Владимир Липаев - Очерки истории отечественной программной инженерии в 1940-е – 80-е годы

Абонентское обеспечение машины М-13 содержало операционную систему, систему программирования и отладки, файловую систему, систему документирования, библиотеку типовых программ и обеспечивало [3, 11]:

• реальный масштаб времени (РМВ), режим разделения времени (РВ), пакетную обработку;

• 4 задания РМВ, 16 заданий РВ;

• многосеансовое выполнение до 256 заданий;

• устранение последствий сбоев и резервирование.

Система автоматизации программирования и отладки включала :

• ассемблеры, Т-язык;

• алгоритмический язык высокого уровня, ориентированный на векторные вычисления;

• интерактивный режим отладки заданий РВ и РМВ в понятиях используемого языка;

• файловую систему;

• систему документирования;

• библиотеку типовых программ;

• систему технического обслуживания.

Машина М-13 имела модульное построение и допускала переменную комплектацию, способную оптимально обеспечить пользователю необходимые технические характеристики. Центральная процессорная часть имела три конфигурации и могла иметь производительность в зависимости от исполнения 12* 10 6; 24*10 6и 48* 10 6операций в секунду. При этом также соответственно изменялся и объем внутренней памяти, пропускная способность центрального коммутатора и пропускная способность мультиплексного канала. Объем внутренней памяти мог составлять 8,5; 17,0 или 34,0 Мбайт, пропускная способность центрального коммутатора – 800; 1600 или 3200 Мбайт/сек., пропускная способность мультиплексного канала – 40; 70 или 100 Мбайт/сек. Эквивалентное быстродействие специализированной процессорной части машины М-13 в максимальной комплектации, при решении указанных выше задач может достигать 2,4*10 9операций в секунду.

В многопроцессорной системе 4-го поколения М-13 впервые реализована аппаратура пооперационных циклов (обеспечивающая независимость программы от числа процессоров в системе), аппаратура сегментностраничной организации памяти (перекрывающая возможности файловой системы), программноуправляемый периферийный процессор для операций типа преобразования Фурье, Уолша, Адамара, Френеля, вычисления корреляционных функций, пространственной фильтрации и т. п. Среднее быстродействие центральной части – до 50 млн. операций в секунду (или до 200 млн. коротких операций в секунду), внутренняя память – до 34 Мбайт, скорость внешнего обмена – до 100 Мбайт в секунду, эквивалентное быстродействие периферийного процессора на своем классе задач – до 2 миллиардов операций в секунду.

М.А. Карцев – автор фундаментальных теоретических работ по вычислительной технике (5 монографий, 16 изобретений). Книги «Арифметические устройства электронных цифровых машин» (русское издание – 1958 г., позднее переиздавалась за рубежом), «Арифметика цифровых машин» (1969 г.) заложили основы теории арифметических устройств; их выводы вошли в учебники «Архитектура цифровых вычислительных машин» и «Вычислительные системы и синхронная арифметика», где практически впервые сделана попытка поставить на научную основу проектирование общей структуры ЭВМ и аппаратуры для выполнения параллельных вычислений.

Специализированные ЭВМ реального времени (третья группа ЭВМ) МВК Эльбрус-1 (1979-й год) и МВК Эльбрус-2 (1984-й год) (С.А. Лебедев,

В.С. Бурцев), относились по существу к следующему этапу (1980-е – 90-е годы) развития специализированной отечественной вычислительной техники [2, 11]. Однако их целесообразно кратко представить в данном разделе, вследствие основной области применения. Эти МВК двойного применения (гражданского и военного), предназначались для использования в высокопроизводительных информационно-вычислительных и управляющих системах, в том числе, в системах непрерывного действия, работающих в реальном масштабе времени, а также в научных и промышленных вычислительных центрах коллективного пользования в пакетном режиме и в режиме реального времени.

Программное обеспечение являлось общим для МВК Эльбрус-1 и Эльбрус-2. Его отличительная особенность состояла в использовании языка высокого уровня ЭЛЬ-76, являющегося автокодом системы для написания системных программ, в частности, операционной системы, трансляторов и целого ряда управляющих программ, работающих в реальном масштабе времени. Это позволило значительно сократить время создания программ.

Создаваемые на базе МВК Эльбрус-2 вычислительные комплексы имели высокие показатели надежности и достоверности выдаваемой информации за счет модульного принципа построения и наличия системы реконфигурации, которая при возникновении сигнала неисправности от системы аппаратного контроля модуля, автоматически исключала его из состава комплекса и восстанавливала прерванный вычислительный процесс. Большое значение в достижении высоких показателей надежности имела система тестовых и диагностических программ. Их отличительной особенностью являлась способность обрабатывать динамические ситуации по сбоям и отказам, зафиксированные как на тестовых программах, так и на программах пользователя. Набранная статистическая информация по сбоям и отказам модуля использовалась для принятия решения о необходимости профилактики или ремонта устройства.

Опыт, полученный при создании системы ПРО, показал, что сроки разработок в значительной степени были связаны с временем отработки алгоритмов и программ. С целью совершенствования подготовки системных программистов ЦНПО «Вымпел» совместно с Сибирским отделением АН СССР в 1980 году решили создать в Новосибирском Академгородке конструкторское бюро системного программирования (КБ СП) в составе Вычислительного центра СО АН СССР. Конструкторское бюро должно было также оказать помощь ИТМ и ВТ в программировании и отладке для «Эльбруса».

Вскоре выяснилось, что сибирские академики решили использовать это КБ в своих научных целях, а практические задачи по программированию в интересах ПРО и СПРН их не интересуют. Возник конфликт [9, 11]. Для его разрешения министр радиопромышленности СССР Валерий Дмитриевич Калмыков, по договоренности с академиком Михаилом Александровичем Лаврентьевым, направил в Новосибирск двух своих заместителей. В Новосибирске уже на следующий день выявились принципиальные разногласия сторон. Тогда было предложено разделить КБ на две части, одну из которых перевести на одно из предприятий ЦНПО «Вымпел», а другую оставить под эгидой Вычислительного центра Сибирского отделения АН совместно с ИТМ и ВТ осваивать ЭВМ «Эльбрус». Это компромиссное предложение было принято. Часть коллектива КБ СП в количестве 100–120 человек перевели в Гомель. На базе этого коллектива, усиленного молодыми специалистами – выпускниками вузов, было создано первое в стране высококвалифицированное Конструкторское бюро системного программирования. Позже «Эльбрус-2» прошел испытания и поступил на вооружение. По два десятипроцессорных комплекса были установлены на объектах боевой системы – командно-вычислительном пункте ПРО.