МАКРОКОНВЕЙЕР — ОТПРАВНАЯ ТОЧКА УКРАИНСКОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ИНДУСТРИИ

Десять лет назад был зафиксирован своеобразный мировой рекорд в скорости проведения вычислительных операций. Высокая комиссия из представителей различных независимых ведомств зафиксировала, что супер-ЭВМ, имевшая название «Макроконвейер», при решении реальной математической задачи показала скорость в полмиллиарда операций в секунду. Такой скорости в то время не демонстрировало ни одно компьютерное устройство в мире. Эту вычислительную машину создали украинские кибернетики. Как считают ученые, принцип, положенный в основу создания той машины, позволяет и сегодня разработать принципиально новое - альтернативное направление в конструировании вычислительной техники. И здесь у Украины есть серьезные шансы на мировом рынке. Чтобы иметь возможность оценить масштаб подобных перспектив, нам придется вспомнить некоторые факты недавней истории.

- Отдел теории цифровых автоматов Института кибернетики НАНУ, - как сообщила профессор, доктор физико-математических наук Юлия Владимировна Капитонова, - был создан Виктором Михайловичем Глушковым. У этого отдела всегда был, как бы сейчас сказали, хороший имидж. Здесь занимались фундаментальными проблемами - математической теорией проектирования вычислительных систем. Мы не шли по следам мировых лидеров - теоретические разработки упреждали то, что только собирались делать за границей. Это факт достаточно признанный. Я не буду утверждать, что и сейчас мы упреждаем. Но, по крайней мере, находимся на хорошем уровне. Об этом говорит хотя бы то обстоятельство, что на протяжении последних четырех лет работаем с солидными международными организациями по новой технологии создания систем программирования.

Сейчас прежний отдел академика Виктора Глушкова фактически разделился надвое - из отдела теории цифровых автоматов в 80-м году выделился отдел рекурсивных машин. Его возглавил Александр Адольфович Летический. Но по-прежнему трудимся одним коллективом. Александр Адольфович в настоящее время работает за границей по гранту НАТО и ведет переговоры о новом совместном проекте трех организаций. Одна из них - это Лондон сити юниверсити, вторая - наш Институт кибернетики, третья - это американский институт. По новой технологии для систем программирования также будет грант НАТО. Мы представили этот проект и, по-видимому, он пойдет. Более того, с 1 июля началось финансирование по давно полученному гранту…

В ноябре прошлого года выиграли грант по Си Эр Ди Эф - это фонд фундаментальных исследований для американской промышленности. Удалось найти среди американцев специалистов, которые понимают научные проблемы и которые смогли оценить наши идеи и теоретические результаты в области динамического распараллеливания суперперспективных вычислительных средств. Так что фактически мы начинаем работать с промышленностью США. Это очень важно, как мы считаем, для Украины. Ко всему, здесь нам принадлежат приоритетные идеи. Конечно, не мешало бы, чтобы и у нас в правительстве хотя бы поняли масштаб и значение этих событий.

Начинаем не на голом месте - у нас подобная технология в свое время была испробована на «Макроконвейере» - такую машину еще в 87-м году мы сдали приемной комиссии. Это была последняя машина в бывшем СССР. Она могла в то время упредить очень многое, потому что ей не было равных! «Макроконвейер» был сделан у нас в Киеве. Мы изготовили только четвертушку машины на 48 процессорах, и комиссия зафиксировала на реальных задачах полумиллиардную производительность.

Конечно, сейчас в компьютерном мире счет уже идет на миллиарды. Но «Макроконвейер» был создан десять лет назад. О такой производительности в то время могли лишь мечтать передовые фирмы. Однако судьба машины печальна - было решение передать ее в промышленность. Мы передали всю документацию на пензенский завод для изготовления. В этот момент рухнул СССР и развалилась радиопромышленность. Естественно, что уже было не до нашей машины. Сейчас к старой теме можно вернуться и переосмыслить ее по-новому.

Почему эти идеи сейчас так заинтересовали американцев? Потому что ничего не стоит сделать подобную машину на современной базе. Даже простое переложение ее на современную или на перспективную базу открывает немалые перспективы. Мы бы могли и сами это сделать, но нет денег для того чтобы купить составляющие - это довольно дорого для нас.

Кстати, американцы интересуются этим не потому, что не могут добиться таких количественных результатов. Могут, но у нас альтернативное мышление по ведению соответствующих работ. А это уже интересно - в перспективе могут получиться неожиданные результаты. Фонд Си Эр Ди Эф занимается передачей в американскую промышленность идей, связанных с распараллеливанием, гармонизацией вычислений.

Сейчас мы ведем экспериментальные работы на персональных ЭВМ в сетях. В качестве элементной базы могут выступать и процессоры «Моторолы», и процессоры ДК и просто транспьютеры. Мы даже такие проекты пытаемся организовывать, но это не так просто. У нас сейчас затормозилась экспериментальная часть. А в науке невозможно вести только теоретические исследования. Особенно в нашей. Здесь есть проблема балансировки различных ресурсов - есть память, есть интерфейс. Кроме проблемы простого суммирования, есть проблема балансировки по ресурсам всех компонентов. И она очень сложная. Макроконвейерный принцип организации вычислений, который высказал в свое время Виктор Михайлович Глушков, дает некое правило балансировки. В итоге получается не просто сумма.

В Арзамас-17 стояло десять БЭСМ-6, а производительность была повышена только в два раза. Ну на некоторых задачах в 3,5, но не в 10. Потому что в каналах производительность теряется очень существенно. В итоге появилось ощущение, что необходима некая иная идея организации всей аппаратуры. Макроконвейерный принцип дал совершенно новую технологию организации вычислительного процесса. Здесь была реализована принципиально новая технология поиска решения. С одной стороны, сама машина так строится, что появляется возможность вести вычислительный процесс параллельно.

К примеру, попробуйте распечатать на десяти пишущих машинках большой текст. Вы никогда не получите ускорение в десять раз. Помешает этому то обстоятельство, что машинисткам придется все время обговаривать, как и что им сделать лучше и что кому печатать. Так и у вычислительных машин. Нельзя увеличить продуктивность в десять раз, когда задействуешь десять компьютеров. С этой целью решать отдельно разные участки одной сложной задачи невозможно, потому что необходим еще обмен информацией между отдельными участками и это компьютер должен учитывать. Для этого в машину закладываются дополнительные технические возможности, к примеру, у них память есть общая и у каждого своя отдельная. Кроме того, закладывается возможность обмена информацией между отдельными ветвями этих решений.

Во-вторых, алгоритмы, или методы решения, строятся так, что это позволяет процесс решения задачи распараллелить. На реализации этих двух возможностей и удается существенно поднять продуктивность работы машин, если не в n-раз, где n - количество процессоров, то где-то близко к этому. Особенно эффективно это можно делать на некоторых классах задач. Более того - есть задачи, на которых можно поднять продуктивность более чем в n-раз. Этот эффект достигается за счет того, что все процессоры узнают об отсутствии какой-нибудь зависимости и отбрасывают множество вычислений как неперспективные. На этом направлении у нас есть фундаментальные исследования на высоком уровне. Они признаны в мире - японцами, американцами. Сейчас планируем развивать эти работы совместными силами.