Рождение советской ПРО. Последний советский суперкомпьютер

Параллельно доделыванию «Эльбрус-1» в ИТМиВТ лучшие силы были брошены на «Эльбрус-2». Начало его сборки затормозилось до 1978–1979 гг. по причине того, что МЭП, вопреки обещаниям, завалил изготовление ECL и вместо начала 70-х смог предоставить серийную полностью работающую логику только к их концу. Естественно, точка невозврата (когда еще можно было не получить по шапке) была давно пройдена. Эрзац-Эльбрус номер один оказался таким кошмаром, что его постарались все забыть и до сих пор среди уважаемых людей вспоминать его не принято. Поэтому в сети практически нет информации, относящейся к первому поколению этой архитектуры (и уж тем более подробностей ее создания!), максимум стандартное лакированное «гениальный Бурцев в 1979 году построил гениальный (аналогов нет) «Эльбрус», опередив тупых американцев на тридцать лет, а в 1984 выпустил его вторую версию».

Отметим, хоть изначально и планировалось, что вторая модель станет точной архитектурной копией первой, на практике даже «Эльбрусы-1» незначительно отличались друг от друга, и в процессе отладки/выпуска/доработки в них постоянно что-то менялось. «Эльбрус-2» стал куда более унифицированным, но имел некоторые архитектурные отличия, скажем, иначе была организована работа с массивами.



Сами ТЭЗы были тоже переработаны. Например, на первой версии «Эльбруса» они закреплялись специальными ушками и защелкивались так, что вытащить их можно было только при помощи особого ключа. Во второй версии крепление сделали просто привинчивающимся, а доставался ТЭЗ за специальный хвостик. Посеребрённые разъемы изменили на позолоченные, поменялось и количество контактов. В общем, совместимы обе версии были только по системе команд (и то не полностью), внутри же это были абсолютно разные машины.



Проблемы возникли и с охлаждением. В первом «Эльбрусе» оно было выполнено по принципу кондиционера, платы обдувались холодным воздухом, в результате при выключении системы охлаждения процессор не превращался в кашу из расплавленных блоков, а даже мог какое-то время работать. С ECL во втором такая схема бы не прокатила в принципе, в итоге пришлось монтировать чипы на теплоотводящие шины, выводить их по краям ТЭЗа в металлическое шасси, через которое непрерывно прокачивалась охлаждающая жидкость. Беда была в том, что просто так извлечь ТЭЗ для теста в такой схеме невозможно, отсоединенный от охлаждения он сгорит сразу при включении. Поэтому в комплект испытательного стенда входила такая же жидкостная система, трубки от которой тянулись, вместе с проводами, к самому «Эльбрусу-2».



Один из ведущих инженеров сначала на «Эльбрусе-2», а потом на «Электроника ССБИС» Олег Гурковский вспоминает:


Вот так опыт «Эльбруса-2» был пиратски перетащен в главного конкурента – «Электроника ССБИС», что фактически и позволило вообще выпустить хотя бы прототип этого чудовища, по сравнению со сложностью которого даже «Эльбрусы» выглядели арифмометрами.

Проблем с элементной базой «Эльбруса-2» мы уже касались. Хорошая в 1971 году серия 100 к середине 1980-х превратилась в тыкву, в итоге, хотя формально «Эльбрус-2» был принят в 1984 году, выпуск его не начался до 1987 года, когда ее сменила серия БМК И200, при этом по факту поставка готовых машин осуществлялась только с 1989 по 1992 год, когда уже и эта элементная база, и его архитектура, и производительность были просто смешны. То же самое в 1992 году уже можно было собрать на нескольких микропроцессорах. Успели выпустить порядка 200 процессоров (не машин, они насчитывали 1–10 процессоров, их было примерно 70), распределенных по различным инсталляциям. Устанавливать их закончили только к 1995–1996 гг., когда на такую древность смотреть было стыдно.

Упомянутый в предыдущей статье Волкотт, кстати, комментирует и сроки разработки «Эльбрусов», называя 10 и 15 лет до серийного выпуска соответственно.


Там же приводится интересная информация о том, что количество выпущенных комплектов АС-6 осталось таким малым, из-за того, что ИТМиВТ всячески использовал административное давление, утверждая, что вот-вот уже буквально завтра поставит всем заказчикам «Эльбрус».

Те же самые проблемы с работой многих процессоров преследовали и «Эльбрус-2». Самой ходовой модификацией была 2-процессорная машина, достоверно известно о 4 полных 10-процессорных, все-таки установленных в завершенную к 1995 году систему А-135 (с ней провозились так долго, что, как в анекдоте о Насреддине, султан, т. е. СССР, успел помереть, и отчитываться за 25 профуканных лет и неизмеримое количество денег стало не перед кем). Возможно, десятипроцессорные машины стояли у ядерщиков, один 8-процессорный достоверно хотели установить в ВЦКП РАН в 1992–1993 году, успели даже подготовить машзал, но… Машина до него так и не доехала, ВЦКП был расформирован, а «Эльбрус-2» для Академии, скорее всего, вместо нее уехал прямо с конвейера на аффинажный завод (с учетом 5 кг 24-каратного золота в каждой машине и более 40 кг серебра, это не удивляет).

Один «Эльбрус», судя по описанию чудовищной системы охлаждения – второй версии, хотели поставить на мехмат ЛГУ, но завкафедрой системного программирования А. Н. Терехов (что забавно, фанатик «Эльбруса», если судить по интервью) от него отказался.


В общем, в мягкой форме здесь описано то же самое, что и с «Эльбрусом-1». Какой, к чертовой матери, полк солдат? Burroughs всех модификаций, включая мощнейшие 7900, закупали университеты в драку – и никакого полка солдат им отчего-то было не нужно. Один такой стоял аж в университете Тасмании на краю мира на одноименном острове у берегов Австралии, и ничего, как-то справлялись, причем даже силами местных «сисадминов» того времени, без поддержки фирмы. Ботаники из Ливермора дождались своего Cray-1 (а потом и Cray-2) и работали с ними тоже без вот этих вот всех ужасов.

Короче говоря, от второго «Эльбруса» точно так же отказывались все, кто только мог, а не могли, естественно, оборонщики и военные, говорят, что один достался и метеорологам. Было бы очень круто собрать список всех инсталляций этой машины, но, скорее всего, это невозможно.

Коснемся немного сопроцессоров БЭСМ-6, тех самых, обещая которые, Бурцев купил благосклонность академиков. Архитектурно обе версии были идентичны, различалось лишь исполнение и, что логично, быстродействие. Для «Эльбруса-1» он назвался «Эльбрус 1-К-2» (изначально проект СВС, «Спецпроцессор вычислительной системы», шуточно расшифрованный однажды как «Система, воспроизводящая систему», что стало общепринятым), для «Эльбруса-2», соответственно, «Эльбрус-Б». Отличалась в них только элементная база.

Вообще, «Эльбрус» изначально задумывался как полностью модульная машина, то есть ее комплект мог собираться из произвольно числа (от 1 до 10) процессоров и сопроцессоров. Идея модульности (и общая системная архитектура) была разработана А. А. Соколовым и позаимствована от АС-6, над которой он также работал. В принципе, к «Эльбрусу» можно было подключать по мере необходимости самые разные сопроцессоры (подобно тому, как функционал современных ПК расширяется втыканием нужной платы). Обычный читатель разразится овациями – какое передовое архитектурное решение, ура! Продвинутый же читатель скептически хмыкнет – а как планировалось управлять всем этим великолепием?

Проблема управления была переложена на операционную систему, представляющую собой попытку частично содрать легендарную и незаконченную Multics от General Electric (ту самую, максимально упрощенная версия которой легла в основу UNIX). Результат вышел так себе – большая часть «Эльбрусов» не очень желали дружить даже с родными 10 процессорами, и на практике больше 2-х ставили редко. На сопроцессор БЭСМ-6 портировали ДИСПАК. Кстати, каждый процессор представлял собой набор состыкованных шкафов примерно 5 м длиной. Сопроцессор, аналогично, тоже, хотя и поменьше.



Производительность ТТЛ-версии БЭСМ-6 составляла порядка 2,5–3 MFLOPS, ECL-версии – порядка 4–5 MFLOPS (забавно, но целиком транзисторный монстр АС-6 выдавал примерно столько же), что было чрезвычайно странно и говорило о том, что производительность БЭСМ-6 уперлась не в элементную базу, а в саму систему команд. Обычно смена элементной базы поднимает производительность приблизительно на порядок – что хорошо видно на примере самого «Эльбруса» – было 10 MIPS, стало 120. Реализация же БЭСМ-6 на микросхемах увеличила ее всего в 3–4 раза, а переход на ECL-логику и того меньше – докинул какие-то 70 %. Даже микропроцессорная версия БЭСМ-6 вряд ли бы выжала более 10–12 MIPS.

Отметим интересный факт. В отличие от «Эльбруса», на сопроцессор БЭСМ люди смотрели с интересом и зачастую оставляли заявки на весь комплекс, чтобы получить доступ только к нему. В ВЦ АН СССР ультраконсерватор Дородницын (ненавидящий ЕС, тем более что ему вечно доставались неработающие машины) отбивался от Единой Серии аж до 1989 года (!), и академики сидели на древней БЭСМ-6, коих там стояло несколько штук. Кстати, это еще хорошо говорит нам о разнице отношений к Бурцеву и Лебедеву в высшей академической среде. На Лебедева молились, его уважали, после смерти он стал иконой. К БЭСМ-6 относились с величайшим пиететом (хоть от Лебедева там одно имя в списке разработчиков, да система команд), ею пользовались все академические учреждения – от ядерных НИИ до ВЦ АН, упорно и принципиально вообще отказываясь смотреть на разработки Пржиялковского и Бурцева. В общем, только к началу 1990-х Дородницын позволил осквернить память Лебедева, поставив в ВЦ АН СССР ЕС-1066 и бурцевский сопроцессор-эмулятор БЭСМ, «Эльбрус-1-КБ» (и то всего лишь вместо одной из БЭСМ-6, а не заменив ими все). По утверждениям пользователей, мощность ЕС и сопроцессора и «Эльбрус-1-КБ» была примерно равна.

Что особенно интересно – будущее своего центра академики видели не в машинах Бурцева или, боже упаси, Бабаяна, о них даже говорить было смешно. Единственным настоящим наследником Лебедева для них был Соколов, автор АС-6 и один из ключевых разработчиков БЭСМ-6. Из всего, что намеревался выпускать ИТМиВТ, они считали достойным стоять в ВЦ АН только соколовский МКП, но его отменил Рябов.

Судьба Бурцева была печальна, как уже говорили – карма проехалась по нему от души. В 1984 году «Эльбрус-2» формально был сдан, но проект был провален, и высшее руководство жаждало крови. Ответственным, ясное дело, назначили того, кто и заварил всю эту кашу. Хитрый Бабаян начал копать под Бурцева ещё в начале 1980-х, пытаясь перехватить бразды управления всем проектом «Эльбрус». Он объяснил руководству, что Бурцев изготовил чудовищное убожество, устаревшую бесполезную переусложненную архитектуру малой производительности и т. д. и т. п. Вообще, он вылил на Бурцева такой ушат помоев, что тот не мог отмыться потом еще лет десять. В 1993 году Бурцев хотел, уже как директор ВЦКП РАН, поставить туда «Эльбрус-2» и в итоге был обвинен в том, что продвигает ужасную, убогую архитектуру, и был вынужден долго писать докладные записки, пытаясь доказать, какой «Эльбрус-2» хороший и что все это грязный поклеп. Доказать не вышло, его поперли и из ВЦКП, а сам центр вообще закрыли.

Так вот еще в 1982 году, понимая, что пахнет жареным, и дни Бурцева сочтены, Бабаян с Рябовым пишут министру РЭП докладную о том, что тот все завалил, «Эльбрус-2» убог, и вообще надо все переделывать. Естественно, героическим передельщиком станет Бабаян. От всей щедрой южной души он предлагает начать сразу четыре (!) принципиально новых архитектурных проекта взамен (даже еще не сданного!) «Эльбруса-2». Это т. н. серия ЕР МВК «Эльбрус» – Единый Ряд многопроцессорных вычислительных комплексов «Эльбрус» третьего поколения. Из всего ЕР МВК 99 % людей слышали только об «Эльбрусе-3», но амбиции Бабаяна были куда шире, намного шире! Он сходу предложил изготовить микропроцессор «Микро-Эльбрус», 2 средних машины «Эльбрус-Е» и «Эльбрус-М14Е» и флагман – тот самый великий и ужасный «Эльбрус-3».

Даже Бабаян понимал, что столько распилить одному ИТМиВТ не дадут, и щедро поделился с родиной, разрабатывать «Эльбрус-Е» должны были его друзья из Ереванского НИИММ (как обычно, они все провалили, не выпустив даже одной платы, но денежки под проект исправно утекали в Армению 6 лет вплоть до развала СССР). Разработкой «Эльбрус-М14Е» должны были заняться в НИИВК. Карцев как раз в том году умер, Юдицкий, которого он взял на работу, тоже, и Бабаян хотел догнобить машину М-13 и подмять под себя еще один институт (не удалось, чудовищным напряжением сил сотрудники НИИВК, верные памяти своего учителя и друга, все-таки продавили выпуск М-13 и отбились от рейдерского захвата).

Себе (т. е. ИТМиВТ) он оставил самое сладкое и денежное – микропроцессор и «Эльбрус-3». Процессор был переименован в Эль-90 и за него посадили группу Пентковского, которая к 1990 г. разработала его логическое описание, на этом процесс заглох (байки об опытных образцах – это сказки, позже рассмотрим судьбу Эль-90 подробно). Судьбы «Эльбруса-3» касаться пока тоже не станем.

Бурцев получил из МРП черную метку и понял, что дни его сочтены, как только «Эльбрус-2» будет формально сдан – с поста директора он полетит как пробка из шампанского. Сохранился уникальный документ – его незаконченный черновик докладной на имя министра, где Бурцев жалобно пишет, что вся эта муть с ЕР МВК началась в обход него, как пока еще директора, и вообще Бабаян тянет одеяло на себя. Вот его расшифровка:




На этом черновик обрывается. Бурцев понял, что смысла в нем нет. Параллельно он, как может, пытается доказать министру, что он полезен и тоже может напридумывать кучу разных ЭВМ, и начинает два проекта. Векторный сопроцессор а-ля модный Cray-1 к «Эльбрусу-2» и новый суперкомпьютер МКП – модульный конвейерный процессор. У каждого из двух конкурентов, бившихся за лидерство, был умный подручный, верный своему боссу и воплощающий его задумки. Бабаян для своего процессора выбрал своего подчиненного из отдела программирования, работавшего над автокодом «Эльбруса» и хорошо знавшего его архитектуру – молодого (30+ лет всего на тот момент) Владимира Мстиславовича Пентковского. У Бурцева остался его верный Соколов, которому тот пообещал позволить разработать любой компьютер, какой он наконец захочет, только бы победить Бабаяна.

Как мы уже знаем, победить не вышло, и в 1985 году сразу после формальной сдачи «Эльбруса-2» Бурцев со свистом вылетает с поста директора, повторив путь всех, кого он принижал и гнобил в течение жизни – от Староса до бывшего друга Мельникова. Судьбу и архитектуру векторного «Эльбруса» и МКП мы рассмотрим в следующей статье, а пока перейдем к завершению этой эпопеи.

В 2000 году был окончательно анонсирован Intel Itanium (вышел летом следующего года), и под это дело Бабаян, про которого за 10 лет все крепко забыли, стал гонять по конференциям, утверждая, что мерзкий Intel украл у него всю архитектуру, и вот дайте мне сейчас 100 миллионов долларов, и я вам выдам сверхпроцессор «Эльбрус», который всех порвет в клочья (выдали – не порвал). Бурцеву стало безумно обидно, и он записал жалостливое интервью, в котором рассказал, как Бабаян гнобил его с 1985 года и какие великие машины были бы созданы, если бы не этот старый мошенник.


Через 5 лет после этого интервью Всеволод Бурцев, нищий и всеми забытый, так и умер в безвестности, а Бабаян продолжил изготавливать (преимущественно на бумаге) очередной великий «аналогов нет», но это тема отдельного разговора.

При всех недостатках Бурцева, как конструктора и как человека, можно отметить, что под его руководством хоть и с трудом, огромными задержками и великими косяками, но довели самый сложный компьютер в СССР за всю его историю до серийного производства, чем Бабаян похвастаться не смог. Что иронично – Бурцев был вычеркнут из памяти почти так же, как Карцев и Юдицкий, Бабаян пережил его и украл всю его сомнительную (но уж какая есть) славу. Он дал кучу интервью, его звали на главный источник самых правдивых новостей в мире «Первый канал» для рассказа об «уникальных машинах ПРО, которые он своими золотыми руками лично построил и спас СССР. В общем, к настоящему времи сложился четкий принцип: говорим «ПРО», «Эльбрус», «великий СССР», «опередили на 30 лет» – подразумеваем «Бабаян». Пришел к успеху, ничего не скажешь.

Каков же был финальный итог проекта Бурцевского «Эльбруса»? Естественно, публично линейка «Эльбрус» была расхвалена на все лады, все начальники получили ордена и премии, но в закрытых обсуждениях она подвергалась жесткому остракизму со стороны академического и промышленного сообществ. Отстранение Бурцева не привело к ослаблению критики машины. Только с 1989 года после окончательной доводки и еще одной смены элементной базы на БМК «Эльбрус-2», наконец, стал пригоден к работе, про «Эльбрус-1» к тому моменту постарались забыть, как про страшный сон.

Несмотря на то, что машина разрабатывалась не только как компьютер ПРО, но и как потенциальная замена БЭСМ-6 в роли универсального научного суперкомпьютера, она все равно осталась недоступной большей части НИИ, пользовались ей, как правило, только военные заказчики. Свою роль сыграла и феноменальная секретность проекта – почти все инсталляции были строго ограничены. «Эльбрус-2» достался конструкторам ядерного оружия во ВНИИЭФ в закрытом городе Арзамас-16, Московскому ЦУПу и конструкторам ракет в научно-производственном объединении «Энергия».

Проблема с эксплуатацией «Эльбруса-2» (как и с «Электроника ССБИС», но там масштабы катастрофы были несравнимо больше) заключалась в огромном (по американским меркам) расходе воды на охлаждение и колоссальных потребностях в электроэнергии (а также необходимости постоянно контролировать работу машины). Это были первые и единственные машины в СССР, требующие водяного охлаждения, и работать с ними было очень сложно и непривычно для советских конструкторов.

Как всегда, наши решения отличались куда большей громоздкостью по сравнению с Западом. IBM ES/9000 Model 900, на 6 процессорах, упакованных в Thermal Conduction Modules, выпущенный в том же году, что и финальная ревизия наконец-то серийного «Эльбруса-2», имел сумасшедшую производительность 1,46 GFlops и пиковую в 2,66 GFlops – от 15 до 25 раз быстрее. При этом он не был суперкомпьютером (настоящие суперкомпьютеры в те годы уже выдавали от 10 до 20 GFlops), а был обыкновенным, хоть и очень мощным, мейнфреймом общего назначения, универсальным и полезным и широко применявшимся и как вычислитель в CERN, и как бизнес-машина в Bosch.

Так вот, его водяное охлаждение замкнутого цикла включало бак на 400 литров дистиллированной воды, инсталлированный в типовую стойку и стандартные кондиционеры (обычно на крыше), отводящие тепло от этого бака. По охлаждению «Эльбруса-2» известно очень мало, но достоверно мы знаем то, что тепло сбрасывалось в огромные бассейны, которые еще нужно было выкопать (вообще, по наличию прудов рядом с разнообразными НИИ, выполнявшими отнюдь не декоративную функцию, можно установить, где стояли или куда планировали поставить «Эльбрус» и «Электроника ССБИС»). Опять-таки, главная беда в том, что все эти громоздкие решения были (как и его производительность) абсолютной нормой для 1970–1975 гг., но машина опоздала на 15 лет – в 1990 году они смотрелись как неописуемая дикость.

Установка полного комплекса IBM ES/9000 Model 900 занимала максимум 30–35 часов всего, обычно с утра субботы до вечера воскресенья, и в понедельник довольный клиент уже приступал к работе. Причем установка эта включала в себя (в 99 % случаев) день, потраченный на демонтаж старого мейнфрейма из машинного зала, а это та еще проблема. Нужно отключить питание, слить сотни литров воды из системы охлаждения, затем продуть все шланги из специального баллона с азотом, потом разъединить стойки, соединенные под фальшполом примерно 2 тоннами кабелей, и вытащить эти кабели (в некоторых случаях, если машинный зал был спроектирован неудачно и возиться с извлечением старых кабелей было слишком долго, инсталляторы просто обрубали их, да там и бросали, протягивая параллельно новые), затем выкатить старые стойки. После этого нужно было повторить всю процедуру в обратном порядке – закатить новый мейнфрейм, протянуть кабели, залить 400-литровый бак дистиллированной водой, включить и настроить машину и раскатать бэкапы операционной системы обратно.

Вспоминает один из инсталляторов, инженер IBM Энтони Вандервердт (Anthony Wanderwerdt):


Мужик еще и иронизирует в духе «да, двое суток на инсталляцию – это, конечно, кошмар, но вот такие были дремучие времена, клиентам, даже банкам, приходилось терпеть иногда офлайн целые выходные». Интересно, что бы он сказал об инсталляции «Эльбрус-2», занимавшей от пары месяцев до нескольких лет?

В 1989 году Бурцев продавил создание Вычислительного центра коллективного пользования АН СССР, размещенного в новом здании Академии, но получилось все традиционно, по-советски. Дело в том, что в США машины такого уровня в обязательном порядке имели удаленный сетевой доступ, это стало нормой еще с конца 1970-х годов. В результате установленным, например Cray-2, могли пользоваться ученые со всей страны прямо со своих рабочих мест. Сделали что-то подобное в Союзе? Разумеется, нет.

Вот что по этому поводу пишет Бурцев в своей докладной записке:


Обратите внимание – степень готовности настолько высока, что на начало опытной эксплуатации (а не штатной) с момента нажатия рубильника Бурцев дает 2 месяца, и это на два процессора, а не обещанные восемь! Напомнить, за сколько часов устанавливали с нуля IBM ES/9000 в это же самое время? Это зима 1991 года. Как видим, никаким «Эльбрусом-2» для академиков там и не пахло, машина находилась в состоянии монтажа. Лета ВЦКП так и не дождался, и на заседании РАН был поставлен вопрос о его закрытии, что и было проделано (об этом Бурцев вспоминал выше в интервью). Судьба недоустановленного «Эльбруса-2» неизвестна, скорее всего, отправился на металлолом.

В общем, внедрение «Эльбруса-2» фактически провалилось, равно как и его первой версии. Единственное место, где эти машины использовались в полном объеме – 4 машины в 10-процессорной конфигурации – это та самая РЛС «Дон-2» и система ПРО А-135.

Вопрос надежности всегда был очень актуален для советских компьютеров, с учетом неимоверно глючной элементной базы. «Эльбрус-2» был создан в расчете на это – все ключевые системы были резервированы, и ОС могла в режиме реального времени отключать неисправные модули и вводить из резерва исправные, не теряя данные. Это было очень круто, особенно для СССР, идея, впрочем, была тоже позаимствована у Burroughs и Tandem NonStop. В «Эльбрусе» существует два уровня восстановления – мягкий и жесткий перезапуск. В первом случае сбойный процесс просто перезапустить на другом процессоре, во втором – весь модуль помечается как сбойный и логически удаляется из конфигурации машины.

Если процессор выходил из строя, процесс перезапускался с контрольной точки на другом процессоре. Практически это выражалось в том, что для заданий с длительным временем выполнения (если проводились обширные вычисления на очень большом наборе данных), расстояние между контрольными точками было значительным, и велика была опасность, что процесс отвалится в середине выполнения его, по словам одного из пользователей,


Естественно, вся память «Эльбруса» имела коррекцию ошибок (впрочем, проще сказать, что ее не имело в те годы, использование ECC было стандартом во всех больших машинах). В ЦП все инструкции базово выполняются с повторением и сверкой результата (в B6700 такой функции не было, в B7700 уже была). Несмотря на все это, надежность «Эльбруса» оставляла желать лучшего, при среднем времени наработки на отказ в десятки часов, по сравнению с тысячами часов у машин Cray.

Хотя среднее время до отказа невелико, особенно для центральных процессоров, но среднее время до ремонта также составляет менее часа. Таким образом, «Эльбрус», находящийся под круглосуточным наблюдением квалифицированных техников, как правило, может работать в течение длительного времени. Когда модули выходили из строя, они отключались самой системой, быстро ремонтировались техниками и снова включались в работу. В результате эксплуатация «Эльбруса» была очень трудоемкой, что радикально отличало его от всех западных машин сравнимого класса. Наиболее важные инсталляции (например, во ВНИИЭФ в Арзамасе-16) «Эльбруса» имели квалифицированный технический персонал, который мог поддерживать машину в рабочем состоянии практически постоянно. Инсталляции, не имевшие квалифицированных специалистов по обслуживанию, были обречены на непрерывные и существенные сбои.

Главной причиной ненадежности первых серийных «Эльбрусов-2» были отвратные модули К200, те самые мультичипы, за которые так топил Бурцев, чтобы выжать из машины обещанную скорость. Они применялись в ЭВМ выпуска 1985–1989 гг., в 1989 же вышла финальная ревизия, в которой их заменили на нормальные БМК. В результате надежность возросла на порядок – с 18–20 до 240–500 часов среднего времени между отказами.

Вообще, ненадежность была одной из главных характеристик всех ЭВМ школы Лебедева, положительно выделялась разве что БЭСМ-6, в силу сочетания отработанной элементной базы и дубовой простоты схемотехники. Чтобы 5Э26 в С-300 мог выполнять боевые задачи, вообще пришлось увеличить объем аппаратуры в три раза, сделав троекратное дублирование каждого элемента системы, и все равно возможности его непрерывного использования в течение длительного времени были существенно ограничены. В принципе, практически все критичное советское оборудование (например спецсвязь) в любом случае выполняли с тройным резервированием, что троекратно удорожало и усложняло систему.

Цифры производительности «Эльбруса» называют почти всегда одни и те же: в полной конфигурации 12–15 MIPS для первой машины и 120–125 MIPS для второй. Эти цифры отражают производительность на стандартной смеси команд Gibson-3, а не теоретический пик производительности. По словам В. С. Бурцева, теоретические цифры пиковой производительности никогда не подчеркивались им и нигде не публиковались, потому что он лично не верил в использование таких не совсем честных цифр для рекламы своих машин (а может, не хотел позориться еще больше, потому что в реальных задачах «Эльбрус-2» и 125 не выжимал). Реальную конкуренцию «Эльбрусу» составили в СССР мейнфреймы ЕС высших серий, которые были единственной альтернативой для организаций, стремящихся приобрести значительные вычислительные мощности общего назначения. Сравнивать же «Эльбрус» с западными машинами было только позориться – производительность, отличная для начала 1970-х годов, в конце 1980-х уже не впечатляла от слова совсем.

Однопроцессорная конфигурация ЕС-1066 и «Эльбрус-2» на Gibson-3 имела одинаковую производительность порядка 12,5 MIPS. Однако, по утверждениям Бабаяна, в прямом тесте на большой физической задаче однопроцессорный «Эльбрус-2» работал в 2,5 раза быстрее ЕС-1066 на 32-битных операндах и в 2,8 раза быстрее на 64-битных операндах. Куда менее сказочные оценки дает расчет пиковой производительности в статье Dorozhevets, M. N., Wolcott, P., «The El’brus-3 and MARS-M: Recent Advances in Russian High-Performance Computing», The Journal of Supercomputing 6 (1992), 5–48. Принимая во внимание количество тактов для вычисления результатов в каждом из функциональных блоков, которые должны выполнять операции с плавающей запятой, авторы вычислили теоретическую пиковую производительность в 9,4 MFlops на процессор, или 94 MFlops для 10-процессорной конфигурации. С учетом того, что это теоретический пик – реальные результаты должны быть процентов на 20 ниже.

Юрий Рябцев, уже здесь цитированный, воспроизводит бабаяновские байки с некоторой модификацией:


Конструктор ЕС-1066 Юрий Ломов приводил (мы цитировали его в предыдущей статье) цифры более близкие к реальности, повторим их тут.


Было опубликовано несколько других отчетов о производительности (не прошедших независимую проверку). В 1988 году С. В. Калин запустил для теста ливерморское ядро Fortran (LFK) в 24 потока на одном процессоре «Эльбрус-2» и получил среднее гармоническое значение в 2,7 MFlops. Для сравнения Cray X-MP с циклом 9,5 нс и теоретической пиковой производительностью 210 MFlops выдавал в таком же тесте 15,26 MFlops (это описано в Pfeiffer, W., Alagar, A., Kamrath, A., Leary, R. H., Rogers, J., Benchmarking and Optimization of Scientific Codes on the Cray X-MP, Cray-2, and SCS-40 Vector computers, The Journal of Supercomputing 4 (1990), 131–152).

Эти цифры указывают на то, что именно архитектура «Эльбруса», как мы уже говорили, была чрезвычайно удачной и, если бы ее реализовать в начале 1970-х и без косяков, то эта машина, определенно, взошла бы на пьедестал, как одна из самых мощных в мире. Как мы видим, несмотря на то, что пиковая производительность процессора Cray X-MP более чем в 20 раз превышает производительность процессора «Эльбрус-2», среднее гармоническое значение производительности всего лишь в 5,7 раза больше, и это лишь чуть превышает отношение тактовых частот этих двух машин.

На хорошо векторизуемых задачах «Эльбрус-2» значительно уступает Cray X-MP, что очевидно, ибо Cray изначально создавался как векторная машина, но он показывает довольно хорошие результаты относительно своей частоты при выполнении плохо векторизуемых программ. В ретроспективе разработчики «Эльбруса-2» недооценили важность векторной конвейеризации для достижения высокой производительности при решении векторизуемых задач. Если бы процессор «Эльбрус» был спроектирован в духе Cray, то его теоретическая пиковая производительность составила бы 42,5 MFlops на процессор и колоссальные на начало 1980-х 425 MFlops в 10-процессорной версии.

В производительности «Эльбрус-2» есть два основных узких места. Первое – отсутствие конвейеризации в функциональных блоках, так что каждый из них использует 3+ тактов для генерации результата. Во-вторых, механизм выдачи инструкций способен выдавать только две или менее операций за цикл. Тем не менее, опять-таки, по меркам 1970-х годов, «Эльбрус-2» стал бы великой машиной, если бы появился вовремя. В начале 1990-х же он был на фоне западных машин уже как «Волга» по сравнению с Ferrari.

Но почему уже провалился этот проект? Как мы уже говорили (и повторим это еще раз, обратите внимание – это действительно важно!) – идея «Эльбруса» была вполне удачной. И еще раз – для 1970 года проект «Эльбрус» в целом был отличной машиной. Идею портила только суперскалярность, нужная там как собаке пятая нога, но максимум плохого от нее было – радикальное усложнение архитектуры устройства управления и фактический отказ от стека. По нашему мнению, те скоростные преимущества, которые были от нее получены, были непропорциональны итоговому усложнению машины. Элементная база на 1970 год тоже была вполне современной. Как мы уже говорили – и в самой реализации «Эльбруса» было много оригинального, несмотря на то, что конкретные технические решения во многом были подсмотрены у серии B5500/B6700.

В итоге что же его сгубило? Почему «Эльбрус» 1970 года на бумаге прекрасен и являет собой машину мирового уровня, а «Эльбрус» 1990 года в металле ужасен и являет собой бесполезную груду железа, на которую только зря спустили столько миллионов? Ответ элементарно найти в самой постановке вопроса – это советское воплощение.

Дело даже не в том, что русские инженеры принципиально криворукие. В статьях про «Эльбрус» мы уже показали: теоретические разработки у нас были вполне на мировом уровне, и у заводских инженеров у нас руки росли из правильных мест. В конце концов они затащили проект чудовищной сложности, а в Калининграде все-таки собрали аж четыре «Электроника ССБИС», которые были раза в три сложнее. Собственно, это обычно и вызывает когнитивный диссонанс – ну так, если послушать: и теоретики были молодцы, и практики, а чего же тогда такой шлак в итоге вышел? Наверное, это все поклеп и навет, все у нас было превосходно.

А проблема была в одном. В механизме управления всей этой системой. При приличном двигателе и жизнеспособных колесах – коробка передач была кривым чудовищем, неудивительно, что в итоге мы въехали в стену. Как уже неоднократно доказывалось в этих статьях – Америка побивала нас вовсе не за счет каких-то феноменальных сверхгениев-разработчиков на всех уровнях и не за счет золотых рук, которых в Союзе не было. Радикально и полностью у нас различалось только одно – механизмы управления системой. И да, американская коробка передач оказалась в разы лучше.

Проект «Эльбрус» был совершенно удивительным и не имел прецедентов в СССР. Это был концептуальный аналог американской S/360 в плане сложности разработки. Нужно было шагнуть сразу на следующую ступень эволюции, находящуюся на громадной высоте. В случае «Эльбруса» для его создания в начале не было ничего вообще. Не было САПР, не было современных микросхем (никаких – ни TTL, ни ECL), не было средств их разработки и производства, не было готовых архитектурных и схемотехнических решений. Создавая «Эльбрус», мы должны были целиком создать под него вообще всю отрасль производства сложнейших высокопроизводительных современных суперЭВМ – от базовых кристаллов до трассировки плат и расчетов теплового пакета.

БЭСМ-6 тут, как пример, не годилась, ее сложность по сравнению с «Эльбрусом» была, как у «Запорожца» по сравнению с Tesla. ЕС ЭВМ тоже не годилась – это был клон IBM, абсолютно все технические решения серии были уже видны, ясны, изобретены, опробованы и внедрены за 6 лет до первой ЕСки – бери и копируй. Сложно, но и близко не настолько, как «Эльбрус».

Фактически это был тестовый проект для всей советской электронной промышленности. Сдюжим ли? Осилим ли повторить подвиг IBM, разработавшей за 5 лет принципиально новую машину, построившей новые заводы, научившей новых людей, создавшей новую индустрию? Или же в итоге надорвемся и потерпим крах? Как мы видим – не осилили.

Формально «Эльбрус-2» 1990 года был уже полностью отработанной, безглючной и штатно работающей машиной из проекта 1970 года, но в компьютерной гонке важно не просто любой ценой доползти до финиша. Важно сделать это за очень, очень жесткое время. Это и есть самое сложное. Построить индустрию одной машины за 20 лет – ну тут при желании и неограниченном финансировании (а в «Эльбрус», если считать от линии производства микросхем и до постройки цехов и жилья для рабочих этих цехов, были влиты миллиарды) справится даже Бангладеш. А вот сделать это за тот срок, за который было нужно и выкатить машину в четыре раза быстрее, году к 1975, чтобы она успела несколько лет постоять на мировом пьедестале – вот этого мы и не смогли. К великому сожалению.

Успех IBM не был повторен, корпорация победила целый Советский Союз. Они-то за 5 лет успели в свое время. Дело тут, повторимся, не в тупости или тотальной криворукости Советов (хотя и то, и то встречалось среди и инженеров, и академиков, но это не главная проблема) и даже не в нищете – для «Эльбруса» реально ничего не жалели, и денежки вбухали неописуемые, можно было всю Intel купить по цене середины 1980-х годов и еще бы на какой-нибудь Zilog осталось.

Дело в двух непреодолимых, несмотря ни на какие деньги, никакой героизм и никакие бдения в три смены, проблемах. Чтобы затащить проект такой сложности с нуля за приемлемое (подчеркнем еще раз – приемлемое, а не «ну когда-то там лет через 20–25») время, абсолютно критичны были две вещи.

Во-первых – высокая культура разработки и производства, чтобы не пришлось учиться всему на месте и еще 10 лет бороться с отсталыми инструментами и невежеством, вместо того, чтобы уже запускать серию машин. А на это как раз и нужна была фора лет 50, которая, как мы писали в предыдущих статьях, у IBM была. В те годы, когда американцы строили высокотехнологичный ИТ-бизнес, у нас царь Николай писал поперек перфокарты для переписи в графе «профессия»: «Хозяин Земли Русской», кабаков на страну было примерно в 150 раз больше, чем школ, а школах тех читали Закон Божий. А когда в США изобретали транзистор – у нас сажали за теорию относительности, как классово-неверную науку угнетателей-буржуев, придуманную, чтобы рабочих эксплуатировать. Развитие у нас началось только с Хрущева (и им же и закончилось), и это и была первая проблема. Просто. Очень. Мало. Времени.

А второй проблемой СССР был, ну в общем-то, сам СССР. Точнее – та самая модель управления, о которой мы говорили выше. Вместо здоровой коммерческой конкуренции акул капитализма у нас был Госплан и крайне нездоровая конкуренция за звания, ништяки и плюшки от единственного и непогрешимого заказчика – партии и государства. К чему это приводило – тоже в цикле статей было многократно расписано сочно, подробно и с множеством примеров.

Задача, навязанная ИТМиВТ политиками в Минрадиопроме и ВПК, заключалась в создании самой быстрой возможной (с учетом имеющихся технологий) машины. В результате, с одной стороны, им нужно было все-таки изготовить функционирующий экземпляр, а для этого учитывать имеющиеся в стране реально технологии, ресурсы и квалификацию людей. С другой – там, где это необходимо, они должны были раздвинуть эти границы и потащить за собой всю компьютерную промышленность СССР. Отчасти это удалось, как только производство каких-либо компонентов достигало требуемого уровня – они начинали использоваться и вне проекта «Эльбрус», например, те же ECL позже пошли и на ЕС ЭВМ «Ряда 3» и «Ряда 4».

Создание машины мирового уровня требовало разработки новых компонентов, кабелей, источников питания, систем охлаждения, печатных плат, разъемов, выделения новых производственных мощностей и т. д. Проект «Эльбрус» пытался раздвинуть все границы одновременно. Из более чем ста миллионов рублей, ежегодно расходуемых на ИТМиВТ, только 25–30 % оставались в нем, остальное шло на развитие вспомогательных технологий в других институтах, некоторые из которых находились в других министерствах. В общей сложности в проекте «Эльбрус» были задействованы сотни предприятий, которые производили все – от шкафов до индикаторных лампочек, от печатных плат до проводов, и в большинстве случаев приходилось разрабатывать все это с нуля.

Отсюда и своя доля проблем – когда прототипом является все – от болта до микросхемы, очевидно, что разработка не может идти быстро. Не стоит забывать и о том, что только IBM, единственная в мире, обладала просто неземными квалификациями менеджмента, позволяющими построить великолепную вертикально интегрированную компанию, где десятки заводов работали, как один, и синхронно и вовремя выдавали вообще все – от заготовок кремниевых пластин для микропроцессоров до, смешно сказать, краски для корпусов мейнфреймов. Парадоксально, но СССР, построенный вокруг идеи интеграции, контроля и плана, в очередной раз проиграл в этой самой интеграции, контроле и плане обыкновенной корпорации. Там, где в IBM шестеренки крутились, как в швейцарских часах, в СССР заводы, принадлежащие разным министерствам и НИИ при них, терлись друг об друга как детали тех же часов, в которые насыпали толченого кирпича.

Заставить каждый из заводов производить то, что требовалось, было абсолютно кошмарной задачей. Прежде всего, работа с каждым заводом требовала долгой бюрократической волокиты. Директору ИТМиВТ Бурцеву, а затем Рябову, приходилось вести переговоры на каждом уровне структуры управления, начиная с завода и заканчивая руководителями министерских отделов, самими министрами и во многих случаях даже ЦК.

Во-первых, чем больше было административное расстояние между ИТМиВТ и конкретным заводом, тем больше людей было вовлечено в эту цепочку, тем дольше длились переговоры и тем слабее была обратная связь и подотчетность между заводом и институтом. Особенно много времени отнимало взаимодействие с подразделениями других министерств, в частности, МЭП, но даже внутри Минрадиопрома ведение переговоров было проблематичным. На каждом уровне приходилось иметь дело с людьми, которые занимали монопольное положение и имели свои собственные интересы.

Во-вторых, хотя заводы были подчинены министерствам, они имели значительное фактическое влияние на производство. Производства обычно были сильно загружены и часто использовали это как оправдание для невыполнения заказа в срок. На это накладывалось то, что советские заводы предпочитали оптимизировать видимость эффективности, а не эффективность (как и вся советская система), и с куда большим удовольствием брались не за те заказы, которые нужны сейчас, а за те, которые гарантированно получатся и не сорвут план и отчетность. Заставить их связываться с кучей новых сложных компонентов было тем еще трудом. Переналадка на выпуск нового, неотработанного продукта влекла за собой потерю времени и риски сорвать план по выпуску прочих продуктов и тем самым – премии начальникам производства.

Если учесть, что каждый микроэлектронный завод зависел, в свою очередь, от кучи других производств, заставить эти ржавые шестерни прокрутиться в нужном направлении было той еще работой. Как вишенка на торте: в плановых показателях указывалось количество изделий, а не их качество, было понятно, чем можно пожертвовать, тем более что для того, чтобы пройти приемку, у любого завода была куча грязных трюков.

В итоге завод вовсе не был пассивным участником в этой игре, наоборот, чтобы надавить на производство Бурцеву часто приходилось доходить натурально до ЦК, и так с каждым элементом машины. В принципе, Военно-промышленная комиссия (ВПК), которая осуществляла межведомственный надзор за вычислительной техникой, должна была способствовать взаимодействию ИТМиВТ с производством. На практике, по словам некоторых лиц, близко знакомых с выработкой политики ВПК, там существовали свои подводные течения, и даже «Эльбрус» далеко не всегда получал полную поддержку. Часть сил все равно распылялась на кучу других проектов.

Исторически более-менее нормальными отношения у ИТМиВТ были лишь с двумя заводами – московским САМ и загорским ЗЭМЗ. САМ производил БЭСМ-6, АС-6, а также вспомогательное оборудование для «Эльбруса» – сопроцессоры «Эльбрус-1К2» и «Эльбрус-Б», процессоры ввода-вывода, коммутаторы и накопители. Сами машины изготавливал ЗЭМЗ, некоторые подсистемы, такие как модули памяти, производились на Пензенском ЗВЭМ (ППО ЭВТ). В 1980-х завод в Ташкенте также был переоборудован для производства «Эльбруса», но, памятуя о качестве компонентов, приходящих из южных республик, скажем одно – лучше бы его не было.

Менеджмент по-советски не учел фундаментальное эмпирическое правило, известное как закон Кэмпбелла (Campbell's law):


В более простой формулировке этот принцип понимается как факт того, что как только в систему вводится какая-то метрика, то люди начинают оптимизировать эту метрику, а вовсе не свою деятельность, для оценки которой она введена. Как только мы вводим жесткую иерархическую структуру, где 90 % находятся внизу, а на вершине сидят партократы с государственными дачами, санаториями и шоферами, то большая часть из этих 90 % начинает оптимизировать не свою работу, а методы попадания в эту самую элиту партократов.

Именно такую структуру построил для АН СССР еще Сталин, и с тех пор значимые результаты отечественная наука выдавала лишь тогда, когда выпадала из этой иерархии (как, например, с ядерным проектом). Когда же с приходом Брежнева стимулы делать свою работу всерьез окончательно истрепались, огромное количество людей стало заниматься имитацией деятельности всех масштабов, лишь бы получить заветное кресло академика или министерский пост, который давался пожизненно и сулил огромные преимущества в распилах и откатах. Какая коррупция на всех уровнях творилась при Бровеносце – это вообще ни в сказке сказать, ни пером описать, позавидуют всякие Березовские из 90-х годов. Одно рыбное дело чего стоит – сам министр рыбной промышленности крышевал по всему Союзу точки, через которые тонны икры уходили на Запад за валюту мимо кассы, а уж что творилось в азиатских республиках, это вообще лучше на ночь не читать…

СССР при Брежневе сгнил до самого основания и в итоге рухнул всего через несколько лет после его смерти. Какой там «Эльбрус», ко времени Горбачева уже с туалетной бумагой были проблемы, и не только с ней, все, что можно своровать и распилить, было своровано и распилено, причем своими же министрами и начальниками, все «передовые» работы производились чисто номинально с целью попилить побольше денежек, а социализм превратился в блестящую ширму, закрывающую собой помойку.

Отношение же советских академиков к пользователям и их потребностям (да и вообще понимание развития электроники) прекрасно выразил уже цитировавшийся Юрий Рябцев:


И после этого мы еще спрашиваем – а почему в России сейчас нет фирмы, сравнимой по производству смартфонов с Apple, а те жалкие потуги на какие-то «российские» смартфоны на практике собраны из 100 % западных комплектующих, на западной архитектуре и на их же заводах, а русского там только потраченные денежки и логотип? Да потому что с компьютерами рядовой советский гражданин работать и не должен, не его дело лезть со свиным рылом в калашный ряд. На это есть компетентные органы и компетентные товарищи, которые равнее всех прочих. И нечего сенсорный экран давать рядовому гражданину, совсем зажрались! Для пролетария кнопку изобрели, вот в нее и тыкай грязным пальцем.