Файл: История развития средств вычислительной техники (ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ ВЫЧЕСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ).pdf

Однако существует немало устройств, которые имеют довольно серьезную технологию обработки информации. Примером тому является компания CubicRobotics из России, которая имеет уникальную систему VOIS (Voice Intellectual Operation System). Это единственная компания, которая создала (частично) искусственный интеллект и имеет рабочий прототип.

2. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ В ПЕРИОД СССР И РОССИИ

2.1 Вычислительная техника времен СССР

Начало информатики и создание первых ЭВМ в СССР связано с работами И. С. Брука. В августе 1948 г. был представлен проект «Автоматическая цифровая электронная машина» и заявка на изобретение. 4 декабря того же года Государственный комитет Совета Министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство зарегистрировал авторское свидетельство за номером 10475 – это первый официально зарегистрированный документ, связанный с развитием вычислительной техники в СССР.

Параллельно, в 1948 г., в Киеве вопросами создания счетных машин начал заниматься проф. С. А. Лебедев, который 8 января 1951 г. на заседании ученого совета доложил о результатах испытаний действующего макета.

Так в декабре 1951 г. практически одновременно и независимо в Советском Союзе были изготовлены и введены в эксплуатацию две электронные цифровые машины. Независимо от этих двух проектов в 1953 г. была создана быстродействующая ЭВМ «Стрела» со скоростью работы 2000 операций в секунду.

Итак, рассмотрим эволюцию советских ЭВМ.

ЭВМ БЭСМ-1. Родоначальник легендарной серии БЭСМ. На момент создания машина БЭСМ-1 стала самой быстродействующей в Европе и одной из наиболее быстродействующих ЭВМ в мире.

БЭСМ-1 была машиной параллельного действия, важной ее особенностью стало введение операций над числами с плавающей запятой с обеспечением большого диапазона используемых чисел (от 10^–9 до 10¹⁰).

БЭСМ-2 представляла собой серийный аналог БЭСМ-1, хотя система команд машины несколько отличалась от БЭСМ-1, в ней были исключены редко использовавшиеся команды (например, передача модуля числа) и добавлены новые.

Вершиной же эволюции серии стала знаменитая БЭСМ-6. В ней впервые в отечественной практике и независимо от зарубежных ЭВМ был широко использован принцип совмещения выполнения команд (до 14 одноадресных машинных команд могли находиться на разных стадиях выполнения) – то, что ныне называется «конвейер команд»^[24].

«Урал». С ЭВМ «Урал-1» началось широкое внедрение ЭВМ на относительно небольших предприятиях. Интересная особенность «Уралов» - наличие автокода АРМУ («Автокод Ряда Машин Урал»), обеспечивающего полную совместимость от меньшей машины к большей, хотя каждая ЭВМ «Урал» имела собственный транслятор с языка АРМУ на свой машинный язык – это означало, что обратная совместимость ЭВМ типа «Урал» существовала только на уровне АРМУ).

В 1953 г., после окончания работ по созданию ЭВМ «Стрела», началось проектирование нескольких специализированных ЭВМ – «Погода», «Кристалл», «Гранит», М-46, М-56, М-17, М-27. ЭВМ «Стрела» и БЭСМ были дороги и очень сложны, поэтому служили преимущественно для создания ракетно-ядерного щита страны и были недоступны для других сфер. Соответственно, в целях расширения использования ЭВМ в обороне страны и народном хозяйстве было принято решение о создании ряда специализированных ЭВМ. Они создавались на элементной базе и конструктивных элементах ЭВМ «Урал», благодаря своей экономичности они долгое время оставались эффективными инструментами решения своих задач, пока им на смену не пришли универсальные ЭВМ типа «Минск», «Раздан» (1960–1961 гг).

ЭВМ «Минск». С 1959 по 1969 гг. в Белоруссии было разработано несколько типов ЭВМ, ставших на много лет основой парка ЭВМ страны, и налажено их крупносерийное производство. Машины серии «Минск» появились тогда, когда в Москве уже несколько лет работали множество других ЭВМ, тем не менее машины «Минск» практически не столкнулись с конкуренцией в своем сегменте (малые машины общего назначения).^[25] В августе 1960 г. закончилось создание ЭВМ «Минск-1». Программирование «Минск-1» велось в машинных кодах, однако в комплекте поставки была библиотека стандартных программ, содержащая около 100 программ общим объемом 7500 команд. В этот период велись серьезные работы по созданию первых систем автопрограммирования – трансляторов «Автокод ИНЖЕНЕР» и «Автокод ЭКОНОМИСТ».

Следующей стала ЭВМ «Минск 2», в которой впервые в ЭВМ серии «Минск» появляется плавающая запятая для представления чисел, семь разрядов отводились под представление порядка (включая знак порядка). В «Минск-2» впервые в минских машинах использовано аппаратно-программное прерывание программ методом приостановок для работы с устройствами вывода информации и с экстракодами (тоже нововведение для машин этой серии). Прерывание программ и экстракоды были рассчитаны на будущее и более эффективно использовались в расширенном комплекте машины — ЭВМ «Минск-22»^[26].

В 1966 г. закончилось создание ЭВМ «Минск-23», предназначенной для обработки данных при решении планово-экономических задач, задач статистики, управления производством, информационного поиска. Быстродействие «Минск-23» составляло около 7000 операция/с. Она была первой отечественной машиной с символьной логикой и переменной длиной слова и команды. В «Минск-23» был реализован многопрограммный режим работы, машина обеспечивала параллельное выполнение трех рабочих и пяти служебных программ. Впервые в состав программного обеспечения отечественных ЭВМ в СПО «Минск-23» вошла операционная система. Завершением серии машин «Минск» стала ЭВМ «Минск-32». Главная цель разработки – выпуск современной машины массового применения, объединяющей в себе лучшие черты машин «Минск-23» и «Минск-22М» при полной совместимости с последней на уровне носителей информации и прикладных программ. ЭВМ «Минск-32» выпускалась вплоть до 1975 г. »Минск-32» стала самой распространенной ЭВМ общего назначения в СССР^[27].

«Сетунь». Малая автоматическая цифровая машина «Сетунь» была создана в Вычислительном центре МГУ. Одна из самых интересных ее особенностей — использование троичной системы счисления (см. PC Magazine/RE, 4/2009). Использование в качестве основного элемента схем машины магнитного усилителя с тактовой частотой 200 кГц вместе с применением троичной системы счисления позволили обеспечить хорошую скорость выполнения операций. Троичная система счисления с цифрами 0, 1, –1 обладает, кроме того, и другими преимуществами по сравнению с двоичной. Благодаря наличию «положительной» и «отрицательной» цифр не требуется разряд для отображения знака, что существенно упрощает логику арифметических операций.

Опытный образец машины «Сетунь-70» функционировал в составе автоматизированной системы обучения «Наставник» на факультете ВМиК МГУ до замещения его серийным микрокомпьютером «Электроника НЦ 80-20» (ДВК-2) в 1987 г.

М-9, М-10. Не менее интересный проект – вычислительные системы серии М-x. В этих машинах были заложены весьма необычные идеи параллельной обработки информации, часть из которых, увы, не реализована и сегодня. В частности, это функциональный подход к арифметике для параллельных вычислений. Архитектура М-9 предусматривала выполнение арифметических и логических операций над новым классом операндов – не над числами, а над функциями одной или двух переменных. Основную вычислительную мощность должна была обеспечить функциональная связка в виде «решетки» процессоров (32x32), выполняющих операторы над 16-разрядными операндами. Выгоды матричной схемы очевидны. Изначальный проект М-9 не был реализован в полном объеме по ряду технических и организационных причин, но в 1969 г. началась разработка М-10. Первый образец машины появился в 1973 г., и на ней был получен целый ряд практически значимых научных результатов^[28].

СМ и ЕС ЭВМ. Создание унифицированного семейства совместимых ЭВМ общего назначения практически началось в СССР в 1968 г.. В 1969 г. задача создания отечественного унифицированного ряда ЭВМ трансформировались в международную программу создания Единой системы ЭВМ стран социалистического содружества.

С 1974 г. стержнем научно-технической политики Минприбора СССР в области средств вычислительной техники стало создание Системы малых ЭВМ (СМ ЭВМ). СМ ЭВМ была построена как агрегатная система технических и программных средств вычислительной техники, нормативного, методического, эксплуатационного обеспечения и стандартов. В 1970 г. были проведены совместные (межгосударственные) испытания первых девяти устройств ЕС ЭВМ, а в 1971 г. прошла совместные испытания первая машина Единой системы — отечественная ЭВМ ЕС-1020, разработанная Минским НИИЭВМ.

В том же году прошли совместные испытания 20-ти типов периферийного оборудования, в том числе первые в странах содружества накопители на сменных магнитных дисках (НРБ и СССР) и магнитных лентах (НРБ, СССР, ГДР), полностью совместимые с зарубежными аналогами.

В начале 1980-х гг. уже было понятно, что персональные компьютеры станут одним из основных направлений развития ИТ в мире, и выпуск IBM PC только лишний раз это доказал. Первым разработанным в СССР и освоенным в серийном производстве персональным компьютером стала ЭВМ «Агат». Ее серийное изготовление начал в 1984 г. Лианозовский электромеханический завод. В 1982 г. в НИИВК разработчиками были изготовлены макетные образцы ПЭВМ «Агат», которые использовались для отладки программного обеспечения. На одном из таких образцов отрабатывались программы подготовки и проведения операций в Институте микрохирургии глаза под руководством члена-корреспондента АН СССР С. Н.

2.2 Персональные компьютеры РФ 

ИТ-рынок России ПК насыщали в годы, последовавшие после перестройки – и уже зарубежной техникой. На тот момент цена IBM PC могла превышать стоимость автомобиля «Волга». Так или иначе, к 1993–1995 гг. основную массу участников рынка продажи ПК составляют небольшие фирмы, торгующие «по „Мо`биле“« (от названия популярного в те годы сборника цен) и предлагающие забытые ныне конфигурации в стиле «386/10/640/косые флопы».

Тогда же из огромной массы всевозможных СП и кооперативов, торговавших компьютерами, уже начала выкристаллизовываться нынешняя ИТ-индустрия, с серьезными игроками и изготовителями. Появляются и отечественные производства, например, Шуйский завод «Аквариус».

В 2003–2007 гг. идет самый настоящий расцвет отечественного производства ПК. Появляется множество компаний-изготовителей, некоторые известны и сегодня: Arbyte, DEPO, Desten, Kraftway, K-Systems, Meijin, «Формоза», «Аквариус».

Сейчас отечественная индустрия не стоит на месте. Совсем недавно объединенный холдинг «Росэлектроника» (входит в «Ростех») в рамках конференции «ЦИПР 2017» в Иннополисе (Татарстан) представил первые образцы персональных компьютеров и серверов на базе микропроцессоров «Эльбрус-8С». Новая отечественная техника, по данным разработчиков, имеет повышенную производительность и гарантирует пользователям высокий уровень защиты информации. Новые серверы предназначены для обработки больших объемов информации, в том числе в режиме реального времени.

Это новое поколение отечественной вычислительной техники. Все этапы сборки осуществляются на отечественных производственных площадках и на предприятиях отечественных партнеров. Все это гарантирует высокий уровень информационной безопасности оборудования.

Рисунок 4 – Чипы «Эльбрус-8С» в 4-процессорной серверной системе

В составе объединенной «Росэлектроники» разработку и внедрение программно-аппаратных платформ «Эльбрус» ведет Институт электронных управляющих машин (ИНЭУМ) им. И. С. Брука. Разработкой и производством процессором «Эльбрус-8С» занимается компания МЦСТ. Первые образцы процессоров «Эльбрус-8С» для лабораторных экспериментов были получены в конце 2014 г. Массовое производство процессоров будет производиться с соблюдением норм 28-нанометрового технологического процесса.

Установочная партия 2- и 4-процессорных серверов на основе «Эльбрус-8С», согласно данным «Росэлектроники», будет выпущена к концу 2017 г.

Универсальные микропроцессоры «Эльбрус-8С» являются полностью российской разработкой. Кристалл каждого процессора имеет 8 процессорных ядер с улучшенной 64-разрядной архитектурой «Эльбрус» третьего поколения, кэш-память L2 суммарным объемом 4 МБ (8 х 512 КБ) и кэш-память L3 объемом 16 МБ. 

Особенности архитектуры «Эльбрус» подразумевают возможность выполнять на каждом ядре до 25 операций за один машинный такт. Чипы поддерживают технологию динамической двоичной трансляции, позволяющей обеспечивать исполнение приложений и операционных систем, распространяемых в двоичных кодах x86, в том числе в многопоточном режиме.

Процессоры «Эльбрус-8С» поддерживают режим защищенных вычислений с особым аппаратным контролем целостности структуры памяти, который позволяет обеспечить высокий уровень информационной безопасности использующих его программных систем.