Компьютерра - Компьютерра PDA N144 (05.11.2011-11.11.2011)

Конечно, научиться засекать такие ракеты с помощью мощных радарных установок научились достаточно быстро, а вот с задачей расчёта их прогнозных траекторий и отправки навстречу противоракет учёные долгое время справиться не могли. Работавшие в режиме реального времени радары были приборами аналоговыми, разрабатывавшимися изначально для взаимодействия только с человеком-оператором. Своевременный же и точный расчёт траектории вражеских целей могли выполнить лишь компьютеры - инструмент в те годы сравнительно новый и вовсе не адаптированный к работе с такой периферией, как радиолокаторы.

Решение задачи "скрещивания ежа с ужом" было поручено научному коллективу из Института точной механики и вычислительной техникипод управлением Сергея Алексеевича Лебедева, которого вполне заслуженно именуют отцом первых советских компьютеров. К этой ответственной работе Лебедев подошёл нестандартно и привлёк группу талантливых студентов Московского энергетического института, среди которых был Всеволод Сергеевич Бурцев.

Именно Всеволод Бурцев к середине пятидесятых разработал метод селекции и оцифровки радиолокационного сигнала - базу систем автоматического наведения на цель. В основе таких систем находились специальные компьютеры - управляющие вычислительные системы реального времени. Будучи не столь мощными, как их собратья общего назначения, эти ЭВМ имели архитектуру, специально "заточенную" под вычисления в реальном масштабе времени и необходимость взаимодействия с многочисленными объектами, работающими в аналоговом режиме.

Первые такие ЭВМ специального назначения - "Диана-1" и "Диана-2" были разработаны коллективом под управлением Бурцева в рамках системы наведения на воздушные цели истребителей и легли в основу кандидатской диссертации Всеволода Сергеевича. Заслушивавший её ученый совет единогласно присудил ей статус докторской.

Наряду с развитием науки Всеволод Сергеевич Бурцев вёл активную преподавательскую деятельность в стенах Московского физико-технического института.

Развивая эту работу, коллектив Бурцева придумал основные принципы построения системы ПРО, работающей в автоматическом режиме. В его состав входили радиолокаторы дальнего обнаружения, локаторы захвата и ведения цели, радары, связанные с противоракетами, и, конечно же, вычислительный комплекс, управляющий всем этим хозяйством. И зачастую все эти объекты были разнесены на сотни километров. А это означало сложности, связанные с их коммуникацией, получением и своевременной обработкой информации.

Для решения этой проблемы коллективом Бурцева была предложена уникальная для того времени архитектура вычислительного комплекса. В отличие от большинства тогдашних ЭВМ общего назначения, к примеру лебедевской БЭСМ, управление вычислительным процессом в которой было построено на основе последовательной работы всех её устройств (устройство выборки команды, арифметическое устройства, устройство управления вводом-выводом), в спецЭВМ Бурцева все эти устройства получили автономное управление и фактически рассматривались как автономно работающие процессоры, асинхронно обращающиеся к общей оперативной памяти.

Чтобы это стало возможным, был разработан мультиплексный канал обращения к памяти, благодаря которому работа арифметического устройства с памятью происходила на фоне параллельной записи в память данных со стороны устройств выборки команды и управления вводом-выводом.

Последовательная диаграмма вычислительного цикла БЭСМ

Параллельная диаграмма М-40

Таким образом, архитектура противоракетной ЭВМ стала одной из первых реализаций многопроцессорных ЭВМ с общем полем памяти - исторического фундамента современных суперкомпьютеров.

Разработанная на базе этой архитектуры вычислительная машина М-40, обладая оперативной памятью объёмом 4096 сорокоразрядных слов, обеспечивала производительность в сорок тысяч операций в секунду, что больше чем в три раза превышало производительность БЭСМ (12 000 операций в секунду).

Именно М-40 стала основой экспериментального многомашинного комплекса ПРО, разработанного для того, чтобы проверить возможность перехвата межконтинентальных баллистических ракет в автоматическом режиме. В рамках эксперимента М-40 в комплексе со спецЭВМ радиолокационных станций точного наведения и машиной М-4, управляющей станцией дальнего обнаружения, управляла наведением на цель и сопровождением противоракеты. Параллельно с этим экспресс-информация о процессах перехвата записывалась на магнитный барабан. С ней работала ЭВМ М-50 - модернизация М-40 для выполнения вычислений с плавающей запятой. Кроме того, все данные о пуске противоракеты и сопровождении ею цели фиксировались на контрольно-регистрирующей аппаратуре, использующей магнитную ленту. Запись всего процесса выполнения боевого задания позволяла в дальнейшем проигрывать его, анализировать и корректировать программы машин, входивших в вычислительный комплекс.

М-40 была связана с другими объектами комплекса с помощью пяти дуплексных, асинхронно работающих радиорелейных каналов длиной от ста до двухсот километров, подключённых к ней через специальный процессор приёма и передачи данных.

При этом в ходе выполнения расчётов суммарная информация от периферийных ЭВМ комплекса поступала на него с невиданной для того времени пропускной способностью - один мегабит в секунду.

Экспериментальный многомашинный вычислительный комплекс для системы ПРО убедительно доказал жизнеспособность идеи автоматического управления перехватом ракет противника.

В начале шестидесятых годов прошлого столетия на уровне руководства СССР было принято решение о развёртывании боевой системы ПРО, построенной на принципах этого экспериментального комплекса. Система должна была обеспечить перехват и уничтожение ракет противника, направленных на Центральный административно-промышленный район СССР. Задачу по разработке вычислительной базы этой системы возложили на коллектив Бурцева.

Основная вычислительная машина стрельбового комплекса "Алдан" ЭВМ 5Э92б

Для боевой системы ПРО Бурцев решил существенно усовершенствовать архитектуру М-40, оптимизировав её под задачи реальных боевых пусков противоракет и характеристики полёта известных вражеских "межконтиненталок". В отличие от М-40, в новой ЭВМ процессор приёма и передачи данных был её неотъемлемой частью и именовался процессором ввода-вывода. Он обеспечивал не только приём и передачу данных с радиолокаторов и других ЭВМ комплекса по более чем пятидесяти телефонным и телеграфным каналам, но и управлял четырьмя ёмкими (по 16 000 слов каждый) магнитными барабанами и шестнадцатью накопителями на магнитной ленте для контрольно-регистрирующей аппаратуры. Производительность этого "вспомогательного" процессора составляла тридцать семь тысяч операций в секунду и фактически была сопоставима с мощностью основного процессора экспериментальной М-40. Основной же вычислитель новой машины выполнял пятьсот операций в секунду. Именно поэтому первоначально её решили назвать М-500. Однако в ходе создания Министерством обороны проектной документации на стрельбовый комплекс, имевший код 5Ж57, компьютер получил новую маркировку такого же стиля - 5Э92б.