А.Н. Томилин - Вычислительные системы (2006), страница 3
Описание файла
PDF-файл из архива "А.Н. Томилин - Вычислительные системы (2006)", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "вычислительные сети и системы" из 7 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. .
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст 3 страницы из PDF
Случайны ли этисовпадения?А потребности, конечно, были. Для этого делались попытки механизации вычислений— это машина Бэббиджа (ещё у него первой программисткой была его дочь). Многие другиеисследователи делали это дело.За рубежом есть премии Computer Pioneers (общество III) — они даются живым людям— пионерам вычислительной техники. И вот несколько лет тому назад этой премией наградили 3-х, но уже не живых, пионеров вычислительной техники нашего отечества, а именноС.А.Лебедева, А.А.Ляпунова и В.М.Лужкова. Аргументация была такая: в связи с железным6занавесом, не возможно было получить достоверную информацию по достижениям учёных,и после того, как это удалось сделать, стало ясно, что они являются полноправными участниками мировой шеренги, общество решило эти медали вручить.После МЭСМ почти сразу появилась машина БЭСМ — большая электронная счётнаямашина академии наук — разработка коллектива С.А.Лебедева.И вот первая международная конференция в Кронштадте в 1955 году, где подводилисьитоги первого десятилетия компьютерной эры.
На эту конференцию едет наша делегация.Из-за всяких проволочек наши приехали, когда конференция закончилась: конференция закрылась и в зале появляются наши. Но т.к. доклад Лебедева был запланирован, решили собраться на утро следующего дня: собралась вся конференция, Лебедев сделал доклад, былопризнано, что это самая высокопроизводительная машина в Европе, практически равнаяамериканским вычислительным машинам того времени. И сразу было выпущено несколькоописаний этой машины на английском, французском и немецком языках.Таким образом, наши разработки ни сколько не уступали американским аналогам, идаже кое-где их превосходили.
Долго мы не проигрывали в области архитектуры, структуры,программирования, и начали проигрывать технологии с какого-то момента времени.Появилось довольно много различных конструкций, появились высокопроизводительные машины. В 60-х годах появилась машина БЭСМ-6, которая практически совпадала попараметрам с зарубежными аналогами. Появились разные другие машины: в Минске —«Минск», появились малые управляющие машины (последователи Брука), вычислительныекомплексы для систем реального времени. Потом появился Научно-исследовательский центрэлектронной вычислительной техники (НИЦЭВТ). Направление машин единой серии (ЕС)— это головное направление разработок НИЦЭВТ.В 1956 году прошла конференция, где Лебедев высказал идеи, все те, которые сейчасреализуются: идеи сверхбыстрой оперативной памяти (кэш), идеи многопроцессорности.Интереснейший был доклад, и конференция называлась совершенно музыкально: «Пути развития советского математического машиностроения».Естественно, что программисты писали очень хорошие программы, старались максимум ужать, ускорить, уменьшить количество используемых ячеек памяти.
Сейчас как говорят: «У тебя медленно работает? Купи ещё сколько-то мегабайт памяти!» Но даже на имеющихся мегабайтах памяти можно в 10 раз уменьшить, в 100 раз ускорить, но годочек посидеть над этим делом. Это всё идёт от зарубежных фирм: приходит человек на работу, вот тебе задание. Он говорит: «Я могу сделать это очень хорошо, но мне нужен год» — «Нет, тысделаешь это за 2 недели, используя имеющиеся средства» — «Да, но это будет неэффективно!» — «Чёрт с ним! Им не понравится, будет медленно, пусть купят новую машину. Она сбольшей частотой и тогда у них будет проходить нормально».
Есть даже сведения, что в некоторые места в операционных системах вставляются задержки, чтобы вам было менее комфортно, и вы купили новую машину! Главное — быстро вывести на рынок.Момент по системе противоракетной обороны. Это был многомашинный комплекс.Под руководством Всеволода Терентьевича Бурцева, а программный комплекс делался подруководством Льва Николаевича Королёва, этот комплекс на машине М-40 (40 тысяч операций в секунду, память — 4 килослова).
И на этом работали программы системы жёсткогореального времени. Первое испытание — 1961 год (американцы подобное сделали толькочерез четверть века), и в первое же испытание первой же ракетой была сбита нападающаябаллистическая ракета — восторг! А всё записывалось: получаемые данные, выдаваемыеданные и т.д. Дело в том, что подрыв заряда противоракеты должен происходить, когда расстояние до нападающей ракеты было порядка 25-30 метров. Если больше, то смысла нет. Ивот когда всё проверил, то оказалось, что расстояние было значительно больше.
В чём жедело? Оказалось, что всё произошло по ошибке программиста: расстояние определилось какмаленькое, произошёл подрыв, и т.к. конус разлёта осколков был удачным, то нападающаяракета была сбита. Потом научились сбивать, как отче наш.Потом научились проигрывать имеющуюся музыку, писать новую. Выпускник мехмата58-го года, прима артист театра МГУ Андрей Михайлович Степанов как раз писал програм7му определения траектории нападавшей ракеты. А потом написал программу воспроизведения музыки на машине БЭСМ-6: 6 динамиков вешались на 6 разных регистров, он задавалпрограмму, которая как-то закодированные ноты переводила в коды, которые передаются нарегистры. Ни один орган в мире не мог воспроизвести подобного.
А потом он написал программу сочинения музыки строгого стиля а-ля фуги Баха. Музыку записывали на магнитофон и проводили заслушивание на учёном совете в консерватории. После прослушиваниявстал из них самый главный и сказал: «Своим студентам за эти произведения я ниже «тройки» бы не поставил». А потом шла программа разворота противоракет — программа жесткого реального времени: рассчитывались поправки на машине и передавались указания на рули— за 0,1 с — это была программа Геннадия Георгиевича Рябова.Вспомнился анекдот про диалектику из серии анекдотов про Петьку и Василия Ивановича:Петька спрашивает у Василия Ивановича:— Скажи, пожалуйста, ты в верхних кругах вращаешься, что такое «диалектика»?На что Василий Иванович отвечает:— Это, Петя, такая тонкая материя. Так вот на словах не объяснишь.
Давай я тебе пример?— Ну хорошо, Василий Иванович, давайте.— Ну вот: встречаются два солдата — один чистый, другой грязный. Перед ними баня.Который пойдёт в баню?— Грязный пойдёт.— Нет, Петенька. Чистый пойдёт. Он привык себя блюсти. А грязный… Ну ты же знаешь нашего брата — солдата.— Совершенно верно! Именно всё так и бывает. Вы совершенно правы, Василий Иванович. Всё так и будет.— Хорошо. В другой день встречаются два солдата — один чистый, другой грязный.Который пойдёт в баню?— Чистый же пойдёт.
Вы же сами говорили…— Нет, Петенька. Грязный пойдёт в баню. Его вошь на столько заела, что сил уже нет.А чистый — подождёт.— Истинно так! Всё так и будет. Как Вы говорите — всё правда.— В третий раз встречаются два солдата — один чистый, другой грязный, перед нимибаня. Который пойдёт в баню?Далее следует специфический энергичный взгляд со стороны Петьки, на что ВасилийИванович и отвечает:— Вот, Петя. Это и есть диалектика.Как же быть с Джоном фон Нейманом? Все говорят: «архитектура фон Неймана»,«машина фон Неймана» и т.д.
Всё что нас окружает, все установки (большие и малые, персональные), всё это — машины архитектуры фон Неймана. В чём тут дело? А дело вот в чём.Фон Нейман — это знаменитый очень известный математик, по происхождению — американец, был очень известным учёным в 40-х годах. Есть масса книг о нём. Джон фон Нейманучаствовал в атомном проекте, видел то, что для крупных проектов не хватает имеющихсясредств. Он, конечно, заинтересовался первой машиной, которая была сделана до него, но онне принимал участия в создании вот этой первой машины ENIAC.
Он заинтересовался,включился в коллектив разработчиков, и уже следующая машина была создана с его участием. Как крупный учёный, он обобщил имевшиеся до него достижения, и опубликовал основные принципы (так они и стали называться «принципами фон Неймана»), а архитектура, соответствующая этим принципам стала называться архитектурой фон Неймана. Что это запринципы: это управление программой, которая храниться в памяти машины, это двоичнаясистема счисления, набор операций (арифметических, логических), управление, переход на8другие ветви вычислений и т.д.
Так что, с одной стороны он не является родоначальникомэтого дела, с другой — он активный участник этого процесса.В противовес появляются машины, управляемые потоком данных (не командами). Еслиу вас достаточно в машине оборудования, то эта машина действительно потоком данныхреализует заложенный в алгоритме параллелизм. Конечно, команды как-то заложены, ноопосредовано. Важно, что получающийся результат какой-то операции находит себе пару вассоциативной памяти, и вместе с этой парой (обычно двуместные операции) там идёт кодирование операции.
Т.е. она не выступает как главное действующее лицо, а как подчинённое.Такая ассоциативная память становится устройством управления. Управление осуществляется путём сравнения. Конечно, программирование здесь очень сложное, и хотя заманчивоиметь полный параллелизм, но до сих пор таких машин в мире в больших количествах нет.Лебедев со своими лучшими учениками выполнял проект интересной машины Dataflow(управляемой потоком данных).
И сейчас этот проект продолжается, но под руководствомА.М.Степанова.Есть понятия «архитектура ЭВМ» и «структура ЭВМ». Особенно нехорошо сейчас обстоит дело с термином «виртуальность». Что такое «структура ЭВМ»? Скажем так: вот у васесть какие-то каналы связи с внешними устройствами одного типа или другого типа (селекторный или мультиплексный, какой-то канал на базе общей шины, к которому подсоединяются многие устройства). Работу этих кагалов обслуживает операционная система, и дляпользователя это может быть совершенно не интересно, ему это не важно.