Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Закон'
знати: основні засади соціальної роботи у сфері законодавчої політики держави, міжнародні законодавчі традиції розвитку соціальної роботи, систему пр...полностью>>
'Пояснительная записка'
Этот курс об отношениях потребителей с поставщиками, основанных на их взаимопонимании и доверии. Изучив его, учащиеся смогут эффективно и рационально...полностью>>
'Методические указания'
Дисциплина «Экономическая теория» является обязательным элементом системы высшего образования в Российской Федерации. В соответствии с Государственны...полностью>>
'Методичні рекомендації'
Методичне об’єднання вчителів музичного мистецтва в 2010-2011 н. р. працювало у відповідності до планів роботи затверджених в серпні 2010 року. При в...полностью>>

С. А. Лебедев –создатель первого в контенентальной Европе компьютера

Главная > Документ
Сохрани ссылку в одной из сетей:

С.А.Лебедев –создатель первого в контенентальной Европе компьютера.

2 ноября 1902 года, в Нижнем Новгороде родился Лебедев С.А. - выдающий ученый , которому было суждено стать создателем отечественных ЭВМ.
Более того, разработки Лебедева в этой области не уступали западным аналогам, и даже опережали их. Но долгое время имя ученого был знакомо только узкому кругу специалистов.
Впрочем, времена "холодной войны" лишили заслуженной широкой известности многих ученых и конструкторов, работа которых имела оборонное значение.
По причине засекреченности родился и миф о том, что СССР, а затем и Россия сильно отстали в создании и развитии вычислительной техники. На самом же деле, здесь все не так однозначно. И если взглянуть на факты, то получается, что не только в "области балета", но и в деле создания ЭВМ мы были "впереди планеты всей". Вот и работы Лебедева.
В 1945 году именно он создал первую в стране электронную вычислительную машину. Его сотрудники уверены, что если бы не война, во время которой он, инженер-электротехник, занимался автоматизацией военной техники, работа над созданием вычислительной машины с использованием двоичной системы счисления /отличной от десятичной, которой мы пользуемся в обычной жизни/ началась бы и закончилась гораздо раньше.

В 1948-1949гг сделал основополагающий вклад в отечественную цифровую вычислительную технику - независимо и параллельно с западными учеными разработал принципы построения ЭВМ с хранимой в памяти программой и реализовал их с коллективом своей лаборатории в Малой электронной счетной машине.

...К концу 1949 г. были разработаны общая компоновка машины и принципиальные схемы её блоков. В первой половине 1950 г. изготовлены отдельные блоки и приступили к их отладке во взаимосвязи, к концу 1950 г. отладка созданного макета была закончена.4 января 1952 г. Президиум АН СССР заслушал доклад Лебедева о вводе малой электронно-цифровой счётной машины МЭСМ в эксплуатацию.

В 1952 г. МЭСМ была практически единственной в стране ЭВМ, на которой решались важнейшие научно-технические задачи из области термоядерных процессов, космических полётов и ракетной техники, дальних линий электопередач, механики, статистического контроля качества и др.

Независимо от зарубежных учёных С.А.Лебедев разработал принципы построения ЭВМ с хранимой в памяти программой. Под его руководством была создана первая в континентальной Европе ЭВМ, в короткие сроки были решены важные научно-технические задачи, чем было положено начало советской школе программирования. Описание МЭСМ стало первым в стране учебником по вычислительной техники. МЭСМ явилась прототипом Большой электронной счётной машины БЭСМ.

Среди ученых мира, современников Лебедева, нет человека, который подобно ему обладал бы столь мощным творческим потенциалом, чтобы охватить своей научной деятельностью период от создания первых ламповых ЭВМ, выполняющих лишь сотни и тысячи операций в секунду, до сверхбыстродействующих супер-ЭВМ на полупроводниковых, а затем на интегральных схемах с производительностью до миллионов операций в секунду. Научная школа Лебедева, ставшая ведущей в бывшем СССР, по своим результатам успешно соперничала с известной американской фирмой IBM. Под его руководством были созданы и переданы для серийного выпуска 15 типов высокопроизводительных, наиболее сложных ЭВМ, каждая - новое слово в вычислительной технике, более производительная, более надежная и удобная в эксплуатации.

С.А.Лебедев сочетал в себе два замечательных качества, отличавших его от всех - выдающиеся способности и исключительную скромность. Такое впечатление создавалось у всех, хорошо знавших его людей.

Ученики Лебедева Л.Н.Королев и В.А.Мельников, ставшие крупными учеными, в одной из своих работ писали: "Гениальность Лебедева состояла именно в том, что он ставил цель с учетом развития структуры будущей машины, умел правильно выбрать средства для ее реализации применительно к возможностям отечественной промышленности."

Слова эпиграфа "Уметь дать направление - признак гениальности", - вполне применимы к человеку, положившему начало отечественному компьютеростроению. Ученый взял на себя самое главное и трудное в новой области техники - создание супер-ЭВМ - наиболее сложного класса средств вычислительной техники. Причем и здесь сразу и безошибочно выбрал основное направление развития цифровых вычислительных машин этого класса - распараллеливание вычислительного процесса. Оно и сейчас остается главным в развитии супер-ЭВМ.

Высказанные выше оценки появились только после смерти С.А.Лебедева. При жизни в газетах и журналах о нем не писалось. На это были две причины. Одна официальная: его имя как главного конструктора ЭВМ для систем противоракетной обороны было засекречено. Вторая вытекала из особенностей характера: он мог бы немало рассказать об открытой, главной части его работ по созданию супер-ЭВМ для вычислительных центров, о своем институте и многом другом, но он не любил встречаться с журналистами, был предельно чужд саморекламе и абсолютно равнодушен к известности и славе. Открывая Первую Всесоюзную конференцию по вычислительной технике в 1956 г. в Москве и характеризуя уровень развития вычислительной техники в СССР, он даже не упомянул МЭСМ, ставшей, как сейчас очевидно, первой ЭВМ в континентальной Европе. Для него это была лишь модель ЭВМ, создавая которую, он накопил опыт для последующих работ.

Его работоспособность была потрясающей. В годы создания ЭВМ он, подкрепляя себя крепчайшим чаем и папиросами "Казбек", нередко работал многие сутки, практически без отдыха. Это "заряжало" и воодушевляло работавших с ним людей. "Работали до изнеможения, - вспоминает бывший студент-практикант Л.Иваненко. - Где-то в полночь Сергей Алексеевич прогонял молодежь спать и говорил, что сам еще посидит у осциллографа. Утром его заставали на том же месте. Он все всматривался в химерные всплески голубых кривых на экране..."

Как человек он привлекал людей высокой одухотворенностью, стремлением не выделяться среди окружающих, никогда не изменявшим ему чувством юмора, жизненным оптимизмом и другими замечательными качествами.

Как ученый он притягивал к себе своей одержимостью в стремлении достигнуть поставленную цель, глубоким проникновением в начатую им новую область науки и техники, разносторонним инженерным опытом, позволившим ему использовать для реализации своего замысла многие тысячи электронных ламп в то время, когда их количество в самых сложных приборах не превышало и двух десятков!

В истории науки ХХ века нет другого ученого, подобного Сергею Лебедеву, активная творческая жизнь которого охватила весь период создания электронной техники - от первых ламповых вычислительных машин до супер-ЭВМ на интегральных схемах.
Под его руководством создано 15 типов машин, каждая из которых являлась новым словом в этой области. Машины Лебедева были самыми быстродействующими в Европе, а по некоторым своим структурным особенностям превосходили продукцию американских фирм. И сегодня первенство по быстродействию вычислительных систем среди европейских стран удерживает Россия, занимая по этому показателю третье место в мире. В Межведомственном суперкомпьютерном центре в Москве работает система из 768 процессоров со скоростью в 1 терафлоп - триллион операций в секунду. Вклад Лебедева в создание атомной энергетики и ядерного щита страны трудно переоценить. Он работал и в других оборонных областях. На вычислительных системах, разработанных под его руководством, был впервые создан комплекс противоракетной обороны, который в 1961 году сбил баллистическую ракету. В США такой "трюк" смогли повторить более чем через 20 лет. Незадолго до своей кончины в 1974 году академик Лебедев одобрил задание на разработку вычислительного комплекса "Эльбрус".

Вычислительный комплекс «Эльбрус».

В процессе реализации Советских стратегических интересов в
новой военной технике и в крупных научно-технических проектах
начиная с 60-х годов в СССР возникает потребность в создании мощных
вычислительных средств для решения следующих задач в интересах
Министерства обороны:

- обслуживание полетов космических аппаратов и обработка
получаемой информации (Советская космическая программа);

- сбор и обработка спутниковой, телеметрической,
радиолокационной информации в военных и гражданских целях
(коммуникационные системы и средства связи);

- оперативная обработка бортовой информации и управления
подвижными и удаленными объектами (военно-морские и военно-воздушные
силы);

- проведение научно-технических расчетов и моделирование
при конструировании новых образцов военной техники (особенно
летательных аппаратов и средств морского базирования);

- проведение научно-технических расчетов и управление
сложными техническими комплексами и физическим экспериментом
(термоядерный синтез и т. п.).

Развитие разработок в области средств вычислительной
техники базировалось в СССР на военных заказах для реализации
программ управления ракетными установками и расчетов стрельб для
системы оперативно-тактических, стратегических ракет и ПВО страны. С
самого начала работ электронные фирмы и Заказчики были ориентированы
на использование собственной элементной базы и оригинальные
разработки в области архитектур и программного обеспечения. В начале
этих работ не было четкого разделения на классы ЭВМ и все машины
были достаточно уникальными из разряда супер-ЭВМ для своего времени.
В это время (с 1962 по 1970 годы) были реализованы
оригинальные Отечественные разработки (проекты “Мир”, “БЭСМ” и т. п.)
на элементной базе второго поколения (микромодули и микросборки).
Был накоплен опыт разработки больших систем и их применения в
указанных областях.
С появлением микропроцессоров (начало 80-х годов) ситуация
резко изменилась и отечественная электронная промышленность, как
основа разработок, пошла по пути копирования западных аналогов, в
основном таких, как разработки фирмы DEC & HP. Однако в области
супер-ЭВМ такое копирование оказалось неприемлемым, как по
соображениям технической сложности, так и в силу ограничений COCOM.

В это время в СССР активно развиваются собственные проекты
супер-ЭВМ, как универсального (“Эльбрус”, “ПС”), так и специального
назначения (“МАРС”, “МДА”). Разработка “Эльбруса” проводилась в ИТМВТ им. С. А. Лебедева (Москва) и воплотилась в серии реальных компьютерных систем, которые
нашли применение как в военной сфере, так и в научных исследованиях.
Это была одна из наиболее завершенных систем, применяемая до сих
пор.
“ПС” (параллельная система) -разрабатывалась в ИПИ АН СССР (Институт проблем информации) и привело к созданию в конце 80-х годов действующей модели. Работы
были связаны с МО и во многом ориентированы на специальные классы
задач. На эти два пути развития супер-ЭВМ были выделены основные средства и организованы работы, как в рамках Академии наук СССР, так и в отраслевых НИИ и КБ. Именно такая концентрация (достаточно сказать, что в разработке и
изготовлении супер-ЭВМ “Эльбрус” одновременно участвовало до 1000
организаций и 20 000 человек) сил и средств привела к тому, что, с
одной стороны, эти проекты оказались реализованными, а с другой
стороны, существенно затормозили работы в области супер-ЭВМ в
Советском Союзе. Были “пропущены” как новые направления в области
архитектур и математического обеспечения, так и перспективные
технологические решения в области микроэлектроники.
Так, в частности, массово-параллельные машины класса Loral
MPP, FSP-T, многопроцессорные полносвязанные архитектуры класса
Connection Mashins, транспьюттерные системы и RISC-процессоры
оказались теми областями, для которых в Советском Союзе нет
достаточного опыта ни в разработке архитектур, ни в математике. И
здесь сказалось не столько технологическое отставание, которое
традиционно было на 5 - 10 лет запрограммировано в начале 60-х годов
в микроэлектронике, но, в большей степени, давление супер-ЭВМ,
принятых за базовые (“ПС” и “Эльбрус”), на Заказчиков из
Министерства обороны и конечных пользователей, связанное с
практически нулевым финансированием конкурентных разработок и
фундаментальных и поисковых работ в этой области.
Кроме чисто технических просчетов ведущих НИИ и КБ,
отвечавших за все проекты супер-ЭВМ, есть более существенный фактор.
Это вся система распределения заказов в части финансирования НИР и
ОКР из бюджетов Министерства обороны и АН СССР. Эта система
предполагает не конкурс проектов и систему экспертиз, а
квотированное распределение средств между заказывающими управлениями
МО и отделениями АН, которые в свою очередь “подпитывают”
подведомственные НИИ и КБ через “своих” академиков. Такая система
привела к тому, что большое число молодых и талантливых
разработчиков, работающих в АН и вузах, были лишены возможности
доводить свои идеи до реальных образцов. А общая коррумпированность
и клановость в научном сообществе в качестве стимулов предлагала
либо ученые звания, либо повышение по службе и загранкомандировки. В
вузах приоритет отдавался не самым талантливым, а самым лояльным к
политическому режиму.

Предпосылки создания супер-ЭВМ “ЛОКОН»

Каким бы впечатляющим ни был прогресс в области
персональных систем и как бы широко они ни распространялись по нашим
учреждениям и квартирам, прогресс в области высоких технологий
определяется новейшими решениями в архитектуре и технологии самых
производительных компьютеров, т. е. супер-ЭВМ. Вчерашним рекордом
производительности для компьютера сегодня обладает каждый ПК.
Правда, это не имеет отношения к увеличению частоты процессора,
поскольку большая часть этого ускорения в ПК тратится на
обслуживание интерфейса пользователя, а не на реальные вычисления.
Как уже было сказано, в бывшем Союзе велись разнообразные проекты в
области высокопроизводительных компьютеров. Одной из таких
разработок, мало известных широкой аудитории, да и специалистам,
является проект “ЛОКОН”.

Параллельная система “ЛОКОН” (архитектура)

Тип процессора. В качестве ЭП (элементарного процессора)
был выбран процессор с полной системой команд, что на этапе
проектирования снимало проблему универсальности системы и исключало
необходимость проектировать специализированное устройство. В
качестве базовых ЭП для создания опытного образца были использованы
Intel 8751, Harris RTX-2000, 1806BM2, в дальнейшем планировалось
разработать собственный ЭП, ориентированный на архитектуру и
представляющий собой “вычислительное” устройство, работающее по
принципу обобщенного клеточного автомата:

- локальные связи поддерживаются на радиусе 1/10 размера
поля вычислителей;

- загрузка информации и ее считывание происходит по каналам
локального обмена между процессорами и по общей шине;

- система процессоров имеет глобальные характеристики,
которые вычисляются за счет локальных связей и влияют на работу
каждого процессора (принцип обобщенных клеточных автоматов);

- граничные условия системы процессоров зависят от типа
решаемой задачи и заданного типа метрики (пространства решения).

Архитектура. Архитектура “ЛОКОН” относится к классу
архитектур CLIP/ CAM (клеточно-автоматные машины), когда в качестве
ЭП используется процессор с ограниченными функциями вычислений и
передачи информации, а система строится на локально-связанных
операциях с глобальной операцией загрузки-выгрузки данных в поле
процессоров. Принципиальным отличием архитектуры “ЛОКОН” является
то, что в качестве математической модели машины выбрана модель сети
ОКА (обобщенных клеточных автоматов), которая позволила решить
следующие задачи:

- проектирование системы из “неограниченного” числа
локально-связанных процессоров;

- требования к отдельному процессору (на уровне системы
команд, локальной памяти и интерфейса) могут быть изменены в
процессе проектирования в зависимости от возможностей технологии без
изменения системы программирования;

- возможность моделирования на архитектуре “ЛОКОН”
вычислительных моделей как конвейерной архитектуры, так и векторных
вычислений;

- совместимость архитектуры с большинством методов
вычислительной математики - от матричных операций до решения систем
в частных производных;

- независимость архитектуры от надежности отдельных
элементов, что приводит к отказоустойчивости системы в целом.
Соответствующее снижение производительности за счет отказа части
элементов не влияет на работоспособность системы, поскольку в
систему заложена возможность автоматической реконфигурации
архитектуры;

- и наконец, независимость архитектуры от типа элементной
базы (электронная, опто-электронная, нанотехнология, биотехнология и
т. п.), поскольку модель вычислений не привязана к вычислительной
модели (процессор-память-программа).

Проектные нормы:

- минимальный размер поля ЭП 100х100 (10 000 процессоров);

- минимальный радиус локальной связности ЭП - 4 (локальная
окрестность 9х9 процессоров);

- минимальное количество функций перехода (система команд
параллельной машины) - 100;

- “временная” память на состояние ЭП составляет 8
макротактов (временная глубина параллельного алгоритма);

- максимальная длина программ для ЭП - 1000 команд.

Реализация. Система “ЛОКОН” была разработана в виде набора
модулей по 64 процессора с общим числом процессоров в системе 16
384. Каждый модуль представлял собой многослойную плату (до 10 слоев
металлизации). В качестве управляющей машины (или сервера
управления) с функциями загрузки-выгрузки данных, поддержки
интерфейсов пользователя и связи с глобальными сетями использовались
компьютеры IBM. При этом спроектированная машина занимала физический
объем 1 куб. м и имела проектную производительность не ниже 10 млрд.
операций с плавающей точкой в секунду (GFLOPS). Хотя оценка
производительности сильно зависит от тестовых задач, однако
проводить сравнение производительности параллельных машин еще никто
корректно не умеет.

Один из опытных образцов машины “ЛОКОН 9В51” (модуль на 9
процессоров в слоте для инструментального компьютера PC) был
изготовлен и отлажен в 1990 г. и до настоящего времени используется
как параллельный сопроцессор для ПК. На этом опытном образце
проводилась отладка системы параллельного программирования и
микропрограммное управление параллельной архитектурой, исследовались
критические задачи параллельного программирования (синхронизация
процессоров, межпроцессорные конфликты и живучесть архитектуры при
выходе из строя части процессоров). Разработанная и смоделированная
система на 16 384 процессора так и не была реализована в полном
объеме (за исключением изготовления 10-слойной платы под установку
процессоров Harris), поскольку к тому моменту, когда она была готова
к реализации, в организации, где работала группа, были сокращены все
перспективные НИОКР.

Параллельна- система “ЛОКОН” (программирование)

В рамках работ, проводившихся при проектировании системы
“ЛОКОН”, были развернуты НИР по следующим направлениям:

- система логического моделирования архитектуры
параллельных машин с интерфейсом к САПР как на уровне
конструкторской, так и на уровне технологической части;

- разработка языка прграммирования (ЛОЛА) и виртуальной
машины для решения задач на системе “ЛОКОН”;

- на базе опытного образца “ЛОКОН 9В51” создана система
программирования низкого уровня (система микропрограммирования для
локальной архитектуры и транслятор с языка Си);

- инструментальная многооконная система программирования на
языке Си, интегрированная в пакет Borland v.2.0.

Виртуальная машина LOQUN

Пакет LOQUN разрабатывался как прототип системного
обеспечения (операционной системы) для реальной машины, которая была
спроектирована при разработке “ЛОКОН” и описана выше. В системе был
заложен компилятор с языка высокого уровня ЛОЛА (LOLA - low-level
language for LOCON microprogramming) на язык микропрограмм
процессора “ЛОКОН”.

Программа, написанная на языке ЛОЛА, могла выполняться в
системе моделирования LOQUN, которая по сути была виртуальной
машиной. Прикладные задачи или библиотеки писались на языке ЛОЛА и
прогонялись в виртуальной машине.

“ЛОКОН” был представлен как некий сопроцессор, работающий
под контролем управляющей машины. При этом управляющая машина
выполняла следующие функции:

- загрузку микропрограмм в каждый ЭП;

- подготовку и загрузку данных в ЭП;

- запуск процессов исполнения откомпилированных задач;

- вывод результатов;

- поддержку интерфейса пользователя.

Решение задачи в виртуальной машине предполагает три этапа:

- разработка интерфейса пользователя (используется язык
высокого уровня или одна из стандартных прикладных систем
программирования);

- процедуры для обслуживания интерфейса “ЛОКОН” с
управляющей машиной пишутся на ассемблере и включаются в язык
высокого уровня как расширение;2 микропрограммы для “ЛОКОН” пишутся
на языке ЛОЛА.

Прикладные задачи

Кроме описанных в процессе работы над проектом были
исследованы области максимально эффективного применения машины типа
“ЛОКОН”. Это прежде всего задачи, обладающие свойством естественного
параллелизма:

2 моделирование физико-химических и биологических систем (в
том числе экосистем), состоящих из 104 - 105 фазовых ячеек
пространства, частиц или функциональных элементов, каждый из которых
может обладать сложным поведением (подвижность-диффузия, полевые
свойства и т. п.);

- задачи расчета потоков в аэро- и гидродинамике, задачи
турбулентного движения и обтекания, задачи теплофизики, квантовой
механики;

- реализация известных численных методов для уравнений в
частных производных до 4-го порядка для решения широкого спектра
задач математической физики;

- решение задач выбора, поиска и оптимизации на графах, в
том числе для решения задач эффективного поиска в базах данных;

- обработка изображений и решение задач восстановления по
неполным данным и генерации изображений.

1992 - 1993 гг. По приглашению руководства ЛКТБ
(Ленинградское конструкторско-технологическое бюро - бывшее КБ
“Микроэлектроника”) работы по практической реализации ЭВМ “ЛОКОН”
были продолжены в рамках проекта, финансируемого МО. Однако в связи
с прекращением финансирования через год все работы по этой теме были
свернуты и отдел “параллельных систем” был ликвидирован.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Программы 86 Джон фон Нейман. "Повивальная бабка" компьютера 97 Морис Уилкс и Том Килбурн. Создатели первых компьютеров с хранимой программой 105

    Документ
    Ученый, воплотивший идеи и проекты Бэббиджа 7 Джон Атанасов и Клиффорд Берри. Изобретатели электронного цифрового компьютера 77 Джон Маучли и Джон Эккерт.
  2. Первая. Появление богини среди людей глава вторая

    Документ
    Случившиеся вполне гармонирует с началом новой звездной эры - Эры Водолея. Но вряд ли стоит рассказывать об этом в предисловии ведь все это внимательный читатель обнаружит в книге.
  3. Первая. Железная звезда Глава вторая

    Документ
    а искусственные спутники уже начали стремительный облет нашей планеты.
  4. Книга посвящается всем товарищам по несчастью тем, кто поверил А. И. Лебедю и пошел за ним

    Книга
    Весной 1998 года в Красноярском крае состоялись выборы нового губернатора. В урочный день и час собрались кандидаты собрали подписи в свою поддержку, зарегистирировались и начали предвыборную гонку.
  5. Информационные технологии и вычислительные системы, №3, 2002

    Биография
    Второго ноября 2002 г. исполняется 100-лет со дня рождения С.А. Лебедева – одного из звездной плеяды ученых, создавших почти одновременно в конце 40-х и начале 50-х годов в США, Англии и бывшем Советском Союзе первые цифровые электронные

Другие похожие документы..