройств промежуточного хранения команд и данных.
Для ускорения конвейерного выполнения команд в устройстве управления были предусмотрены регистровая память хранения индексов и модуль адресной арифметики.
Ассоциативная память на быстрых регистрах (типа cache) позволяла автоматически сохранять в ней наиболее часто используемые операнды и тем самым сократить число обращений к оперативной памяти.
"Расслоение" оперативной памяти обеспечивало возможность одновременного обращения к нескольким ее модулям из различных устройств машины.
В арифметико-логическом устройстве были реализованы ускоренные алгоритмы умножения и деления (умножение на четыре цифры множителя, вычисление четырех цифр частного за один такт синхронизации), а также сумматор без цепей сквозного переноса, представляющий результат операции в виде двухрядного кода (поразрядных сумм и переносов) и оперирующий с входным трехрядным кодом (новый операнд и двухрядный результат предыдущей операции).
|
|
|
Рис.2.2. Отечественная ЭВМ БЭСМ-6. |
развитая система прерываний;
страничная организация памяти с аппаратным преобразованием математических (виртуальных) адресов в физические адреса (механизм "приписки");
аппаратные механизмы защиты памяти, что обеспечивало возможность организации мультипрограммного режима работы;
динамическое распределение памяти в процессе вычислений средствами операционной системы.
Основные технические характеристикимашины БЭСМ-6 таковы:
Быстродействие - около 1 млн. операций/сек.;
объем ОЗУ - от 32 до 128 тысяч машинных слов;
время выполнения сложения с плавающей запятой - 1,1 мксек;
время умножения - 1,9 мксек;
время деления - 4,9 мксек;
время выполнения логических поразрядных операций - 0,5 мксек.
Работа арифметического устройства совмещена с выборкой операндов из памяти.
Разрядность машинного слова - 48 двоичных разрядов.
Объем промежуточной памяти на магнитных барабанах - 512 тысяч слов.
Основные участники разработки БЭСМ-6 - С. А. Лебедев (главный конструктор), В. А. Мельников, Л. Н. Королев (заместители главного конструктора), В. П. Иванников и Э. З. Любимский - разработчики программного обеспечения БЭСМ-6. При создании БЭСМ-6 использовались основные принципы системы автоматизации проектирования ЭВМ (САПР). Компактная запись схем машины формулами Булевой алгебры явилась основой ее эксплуатационной и наладочной документации. Документация для монтажа выдавалась на завод в виде таблиц, полученных на инструментальной ЭВМ.
БЭСМ-6 серийно выпускалась Московским заводом счетно-аналитических машин (САМ) с 1967 г. в течение 17 лет. Она отличалась надежностью в работе, ею оснащались основные вычислительные центры СССР.
За более чем 25-летнюю эксплуатацию БЭСМ-6 и ее преемников было накоплено огромное и чрезвычайно важное по значимости математическое обеспечение. Без сомнения, эта разработка стала вершиной отечественной вычислительной техники.
Эльбрус-1(1977). Вычислительный комплекс со средствами аппаратной поддержки развитой структуризации программ и данных (В.С.Бурцев, Б.А.Бабаян).
ПС 2000 и ПС 3000 (1979). Начало серийного выпуска высокопроизводительных многопроцессорных универсальных вычислительных комплексов (УВК) с перестраиваемой структурой ПС 2000 и ПС 3000, реализующих распараллеливание на уровне задач, ветвей, векторных и скалярных операций в задачах геофизики, научных экспериментов и др. областей. Разработчики: ИПУ (Москва), НИИУВМ (Северодонецк). И.В.Прангишвили, В.В.Резанов.
Эльбрус-2 (1985). Начало выпуска многопроцессорного вычислительного комплекса Эльбрус-2 производительностью при 10 процессорах до 125 млн. оп/сек (MIPS). Разработчики: В.С. Бурцев и др..
Эльбрус 3.1(1990). Выпуск и ввод в эксплуатацию векторно-конвейерной суперЭВМ Эльбрус 3.1 на базе модульных конвейерных процессоров разработки ИТМ и ВТ имени С.А. Лебедева. Разработчики: Г.Г. Рябов, А.А. Соколов, А.Ю. Бяков. Производительность в однопроцессорном варианте – 400 MFLOPS