Sự ra đời của hệ thống phòng thủ tên lửa Liên Xô. "El Burroughs"
Burtsev được thừa hưởng tình yêu và sự tôn trọng đối với các nguyên mẫu phương Tây từ người thầy của mình, vâng, về nguyên tắc, bắt đầu từ BESM-6, ITMiVT đã tích cực trao đổi thông tin với phương Tây, chủ yếu là với IBM ở Hoa Kỳ và Đại học Manchester ở Anh (chính tình bạn này đã buộc Lebedev, bao gồm h. vận động hành lang vì lợi ích của ICL của Anh chứ không phải Robotron của Đức tại cuộc họp đáng nhớ đó vào năm 1969).
Đương nhiên, "Elbrus" không thể có nguyên mẫu và chính Burtsev cũng công khai thừa nhận điều này.
Câu trả lời là rõ ràng: "Có." Trước khi bắt đầu thiết kế một chiếc máy tính mới, chúng tôi luôn nghiên cứu rất kỹ những diễn biến của thế giới trong lĩnh vực này.
Khi đó, vấn đề đặt ra là nâng cao trình độ ngôn ngữ máy nhằm giảm khoảng cách giữa ngôn ngữ cấp cao và ngôn ngữ lệnh nhằm tăng hiệu quả truyền chương trình viết bằng ngôn ngữ cấp cao.
Theo hướng này trên thế giới làm việc ở ba nơi.
Về mặt lý thuyết, công trình của Ailif là mạnh mẽ nhất: "Nguyên tắc xây dựng một cỗ máy cơ bản", tại Đại học Manchester trong phòng thí nghiệm của Kilburn và Edwards, cỗ máy MU-5 ("Đại học Manchester-5") đã được tạo ra, và tại Burrows, máy móc được phát triển cho các ứng dụng ngân hàng và quân sự. .
Tôi đã ở cả ba công ty, nói chuyện với các nhà phát triển chính và có những tài liệu cần thiết về các nguyên tắc thể hiện trong những phát triển này.
Khi thiết kế MVK Elbrus-1 và Elbrus-2, chúng tôi đã lấy từ những phát triển tiên tiến mọi thứ có vẻ đáng giá đối với chúng tôi. Đây là cách tất cả các máy mới được tạo ra và nên được phát triển.
Sự phát triển của Elbrus-1 và Elbrus-2 MVK bị ảnh hưởng bởi kiến trúc của HP, 5E26, BESM-6 và một số phát triển khác vào thời điểm đó.
Khi đó, vấn đề đặt ra là nâng cao trình độ ngôn ngữ máy nhằm giảm khoảng cách giữa ngôn ngữ cấp cao và ngôn ngữ lệnh nhằm tăng hiệu quả truyền chương trình viết bằng ngôn ngữ cấp cao.
Theo hướng này trên thế giới làm việc ở ba nơi.
Về mặt lý thuyết, công trình của Ailif là mạnh mẽ nhất: "Nguyên tắc xây dựng một cỗ máy cơ bản", tại Đại học Manchester trong phòng thí nghiệm của Kilburn và Edwards, cỗ máy MU-5 ("Đại học Manchester-5") đã được tạo ra, và tại Burrows, máy móc được phát triển cho các ứng dụng ngân hàng và quân sự. .
Tôi đã ở cả ba công ty, nói chuyện với các nhà phát triển chính và có những tài liệu cần thiết về các nguyên tắc thể hiện trong những phát triển này.
Khi thiết kế MVK Elbrus-1 và Elbrus-2, chúng tôi đã lấy từ những phát triển tiên tiến mọi thứ có vẻ đáng giá đối với chúng tôi. Đây là cách tất cả các máy mới được tạo ra và nên được phát triển.
Sự phát triển của Elbrus-1 và Elbrus-2 MVK bị ảnh hưởng bởi kiến trúc của HP, 5E26, BESM-6 và một số phát triển khác vào thời điểm đó.
Vì vậy, Burtsev, không giống như nhiều người, thừa nhận rằng ông đã không ngần ngại hào phóng mượn những ý tưởng kiến trúc từ những người hàng xóm của mình và thậm chí còn nói nên tìm đuôi ở đâu.
Hãy tận dụng ưu đãi hào phóng và khai thác ba nguồn và ba thành phần của Elbrus.
Đầu tiên là chuyên khảo Nguyên tắc máy cơ bản của John Iliffe (Macdonald & Co; ấn bản đầu tiên, ngày 1 tháng 1 năm 1968) và bài viết Các yếu tố của BLM (Tạp chí Máy tính, Tập 12, Số 3, Tháng 1969 năm 251, Trang 258 –5), thứ hai là một máy tính MU700 hầu như không được biết đến, được chế tạo như một thử nghiệm tại Đại học Manchester, và chiếc thứ ba là dòng Burroughs XNUMX.
Nó không phải là một bản sao của chính Burroughs sao?
Hãy bắt đầu hiểu theo thứ tự.
Đầu tiên, một số độc giả có thể đã nghe thuật ngữ "kiến trúc von Neumann" thường được sử dụng trong ngữ cảnh khoe khoang: "ở đây chúng tôi đã thiết kế một máy tính không phải von Neumann độc đáo." Đương nhiên, không có gì độc đáo trong việc này, nếu chỉ vì những cỗ máy có kiến trúc von Neumann không còn được chế tạo từ những năm 1950 nữa.
Sau khi làm việc trên ENIAC (được lập trình theo cách của các tab, với rất nhiều dây chảy và không có bất kỳ câu hỏi nào về việc kiểm soát các tính toán của chương trình được tải vào bộ nhớ và không có câu hỏi nào) cho máy tiếp theo , được gọi là EDSAC, Mauchly và Eckert đã đưa ra những ý tưởng chính cho thiết kế của nó.
Chúng như sau: một bộ nhớ đồng nhất lưu trữ các lệnh, địa chỉ và dữ liệu, chúng chỉ khác nhau về cách chúng được truy cập và tác động của chúng; bộ nhớ được chia thành các ô có thể định địa chỉ, để truy cập cần phải tính toán địa chỉ nhị phân; và cuối cùng, nguyên tắc điều khiển chương trình - hoạt động của máy, là một chuỗi các thao tác tải nội dung của các ô từ bộ nhớ, thao tác với chúng và dỡ chúng trở lại bộ nhớ, dưới sự điều khiển của các lệnh được tải tuần tự từ cùng một kỉ niệm.
Hầu hết tất cả các máy (và chỉ có vài chục chiếc) được sản xuất trên thế giới từ năm 1945 đến năm 1955 đều tuân theo các nguyên tắc này, vì chúng được chế tạo bởi các nhà khoa học hàn lâm, những người đã quen thuộc với Bản thảo đầu tiên của Báo cáo về EDVAC, được gửi tới các trường đại học bởi người phụ trách von Neumann do Herman Heine Goldstine thay mặt ông.
Đương nhiên, điều này không thể kéo dài lâu, bởi vì máy von Neumann thuần túy là một khái niệm toán học trừu tượng, giống như máy Turing. Thật hữu ích khi sử dụng nó cho các mục đích khoa học, nhưng những chiếc máy tính thực sự được chế tạo theo những ý tưởng này hóa ra lại quá chậm.
Kỷ nguyên của những cỗ máy von Neumann thuần túy đã kết thúc sớm nhất là vào năm 1955-1956, khi mọi người lần đầu tiên bắt đầu nghĩ về đường ống, thực thi suy đoán, kiến trúc điều khiển dữ liệu và các thủ thuật tương tự khác.
Vào năm von Neumann qua đời, máy tính MANIAC II (Máy tích phân số phân tích toán học và Mô hình máy tính tự động II) đã được ra mắt tại Phòng thí nghiệm khoa học Los Alamos với 5 bóng đèn, 190 đi-ốt và 3 bóng bán dẫn.
Nó chạy trên dữ liệu 48 bit và lệnh 24 bit, có 4 từ RAM và có tốc độ trung bình là 096 KIPS.
Máy được thiết kế bởi Martin H. Graham, người đã đề xuất một ý tưởng mới về cơ bản - đánh dấu dữ liệu trong bộ nhớ bằng các thẻ thích hợp để có độ tin cậy cao hơn và dễ lập trình hơn.
Năm sau, Graham được mời bởi các nhân viên của Đại học Rice ở Houston, Texas để giúp họ xây dựng một chiếc máy tính mạnh như Los Alamos. Dự án Máy tính của Viện R1 Rice kéo dài ba năm và vào năm 1961, chiếc máy này đã sẵn sàng (sau đó nó được thay thế bằng chiếc IBM 7040 tiêu chuẩn dành cho các trường đại học nghiêm túc của Mỹ, và trớ trêu thay, chiếc Burroughs B5500).
Sơ đồ giải mã gồm 2 lệnh cho mỗi từ, như trong MANIAC II, đối với Graham dường như quá lạ mắt, vì vậy R1 hoạt động trên các từ 54 bit với các lệnh có độ rộng cố định cho toàn bộ từ và có kiến trúc thẻ tương tự. Độ dài từ thực tế là 63 bit, trong đó 7 bit là mã sửa lỗi và 2 là thẻ.
Cơ chế đánh địa chỉ gián tiếp của R1 tiên tiến hơn nhiều so với của IBM 709 - trên thực tế, chúng gần như là các bộ mô tả được tạo sẵn từ các máy Burroughs trong tương lai. Graham cũng là một kỹ sư điện tài năng và đã phát minh ra một loại tế bào điốt đèn mới cho R1, được gọi là Cổng một mặt, giúp nó có thể đạt được tần số xuất sắc 1 MHz trong những năm đó. Máy có địa chỉ 15 bit, 8 thanh ghi dữ liệu/lệnh và 8 thanh ghi địa chỉ.
Thế hệ kiến trúc được gắn thẻ đầu tiên xuất hiện ngay sau cái chết của von Neumann. Máy của Ailif và Graham, bên trái là một phần của bộ xử lý MANIAC II, bên phải - chính Ailif tham gia vào việc lắp đặt giá đỡ chính R1. Ảnh https://www.sciencephoto.com và https://scholarship.rice.edu
Đại học Rice của Hoa Kỳ giống như MINEP của Liên Xô, vì vậy không có gì ngạc nhiên khi việc tạo ra một chiếc máy tính (sẽ được sử dụng để nghiên cứu thủy động lực học của dầu mỏ) được tài trợ một phần bởi Công ty Shell Oil.
Người phụ trách cô là Bob Barton (Robert Stanley Barton), một kỹ sư điện tử tài năng. Năm 1958, ông tham gia một khóa học về logic toán học và ký hiệu tiếng Ba Lan áp dụng cho đại số và làm việc cho Burroughs, năm 1961 chế tạo chiếc B5000 huyền thoại dựa trên kiến trúc ngăn xếp thẻ.
Chính người Anh Ilif đã làm việc trên phần mềm R1. Nhóm của anh ấy đã tạo ra hệ điều hành SPIREL, trình biên dịch mã ký hiệu AP1 và ngôn ngữ GENIE, ngôn ngữ này đã trở thành một trong những tiền thân của OOP. HĐH có cơ chế cấp phát bộ nhớ động cực kỳ tiên tiến và bộ thu gom rác, cũng như cơ chế bảo vệ dữ liệu và mã.
Đối với hệ điều hành của mình, Ailif đã phát triển một cơ chế đánh địa chỉ mảng mới bằng cách sử dụng một vectơ con trỏ tới vectơ dữ liệu. Ý tưởng này quá tiên tiến so với cách đánh địa chỉ kiểu Fortran (địa chỉ chứa một bước và phần bù cho từng phần tử của mảng) đến nỗi nó được đặt theo tên của người tạo và kể từ đó, các vectơ Ailif đã được sử dụng ở khắp mọi nơi, từ Ferranti Atlas đến Java, Python, Ruby, Visual Basic .NET, Perl, PHP, JavaScript, Objective-C và Swift.
Sử dụng vectơ Ailif để xử lý ma trận 3x3 (https://www.researchgate.net)
Vào cuối những năm 1950, mô hình lý thuyết về máy của von Neumann đối mặt với một thách thức mà nó không có câu trả lời thỏa đáng (và do đó đã chết hoàn toàn).
Máy tính trở nên đủ nhanh để chỉ một người không thể tải chúng bằng công việc - khái niệm về máy tính lớn cổ điển có quyền truy cập đầu cuối và hệ điều hành đa nhiệm đã xuất hiện.
Chúng tôi sẽ không đi sâu vào sự phức tạp đang chờ đợi các kiến trúc sư trên con đường thực hiện đa nhiệm (bất kỳ sách giáo khoa hợp lý nào về thiết kế hệ điều hành sẽ làm được điều này), chúng tôi chỉ lưu ý rằng khả năng truy cập lại mã rất quan trọng đối với việc triển khai nó, tức là khả năng chạy một số phiên bản của cùng một chương trình tại cùng một thời điểm, làm việc trên các dữ liệu khác nhau, để dữ liệu của một người dùng được bảo vệ khỏi những thay đổi của người dùng khác.
Để lại tất cả những vấn đề này hoàn toàn cho kiến trúc sư hệ điều hành và lập trình viên hệ thống có vẻ không phải là một ý kiến hay - sự phức tạp của việc phát triển phần mềm sẽ tăng lên quá nhiều (hãy nhớ rằng dự án OS / 360 đã kết thúc trong một thất bại thảm hại, Multics cũng không cất cánh).
Ngoài ra còn có một lối thoát khác - tạo ra một kiến trúc phù hợp cho chính máy tính.
Chính những khả năng này đã được các đồng nghiệp trong R1 xem xét gần như đồng thời - học viên Barton, người đã thiết kế B5000 và nhà lý thuyết Ailif, người đã viết Nguyên tắc máy cơ bản đã truyền cảm hứng rất nhiều cho Burtsev.
ICL (mà chúng tôi chưa bao giờ hợp tác với nhau) đã lãnh đạo sự phát triển của các kiến trúc tiên tiến từ năm 1963 đến năm 1968 (bài báo được viết trên cơ sở của công việc đó), Ilif đã xây dựng một nguyên mẫu BLM cho chúng với các phương pháp quản lý bộ nhớ phần cứng thậm chí còn tiên tiến hơn hơn trong máy Burroughs.
Ý tưởng chính của Ailif là một nỗ lực để tránh tiêu chuẩn cho các hệ thống khác (và trong những năm đó chậm và không hiệu quả) cơ chế chia sẻ bộ nhớ hoàn toàn dựa trên các phương pháp phần mềm - chuyển ngữ cảnh (một thuật ngữ của kiến trúc hệ điều hành, nghĩa là, một cách đơn giản, dỡ tải tạm thời và lưu một tiến trình đang chạy và tải và bắt đầu thực hiện một tiến trình khác) bởi chính hệ điều hành. Theo quan điểm của ông, cách tiếp cận phần cứng sử dụng bộ mô tả hiệu quả hơn nhiều.
Dự án BLM đã kết thúc vào năm 1969, nhưng những phát triển của nó đã được sử dụng một phần trong dòng máy tính lớn Sê-ri ICL 2900 tiên tiến được phát hành vào năm 1974 (mà chúng tôi có thể đã cùng nhau phát triển, nhưng than ôi).
Thật không may, thế hệ thứ hai của các máy đã có bộ mô tả thẻ, chỉ có bức ảnh này từ cuốn sách Các hệ thống máy tính dựa trên bộ mô tả (Levy, Henry M. 1984) vẫn còn từ BLM. Hệ thống mệnh lệnh được mô phỏng lại từ bài viết gốc của Ailif (để độc giả có thể đắm mình vào vấn đề theo kiểu Burtsev).
Đương nhiên, vấn đề bảo vệ bộ nhớ hiệu quả (và do đó chia sẻ thời gian) là mối quan tâm trong những năm 1960 của hầu hết các nhà khoa học máy tính và các tập đoàn.
Đại học Manchester đã không đứng ngoài cuộc và chế tạo chiếc máy tính thứ năm của mình, được gọi là MU5.
Máy được phát triển với sự hợp tác của cùng một ICL từ năm 1966, máy tính được cho là nhanh hơn 20 lần so với Ferranti Atlas về hiệu suất. Sự phát triển tiếp tục từ năm 1969 đến năm 1974.
MU5 được điều khiển bởi hệ điều hành MUSS và bao gồm ba bộ xử lý - chính MU5, ICL 1905E và PDP-11. Tất cả các yếu tố tiên tiến nhất đều có sẵn: kiến trúc bộ mô tả thẻ, bộ nhớ kết hợp, tìm nạp trước lệnh, nói chung - đó là đỉnh cao của công nghệ những năm đó.
Manchester Machine 5 - bức ảnh duy nhất, mô tả tuyệt vời về hệ thống chỉ huy và kiến trúc (https://ethw.org)
MU5 là cơ sở cho Dòng ICL 2900 và hoạt động tại trường đại học cho đến năm 1982.
Máy tính Manchester cuối cùng là MU6, bao gồm ba máy: MU66P, một triển khai bộ vi xử lý tiên tiến được sử dụng như một PC; MU66G là một siêu máy tính khoa học vô hướng mạnh mẽ và MU66V là một hệ thống song song vectơ.
Các nhà khoa học đã không làm chủ được sự phát triển của kiến trúc bộ vi xử lý, MU66G đã được tạo ra và làm việc tại bộ phận từ năm 1982 đến năm 1987, và đối với MU66V, một nguyên mẫu được chế tạo trên Motorola 68k với mô phỏng hoạt động véc tơ.
Sê-ri ICL 2900 là một trong số ít máy ban đầu cạnh tranh khá mạnh mẽ với S/360. Đối với người dùng Anh của những năm 1980, sê-ri này chứa đầy sự ấm áp và hoài cổ, giống như BESM-6 của Liên Xô. Ảnh http://www.tavi.co.uk và http://www.computinghistory.org.uk
Tiến bộ hơn nữa của máy mô tả là cái gọi là sơ đồ. địa chỉ dựa trên khả năng (nghĩa đen là "xác định địa chỉ dựa trên khả năng", không có bản dịch chính xác sang tiếng Nga, vì trường học trong nước không quen với những chiếc máy như vậy, trong bản dịch của cuốn sách "Kiến trúc máy tính hiện đại: trong 2 cuốn sách" (Myers G. J. , 1985) nó được đặt tên rất chính xác là địa chỉ tiềm năng).
Ý nghĩa của địa chỉ tiềm năng là các con trỏ được thay thế bằng các đối tượng được bảo vệ đặc biệt chỉ có thể được tạo với sự trợ giúp của các lệnh đặc quyền chỉ được thực thi bởi một quy trình đặc quyền đặc biệt của nhân hệ điều hành. Điều này cho phép hạt nhân kiểm soát các tiến trình nào có thể truy cập các đối tượng nào trong bộ nhớ mà không cần phải sử dụng các không gian địa chỉ riêng biệt, và do đó không cần chuyển đổi ngữ cảnh.
Như một tác động gián tiếp, sơ đồ như vậy dẫn đến một mô hình bộ nhớ phẳng hoặc đồng nhất - từ đó trở đi (từ quan điểm của ngay cả một lập trình viên trình điều khiển cấp thấp!) Không có sự khác biệt về giao diện giữa một đối tượng trong RAM hoặc trên đĩa, quyền truy cập là hoàn toàn thống nhất, bằng cách gọi một đối tượng được bảo vệ. Danh sách các đối tượng có thể được lưu trữ trong một phân đoạn bộ nhớ đặc biệt (chẳng hạn như trong Hệ thống Plessey 250, được tạo ra vào năm 1969-1972 và đại diện cho hiện thân trong phần cứng của một mô hình tính toán rất bí truyền có tên là λ-calculus) hoặc được mã hóa bằng một bit đặc biệt, như trong Hệ thống IBM /38 nguyên mẫu.
Hệ thống Plessey 250 được phát triển cho quân đội và là cỗ máy trung tâm của mạng liên lạc Bộ Quốc phòng đã được sử dụng thành công trong Chiến tranh vùng Vịnh.
Máy tính này là đỉnh cao tuyệt đối của an ninh mạng, một cỗ máy không có siêu người dùng với các đặc quyền không giới hạn như một lớp và không có cách nào nâng cao đặc quyền của một người thông qua hack để làm những việc không nên làm.
Ít nhất 250 bức ảnh duy nhất được biết đến (từ bộ sưu tập của Kenneth J Hamer-Hodges) và sơ đồ hoạt động của địa chỉ tiềm năng từ chuyên khảo Cơ chế khái niệm khả năng và cấu trúc trong hệ thống 250, DM England, 1974.
Kiến trúc như vậy được coi là cực kỳ tiến bộ và tiên tiến trong những năm 1970-1980 và được phát triển bởi nhiều công ty và nhóm nghiên cứu, máy tính CAP (Cambridge, 1970-1977), Hệ thống máy tính Flex (Royal Signals and Radar, 1970s), Three Rivers PERQ (Đại học Carnegie Mellon và ICL, 1980-1985) và nổi tiếng nhất là thất bại của bộ vi xử lý Intel iAPX 432 (1981).
Thật buồn cười khi những người khởi xướng 90% tất cả các giải pháp kiến trúc độc đáo và kỳ lạ nhất trong những năm 1960-1970 là người Anh (vào những năm 1980 - người Nhật, với kết quả tương tự), chứ không phải người Mỹ.
Các nhà khoa học Anh (vâng, chính những người đó!) đã cố gắng hết sức để đứng trên đỉnh của làn sóng và khẳng định trình độ của họ với tư cách là những nhà lý thuyết khoa học máy tính xuất sắc. Điều đáng tiếc duy nhất là, như trong trường hợp phát triển máy tính học thuật của Liên Xô, tất cả những dự án này chỉ là hiện tượng trên giấy.
ICL đã cố gắng hết sức để gia nhập các nhà sản xuất sắt tiên tiến hàng đầu thế giới, nhưng than ôi, nó đã không thành công.
Lúc đầu, người Mỹ nghĩ rằng các đồng nghiệp Anglo-Saxon, với đóng góp tiên phong cho CNTT kể từ thời Turing, sẽ không đưa ra lời khuyên tồi, và đã bị đốt cháy hai lần - và Intel iAPX 432 và IBM System / 38 đã thất bại thảm hại, đã gây ra một bước ngoặt lớn vào giữa những năm 1980 đối với kiến trúc bộ xử lý hiện đại (lúc đó trường kỹ thuật máy tính của Mỹ đã phát hiện ra nguyên tắc của máy RISC, nguyên tắc này đã thành công từ mọi phía đến mức 99% máy tính hiện đại bằng cách nào đó được xây dựng theo các mẫu này).
Máy tính CAP vẫn còn trong phòng thí nghiệm Cambridge, nguyên mẫu IBM System/38 và máy trạm Three Rivers PERQ (ảnh https://en.wikipedia.org và https://www.chiark.greenend.org.uk)
Đôi khi điều đó thậm chí còn thú vị - những bước phát triển nào mà một trường học Xô-Anh chính thức sẽ triển khai vào những năm 1980 với văn hóa sản xuất tiên tiến, những ý tưởng điên rồ chung của chúng ta và khả năng của Liên Xô trong việc bơm hàng tỷ đô la dầu mỏ vào sự phát triển?
Thật không may là những cơ hội này đã đóng lại mãi mãi.
Đương nhiên, thông tin về tất cả những phát triển tiên tiến của người Anh đã đến với Burtsev theo đúng nghĩa đen và ngày này qua ngày khác, vì ITMiVT có mối liên hệ tuyệt vời với Đại học Manchester (từ đầu những năm 1960 và làm việc trên BESM-6), và với công ty ICL, mà Lebedev rất muốn liên minh. Tuy nhiên, Burroughs là triển khai thương mại duy nhất của máy mô tả thẻ.
Có thể nói gì về công việc của Burtsev với chiếc máy này?
Những cuộc phiêu lưu đáng kinh ngạc của Burroughs ở Nga
Máy tính của Liên Xô là một lĩnh vực cực kỳ khép kín, đối với nhiều máy không có ảnh chụp, mô tả hợp lý (ví dụ, về kiến trúc của Kitovskaya M-100, vẫn chưa có gì thực sự được biết cho đến bây giờ) và nói chung, những điều ngạc nhiên đang chờ đợi ở mỗi bước (như phát hiện ra Máy tính "Volga" vào những năm 2010, sự tồn tại của nó thậm chí còn không bị nghi ngờ bởi Revich, Malinovsky và Malashevich, những người đã thực hiện hàng chục cuộc phỏng vấn và viết sách dựa trên chúng).
Nhưng ở một khu vực cụ thể có nhiều sự im lặng và bí mật hơn cả trong các phương tiện quân sự. Đây là những tham chiếu đến các máy tính của Mỹ hoạt động trong Liên minh.
Chủ đề này không thích được nêu ra đến mức người ta có thể có ấn tượng rằng, ngoài CDC 6500 nổi tiếng ở Dubna, không có máy tính Mỹ nào ở Liên Xô thuộc loại nào cả.
Ngay cả thông tin về CYBER 170 và 172 cũng phải được khai thác từng chút một (và có những chiếc HP 3000 ở Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô và một loạt những người khác!), nhưng sự hiện diện của một Burroughs sống thực sự trong Liên minh đã được xem xét bởi nhiều người là một huyền thoại.
Không một nguồn tin, cuộc phỏng vấn, diễn đàn, cuốn sách bằng tiếng Nga nào thậm chí còn có một dòng dành riêng cho số phận của những cỗ máy này ở Liên Xô. Tuy nhiên, như mọi khi, những người bạn phương Tây của chúng ta biết về chúng ta nhiều hơn chính bản thân chúng ta.
Kết quả của các cuộc tìm kiếm cẩn thận, người ta thấy rằng Burroughs được yêu thích vô cùng trong Khối xã hội và được sử dụng hết sức mình, mặc dù các nguồn gia đình ở đây có nước trong miệng.
May mắn thay, có đủ người hâm mộ kiến trúc này ở Hoa Kỳ, những người biết mọi thứ về nó, bao gồm toàn bộ số lần cài đặt của từng mẫu máy tính lớn của họ, cho đến số sê-ri. Họ đã tóm tắt thông tin này trong một bảng mà họ đã chia sẻ rộng rãi và tài liệu này cũng bao gồm các nguồn thông tin cho mỗi lô hàng máy tính Burroughs đến các quốc gia thuộc Hiệp ước Warsaw.
Vì vậy, hãy chuyển sang cuốn sách Kinh tế quản lý nhà nước trong Chiến tranh Lạnh: Phản ứng của châu Âu đối với lệnh cấm vận thương mại của Hoa Kỳ, cuốn sách tiết lộ cho chúng ta những bí mật về mua sắm của Liên Xô.
Đầu tháng 1969 năm 5500, một nhóm nghiên cứu của nhân viên liên cơ quan hành chính… Vào thời điểm này, các tập đoàn máy tính của Hoa Kỳ bắt đầu bán hàng ở Đông Âu. Tập đoàn Burroughs của Detroit đã lắp đặt bốn máy tính BXNUMX lớn của họ ở Tiệp Khắc và một ở Moscow, tương đương với các máy tính tầm trung của IBM. Các lập trình viên và nhân viên bảo trì của Liên Xô đã được đào tạo tại Nhà máy Detroit.
Ồ, làm thế nào mà đến năm 1969, Burroughs B5500 không chỉ được lắp đặt ở Moscow mà các chuyên gia Liên Xô cũng đã thực tập tại nhà máy của công ty ở Detroit!
4 chiếc xe khác đã được bán cho Tiệp Khắc theo đơn đặt hàng của chính phủ, thật không may, người ta không biết chúng được lắp đặt ở đâu và chúng đã làm gì, nhưng rõ ràng là không phải ở các trường đại học, cột “người dùng” trong bảng biểu thị “chính phủ”. B6700 mạnh nhất (sau này được nâng cấp lên B7700!) được bán ở CHDC Đức và được sử dụng tại Đại học Karlsruhe.
Những nỗ lực tiếp theo để làm rõ thông tin về việc giao hàng tới Moscow buộc chúng tôi phải liên hệ với Bảo tàng Kỹ thuật, Truyền thông và Tính toán Tây Nam (Arizona, Hoa Kỳ).
Trên trang web của họ, bạn có thể tìm thấy chú thích cho một bài báo năm 1982 của Alistair Mayer thuộc Bản tin Kiến trúc Máy tính của ACM (Alastair JW Mayer, The Architecture of the Burroughs B5000 – 20 Years Later and Still Ahead of the Times), một lá thư của kỹ sư Rea Williams ) từ nhóm hỗ trợ và cài đặt Burroughs Corporation:
Cách đây rất lâu, tôi không nhớ chính xác năm nào, khoảng năm 1973… Burroughs đã bán một chiếc B6500 (B6700) cho Bộ Dầu mỏ Nga. Đó là một hệ thống rất đặc biệt với máy in Cyrillic, đầu đọc băng giấy đặc biệt và một số thứ rất đặc biệt khác. Đó là thời kỳ chiến tranh lạnh, nhưng chúng tôi (Burroughs) được phép cung cấp hệ thống này. Tôi đã tham gia vào hệ thống "đi xe ra ngoài" tại nhà máy Công nghiệp Thành phố. Glen đã cùng với tổ chức TIO của chúng tôi đến Nga để giúp lắp đặt và đào tạo người dân địa phương bảo trì nó. Anh ấy kể chuyện GRU hay bất cứ thứ gì không tin tưởng vào trò chơi bài của họ vì họ nghĩ rằng những người Burroughs đang "cộng tác" hay gì đó và họ phải để cửa phòng của họ mở. Những câu chuyện tuyệt vời, ước gì tôi có thể nhớ tất cả. Vì vậy, cuối cùng anh ấy đã đưa cho tôi chiếc ghim. Tôi có một số thứ khác xung quanh mà tôi cũng sẽ kể cho bạn sau.
Nhân tiện, để vinh danh một sự kiện như vậy, Liên Xô đã phát hành các huy hiệu kỷ niệm có biểu tượng Burroughs và dòng chữ "Barrows" và phân phát chúng cho những người tham gia dự án. Huy hiệu ban đầu của Williams tô điểm cho tiêu đề của bài viết này.
Vì vậy, ngành công nghiệp dầu mỏ của Liên Xô (nói chung là song song với tất cả tình trạng vô luật pháp đang diễn ra xung quanh các máy tính khoa học và quân sự của chúng ta), cực kỳ có ảnh hưởng, giàu có và khác xa với tất cả các cuộc thách đấu của Học viện và đảng, không muốn bằng lòng với máy tính trong nước (và hoàn toàn không muốn thứ gì đó ở đó, đặt hàng từ ai đó từ các viện nghiên cứu của Liên Xô và đợi cho đến sau mười năm thử thách, tất cả đều thất bại), bình tĩnh cầm lấy và mua cho mình thứ tốt nhất có thể - một chiếc B6700 xuất sắc. Họ thậm chí còn gọi một nhóm lắp đặt từ bên trong tập đoàn để giúp cỗ máy quý giá hoạt động bình thường.
Không có gì đáng ngạc nhiên khi tình tiết này, cho thấy rõ ràng những người thực sự nghiêm túc như thế nào (đừng quên rằng các công nhân dầu mỏ đã mang lại cho đất nước phần lớn số tiền mà quân đội và các học giả sau đó đã chi cho các trò chơi của họ) đối xử với ô tô trong nước, họ đã cố gắng quên đi mạnh mẽ hơn.
Burroughs B6700 của Đại học Tasmania và sản phẩm mới nhất trong dòng Burroughs Large Systems - B7900 tuyệt vời (http://www.retrocomputingtasmania.com, https://pretty-little-fools.tumblr.com)
Chúng tôi lưu ý hai sự thật thú vị.
Đầu tiên, mặc dù thực tế là mọi người đều biết Burroughs chủ yếu cung cấp máy tính lớn của họ (như tiêu chuẩn vàng về kiến trúc an toàn) cho Cục Dự trữ Liên bang Hoa Kỳ, họ cũng có các đơn đặt hàng quân sự (mặc dù ít hơn nhiều so với IBM và Sperry, trong Thế chiến thứ hai). Chiến tranh họ không thiết lập được liên lạc với chính phủ).
Và bên cạnh đó, những chiếc xe của họ rất, rất thích các trường đại học. Bạn thậm chí có thể nói - họ yêu thích nó trên toàn thế giới: ở Anh, Pháp, Đức, Nhật Bản, Canada, Úc, Phần Lan và thậm chí cả New Zealand, hơn một trăm máy tính lớn Burroughs thuộc các dòng khác nhau đã được lắp đặt. Về mặt kiến trúc (và về phong cách) Burroughs là Apple của máy tính lớn.
Máy của họ chắc chắn và cực kỳ đáng tin cậy, đắt tiền, mạnh mẽ, được cung cấp như một bộ công cụ tuyệt đối với tất cả các gói phần mềm và phần mềm được cài đặt và định cấu hình sẵn, kiến trúc khép kín, khác biệt với bất kỳ thứ gì trên thị trường.
Chúng được giới trí thức thuộc mọi tầng lớp yêu thích vì Burroughs (giống như Macintosh của thời hoàng kim) chỉ cần cắm và chạy. Theo tiêu chuẩn của máy tính lớn của những năm đó, thậm chí thành công như S / 360, nó cực kỳ tuyệt vời.
Và tất nhiên, chúng khác nhau về thiết kế, thiết bị đầu cuối tiện lợi có thương hiệu, hệ thống tải đĩa gốc và nhiều thứ khác. Chúng tôi cũng lưu ý rằng trong những năm của nó, mặc dù nó không phải là một siêu máy tính, nhưng là một cỗ máy hoạt động mạnh mẽ tạo ra khoảng 2 MFLOPS - mạnh hơn nhiều lần so với bất kỳ thứ gì mà Liên Xô có vào thời điểm đó.
Nói chung, các trường đại học xứng đáng được yêu thích, vì vậy việc sử dụng Burroughs như một siêu máy tính khoa học trong Liên minh sẽ là một quyết định hoàn toàn hợp lý. Một phần thưởng riêng là hỗ trợ phần cứng cho Algol, một ngôn ngữ trước hết được coi là tiêu chuẩn vàng của giáo dục đại học (đặc biệt là ở châu Âu) và thứ hai, cực kỳ chậm trên bất kỳ kiến trúc nào khác.
Algol (có hỗ trợ đầy đủ không xuất hiện trong các máy hoàn toàn trong nước) xứng đáng được coi là tiêu chuẩn của lập trình có cấu trúc học thuật cổ điển. Không bị quá tải với các cấu trúc bí truyền như PL / I, không hỗn loạn như Pure C, tiện lợi hơn Fortran nhiều lần, ít gây rối trí hơn LISP và (Chúa cấm) Prolog.
Trước khi khái niệm OOP ra đời, không có gì hoàn hảo hơn và tiện lợi hơn được tạo ra, và Burroughs là cỗ máy duy nhất mà nó không bị chậm lại.
Một thực tế khác đáng được chú ý.
KoCom dứt khoát không cho phép chúng tôi mua các kiến trúc tiên tiến, ngay cả những hạn chế đối với các máy trạm mạnh mẽ của những năm 1980 chỉ được dỡ bỏ sau khi Liên Xô sụp đổ, chúng tôi đã phải đấu tranh quyết liệt để giành được CDC, CYBER đã bị bán với giá hời (như chúng tôi đã đề cập, giám đốc của Control Data đã bị Quốc hội điều tra về các hoạt động chống Mỹ), và một số máy đã được cài đặt với các mục tiêu vì lợi ích của Hoa Kỳ.
CYBER từ Trung tâm Khí tượng Thủy văn đã được trao cho chúng tôi để giúp cung cấp dữ liệu về khí hậu Bắc Cực và CYBER LIAN được trao để đổi lấy lời hứa cùng phát triển máy tính đệ quy.
Kết quả là, họ đã bị bán vô ích, công việc chung không thành.
Tác giả thực sự của ý tưởng, Torgashov, đã nhanh chóng bị các ông chủ của mình đẩy xuống địa ngục ngay khi danh tiếng và tiền bạc từ việc làm việc với quân Yankees hiện ra trước mắt. Người Mỹ đến, cố gắng nhận được một số cử chỉ trong quá trình phát triển từ các ông chủ, những người gặp khó khăn trong việc tưởng tượng cách thức hoạt động của những chiếc máy thông thường, cuối cùng nhổ vào mọi thứ và bỏ đi.
Vì vậy, Liên Xô đã mất một cơ hội khác để tham gia vào thị trường thế giới.
Nhưng những chiếc Burroughs mới được giao cho chúng tôi mà không chớp mắt, cả CoCom và Quốc hội đều không phản đối, không có lời phàn nàn nào. Điều này chỉ có thể được biện minh, một lần nữa, bởi lợi ích của các doanh nghiệp lớn.
Họ đã bán nó cho công nhân dầu mỏ với sự đảm bảo rằng rõ ràng họ sẽ không từ bỏ sự quyến rũ của mình đối với quân đội, bản thân họ cần nó, nhưng việc làm bạn với ngành dầu mỏ của Liên Xô là rất có lợi cho cả hai bên.
Chúng tôi cũng lưu ý rằng họ bắt đầu bán Burroughs cho chúng tôi chỉ trong những năm Brezhnev, khi cường độ của Chiến tranh Lạnh giảm đi đáng kể, như chúng tôi đã viết trong các bài báo trước. Đồng thời, quân Yankees xảo quyệt không vội nâng cấp đối thủ bằng các công nghệ quân sự thuần túy (chẳng hạn như CDC 6600 hay Cray-1 mạnh nhất), nhưng họ cũng không ngại hỗ trợ doanh nghiệp của Liên Xô.
Tuy nhiên, luận án Tiến sĩ Quản trị Kinh doanh của Peter Wolcott từ Đại học Arizona Công nghệ Tiên tiến của Liên Xô: Trường hợp Điện toán Hiệu năng Cao, được xuất bản vào năm 1993, nói rằng B6700 đã được cài đặt ở Moscow vào năm 1977 ( nghĩa là, tất cả các phê duyệt và giao hàng mất tổng cộng 4 năm!).
Hầu hết các công việc thiết kế sơ bộ trên Elbrus được hoàn thành từ năm 1970 đến năm 1973, khi Burtsev chỉ có thể nhìn thấy một chiếc xe còn sống ở Hoa Kỳ (thật không may, không có thông tin chính xác khi nào ông đến đó).
Tại thời điểm này, các kỹ sư ITMiVT chỉ có quyền truy cập vào tài liệu chung về B6700 - kiến trúc hướng dẫn và sơ đồ khối của máy. Wolcott viết rằng họ đã nhận được thông tin chi tiết hơn vào năm 1975-1976 (dường như sau chuyến đi của Burtsev, người đã mang theo một loạt giấy tờ), dẫn đến một số cải tiến và thay đổi trong cấu trúc của Elbrus.
Cuối cùng, vào năm 1977, các nhà phát triển đã nghiên cứu chi tiết về Moscow Burroughs, dẫn đến một làn sóng nâng cấp khác, có lẽ cùng với điều này, bao gồm cả quá trình liên tục thực hiện các thay đổi đối với các tài liệu đã được đưa vào sản xuất.
Vì điều này, chúng tôi có thể đảm bảo rằng nguồn cảm hứng đã đến với Burtsev, trước hết là chịu ảnh hưởng rõ ràng từ các tác phẩm của người Anh, những người mà ông có thể quen biết vào giữa những năm 1960. Và đúng vậy, vào thời đó, hướng của các máy mô tả gắn thẻ thực sự được coi là “về mặt lý thuyết, mạnh nhất”, nghĩa là nó được hỗ trợ, là hứa hẹn nhất, bởi gần như toàn bộ khoa học máy tính học thuật ở Anh.
Về vấn đề này, nghiên cứu về Elbrus phù hợp với nghiên cứu tiên tiến nhất vào thời điểm đó và không phải lỗi của các học giả Anh mà vào giữa những năm 1980, thế giới đã rẽ sang một hướng hoàn toàn khác.
Chúng tôi cũng lưu ý rằng, theo các bài báo lý thuyết, nhóm Burtsev đã không thành công trong việc chế tạo ô tô, chỉ việc làm quen với tài liệu về Burroughs trực tiếp mới cho phép họ hiểu đầy đủ cách thức hoạt động của thứ này.
So sánh kiến trúc
Toàn bộ dây chuyền của Burroughs Large Systems Group được xây dựng trên một kiến trúc B5000 duy nhất. Các chỉ định của máy móc là vô cùng xa hoa. Ba chữ số cuối cho biết thế hệ máy và chữ số đầu tiên - số sê-ri về sức mạnh trong thế hệ.
Do đó, chúng tôi đã có sẵn sê-ri 000 (đại diện duy nhất là tổ tiên của B5000), sau đó các số từ 100 đến 400 không được sử dụng (chúng chuyển sang Hệ thống trung bình và Hệ thống nhỏ) và sê-ri tiếp theo nhận được chỉ số 500. Nó có ba máy tính, được chia theo sức mạnh - đơn giản hơn (B5500), phức tạp hơn (B6500) và theo lý thuyết, mạnh nhất (B8500).
Tuy nhiên, B6500 đã bị đình trệ và do đó, dòng sản phẩm này đã bị mắc kẹt trên mẫu máy trẻ hơn. Số tiếp theo 600 cũng bị loại bỏ (để không bị nhầm lẫn với CDC), và do đó, dòng B5700, B6700 và B7700 xuất hiện.
Chúng khác nhau về dung lượng bộ nhớ, số lượng bộ xử lý và các chi tiết không chính về mặt kiến trúc khác. Cuối cùng, dòng cuối cùng là loạt thứ 800 của hai mẫu (B6800 và B7800) và thứ 900 của ba mẫu (B5900, B6900 và B7900).
Tất cả mã được viết cho Hệ thống lớn đều được cấp lại ngay lập tức và người lập trình hệ thống không phải thực hiện thêm bất kỳ nỗ lực nào cho việc này. Nói một cách đơn giản, lập trình viên chỉ cần viết mã, không nghĩ rằng nó có thể hoạt động ở chế độ nhiều người dùng, hệ thống sẽ kiểm soát nó.
Không có trình biên dịch chương trình, ngôn ngữ hệ thống là siêu bộ của ALGOL - ngôn ngữ ESPOL (Ngôn ngữ hướng vấn đề của hệ thống điều hành), trong đó nhân hệ điều hành (MCP, Chương trình điều khiển chính) và tất cả phần mềm hệ thống đã được viết.
Nó đã được thay thế bằng NEWP (Ngôn ngữ lập trình điều hành mới) tiên tiến hơn trong sê-ri 700. Hai tiện ích mở rộng khác đã được phát triển để làm việc hiệu quả với dữ liệu - DCALGOL (giao tiếp dữ liệu ALGOL) và DMALGOL (Quản lý dữ liệu ALGOL) và một ngôn ngữ dòng lệnh riêng biệt WFL (Ngôn ngữ luồng công việc) đã xuất hiện để quản lý MCP hiệu quả.
Trình biên dịch Burroughs COBOL và Burroughs FORTRAN cũng được viết bằng ALGOL và được tối ưu hóa cẩn thận để tính đến tất cả các sắc thái của kiến trúc, vì vậy các phiên bản Hệ thống lớn của các ngôn ngữ này là nhanh nhất trên thị trường.
Độ sâu bit của các máy Burroughs lớn theo quy ước là 48 bit (bit thẻ +3). Các chương trình bao gồm các thực thể đặc biệt - âm tiết 8 bit, có thể là cách gọi tên, giá trị hoặc tạo thành toán tử, độ dài thay đổi từ 1 đến 12 âm tiết (đây là một sự đổi mới đáng kể của sê-ri 500, cổ điển B5000 đã sử dụng các lệnh cố định có độ dài 12 bit).
Bản thân ngôn ngữ ESPOL có ít hơn 200 câu lệnh, tất cả đều phù hợp với các âm tiết 8 bit (bao gồm các toán tử chỉnh sửa dòng mạnh mẽ và tương tự, nếu không có chúng thì chỉ có 120 lệnh). Nếu chúng tôi loại bỏ các toán tử dành riêng cho hệ điều hành, chẳng hạn như MVST và HALT, thì tập hợp thường được các lập trình viên cấp người dùng sử dụng sẽ ít hơn 100. Một số toán tử (chẳng hạn như Gọi tên và Gọi giá trị) có thể chứa các cặp địa chỉ rõ ràng, một số khác được sử dụng ngăn xếp phân nhánh nâng cao.
Burroughs không có sẵn các thanh ghi cho lập trình viên (đối với máy, phần trên cùng của ngăn xếp và phần tiếp theo được hiểu là một cặp thanh ghi), tương ứng, người vận hành không cần phải làm việc với chúng và các hậu tố / tiền tố khác nhau cũng không cần thiết để chỉ ra các tùy chọn để thực hiện các thao tác giữa các thanh ghi, vì tất cả các thao tác được áp dụng cho đỉnh của ngăn xếp. Điều này làm cho mã cực kỳ dày đặc và nhỏ gọn. Nhiều toán tử đa hình và thay đổi công việc của chúng theo các kiểu dữ liệu được xác định bởi các thẻ.
Ví dụ, trong tập lệnh Hệ thống lớn, chỉ có một câu lệnh ADD. Một trình biên dịch hợp ngữ hiện đại điển hình chứa một số toán tử bổ sung cho từng loại dữ liệu, chẳng hạn như add.i, add.f, add.d, add.l cho số nguyên, số float, số nhân đôi và số dài. Trong Burroughs, kiến trúc chỉ phân biệt giữa các số có độ chính xác đơn và kép - số nguyên đơn giản là số thực với số mũ bằng 2. Nếu một hoặc cả hai toán hạng có thẻ 0, phép cộng độ chính xác kép được thực hiện, nếu không, thẻ XNUMX biểu thị độ chính xác đơn. Điều này có nghĩa là mã và dữ liệu không bao giờ có thể không tương thích.
Làm việc với ngăn xếp trong Burroughs được triển khai rất đẹp mắt, chúng tôi sẽ không làm người đọc nhàm chán với các chi tiết, chỉ cần tin lời chúng tôi.
Chúng tôi chỉ lưu ý rằng các phép toán số học chiếm một âm tiết, các phép toán ngăn xếp (NAMC và VALC) chiếm hai âm tiết, các nhánh tĩnh (BRUN, BRFL và BRTR) chiếm ba âm tiết và các ký tự dài (ví dụ: LT48) chiếm năm âm tiết. Kết quả là, mã này dày đặc hơn nhiều (chính xác hơn là nó có nhiều entropy hơn) so với trong kiến trúc RISC hiện đại. Việc tăng mật độ làm giảm lỗi bộ nhớ cache hướng dẫn và do đó cải thiện hiệu suất.
Từ kiến trúc hệ thống, chúng tôi lưu ý SMP - bộ xử lý đa đối xứng lên đến 4 bộ xử lý (đây là dòng 500, bắt đầu từ dòng 800, SMP đã được thay thế bằng NUMA - Truy cập bộ nhớ không đồng nhất).
Burroughs nói chung là những người tiên phong trong việc sử dụng nhiều bộ xử lý được kết nối bằng xe buýt tốc độ cao. Dòng B7000 có thể có tối đa tám bộ xử lý, miễn là ít nhất một trong số chúng là mô-đun I/O. B8500 được cho là có 16 nhưng cuối cùng đã bị hủy bỏ.
Không giống như Seymour Cray (và Lebedev và Melnikov), các kỹ sư của Burroughs đã phát triển ý tưởng về một kiến trúc song song lớn - kết nối nhiều bộ xử lý song song tương đối yếu với một bộ nhớ chung, thay vì sử dụng một vectơ siêu mạnh.
Như được hiển thị lịch sử Cách tiếp cận này cuối cùng là tốt nhất.
Ngoài ra, Large Systems là máy xếp chồng đầu tiên trên thị trường và ý tưởng của họ sau đó đã hình thành nên nền tảng của ngôn ngữ Forth và máy tính HP 3000. ngăn xếp saguaro (đây là một cây xương rồng, vì vậy họ gọi một ngăn xếp có cành). Tất cả dữ liệu được lưu trữ trên ngăn xếp, ngoại trừ các mảng (có thể bao gồm cả chuỗi và đối tượng), các trang được phân bổ cho chúng trong bộ nhớ ảo (triển khai thương mại đầu tiên của công nghệ này, trước S / 360).
Một khía cạnh nổi tiếng khác của kiến trúc Hệ thống lớn là việc sử dụng các thẻ. Khái niệm này ban đầu xuất hiện trong B5000 để tăng cường bảo mật (trong đó thẻ chỉ đơn giản là tách mã và dữ liệu, giống như bit NX hiện đại), bắt đầu từ sê-ri thứ 500, vai trò của thẻ đã được mở rộng đáng kể. 3 bit thay vì 1 được phân bổ cho chúng, vì vậy có tổng cộng 8 tùy chọn thẻ có sẵn. Một số trong số đó là: SCW (Từ điều khiển phần mềm), RCW (Từ điều khiển trả về), PCW (Từ điều khiển chương trình), v.v. Cái hay của ý tưởng là bit 48 ở chế độ chỉ đọc, vì vậy các thẻ lẻ biểu thị các từ điều khiển mà người dùng không thể thay đổi.
Ngăn xếp rất tốt, nhưng làm thế nào để làm việc với các đối tượng không phù hợp với nó do cấu trúc của chúng, chẳng hạn như chuỗi? Xét cho cùng, chúng ta cần hỗ trợ phần cứng để làm việc với mảng.
Rất đơn giản, Hệ thống lớn sử dụng các bộ mô tả cho việc này. Các bộ mô tả, như tên cho thấy, mô tả các vùng lưu trữ của các cấu trúc, cũng như các yêu cầu và kết quả I/O. Mỗi bộ mô tả chứa một trường cho biết loại, địa chỉ, độ dài và liệu dữ liệu có được lưu trữ trong cửa hàng hay không. Đương nhiên, chúng được đánh dấu bằng thẻ riêng của chúng. Kiến trúc của bộ mô tả Burroughs cũng rất thú vị, nhưng chúng tôi sẽ không đi vào chi tiết ở đây, chúng tôi chỉ lưu ý rằng bộ nhớ ảo đã được triển khai thông qua chúng.
Sự khác biệt giữa Burroughs và hầu hết các kiến trúc khác là chúng sử dụng bộ nhớ ảo được phân trang, có nghĩa là các trang được phân trang thành các khối có kích thước cố định, bất kể cấu trúc của thông tin trong đó. Bộ nhớ ảo B5000 hoạt động với các phân đoạn có kích thước khác nhau, được mô tả bằng bộ mô tả.
Trong ALGOL, các ranh giới mảng hoàn toàn động (theo nghĩa này, Pascal với các mảng tĩnh của nó nguyên thủy hơn nhiều, mặc dù điều này đã được khắc phục trong phiên bản Burroughs Pascal!), và trong các Hệ thống lớn, một mảng được cấp phát không theo cách thủ công khi nó được khai báo , nhưng tự động khi nó được truy cập.
Do đó, các lệnh gọi hệ thống cấp phát bộ nhớ cấp thấp, chẳng hạn như lệnh malloc huyền thoại trong C, không còn cần thiết nữa. một loạt các thói quen phức tạp và buồn tẻ. Trên thực tế, Hệ thống lớn là những máy hỗ trợ thu gom rác bằng JAVA và trong phần cứng!
Trớ trêu thay, nhiều người dùng Burroughs, những người đã chuyển sang sử dụng nó vào những năm 1970 và 1980 và chuyển các chương trình (có vẻ đúng!) của họ từ ngôn ngữ C, đã phát hiện ra rất nhiều lỗi trong đó liên quan đến lỗi tràn bộ đệm.
Vấn đề hạn chế vật lý về độ dài của bộ mô tả, vốn không cho phép xử lý trực tiếp hơn 1 MB bộ nhớ, đã được giải quyết một cách khéo léo vào cuối những năm 1970 với sự ra đời của cơ chế ASD (Bộ mô tả phân đoạn nâng cao), cho phép phân bổ hàng terabyte RAM (trong máy tính cá nhân, điều này chỉ xuất hiện vào giữa những năm 2000 - X).
Ngoài ra, cái gọi là. các ngắt p-bit, nghĩa là một khối bộ nhớ ảo đã được phân bổ, có thể được sử dụng trong Burroughs để phân tích hiệu suất. Ví dụ, bằng cách này, bạn có thể nhận thấy rằng thủ tục cấp phát một mảng được gọi liên tục. Truy cập bộ nhớ ảo làm giảm đáng kể hiệu suất, đó là lý do tại sao các máy tính hiện đại bắt đầu hoạt động nhanh hơn nếu bạn cắm một chip RAM khác.
Trong các máy Burroughs, việc phân tích các ngắt p-bit cho phép chúng tôi tìm ra sự cố hệ thống trong phần mềm và cân bằng tải tốt hơn, điều này rất quan trọng đối với các máy tính lớn chạy 24x7 quanh năm. Trong trường hợp máy móc lớn, việc tiết kiệm dù chỉ một vài phút thời gian mỗi ngày đã biến thành một sự gia tăng năng suất cuối cùng tốt.
Cuối cùng, các thẻ, giống như các thẻ, chịu trách nhiệm cho sự gia tăng đáng kể về bảo mật mã. Một trong những công cụ tốt nhất mà tin tặc có để thỏa hiệp các hệ điều hành hiện đại là tràn bộ đệm cổ điển. Đặc biệt, ngôn ngữ C sử dụng cách nguyên thủy và dễ bị lỗi nhất để đánh dấu cuối dòng, sử dụng byte rỗng làm tín hiệu cuối dòng trong chính luồng dữ liệu (nói chung, sự cẩu thả như vậy phân biệt nhiều thứ được tạo ra , người ta có thể nói, theo phong cách hàn lâm, tức là những người thông minh, tuy nhiên, không có bằng cấp đặc biệt trong lĩnh vực phát triển).
Trong Burroughs, con trỏ được triển khai dưới dạng nút. Trong quá trình lập chỉ mục, chúng được phần cứng kiểm tra ở mỗi lần tăng/giảm để tránh vượt quá ranh giới khối. Trong bất kỳ lần đọc hoặc sao chép nào, cả khối nguồn và khối đích đều được điều khiển bởi bộ mô tả chỉ đọc để duy trì tính toàn vẹn của dữ liệu.
Do đó, về nguyên tắc, một loại tấn công quan trọng trở nên bất khả thi và nhiều lỗi trong phần mềm có thể bị phát hiện ngay cả ở giai đoạn biên dịch.
Không có gì ngạc nhiên khi Burroughs được các trường đại học yêu thích đến vậy. Trong những năm 1960-1980, các lập trình viên có trình độ thường làm việc trong các tập đoàn lớn, các nhà khoa học đã viết phần mềm cho chính họ, do đó, Hệ thống lớn đã làm cho công việc của họ trở nên dễ dàng hơn rất nhiều, khiến cho bất kỳ chương trình nào cũng không thể làm hỏng cơ bản.
Burroughs đã ảnh hưởng đến một số lượng lớn công nghệ.
Như chúng tôi đã nói, dòng HP 3000 và cả những chiếc máy tính huyền thoại của họ vẫn được sử dụng cho đến ngày nay, được lấy cảm hứng từ ngăn xếp Hệ thống Lớn. Các máy chủ có khả năng chịu lỗi của Máy tính Tandem cũng mang dấu ấn của kiệt tác kỹ thuật này. Ngoài Forth, các ý tưởng của Burroughs đã ảnh hưởng đáng kể đến Smalltalk, cha đẻ của tất cả OOP, và tất nhiên, kiến trúc của máy ảo JAVA.
Tại sao những cỗ máy tuyệt vời như vậy lại chết?
Chà, thứ nhất, chúng không chết ngay lập tức, kiến trúc mô tả thẻ Burroughs thực sự cổ điển tiếp tục liên tục trong dòng máy tính lớn UNISYS cho đến năm 2010, và chỉ sau đó mất vị trí trước các máy chủ trên Intel Xeon tầm thường (thứ mà ngay cả IBM cũng rất khó cạnh tranh với). Việc thay thế xảy ra vì một lý do tầm thường, đã giết chết tất cả những chiếc xe kỳ lạ khác của những năm 1980.
Vào những năm 1990, các bộ xử lý đa dụng như DEC Alpha và Intel Pentium Pro đã được nâng cấp lên hiệu suất khủng khiếp đến mức nhiều thủ thuật kiến trúc phức tạp trở nên không cần thiết. SPARCserver-1000E trên một cặp SuperSPARC-II 90 MHz đánh bại Elbrus trong mọi lựa chọn như một con rùa thần.
Lý do thứ hai khiến Burroughs đi xuống là những vấn đề gần như đã giết chết Apple vào những năm 1980, trầm trọng hơn bởi quy mô kinh doanh máy tính lớn. Máy móc của họ phức tạp đến mức cực kỳ tốn kém và tốn thời gian để phát triển, vì vậy về cơ bản họ chỉ tạo ra các phiên bản cải tiến một chút của cùng một kiến trúc trong suốt những năm 1970. Ngay khi Burroughs cố gắng chuyển đi nơi khác (như trường hợp của B6500 hoặc B8500), dự án bắt đầu trượt dốc, hút tiền với tốc độ của một lỗ đen và cuối cùng bị hủy bỏ (như thất bại của Apple III và Lisa) .
Quy mô máy tính lớn có nghĩa là Burroughs đã bán máy tính với giá hàng triệu đô la với chi phí bảo trì cực kỳ đắt đỏ. Ví dụ: B8500 được cho là có 16 bộ xử lý, nhưng chi phí ước tính của một cấu hình thậm chí với ba bộ xử lý là hơn 14 triệu USD, và do đó, hợp đồng cung cấp nó đã bị chấm dứt.
Ngoài chi phí phi thường của máy móc, các máy tính lớn cũ hơn của công ty đòi hỏi một số tiền khổng lồ để hỗ trợ. Gói bảo trì, dịch vụ hàng năm và tất cả các giấy phép cho tất cả phần mềm, trong trường hợp của mẫu B7800 cao cấp nhất, có giá khoảng 1 triệu đô la một năm, không phải ai cũng có thể mua được thứ xa xỉ như vậy!
Tôi tự hỏi liệu những người thợ dầu mỏ Liên Xô đã mua một dịch vụ đầy đủ hay họ đã tự sửa chữa những chiếc Burroughs của mình, với một lời nói mạnh mẽ và một cái búa tạ?
Vì vậy, hoạt động kinh doanh của Burroughs luôn khập khiễng, thiếu quy mô và sức mạnh của IBM. Họ không thể sản xuất ô tô giá rẻ do sự phức tạp của quá trình phát triển và người mua ô tô đắt tiền, do cuộc chiến tích cực với các đối thủ cạnh tranh, không đủ để tăng lợi nhuận và cơ hội đầu tư thêm tiền vào phát triển và giảm giá, khiến ô tô cạnh tranh hơn.
Sperry UNIVAC cũng gặp phải những vấn đề tương tự, cuối cùng vào năm 1986, hai tập đoàn đã hợp nhất để tồn tại để tạo thành UNISYS, công ty đã sản xuất máy tính lớn kể từ đó.
Ngoài các kiến trúc đã đề cập, Burtsev thực sự đã sử dụng trải nghiệm của 5E26 và 5E92b về mặt kiểm soát lỗi phần cứng. Cả hai máy tính này đều có khả năng phát hiện phần cứng và sửa bất kỳ lỗi một bit nào, và trong dự án Elbrus, nguyên tắc này đã được nâng lên một tầm cao mới.
Vì vậy, chúng tôi đang chờ câu trả lời cho câu hỏi hấp dẫn nhất - có phải Elbrus El Burrows?
Như chúng ta còn nhớ, Ailif đã từ bỏ mô hình von Neumann cổ điển, cỗ máy là nơi lưu trữ tuyến tính các lệnh và dữ liệu. Ngăn xếp saguaro tại Burroughs là một cấu trúc cây phản ánh việc thực thi mã song song và hệ thống phân cấp của các quy trình trong môi trường đa chương trình nhiều người dùng. Nhân tiện, xin lưu ý rằng ALGOL, với cấu trúc phân cấp khối của nó, hoàn toàn phù hợp với ngăn xếp, đó là lý do tại sao việc triển khai nó trong Hệ thống lớn lại thành công đến vậy.
Triết lý thiết kế tích hợp này đã được các kiến trúc sư hệ thống Elbrus thúc đẩy một cách không tầm thường, người đã nâng nó lên một tầm cao mới. Cụ thể, thay vì một số ngôn ngữ chuyên biệt, một nhóm các nhà phát triển từ ITMiVT đã tạo ra một El-76 phổ quát, giống Algol.
Sự mới lạ về kiến trúc không kết thúc ở đó.
Bảng so sánh trực tiếp giữa các máy được đưa ra trong bảng bên dưới, nhìn chung B6700 cũ trông rất đẹp trên nền của một chiếc máy tính trẻ hơn 17 tuổi.
Điều thú vị là - không giống như B6700, Elbrus cực kỳ to lớn.
Phiên bản đầu tiên chiếm 300 mét vuông. m trong một bộ xử lý đơn và 1 sq. m trong cấu hình 270 bộ xử lý và cấu hình thứ hai - lần lượt là 10 và 420 sq. m, do đó đã lấy đi vòng nguyệt quế của chiếc máy tính lớn nhất trong lịch sử từ chính Dự án SAGE AN / FSQ-2 của IBM, vốn là một chiếc máy tính dạng ống, chiếm diện tích 260 m7. m.
Để hiểu quy mô. Sân vận động Wembley. Tổ hợp đa máy Elbrus dành cho hệ thống phòng thủ tên lửa A-135 chiếm khoảng rất nhiều.
CPU của cả hai máy đều dựa trên kiến trúc ngăn xếp CISC với ký hiệu Ba Lan đảo ngược. Mã của một chương trình được biên dịch bao gồm một tập hợp các phân đoạn. Một đoạn thường tương ứng với một thủ tục hoặc một khối trong chương trình. Khi bắt đầu thực hiện chương trình, hai vị trí bộ nhớ được phân bổ: một cho ngăn xếp và một cho từ điển phân đoạn, được sử dụng để chỉ nhiều phân đoạn chương trình trong RAM. Các vùng bộ nhớ dành cho các đoạn mã và mảng được HĐH cấp phát theo yêu cầu.
Các bộ mô tả trong cả hai máy chịu trách nhiệm cho việc nhập lại mã bằng cách tổ chức chia sẻ bộ nhớ tự động giữa các luồng đang thực thi. Mã và dữ liệu được phân tách nghiêm ngặt bằng các thẻ, bộ mô tả cho phép bạn chạy mã giống hệt nhau trên các tập dữ liệu khác nhau cho những người dùng khác nhau, với sự đảm bảo về khả năng bảo vệ của chúng.
Cả hai máy tính thậm chí còn sử dụng các thanh ghi mục đích đặc biệt giống hệt nhau (ví dụ: mỗi máy có thanh ghi cơ sở ngăn xếp, giới hạn ngăn xếp và thanh ghi trên cùng của ngăn xếp) và hướng dẫn quản lý ngăn xếp.
Burroughs và Elbrus có triết lý rất giống nhau, nhưng khác nhau rất nhiều về thiết kế của chính bộ xử lý.
Bộ xử lý B6700 bao gồm một bộ cộng 48-bit, một đơn vị xử lý địa chỉ, bảy bộ điều khiển chức năng (chương trình, số học, chuỗi, điều chỉnh ngăn xếp, ngắt, truyền và bộ nhớ) và một bộ thanh ghi. Cái sau bao gồm 4 thanh ghi dữ liệu 51 bit (hai phần tử ngăn xếp trên cùng, giá trị hiện tại, giá trị trung gian) và 48 thanh ghi lệnh 20 bit (32 thanh ghi hiển thị chịu trách nhiệm lưu trữ các điểm vào cho các thủ tục đang thực thi và 8 thanh ghi cơ sở cho mỗi thanh ghi). và các thanh ghi chỉ mục).
Điều thú vị nhất trong bộ xử lý là một khối cực kỳ phức tạp, cái gọi là. bộ điều khiển của một nhóm hoạt động (với số lượng 10 phần), từ các khối chức năng có sẵn, đã xây dựng một đường ống tính toán cho mỗi lệnh. Điều này cho phép giảm đáng kể chi phí của bóng bán dẫn.
Bộ điều khiển chuyển hướng dẫn đã giải mã đến thanh ghi Từ hướng dẫn chương trình hiện tại và chọn bộ điều khiển họ nhà điều hành thích hợp. Tính năng chính là các hướng dẫn được thực hiện tuần tự nghiêm ngặt theo thứ tự do trình biên dịch quy định. Các lệnh số học không thể chồng lên nhau vì chỉ có một bộ cộng trong CPU.
Đây là sự khác biệt chính giữa bộ xử lý Elbrus. Babayan tự hào đấm vào ngực mình và tuyên bố "siêu vô hướng đầu tiên trên thế giới ở Elbrus" (điều mà anh ta không liên quan gì đến sự phát triển cả), nhưng trên thực tế, Burtsev đã nghiên cứu kỹ lưỡng kiến trúc của CDC 6600 vĩ đại để tìm hiểu bí quyết tương tác giữa các nhóm khối chức năng trong băng chuyền song song.
Từ CDC 6600, Elbrus đã mượn kiến trúc của nhiều khối chức năng (tổng cộng 10 khối): bộ cộng, bộ nhân, bộ chia, khối logic, khối chuyển đổi mã hóa BCD, khối lệnh gọi toán hạng, khối ghi toán hạng, khối xử lý chuỗi, khối thực thi chương trình con và lập chỉ mục khối.
Có một số chồng chéo về chức năng giữa các khối này và bộ điều khiển B6700, nhưng cũng có những điểm khác biệt quan trọng, ví dụ, số học trong Elbrus có 4 nhóm độc lập thay vì một.
Nhiều ALU đã được sử dụng trong các máy khác, nhưng chưa bao giờ trên thế giới - trên bộ xử lý ngăn xếp. Đương nhiên, điều này đã không được thực hiện vì sự ngu ngốc lớn của các nhà phát triển phương Tây. Theo định nghĩa, ngăn xếp giả định địa chỉ bằng XNUMX - tất cả các toán hạng cần thiết phải nằm trên cùng. Rõ ràng, trong trường hợp không có địa chỉ truyền thống, chỉ một thao tác trong mỗi chu kỳ có thể giải quyết chính xác phần trên cùng - điều này về cơ bản loại trừ hoạt động của các khối song song.
Nhóm của Burtsev đã phải biến thái một cách quái dị để vượt qua giới hạn này.
Trên thực tế, bộ xử lý ngăn xếp B6700 trong phiên bản Elbrus đã không còn là bộ xử lý ngăn xếp nữa! Điều kỳ diệu không xảy ra và một con nhím không giao phối với một con rắn, vì vậy kiến trúc bên trong, vô hình đối với lập trình viên, phải được tạo thành một sổ đăng ký cổ điển. Bộ điều khiển nhận và giải mã lệnh như bình thường, sau đó chuyển đổi nó sang định dạng thanh ghi bên trong. B6700 chỉ diễn giải 2 phần tử trên cùng của ngăn xếp dưới dạng các thanh ghi bên trong, Elbrus - 32 phần tử! Trên thực tế, chỉ còn một tên trong ngăn xếp.
Trạng thái của ngăn xếp giả Elbrus tại thời điểm chuyển đổi sang quy trình Q. Từ bài viết của Burtsev “Các nguyên tắc xây dựng hệ thống máy tính đa bộ xử lý Elbrus”.
Đương nhiên, điều này sẽ hoàn toàn vô ích nếu CU không thể tải song song tất cả các thiết bị chức năng. Đây là cách cơ chế thực hiện đầu cơ được phát triển, cũng hoàn toàn nguyên bản.
Các lệnh Elbrus có thể được chuyển đến các khối chức năng trước khi có sẵn tất cả các toán hạng cần thiết, sau khi được tải, chúng sẽ chỉ chờ dữ liệu. Trên thực tế, việc thực thi xảy ra theo nguyên tắc của kiến trúc luồng dữ liệu, thứ tự thực hiện chính xác phụ thuộc vào thứ tự mà các toán hạng trở nên khả dụng.
Cuối cùng họ đã đạt được điều gì?
Chà, phản ứng của một lập trình viên hiện đại trước những quyết định hoang đường như vậy là hiển nhiên:
Tôi nhớ làm việc với các mảng đã giết chết tôi. Chuyển sang chế độ giám sát để phân bổ một mảng - điều đó có bình thường không? Đường ống thực thi có biết về mảng không? Làm việc với các mảng thông qua một bộ mô tả - điều đó có hiệu quả không? Nhập ngoài giới hạn sẽ nhanh hơn để kiểm tra, phải không? Thật đáng sợ khi tưởng tượng nỗi kinh hoàng này sẽ rơi vào thiết bị như thế nào. Tuy nhiên, sau đó có một bố cục khác với độ trễ và tốc độ của bộ nhớ và các thành phần khác, hoàn toàn không giống như bây giờ. Cô ấy có thể biện minh cho những bước đi táo bạo như vậy, nhưng những thiết kế như vậy không tồn tại, theo bất kỳ cách nào. Trên thực tế, họ đã không sống sót...
Về mặt lý thuyết, các nhà phát triển máy thẻ thuần túy bắt đầu từ thực tế là vào giữa những năm 1970 vẫn chưa có kiến trúc và trình biên dịch nào có khả năng ít nhất là song song hóa mã tự động, do đó, hầu hết các hệ thống đa bộ xử lý không thể được tải một cách hiệu quả. hoàn toàn và các đơn vị thực thi thường không hoạt động. Lối thoát khỏi sự bế tắc này là kiến trúc siêu vô hướng hoặc các máy VLIW khét tiếng, nhưng chúng vẫn còn rất xa (mặc dù bộ xử lý siêu vô hướng đầu tiên đã được sử dụng bởi cùng một Cray trong CDC6600 vào năm 1965, nhưng vẫn chưa có mùi sản xuất hàng loạt ở đây ). Và thế là ý tưởng ra đời để tạo điều kiện thuận lợi cho công việc của một lập trình viên bằng cách chuyển kiến trúc sang ngôn ngữ Java. Tuy nhiên, điều đáng chú ý là không dễ tạo ra một siêu vô hướng tốt trên kiến trúc ngăn xếp - việc tạo ra các hệ thống hướng dẫn RISC thì dễ dàng hơn nhiều. Hãy xem loại siêu vô hướng nào trong Elbrus-2: “Tốc độ xử lý lệnh trong thiết bị điều khiển có thể thay đổi từ hai lệnh trong 1 chu kỳ thành một lệnh trong 3 chu kỳ. Các tổ hợp lệnh phổ biến nhất được xử lý ở tốc độ tối đa: đọc giá trị và lệnh số học; nạp địa chỉ và lấy phần tử mảng; tải xuống địa chỉ và viết nó xuống."
Kết quả là chúng ta có những gì chúng ta có - một siêu vô hướng cho hai lệnh trên mỗi chu kỳ đồng hồ và các lệnh nguyên thủy nhất. Không có gì đáng tự hào ở đây cả, thật tốt là ít nhất họ cũng biết kết hợp việc đọc dữ liệu với số học (và chỉ khi nó vào bộ đệm).
Về mặt lý thuyết, các nhà phát triển máy thẻ thuần túy bắt đầu từ thực tế là vào giữa những năm 1970 vẫn chưa có kiến trúc và trình biên dịch nào có khả năng ít nhất là song song hóa mã tự động, do đó, hầu hết các hệ thống đa bộ xử lý không thể được tải một cách hiệu quả. hoàn toàn và các đơn vị thực thi thường không hoạt động. Lối thoát khỏi sự bế tắc này là kiến trúc siêu vô hướng hoặc các máy VLIW khét tiếng, nhưng chúng vẫn còn rất xa (mặc dù bộ xử lý siêu vô hướng đầu tiên đã được sử dụng bởi cùng một Cray trong CDC6600 vào năm 1965, nhưng vẫn chưa có mùi sản xuất hàng loạt ở đây ). Và thế là ý tưởng ra đời để tạo điều kiện thuận lợi cho công việc của một lập trình viên bằng cách chuyển kiến trúc sang ngôn ngữ Java. Tuy nhiên, điều đáng chú ý là không dễ tạo ra một siêu vô hướng tốt trên kiến trúc ngăn xếp - việc tạo ra các hệ thống hướng dẫn RISC thì dễ dàng hơn nhiều. Hãy xem loại siêu vô hướng nào trong Elbrus-2: “Tốc độ xử lý lệnh trong thiết bị điều khiển có thể thay đổi từ hai lệnh trong 1 chu kỳ thành một lệnh trong 3 chu kỳ. Các tổ hợp lệnh phổ biến nhất được xử lý ở tốc độ tối đa: đọc giá trị và lệnh số học; nạp địa chỉ và lấy phần tử mảng; tải xuống địa chỉ và viết nó xuống."
Kết quả là chúng ta có những gì chúng ta có - một siêu vô hướng cho hai lệnh trên mỗi chu kỳ đồng hồ và các lệnh nguyên thủy nhất. Không có gì đáng tự hào ở đây cả, thật tốt là ít nhất họ cũng biết kết hợp việc đọc dữ liệu với số học (và chỉ khi nó vào bộ đệm).
Về nguyên tắc, Liên Xô theo nghĩa này đã tự đánh bại chính mình, những cỗ máy của Burroughs, như đã đề cập, không hoạt động nếu không có những thứ rườm rà như vậy không phải vì sự ngu ngốc của các kiến trúc sư của chúng. Họ muốn tạo ra một kiến trúc ngăn xếp thuần túy và họ đã làm đúng.
Ở Elbrus, một cái tên vẫn còn từ sự đơn giản thanh lịch của ngăn xếp, trong khi cỗ máy trở nên đắt đỏ hơn và phức tạp hơn (gỡ lỗi bộ xử lý Elbrus là cái quái gì, người đã làm điều này sẽ cho chúng ta biết sau), nhưng về hiệu suất, nó vẫn chưa thực sự chiến thắng - nhận được sự kết hợp của những thiếu sót của cả hai loại máy.
Nói chung, đây là trường hợp tốt hơn là ăn cắp ý tưởng như nó vốn có mà không cố gắng Xô Viết hóa nó, tức là mở rộng và đào sâu nó.
Có gì về mảng?
Burtsev cũng bỏ vào đây 5 kopecks.
Trong Burroughs B6700, tất cả các phần tử mảng được truy cập gián tiếp, bằng cách lập chỉ mục thông qua bộ mô tả mảng. Điều này cần thêm một chu kỳ. Ở Elbrus, họ quyết định loại bỏ chu trình này và thêm một khối phần cứng để tìm nạp trước các phần tử mảng vào bộ đệm cục bộ. Khối chỉ mục chứa bộ nhớ kết hợp, lưu trữ địa chỉ của phần tử hiện tại cùng với bước trong bộ nhớ.
Do đó, chỉ cần xử lý để lấy phần tử đầu tiên của mảng; mọi người khác có thể được liên hệ trực tiếp. Bộ nhớ liên kết có thể lưu trữ thông tin về sáu mảng và việc tính toán địa chỉ của một phần tử trong một vòng lặp chỉ mất một chu kỳ, các phần tử mảng cho cả 5 lần lặp của vòng lặp có thể được trích xuất trước.
Với sự đổi mới này, các nhà phát triển đã đạt được mức tăng tốc đáng kể cho hoạt động véc-tơ trong Elbrus so với B6700, vốn được chế tạo như một cỗ máy hoàn toàn vô hướng.
Kiến trúc bộ nhớ cũng đã trải qua những thay đổi đáng kể.
B6700 không có bộ đệm, chỉ có một bộ thanh ghi mục đích đặc biệt cục bộ. Trong Elbrus, bộ đệm bao gồm bốn phần riêng biệt: bộ đệm lệnh (512 từ) để lưu trữ các lệnh được thực thi bởi chương trình, bộ đệm ngăn xếp (256 từ) để lưu trữ phần tích cực nhất (trên cùng) của ngăn xếp, nếu không thì được lưu trữ trong bộ nhớ chính; bộ đệm mảng (256 từ) để lưu trữ các phần tử mảng được xử lý theo chu kỳ; bộ nhớ kết hợp cho dữ liệu toàn cầu (1 từ) cho dữ liệu khác với dữ liệu được lưu trữ trong các bộ đệm khác. Điều này bao gồm các biến toàn cục của chương trình, các xử lý và dữ liệu cục bộ của thủ tục không vừa với bộ đệm ngăn xếp.
Tổ chức bộ đệm này giúp có thể bao gồm một số lượng tương đối lớn các bộ xử lý trong cấu hình bộ nhớ dùng chung một cách hiệu quả.
Vấn đề với việc vặn bộ đệm vào hệ thống đa bộ xử lý là gì?
Thực tế là mỗi bộ xử lý có thể có bản sao dữ liệu cục bộ của riêng mình, nhưng nếu chúng ta muốn buộc các bộ xử lý xử lý song song một tác vụ, thì chúng ta phải đảm bảo rằng nội dung của các bộ đệm giống hệt nhau.
Quá trình kiểm tra như vậy được gọi là duy trì tính nhất quán của bộ đệm và yêu cầu nhiều lần truy cập RAM, điều này làm chậm hệ thống một cách khủng khiếp và giết chết toàn bộ ý tưởng. Đó là lý do tại sao số lượng bộ xử lý trong kiến trúc SMP - đa xử lý đối xứng, hiếm khi vượt quá 4 miếng (thậm chí bây giờ 4 là số lượng ổ cắm tối đa cổ điển trong bo mạch chủ máy chủ).
Máy tính lớn bộ xử lý kép IBM 3033 (1978) đã sử dụng thiết kế lưu trữ thông qua đơn giản, trong đó dữ liệu thay đổi trong bộ đệm được cập nhật ngay lập tức trong RAM.
IBM 3084 (1982, 4 bộ xử lý) đã sử dụng sơ đồ kết hợp tiên tiến hơn, trong đó quá trình truyền dữ liệu tới RAM có thể bị trì hoãn cho đến khi các mục trong bộ đệm bị ghi đè hoặc cho đến khi một bộ xử lý khác truy cập vào các mục nhập dữ liệu tương ứng trong bộ nhớ chính.
Đó là lý do tại sao B3 6700 bộ xử lý không có bộ đệm - bộ xử lý của nó đã quá lạ mắt.
Sự gắn kết của bộ đệm trong Elbrus được duy trì bằng cách sử dụng khái niệm về phần quan trọng trong chương trình, điều này đã được các kiến trúc sư hệ điều hành biết đến. Các phần của chương trình truy cập tài nguyên (dữ liệu, tệp, thiết bị ngoại vi) được chia sẻ bởi một số bộ xử lý đã thiết lập một semaphore đặc biệt tại thời điểm truy cập, có nghĩa là vào phần quan trọng, sau đó tài nguyên bị chặn đối với tất cả các bộ xử lý khác. Sau khi rời khỏi nó, tài nguyên đã được mở khóa lại.
Cho rằng các phần quan trọng chiếm (ít nhất là theo nhà phát triển) khoảng 1% chương trình trung bình, 99% thời gian chia sẻ bộ nhớ đệm không phát sinh chi phí duy trì tính nhất quán. Theo định nghĩa, các hướng dẫn trong bộ đệm hướng dẫn là tĩnh, vì vậy các bản sao của chúng trong nhiều bộ đệm vẫn giống hệt nhau. Đây là một trong những lý do tại sao Elbrus hỗ trợ tới 10 bộ xử lý.
Nói chung, kiến trúc của nó là một ví dụ về việc sử dụng rất sớm bộ đệm được phân đoạn, một nguyên tắc tương tự (bộ đệm ngăn xếp, bộ đệm lệnh và bộ đệm bộ nhớ kết hợp) đã được triển khai trong B7700, nhưng nó đã ra mắt vào năm 1976, khi hầu hết các công việc tạo ra kiến trúc Elbrus đã hoàn thành.
Do đó, Elbrus xứng đáng nhận được danh hiệu là một trong những hệ thống đa năng đầu tiên trên thế giới có bộ nhớ được chia sẻ bởi 10 bộ xử lý.
Về mặt kỹ thuật (có tính đến thực tế là Elbrus-2 chỉ hoạt động bình thường vào năm 1989), siêu máy tính loại này được phát hành đầu tiên là Sequent Balance 8000 với 12 bộ xử lý NS32032 của National Semiconductor (1984; phiên bản Balance 1986 với 21000 bộ xử lý được phát hành vào năm 30 ), nhưng ý tưởng đã đến với nhóm Burtsev chắc chắn mười năm trước đó.
Mô hình bộ nhớ Elbrus cực kỳ hiệu quả.
Ví dụ: việc thực hiện một chương trình đơn giản theo kiểu thêm một số số với yêu cầu gán lại trong trường hợp S / 360 từ 620 truy cập bộ nhớ (nếu được viết bằng ALGOL) đến 46 (nếu trong trình biên dịch mã chương trình), 396 và 54 trong trường hợp của BESM-6 và chỉ 23 trong " Elbrus ".
Giống như máy Burroughs, Elbrus sử dụng thẻ, nhưng việc sử dụng chúng đã được mở rộng nhiều lần.
Với mong muốn chuyển càng nhiều quyền kiểm soát càng tốt cho phần cứng, nhóm của Burtsev đã tăng gấp đôi độ dài thẻ lên 6 bit. Kết quả là máy có thể phân biệt giữa toán hạng chính xác một nửa/đơn/đôi, số nguyên/số thực, từ trống/đầy đủ, nhãn (bao gồm cả những thứ chuyên biệt như "nhãn đặc quyền không có khối ngắt ngoài" và "nhãn không có thông tin địa chỉ máy ghi âm"), semaphores, từ điều khiển, và những người khác.
Một trong những mục tiêu chính của việc tạo nhãn là đơn giản hóa việc lập trình. Nếu các khối chức năng có thể phân biệt giữa toán hạng thực và số nguyên, thì chúng có thể được thiết kế để thích ứng với các tính toán trên cả hai, và sẽ không cần các khối vô hướng và thực riêng biệt.
Trên thực tế, Elbrus đã triển khai kiểu gõ động ở mức tương đương với OOP hiện đại và trong phần cứng.
Một mục đích khác của thẻ là để phát hiện lỗi, chẳng hạn như nỗ lực thực hiện phép toán số học trên một lệnh, thẻ cũng có thể được sử dụng để bảo vệ bộ nhớ, hạn chế ghi một số dữ liệu, v.v.
Trong lĩnh vực thẻ, Elbrus đã đưa ý tưởng của máy cơ bản và B6700 lên một tầm cao mới về độ tinh xảo.
Tất cả điều này làm cho nó có thể đạt được điều mà các kiến trúc sư Burroughs không đạt được. Như chúng tôi nhớ, họ cần các phần mở rộng ALGOL riêng biệt để viết mã hệ điều hành và quản lý hệ thống tiếp theo. Các nhà phát triển của "Elbrus" đã từ bỏ ý tưởng này và tạo ra một ngôn ngữ phổ quát hoàn chỉnh duy nhất "El-76", trong đó mọi thứ đều có thể được viết.
Để viết toàn bộ HĐH bằng ngôn ngữ cấp cao (bao gồm mã chịu trách nhiệm cho những thứ bên trong cấp thấp nhất, chẳng hạn như cấp phát bộ nhớ và chuyển đổi quy trình), yêu cầu phần cứng đặc biệt cấp rất cao. Ví dụ: chuyển đổi quy trình trong Hệ điều hành Elbrus được triển khai dưới dạng một chuỗi các toán tử gán thực hiện các hành động được xác định rõ trên các thanh ghi phần cứng đặc biệt.
Thiết kế của RAM trong cả hai máy cực kỳ giống nhau, mặc dù Elbrus (đặc biệt là ở phiên bản thứ hai) chứa nhiều bộ nhớ hơn.
RAM "Elbrus" được tổ chức theo thứ bậc, phần bộ nhớ (1 tủ) gồm 4 mô-đun, mỗi mô-đun gồm 32 khối 16 từ. Có thể xen kẽ ở một số cấp độ: giữa các phần, giữa các mô-đun trong một phần và trong các mô-đun riêng lẻ. Có thể đọc tối đa bốn từ từ mỗi mô-đun bộ nhớ trong một chu kỳ. Băng thông bộ nhớ tối đa là 450 MB/giây, mặc dù tốc độ truyền dữ liệu tối đa với mỗi bộ xử lý là 180 MB/giây.
Sơ đồ quản lý bộ nhớ trong B6700 và Elbrus nhìn chung rất giống nhau. Bộ nhớ được tổ chức thành các phân đoạn có độ dài thay đổi đại diện cho các phần logic của chương trình do trình biên dịch xác định. Theo sự phân chia hợp lý của chương trình, các phân đoạn có thể có các mức độ bảo vệ khác nhau và được chia sẻ giữa các tiến trình.
Trong B6700, các phân đoạn được di chuyển giữa toàn bộ bộ nhớ chính và bộ nhớ ảo. Mảng là ngoại lệ. Chúng có thể được lưu trữ trong bộ nhớ chính theo nhóm 256 từ mỗi nhóm, được giới hạn ở cả hai bên bằng các từ liên kết.
Trong Elbrus, các đoạn mã được xử lý khác với các mảng và đoạn dữ liệu. Mã được xử lý theo cách tương tự như trong B6700, dữ liệu và mảng được sắp xếp thành các trang, mỗi trang 512 từ.
Cách tiếp cận Elbrus ở đây hiệu quả hơn và cho phép hoán đổi nhanh hơn.
Ngoài ra, Elbrus sử dụng một loại bộ nhớ ảo hiện đại hơn.
Trong máy tính Burroughs, địa chỉ được giới hạn ở 20 bit hoặc 220 từ, bộ nhớ vật lý tối đa trong B6700/7700. Sự hiện diện của các phân đoạn trong bộ nhớ chính được biểu thị bằng một bit đặc biệt trong bộ mô tả của chúng, bit này vẫn còn trong RAM trong quá trình thực hiện quy trình. Không có khái niệm về không gian bộ nhớ ảo thực sự lớn hơn tổng dung lượng bộ nhớ vật lý; bộ mô tả chỉ chứa địa chỉ vật lý.
Các máy Elbrus đã sử dụng sơ đồ địa chỉ 20 bit tương tự cho các phân đoạn chương trình, nhưng địa chỉ 32 bit được sử dụng cho các phân đoạn dữ liệu và mảng hằng số. Điều này cung cấp một không gian bộ nhớ ảo 232 byte (4 gigabyte). Các phân đoạn này được di chuyển giữa bộ nhớ ảo và bộ nhớ vật lý bằng cách sử dụng cơ chế phân trang sử dụng các bảng phân trang được lưu trữ trong khối liên kết bộ nhớ phân trang để chuyển đổi giữa địa chỉ ảo và địa chỉ vật lý. Địa chỉ ảo bao gồm số trang và phần bù trong trang. Đây thực sự là một triển khai bộ nhớ ảo hiện đại đầy đủ, giống như trong các máy của IBM.
Vì vậy, bản án của chúng tôi là gì?
Elbrus chắc chắn không phải là một bản sao hoàn chỉnh của Burroughs B6700 (và thậm chí cả B7700).
Hơn nữa, anh ta thậm chí không phải là bản sao ý thức hệ của anh ta, mà là anh trai của anh ta, bởi vì cả B6700 và Elbrus đều được truyền cảm hứng từ cùng một nguồn - công trình của Ailif trên máy cơ bản và các công trình của Đại học Manchester, đồng thời là tổ tiên chung của B -series, chiếc B5000 nổi tiếng, là sự phát triển của những ý tưởng được thể hiện trong chiếc xe R1 của Rice. Ngoài ra, Elbrus đã sử dụng CDC 6600 làm nguồn cảm hứng (khi không có nó) và về mặt hoạt động với bộ nhớ ảo - IBM S / 360 model 81.
Về vấn đề này, chúng tôi, không nghi ngờ gì, thừa nhận rằng bản thân kiến trúc của Elbrus hoàn toàn theo xu hướng phát triển thế giới của những năm 1970 và là một đại diện xứng đáng của chúng.
Hơn nữa, ở nhiều khía cạnh, nó cao cấp hơn nhiều so với B6700/7700.
Có lẽ chỉ những nỗ lực để đạt được chủ nghĩa siêu vô hướng mới có thể được công nhận là một quyết định thực sự không thành công, thất bại cả về mặt kiến trúc (một siêu vô hướng cho 2–3 hoạt động, như đã đề cập, không đáng giá) và thực tế (kết quả là, một bộ xử lý phức tạp vốn đã khủng khiếp lại càng trở nên phức tạp hơn, chiếm một chiếc tủ hình chữ T khổng lồ và hầu như không thể gỡ lỗi, đó là lý do tại sao nó đã bị làm phiền trong nhiều năm) các quan điểm.
Thật không may, để bỏ qua những khoảnh khắc như vậy, người ta phải có kinh nghiệm và trực giác khổng lồ, được phát triển qua nhiều năm làm việc với những ví dụ kiến \uXNUMXb\uXNUMXbtrúc tốt nhất thế giới, tất nhiên, không thuộc Liên minh.
Tủ điển hình "Elbrus-1" và CPU "Elbrus-2" từ bài báo của Burtsev "Tính song song của các quy trình tính toán và sự phát triển của kiến trúc siêu máy tính. MVC "Elbrus".
Đương nhiên, người ta không nên nói về bất kỳ sự độc đáo nào của Elbrus - trên thực tế, nó chỉ là một tập hợp các giải pháp kỹ thuật khác nhau, được cải thiện đáng kể ở một số khía cạnh.
Nhưng từ quan điểm này, B5000 cũng là một phiên bản cao cấp hơn của R1, như chúng tôi đã nói.
Hiện tại cũng không có câu hỏi nào về mức độ phù hợp của một kiến trúc như vậy - những năm 1970 đã qua lâu rồi, lịch sử CNTT đã rẽ sang một hướng hoàn toàn khác và đã trải qua 40 năm ở đó.
Vì vậy, trên giấy tờ, "Elbrus" theo tiêu chuẩn của năm 1970, không hề bị đánh giá thấp, là một kiệt tác, hoàn toàn có thể so sánh với những chiếc xe tốt nhất của phương Tây. Và đây là cách thực hiện của nó ...
Tuy nhiên, đây là một chủ đề cho bài viết tiếp theo.
Để được tiếp tục ...
tin tức