Многопроцессорный вычислительный комплекс (МВК) «Эльбрус-2», созданный в СССР в 1984–1985 годах, является выдающимся достижением советской вычислительной техники и заслуживает высокой оценки по ряду ключевых параметро�� — числу процессоров, архитектуре и производительности, существенно опережающим многие зарубежные аналоги своего времени.
Основные технические характеристики и достижения «Эльбрус-2»:
Количество процессоров: 10 процессоров, из которых 2 служили резервными (то есть 8 активно работали одновременно).
Производительность: свыше 125 миллионов операций в секунду — очень высокая для середины 1980-х годов величина.
Архитектура: уникальная безадресная стековая система команд с использованием обратной польской записи (ОПЗ), что обеспечивало компактность кода и эффективное выполнение процедур. Поддержка рекурсии и аппаратная смена адресного контекста — на несколько лет опередили западные архитектурные решения.
Элементная база: интегральные схемы серии ИС-100, выполненные на эмиттерно-связанной логике с минимальной задержкой (2 нс). Аналогичны Motorola 10000.
Память:
ОЗУ объемом до 16 млн слов, эквивалентно 144 МБ с использованием трехуровневого интерливинга для повышения пропускной способности;
Внешняя память: магнитные барабаны (до 136 МБ), сменные магнитные диски (до 700 МБ) и магнитные ленты (до 560 МБ), что для 1980-х является внушительными показателями.
Тактовая частота: 20 МГц — достаточно высокая для эпохи суперкомпьютеров со сложной многопроцессорной организацией.
Фактическое изготовление: около 200 экземпляров, что говорит о масштабности и промышленной значимости проекта.
Область применения: использовался в стратегических системах — системе ПРО Москвы (А-135), Центре управления полетами, РЛС «Дон-2H», «Арзамас-16» и «Челябинске-70» — подтверждение надежности и критической важности.
Уникальность и преимущество над зарубежными аналогами:
Число процессоров: для середины 1980-х в мире практически не существовало суперкомпьютеров с количеством процессоров, сравнимым с «Эльбрус-2» (10 CPU). Зарубежные лидеры — Cray-2 (1985) и IBM 3090 (1985) — имели только 4 процессора, что объясняется архитектурными ограничениями и иными подходами к параллелизму.
Архитектурные инновации:
Первая массово применённая в коммерческих вычислительных системах аппаратная поддержка многопроцессорности с динамическим распределением регистров и параллельными процессами, аппаратная поддержка цикла FOR и работы с массивами.
Cуперскалярная архитектура (возможность выполнения до 2 операций за такт).
Оптимизация памяти: тегированная виртуальная память с высокой ёмкостью и трёхуровневым интерливингом — уникальное решение, повышающее скорость доступа и общую производительность.
Серьёзный технологический скачок: использование высокоскоростных интегральных схем с очень малой задержкой, в то время как зарубежные аналоги ещё работали на менее быстродействующей логике.
Надежность: наличие резервных процессоров обеспечивало отказоустойчивость, что критично для применения в системах ПРО и управления полётами.
Cравнительная таблица основных суперкомпьютеров 1960–1980-х годов:
Модель | Год выпуска | Кол-во процессоров | Тактовая частота | Производительность на процессор | Общая производительность системы | Объём оперативной памяти | Особенности архитектуры |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
Эльбрус-2 | 1984–85 | 10 (8+2 резервных) | 20 МГц | ~12,5 млн оп/с (микс Гибсон-3), 2,7 Мфлопс | >125 млн оп/с | До 144 Мбайт | Безадресная стековая, суперскалярность, ОПЗ |
Эльбрус-3 | 1990-е (проект) | 16 | 80 МГц (теорет.) | ~560 Мфлопс (пиковая) | ~9 Гфлопс | 288 Мбайт | Мультипроцессор, скалярно-векторный, конвейерный |
"Красный Крей" (Электроника СС БИС) | 1989–91 | 10 (8+2 резервных) | 100 МГц | ~1,25 Гфлопс (приблизительно) | ~10 Гфлопс (гипотетический вариант) | 32 Мбайт | Векторно-конвейерная, масштабируемая многопроцессорность |
Cray-2 | 1985 | 4 | ~100 МГц | ~9,3 Мфлопс | ~1,9 Гфлопс | 4 Мбайт | Векторная архитектура, 4 процессора |
IBM 3090 | 1985 | До 4 | 10–16 МГц | 6-8 млн оп/с | ~50–70 млн оп/с | До 64 Мбайт | Классическая CISC, многозадачность |
IBM 3083 | 1985 | До 4 | 18–20 МГц | ~15–17 млн оп/с | ~70–100 млн оп/с | До 32 Мбайт | Развита скалярная архитектура с attached процессором |
CDC 6600 | 1964–69 | 1 | 10 МГц | ~3 млн оп/с | — | 64 Кбайт | Конвейерная архитектура |
CDC 7600 | 1969 | 1 | 37 МГц | ~10–35 млн оп/с (пиковая, достижима на тестах) | — | 64 Кбайт | Параллельная и конвейерная обработка |
Cray X-MP (гипотет.) | 1982 | 2–4 | 20 МГц (гипотетично) | ~1,8 Мфлопс (масштабированная с 105 МГц) | ~3,6–7,2 Мфлопс | 2 Мбайт | Векторная архитектура, высокая пиковая производительность |
Таким образом, видно, что в СССР именно «Эльбрус-2» воплотил на практике масштабное многопроцессорное решение с эффективной архитектурой команд и управлением, тогда как западные модели отдали предпочтение векторному или конвейерному параллелизму с меньшим числом процессоров.
Заключение — итоговая оценка МВК «Эльбрус-2»:
Пионер многопроцессорности: 10 процессоров с аппаратной многопроцессорной поддержкой за 1984–1985 годы — достижение, практически не имевшее прямых аналогов в мире.
Высокая производительность: 125 млн операций в секунду — существенно превосходила многие другие советские и зарубежные ЭВМ средних 1980-х.
Архитектурные инновации: безадресная стековая система с ОПЗ, суперскалярная обработка, аппаратная поддержка рекурсии, высокоэффективные методы управления памятью.
Технологический прогресс: новая элементная база с малыми задержками, масштабное применение микросхем и система охлаждения, специально разработанная для вычислительных машин с высокой плотностью тепловыделения, обеспечивающая эффективное и надежное отведение тепла, поддерживая оптимальный температурный режим работы.
Широкое использование: ключевые стратегические объекты СССР — ПРО, ЦУП, научные и оборонные комплексы.
Массовость: выпуск порядка 200 экземпляров — редкость для суперкомпьютерных систем такого класса и времени.
Долговечность: использование системы по настоящее время, что подтверждает её надёжность и инженерное совершенство.
«Эльбрус-2» — это выдающийся пример того, как советская школа вычислительной техники создала на рубеже 1980-х фактически уникальную многопроцессорную суперкомпьютерную систему с инновационной архитектурой, превосходящую по ряду показателей своих западных конкурентов. Он стал основой для дальнейших разработок, задав высокую планку для отечественных и мировых технологий.