Перспективы развития компьютеростроения в России - Студенческий научный форум

XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Перспективы развития компьютеростроения в России

Селиванов Н.И. 1
1КИЖТ УрГУПС
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Многие люди пользуясь современными ЭВМ, не думают об их прародителях, к примеру первая ЭВМ ЭНИАК(Электронный числовой интегратор и вычислитель — англ. ENIAC, сокр. от Electronic Numerical Integrator and Computer) (не считая комплекса Z3) обладала производительностью 500 Флопс, а современный процессор среднего класса Intel i7-4770 249 ГигоФлопс1. Да, сравнивать ихнекорректно, т.к. они созданы для различных задач, причем ЭНИАК был создан на радио-лампах, а Intel i7-4770 на резисторах.

Теперь рассмотрим российский ЭВМ на радиолампах и современных транзисторах. Созданная в 1944 году МЭСМ (Малая электронная счётная машина) и микропроцессор Эльбрус-8С в 2017 году. Они обладают 3000 Флопс и 125 ГигоФлопс соответственно. За эти 73 года произошло не мало интересного,
теперь рассмотрим материально-техническую сторону вопроса. Посмотрим, как, что и когда разрабатывали, производили в Советском Союзе, какие компьютеры и какие электронно-вычислительные машины тогда проектировали, делали. В конце 1948 года,  в секретной лаборатории в Феофании под Киевом, под руководством директора Института электротехники АН Украины и по совместительству руководителя лаборатории Института точной механики и вычислительной техники АН СССР Сергея Александровича Лебедева, начались работы по созданию Малой Электронной Счетной Машины (МЭСМ). В целом, конец 1948-го года был крайне продуктивным временем для создателей первых отечественных компьютеров. Лебедев реализовал основополагающие принципы построения вычислительных агрегатов, такие как:
1. Наличие арифметических устройств, памяти, устройств ввода/вывода и управления;
2. Кодирование и хранение программы в памяти, подобно числам;
3. Двоичная система счисления для кодирования чисел и команд;
4. Автоматическое выполнение вычислений на основе хранимой программы;
5. Наличие как арифметических, так и логических операций;
6. Использование численных методов для реализации вычислений;
7. Иерархический принцип построения памяти.
Проектирование, монтаж, отладка МЭСМ были выполнены в рекордно короткие сроки, примерно за два года, и проведены силами всего 17 человек. Это был коллектив из 12 научных сотрудников и 5 техников. Пробный пуск машины МЭСМ состоялся 6 ноября 1950 года, регулярная эксплуатация — 25 декабря 1951 года. Лебедевым были выдвинуты, обоснованы и реализованы принципы ЭВМ с хранимой в памяти программой. Это независимо от Джона фон Неймана. В 1953 году коллективом, возглавляемым Лебедевым, создается первая большая ЭВМ — БЭСМ-1 (от Большая Электронная Счетная Машина), выпущенная в одном экземпляре. Она создавалась уже в Москве, в Институте точной механики (сокращенно — ИТМ) и Вычислительном центре АН СССР, директором которого и стал Лебедев, а собрана была на Московском заводе счетно-аналитических машин (сокращенно — САМ). После комплектации усовершенствованной элементной базой оперативной памяти БЭСМ-1, ее быстродействие достигло 10000 операций в секунду — на уровне лучших в США и лучшее в Европе. В 1958 году после еще одной модернизации оперативной памяти БЭСМ, уже получившая название БЭСМ-2, была подготовлена к серийному производству на одном из заводов Союза, которое и было осуществлено в количестве нескольких десятков. ЭВМ первого поколения выпускались в СССР довольно долго. Даже в 1964 году в Пензе еще продолжала производиться ЭВМ "Урал-4", служившая для экономических расчетов.

А теперь второй этап развития вычислительной техники, я считаю его самым интересным. Он характеризуется созданием развитых языков программирования. Это и Алгол, и Фортран, и Кобол… Освоением процесса автоматизации управления потоком задач с помощью самой ЭВМ, то есть разработкой операционных систем. Появился мультипрограммный режим обработки данных. Наиболее характерные черты этих ЭВМ, обычно называемых "ЭВМ второго поколения":
- совмещение операций ввода/вывода с вычислениями в центральном процессоре;
- увеличение объема оперативной и внешней памяти;
- использование алфавитно-цифровых устройств для ввода и вывода данных;
- "закрытый" режим для пользователей: программист уже не допускался в машинный зал, лишь сдавал программу на алгоритмическом языке оператору для дальнейшего пропуска на машине.

На этом и закончилась история советских прорывных ЭВМ и началось сплошное копирование суперкомпьютеров IBM.

Советская промышленность была в полной мере компьютеризирована, но большое количество слабо совместимых между собой проектов и серий (Хочу указать, что в СССР не было единства в создании ЭВМ, т.е. каждый институт создавал свои версии.) привело к некоторым проблемам. Основное «но» касалось аппаратной несовместимости, что мешало созданию универсальных систем программирования: у всех серий были разные разрядности процессоров, наборы команд и даже размеры байтов. Да и массовым серийное производство советских компьютеров вряд ли можно назвать (поставки происходили исключительно в вычислительные центры и на производство). В то же время отрыв американских инженеров увеличивался. Так, в 60-х годах в Калифорнии уже уверенно выделялась Кремниевая долина (агломерация высокотехнологичных компаний, связанных с разработкой и производством компьютеров и их составляющих, особенно микропроцессоров, а также программного обеспечения, устройств мобильной связи, биотехнологии и т. п), где вовсю создавались прогрессивные интегральные микросхемы.

В 1968-м году была принята директива «Ряд», по которой дальнейшее развитие электронно-вычислительной техники СССР направлялось по пути клонирования компьютеров IBM S/360. Сергей Лебедев, остававшийся на тот момент ведущим инженером-электротехником страны, отзывался о «Ряде» негативно – путь копирования по определению являлся дорогой отстающих. Но руководством страны в конце 60-х годов было принято решение о замене всех разнокалиберных отечественных разработок среднего класса на Единое Семейство ЭВМ на базе архитектуры IBM 360-американского аналога. На уровне Минприбора было принято аналогичное решение в отношении мини-ЭВМ. Потом, во второй половине 70-х годов, в качестве генеральной линии для мини- и микро-ЭВМ была утверждена архитектура PDP-11, также иностранной фирмы DEC. Решение чудовищное по своей сути. В результате производители отечественных ЭВМ были принуждены копировать устаревшие образцы IBM-вской вычислительной техники. Это было начало конца. Это было, без преувеличения, диверсией. Развитие средних и малых ЭВМ в СССР в связи с таким шагом контрреволюционеров было заторможено всерьез и надолго. Вредящие чиновники-ревизионисты из правящей верхушки того времени, советской вычислительной технике закрыли путь к развитию.

Отныне все должны были копировать устаревшую американскую технику. С начала 70-х годов разработка малых и средних средств вычислительной техники в СССР начала деградировать. Был организован ВНИИЦЭВТ. Были вместе с этим расформированы почти все творческие коллективы, закрыты конкурентные разработки. Отныне все должны были копировать штатовскую технику, причем отнюдь не самую совершенную. Гигантский коллектив этого ВНИИЦЭВТ копировал IBM, а коллектив ИНЭУМ — DEC. Вместо дальнейшего развития проработанных и испытанных концепций компьютеростроения огромные силы институтов вычислительной техники страны стали заниматься механическим полузаконным копированием западных ЭВМ, ибо шла холодная война, экспорт современных технологий компьютеростроения в СССР, в большинстве империалистических стран был законодательно запрещен.  Отечественная электронная промышленность вынужденно встала на путь клонирования американских компонентов для обеспечения возможности создания аналогов западных ЭВМ.

Однако и при таком печальном положении не были свернуты все отечественные оригинальные разработки. Так, с 1975 года группой Прангишвили и Резанова в научно-производственном объединении "Импульс" начал разрабатываться вычислительный комплекс ПС-2000 с быстродействием в 200 Флопс, пущенный в производство в 1980 году и применявшийся в основном для обработки геофизических данных, — поиска новых месторождений полезных ископаемых. В этом комплексе максимально использовались возможности параллельного исполнения команд программы, что достигалось хитроумно спроектированной архитектурой. Коллектив Бурцева продолжал работу над серией ЭВМ "Эльбрус", и в 1980 году ЭВМ "Эльбрус-1" был запущен в серийное производство. Симметричная многопроцессорная архитектура с общей памятью, реализация защищенного программирования с аппаратными типами данных, единая операционная система для многопроцессорных комплексов — все эти возможности, реализованные в серии "Эльбрус", появились раньше, чем на Западе. Большие советские компьютеры во многом еще превосходили западные образцы, да и стоили гораздо дешевле.

С 1991 г, с уничтожением СССР, для бывшей советской науки настали тяжелые времена. Вследствие разрушения системы социализма, прервались взаимосвязи заводов-производителей ЭВМ из бывших союзных республик, ныне стран СНГ и ЕС.  Масштабное, организованное компьютерное производство стало невозможным. Многие разработчики отечественной вычислительной техники были вынуждены работать не по специальности, теряя квалификацию и время. Единственный экземпляр разработанного еще в советское время компьютера "Эльбрус-3", в два раза более быстрого, чем самая производительная американская супермашина того времени Cray Y-MP, в 1994 году был капиталистами-преступниками разобран и пущен под пресс. Оставшиеся НИИ стали создавать крупные вычислительные системы на импортных компонентах. Так, в НИИ “Квант” под руководством Левина ведется разработка вычислительных системы МВС-100 и МВС-1000, основанных на иностранных процессорах Alpha 21164 (производства DEC-Compaq). Правда, приобретение такого оборудования ныне затруднено действующим эмбарго на экспорт в Россию высоких технологий. Возможность же применения подобных комплексов в оборонных системах крайне сомнительна, — никто не знает, сколько в них можно найти встроенных специально браков с жучками, срабатывающими по сигналу и выводящие из строя систему. Еще осуществляется сборка компьютеров из импортных комплектующих и создание отдельных устройств, например, материнских плат, — опять-таки все из готовых импортных дешевых компонентов, при этом размещаются заказы на производство на заводах Юго-Восточной Азии, так как там рабочая сила банально дешевле и законы по ее социальному обслуживанию не такие жесткие. Однако и таких разработок весьма мало.

История затянулась, но теперь вернемся к теме. Какое-же будущее ждет нашу электронную промышленность, в частности компьютерную отрасль, при капитализме, если учесть вышеперечисленные факты? При социализме оказались нужны новые производительные силы, сверхмощные компьютеры для упрощения регулирования производственного процесса. Прогресс науки и техники так или иначе должен находиться в полном соответствии с производственными силами и отношениями в социалистическом обществе.

Совершенствование социалистического производства целиком отвечало и отвечает назревшим потребностям общества. США свои первые ЭВМ использовали 70 лет назад в первую очередь в военной области. Не жалели они затрат на совершенствование техники только в тех отраслях производства, которые обслуживают интересы войны — самого выгодного бизнеса.

Что мы имеем в 2019 году? В России производят компьютеры «Эльбрус» на основе одноименных процессоров. Модель поступила в розницу в январе 2017 года, но уже снята с производства. Стоит такой компьютер 199 тыс. рублей. За эти деньги вы получаете полный комплект: системный блок, 23-дюймовый монитор, клавиатуру и даже мышь. Завод АО «НПП «Сигнал» создаёт электронику для Минобороны. Недавно выяснилось, что предприятие разместило на сайте госзакупок контракт на закупку 400 планшетных компьютеров. Сумма в заявке – 142,4 млн рублей. Или по 356 тыс. рублей за штуку.

Можно заметить, что статья про компьютеростроения, но в ней говорится в большей степени о ее истории и микропроцессорах, это не просто так, мы многое потеряли и упустили, и я не думаю, что мы успеем наверстать. В России большая «утечка мозгов» при этом плохо развита микроэлектроника, да, без сомнения микропроцессоры серии «Байкал» и «Эльбрус» почти полностью создаются на отечественном рынке. Но тут есть небольшая загвозка, мы отстаем лет на 15 от всего мира. И вопрос в том, сумеем ли мы их наверстать. А если меня спросят, что думаю на этот счет? То я отвечу «не знаю». Пока на рынке есть монополисты, такие как “Intel” и “AMD”, не думаю, что есть шанс выйти на большой рынок. Но если мы возьмем государственные, военные и иные учреждения, то в стране должны создаваться собственные комплектующие, то что и происходит сейчас.

Список использованной литературы.

Юрий Ревич, Борис Малиновский «Информационные технологии в СССР. Создатели советской вычислительной техники»

Малиновский Б.Н. «История вычислительной техники в лицах.»

СтрыгинВ.В. ЩаревЛ.С. «Основы вычислительной, микропроцессорной техники и программирования.»

Белозеров О.И. «Учебное пособие.»

http://www.rusproject.org/analysis/analysis_2/sovetskie_komputery

https://traditio.wiki/Текст:Материалист:Кому_служит_кибернетика

Краткий философским словарь (ред. М. Розенталь, П. Юдин, 1954)

     
Просмотров работы: 215