Компьютерра - Компьютерра PDA N144 (05.11.2011-11.11.2011)

Наряду с развитием науки Всеволод Сергеевич Бурцев вёл активную преподавательскую деятельность в стенах Московского физико-технического института.

Развивая эту работу, коллектив Бурцева придумал основные принципы построения системы ПРО, работающей в автоматическом режиме. В его состав входили радиолокаторы дальнего обнаружения, локаторы захвата и ведения цели, радары, связанные с противоракетами, и, конечно же, вычислительный комплекс, управляющий всем этим хозяйством. И зачастую все эти объекты были разнесены на сотни километров. А это означало сложности, связанные с их коммуникацией, получением и своевременной обработкой информации.

Для решения этой проблемы коллективом Бурцева была предложена уникальная для того времени архитектура вычислительного комплекса. В отличие от большинства тогдашних ЭВМ общего назначения, к примеру лебедевской БЭСМ, управление вычислительным процессом в которой было построено на основе последовательной работы всех её устройств (устройство выборки команды, арифметическое устройства, устройство управления вводом-выводом), в спецЭВМ Бурцева все эти устройства получили автономное управление и фактически рассматривались как автономно работающие процессоры, асинхронно обращающиеся к общей оперативной памяти.

Чтобы это стало возможным, был разработан мультиплексный канал обращения к памяти, благодаря которому работа арифметического устройства с памятью происходила на фоне параллельной записи в память данных со стороны устройств выборки команды и управления вводом-выводом.

Последовательная диаграмма вычислительного цикла БЭСМ

Параллельная диаграмма М-40

Таким образом, архитектура противоракетной ЭВМ стала одной из первых реализаций многопроцессорных ЭВМ с общем полем памяти - исторического фундамента современных суперкомпьютеров.

Разработанная на базе этой архитектуры вычислительная машина М-40, обладая оперативной памятью объёмом 4096 сорокоразрядных слов, обеспечивала производительность в сорок тысяч операций в секунду, что больше чем в три раза превышало производительность БЭСМ (12 000 операций в секунду).

Именно М-40 стала основой экспериментального многомашинного комплекса ПРО, разработанного для того, чтобы проверить возможность перехвата межконтинентальных баллистических ракет в автоматическом режиме. В рамках эксперимента М-40 в комплексе со спецЭВМ радиолокационных станций точного наведения и машиной М-4, управляющей станцией дальнего обнаружения, управляла наведением на цель и сопровождением противоракеты. Параллельно с этим экспресс-информация о процессах перехвата записывалась на магнитный барабан. С ней работала ЭВМ М-50 - модернизация М-40 для выполнения вычислений с плавающей запятой. Кроме того, все данные о пуске противоракеты и сопровождении ею цели фиксировались на контрольно-регистрирующей аппаратуре, использующей магнитную ленту. Запись всего процесса выполнения боевого задания позволяла в дальнейшем проигрывать его, анализировать и корректировать программы машин, входивших в вычислительный комплекс.

М-40 была связана с другими объектами комплекса с помощью пяти дуплексных, асинхронно работающих радиорелейных каналов длиной от ста до двухсот километров, подключённых к ней через специальный процессор приёма и передачи данных.

При этом в ходе выполнения расчётов суммарная информация от периферийных ЭВМ комплекса поступала на него с невиданной для того времени пропускной способностью - один мегабит в секунду.

Экспериментальный многомашинный вычислительный комплекс для системы ПРО убедительно доказал жизнеспособность идеи автоматического управления перехватом ракет противника.

В начале шестидесятых годов прошлого столетия на уровне руководства СССР было принято решение о развёртывании боевой системы ПРО, построенной на принципах этого экспериментального комплекса. Система должна была обеспечить перехват и уничтожение ракет противника, направленных на Центральный административно-промышленный район СССР. Задачу по разработке вычислительной базы этой системы возложили на коллектив Бурцева.

Основная вычислительная машина стрельбового комплекса "Алдан" ЭВМ 5Э92б

Для боевой системы ПРО Бурцев решил существенно усовершенствовать архитектуру М-40, оптимизировав её под задачи реальных боевых пусков противоракет и характеристики полёта известных вражеских "межконтиненталок". В отличие от М-40, в новой ЭВМ процессор приёма и передачи данных был её неотъемлемой частью и именовался процессором ввода-вывода. Он обеспечивал не только приём и передачу данных с радиолокаторов и других ЭВМ комплекса по более чем пятидесяти телефонным и телеграфным каналам, но и управлял четырьмя ёмкими (по 16 000 слов каждый) магнитными барабанами и шестнадцатью накопителями на магнитной ленте для контрольно-регистрирующей аппаратуры. Производительность этого "вспомогательного" процессора составляла тридцать семь тысяч операций в секунду и фактически была сопоставима с мощностью основного процессора экспериментальной М-40. Основной же вычислитель новой машины выполнял пятьсот операций в секунду. Именно поэтому первоначально её решили назвать М-500. Однако в ходе создания Министерством обороны проектной документации на стрельбовый комплекс, имевший код 5Ж57, компьютер получил новую маркировку такого же стиля - 5Э92б.

Главный процессор и процессор ввода-вывода в 5Э92б работали с общим полем оперативной памяти объёмом тридцать две тысячи слов. Ячейки ОЗУ были построены на новом тогда виде ферритовых сердечников - биаксах, что обеспечивало чрезвычайно высокую степень надёжности хранения данных. Биаксы в 5Э92б были сформированы в ферритовый куб с гранью длиной 70 сантиметров.

Биакс

Между тем вычислительная мощь 5Э93б была не единственным козырем компьютерного комплекса новой системы ПРО. Очевидно, что эффективность перехвата цели может быть сведена на нет в случае отказа ЭВМ, входящих в комплекс. Учитывая это, коллектив Бурцева разработал целую сеть взаимосвязанных многомашинных комплексов, реализующую принцип так называемого скользящего резервирования. Во всех машинах в этой сети на аппаратном уровне обеспечивался полный пооперационный контроль их работы. В случае сбоя любой из них её функции в кратчайшие сроки перехватывались машинами из резерва.

В состав вычислительного комплекса новой системы ПРО входило двенадцать ЭВМ 5Э92б. Четыре из этих машин входили в состав Главного командно-вычислительного центра (ГКВЦ), обеспечивающего управление всей системой, шесть ЭВМ решали задачу обнаружения и построения траекторий найденных локатором дальнего обнаружения целей, а ещё два компьютера являлись машинами скользящего резерва, "подслушивающими" работу остальных машин. Команды системы пооперационного контроля, вырабатываемые каждой ЭВМ, по системе прерываний отправлялись всем остальным машинам комплекса. Поэтому резервные 5Э92б были готовы включиться в работу за время, не превышающее десять миллисекунд. И это с учётом того, что радиус разноса ЭВМ в вычислительной сети системы ПРО составлял более чем пятьдесят километров.

Боевой вариант разработанной ПРО получил кодовое название А-35. А его полигонный экземпляр, на котором и обкатывались все аспекты функционирования системы, был назван "Алдан". Так двухпроцессорная ЭВМ 5Э92б стала той самой работящей (пятьсот тысяч операций в секунду), бессмертной (скользящее резервирование на уровне вычислительных машин) душой "Алдана".

Общий вид полигона Сары-Шаган

Развёрнутый на полигоне Сары-Шаган, официально именуемом Государственный ордена Ленина испытательный полигон № 10, стрельбовый комплекс "Алдан" состоял из следующих компонентов:

Узлы стрельбового комплекса 5Ж56, включающие: радар канала цели (РКЦ) для захвата и сопровождения ракеты противника; два радара канала изделия (РКИ-1 и РКИ-2), предназначенные для управления "изделиями"-противоракетами; стартовые площадки двух противоракет (СП-1 и СП-2).

Собственно три противоракеты А-350 - изделие 5Б61.

Элементы Главного командно-вычислительного центра (объект 5К98): одна ЭВМ 5Э92б (№ 016) в качестве вычислительной машины стрельбового комплекса (ВМ СК); система передачи данных АПД-35П - изделие 5Ц53П; центральный пульт комплекса (ЦПК).

Компоненты "Алдана" разместились на берегу озера Балхаш возле городка Приозёрска

За радиопрозрачными сферами РКЦ и РКИ "Алдана" скрывались внушительного размера радиолокаторы.

"Алдан" должен был обеспечить быструю подготовку к пуску трёх противоракет и запуск одной или двух из них.