This page is an archived copy on Gagin.ru personal site

InterNet magazine, number 14
Лица|Академик
Мэри Шелли

Восхождение на ЭЛЬБРУС

15 декабря 1998 года в "Президент-Отеле" в Москве на торжествах, посвященных 50-летию отечественной вычислительной техники, выступал научный руководитель группы "Эльбрус", профессор, член-корреспондент РАН Борис Арташесович Бабаян. Хотя тема его доклада и не была впрямую связана с Интернетом, мы сочли интересными и поучительными и рассказанную им историю развития отечественной компьютерной науки, и опыт экспорта интеллектуальных продуктов на мировой рынок, и неожиданный взгляд на положение на рынке микропроцессоров и его перспективы. Вашему вниманию предлагается сжатый вариант выступления Бориса Арташесовича.

Пятидесятилетие российской вычислительной техники почти совпало с тем же юбилеем вычислительной техники мировой. На Западе торжества были полтора-два года тому назад, и я был их участником и членом организационного комитета. Празднование состоялось в Филадельфии, там, где родилась первая в мире вычислительная машина, ENIAC. Таким образом, это почти одновременные события. Причем дата условная, на самом деле первые шаги в России были сделаны раньше.

Это крупнейшее событие в мировой истории. В этот век родилось много нового: атомная энергия, ракеты, вычислительная техника. Но вычислительная техника имеет особое значение, потому что она пронизывает все наше общество. И сейчас нет ни одной области человеческой деятельности, в которой вычислительная техника не то что не использовалась бы, но где она не играла бы ключевую роль. Нынешний юбилей -- знаменательное, мирового уровня событие. И сейчас время оглянуться назад и посмотреть, что же произошло за эти 50 лет.

Я не буду подробно останавливаться на том, как развивались ЭВМ в мире, и сосредоточу свое внимание в основном на российской вычислительной технике. Конечно, параллели очевидны, связи сильны и тесны. Вычислительная техника в России появилась сразу после войны, в 47-49-м годах. Один из талантливейших людей современности, академик Сергей Алексеевич Лебедев, начал разрабатывать первые отечественные электронные, фактически вычислительные, машины, в Киеве, в местечке Феофания. Затем он переехал в Москву и продолжал работы в Институте точной механики.

Всю историю развития российских ЭВМ я бы условно разделил на три периода.

Первый -- примерно до конца 60-х -- начала 70-х годов, до появления организации, которая называется ВНИИЦЭВТ. Этот период был насыщен творчеством. В стране было много коллективов, которые занимались вычислительной техникой. Несколько в Москве, в Пензе, Ереване, Минске, Киеве -- не буду перечислять их все. В творческом плане, безусловно, доминировал Сергей Алексеевич Лебедев и его коллектив. Его заслуга в том, что он и творчески поставил эту технологию в России и сумел убедить руководителей страны в важности этого направления. Когда начала создаваться первая настоящая вычислительная машина, первая БЭСМ, Институт точной механики и вычислительной техники возглавил известный академик Михаил Алексеевич Лаврентьев, а Сергей Алексеевич стал заведующим лабораторией. В это время появилось много результатов, была конкуренция, были творческие соревнования, направление успешно развивалось. Отставание от Запада уже намечалось, но драматическим не было, мы еще шли буквально шаг в шаг.

Потом наступил второй период, когда был организован ВНИИЦЭВТ. Я считаю, что это критический этап развития отечественной вычислительной техники. Были расформированы все творческие коллективы, закрыты конкурентные разработки и принято решение всех загнать в одно "стойло". Отныне все должны были копировать американскую технику, причем отнюдь не самую совершенную. Гигантский коллектив ВНИИЦЭВТ копировал IBM, а коллектив ИНЭУМ -- DEC.

Коллектив "Эльбрус" испытывал сильнейшее давление со стороны правительства и промышленности, нас хотели загнать в те же стойла. Происходили многодневные заседания с министрами и их заместителями. Сергей Алексеевич Лебедев был мягкий, интеллигентный человек, человек науки, но у него хватило воли и упорства, и он категорически отверг идею участия нашего коллектива в копировании западной техники. Отмечу, что это копирование было основано на неэтичной доктрине, на идее воровства матобеспечения. Для этого нужно было делать совместимые машины, которые в России без покупки лицензии делать не имели права, но делали. Расчет был на то, что можно будет наворовать много матобеспечения -- и наступит расцвет вычислительной техники. Этого, конечно, не произошло. Потому что после того, как все были согнаны в одно место, творчество кончилось. Образно говоря, мозги начали сохнуть от совершенно нетворческой работы. Нужно было просто угадать, как сделаны западные, в действительности устаревшие, вычислительные машины. Передовой уровень известен не был, передовыми разработками не занимались, была надежда на то, что хлынет матобеспечение... Вскоре стало ясно, что матобеспечение не хлынуло, уворованные куски не подходили друг к другу, программы не работали. Все приходилось переписывать, а то, что доставали, было древнее, плохо работало. Это был оглушительный провал. Машины, которые делались в этот период, были хуже, чем машины, разрабатывавшиеся до организации ВНИИЦЭВТа. Машины с приемлемыми характеристиками ВНИИЦЭВТ стал выпускать только тогда, когда стали копировать не только систему команд, но и схемотехнику. Так, для КАМАЗа была куплена IBM-158, ее разобрали по косточкам и стали делать буквально то же самое. Это запланированное отставание.

И именно в этот второй период, в 70-е годы, наш коллектив достиг наиболее значительных творческих результатов. Мы развивались независимо, мы делали свою вычислительную технику. Тогда мы не очень хорошо сознавали, что значительно опережаем западные разработки. Мы сделали очень быструю арифметику немного раньше западных публикаций. Причем такая арифметика до сих пор используется во всех машинах. В 78-м году мы сделали первую суперскалярную машину, "Эльбрус-1". Сейчас на Западе делают суперскаляры только такой архитектуры. Первый суперскаляр на Западе появился в 92-м году, наш -- в 78-м. Причем тот вариант суперскаляра, который сделали мы, аналогичен Pentium Pro, который Intel сделал в 95-м году. Временной интервал свидетельствует о творческом успехе. Мы первые, раньше западных ученых, на год-два раньше, чем Cray в компьютере X-MP, стали использовать многопроцессорную технику в предельно быстрых машинах.

Мы разработали в то время новаторский подход к надежному программированию. Этот подход сейчас активно продвигается фирмой Sun -- технология Java, очень важная для современного общества, которое живет в Сети. Можно назвать научным предвидением усилия коллектива "Эльбрус", который задолго до актуальности самой жизни в Сети воплощал эту передовую технологию. Java еще не была изобретена.

Как я сказал, копирование порочно, потому что это запланированное отставание. Но нельзя впадать и в другую крайность, делать все с нуля, абсолютно несовместимое. Сейчас благодаря повсеместному распространению вычислительной техники все человеческие знания сконцентрированы в программах. Архитектура, на языке которой все эти знания изложены -- к счастью ли, к несчастью, -- это Intel. Делать машину, которая не сможет выполнять эти программы, неверно. На этом пути разработчика подстерегают преодолимые, но очень серьезные трудности.

Intel сейчас в каком-то смысле монополист. Сами машины Intel весьма совершенны, в них воплощена очень хорошая технология. Но язык машины просто допотопный, старинный. Сама компания Intel это признает и сейчас меняет язык. Если сохранять архитектуру, надо отказаться от идеи совершенствования машин, увеличения скорости. А если мы отвергнем идею совместимости, то тогда мы должны отказаться от использования накопленного богатства в виде программного обеспечения. Оба подхода ошибочны. Наш коллектив разработал новую технологию -- технологию двоичной компиляции, -- которая позволяет устранить это противоречие. Программы Intel компилируются в код "Эльбруса" (который, вообще говоря, не совместим с Intel, но спроектирован так, чтобы поддерживать в том числе и архитектуру Intel). Первое выполнение транслируется быстро, но не скрупулезно. Параллельно идет тщательная трансляция. При этом пользователь не замечает, что происходит внутри машины. Для него это просто машина архитектуры Intel, на которой можно загрузить любую операционную систему. Такой подход дает высокую скорость исполнения на новой, совершенной архитектуре, при этом сохраняется совместимость благодаря изначально заложенной в аппаратуру поддержке такой совместимости.

Наконец, наиболее существенное наше достижение -- архитектура супермашины "Эльбрус-3". Логическая скорость этой машины значительно выше, чем у всех существующих, то есть на том же оборудовании эта архитектура позволяет в несколько раз ускорить выполнение задачи. Аппаратную поддержку защищенного программирования мы реализовали впервые, на Западе ее еще даже и не пробовали. "Эльбрус-3" был построен в 91-м году. Он уже стоял у нас в институте готовый, мы начали его отладку. Западные фирмы только говорили о возможности создания такой архитектуры.

Название "Эльбрус" предложено Сергеем Алексеевичем Лебедевым. Коллегам известно, что он был заядлый куряка, его любимые папиросы -- "Казбек". Он постоянно носил пачку "Казбека", ту, что с горой и кавказским всадником. Когда начиналась работа над новой архитектурой, он активно участвовал в обсуждениях и предложил название "Эльбрус". Наверное, потому, что Эльбрус повыше Казбека. Лебедев дал жизнь новому направлению "Эльбрус".

В конце второго периода, когда ЕС-1066 ВНИИЦЭВТа напрямую конкурировала c "Эльбрусом", быстродействие последнего было в 2-3 раза выше. По многим параметрам ОС "Эльбруса" была более совершенной. Изготовлением "Эльбруса-3" заканчивается второй исторический этап развития вычислительной техники в России.

Затем наступил третий период в истории российской вычислительной техники -- период после перестройки, захватывающий и трагичный. Трагизм этого периода в том, что после 91 года по всем внешним признакам в России развитие вычислительной техники просто остановилось. Я считаю, что это поверхностное представление, но многие поддерживают эту точку зрения: заводы перестали работать, российские машины перестали выпускаться. Конечно, они были низкого качества, неконкурентоспособны в сравнении с западными. Даже "Эльбрусы", построенные на прогрессивных идеях, были выполнены на технологии очень слабой. Где-то в 94-м году к нам приехал Скот Макнили, президент Sun Microsystems, а у нас стоял "Эльбрус-3" под отладкой. И он привез первый кристалл Ultra SPARC с несколькими миллионами транзисторов. Здоровый шкаф "Эльбруса-3" -- это эквивалент 15 миллионов транзисторов, то есть два-три чипа эквивалентны большому шкафу. Ясно, что в таких условиях не было смысла продолжать работать над этой машиной, потому что она абсолютно неконкурентоспособна. При железном занавесе она бы, наверное, нашла применение в стране. Технология была отвратительная, но архитектура была до того совершенна, что эта машина была в два раза быстрее самой быстрой американской супер-машины того времени Cray Y-MP.

Так начался период после перестройки, начался с обвала производства вычислительной техники. ВНИИЦЭВТ и другие группы, которые занимались копированием, пришли к этому периоду с пустыми руками. Достижений не было, нечего было дальше продолжать. Они копировали IBM и DEC, а IBM и DEC сами пришли сюда со своими более современными, более подвинутыми разработками. Мы не копировали ничего, наши разработки оказались значительно более совершенными, чем западные разработки. Оказалось, что наше матобеспечение сделано на хорошем уровне, наши коллективы высокопрофессиональны. И мы, на мой взгляд, выбрали в тот момент единственно правильное решение. Мы пошли сразу несколькими путями. Мы решили: раз мы профессионалы, раз мы хорошо ориентируемся в технологии -- не зазорно выйти на Запад и интегрироваться в мировую систему вычислительной техники. Нас должны понять, потому что мы знаем, что делаем хорошие и нужные вещи.

Одно из трех больших направлений, по которым мы пошли -- работа с западными фирмами-партнерами. Мы стали искать партнера, и до сих пор мы очень благодарны фирме Sun Microsystems. Это первая фирма, представители которой высоко оценили наши работы. В конце 90 года у меня была серьезная встреча с вице-президентом фирмы Биллом Джоем. Потом мы начали активно работать с Sun, продолжая темы наших разработок. Мы разрабатывали архитектуру, компиляторы, операционные системы -- продолжали наши разработки, но по заказам фирмы Sun. Фирма Sun была нашим ведущим партнером, хотя сейчас не только Sun работает с нами.

Другим крупным нашим партнером является фирма "Аванти". Эта фирма производит матобеспечение для разработки кристалла, и мы участвуем в этих разработках. Еще одна фирма, с которой мы заключаем крупный контракт, -- фирма "Харрис", работающая в области телекоммуникаций.

Мы создали новую фирму "Телеинтерком" вместе с "Демосом", НИИ Радио и рядом отечественных фирм. Мы намерены заняться внедрением радиорелейных линий Интернета в Московской области, используя контакты с "Харрисом" и рядом других фирм. Хорошие у нас взаимоотношения с фирмой Cisco и другими.

Мы работаем над исследовательскими проектами и разработками этих фирм на достаточно высоком уровне. Фирма "Аванти" купила фирму "Компас", с которой мы раньше работали. Матобеспечение "Компаса" мы в полном объеме поддерживаем по всему миру, по "горячей линии" в нашем Центре. Со всего мира ошибки стекаются к нам, мы их устраняем, рассылаем исправления, продвигаем это матобеспечение, распространяем новые версии -- словом, отвечаем за все работы по программам "Компаса". И с фирмой Sun у нас такое же серьезное партнерство. Например, мы полностью поддерживаем в России несколько компиляторов c Паскаля и Фортрана. Этим занимаются, в частности, два наших филиала: в Новосибирске и Санкт-Петербурге, со своими "горячими линиями". Кроме того, наш Центр полностью самостоятельно разработал все мультимедийные библиотеки и Visual Instruction Set (VIS) для Sun -- расширения системных команд, то, что в архитектуре Intel называется ММХ. Sun это сделал чуть-чуть раньше, чем Intel. Это первое направление.

Второе важное направление -- работа по заказу нашего правительства. Мы продолжаем это делать, хотя это очень трудно, потому что практически никакого финансирования нет, точнее, оно есть, но очень неадекватное. В каком-то смысле, мы это делаем на свои деньги. Тем не менее мы живем здесь, мы должны это делать и делаем, и делаем весьма серьезные вещи. Так, недавно мы закончили разработку SPARC-совместимого микропроцессора. Изготовили его во Франции, потому что у нас в стране нет такого кристального производства. В нем 2 миллиона транзисторов, технология 0,5 микрона, частота 100 МГц, что-то в районе Pentium. В основном, это делается для того, чтобы правительство и другие государственные системы были независимы от западных поставок. Это серьезная работа. Отмечу, что первый кристалл с первого экземпляра успешно работает, что характеризует наш профессионализм.

Третье направление, может быть, самое главное -- это продолжение нашей архитектурной линии, машина "Эльбрус-3", но теперь уже в кристалле. "Эльбрус-3" обладает рядом ценных свойств. Во-первых, она очень быстрая. Сейчас она в несколько раз быстрее, чем микропроцессор Merced, который весь мир ожидает сейчас, на той же технологии 0,18 микрона. Кроме того, она дешевле. Затем, она полностью совместим с процессором Intel благодаря той технологии двоичной компиляции, про которую я говорил. Это уникальное свойство нашего процессора, никакие продукты западных фирм его не имеют. В развитие идеологии Java в него встроено эффективное, надежное программирование. Это весьма современный, "впередсмотрящий" микропроцессор.

Не надо думать, что мы хвалимся, что вот мы в России такие умные, а никто на Западе нас не знает. Нас хорошо знают, мы посетили почти все ведущие западные коллективы, разрабатывающие микропроцессоры. В этих коллективах к нам относятся совсем не как к новичкам или ремесленникам. И мы общаемся с ними на равных. Более того, мы сильно влияем на ведущие коллективы, которые разрабатывают самые передовые западные процессоры.

Я приведу только два примера. Первый -- когда в 91-м году мы сделали "Эльбрус-3", один американский аспирант, знавший все наши работы, сделал в наше отсутствие на зарубежной конференции о нем доклад. И сразу к нам приехал ведущий сотрудник фирмы Hewlett-Packard. Долго уговаривал нас, чтобы мы работали с ними. Позже выяснилось, что как раз в это время HP начинала новый проект, который затем, после создания в 94-м альянса HP-Intel, стал Merced-ом. Я не хочу сказать, что у нас что-то было украдено. Но мы все рассказали. В 91-м году мы были очень неопытны, никаких бумаг не взяли. Мы считаем, что очень сильно повлияли, по крайней мере, на сам факт того, что HP пошла по этому пути. Это новый путь в архитектуре процессоров, пост-RISCовский, путь явного параллелизма в системе команд. Если вы посмотрите Merced, это практически та же архитектура, что и в "Эльбрус-3". Может быть, какие-то детали Merced отличаются, и не в лучшую сторону.

Второй пример. Мы долго работали с Sun. С нами работал Дейв Дицел, выдающийся западный архитектор, введший в обиход слово RISC. Он с Дэвидом Патерсоном первый в 81-м году написал статью о преимуществах RISC-архитектуры, и уговаривал промышленников перейти на RISC. Дейв Дицел приехал к нам в середине 91 года, после нашего разговора с Биллом Джоем, и мы начали работать вместе. Мы проработали три счастливых года. У меня есть его письма, где он оценивает нашу архитектуру как выдающуюся. Потом он ушел из Sun. Ему не удалось уговорить фирму сделать нашу архитектуру основной. Он создал свою компанию, корпорацию Transmeta, и продолжал разрабатывать по существу ту же архитектуру, что и в "Эльбрус-3", архитектуру широкого командного слова, основанную на двоичной компиляции, немного другой ее вариант.

Важность этих двух примеров заключается в том, что сейчас в после-суперскалярном мире есть всего три места, где разрабатывается архитектура широкого командного слова. Одно место -- это Москва, наш коллектив, второе -- это HP-Intel, и третье место -- это Transmeta вместе с IBM и Texas Intruments. Все! Больше никто не владеет этой технологией. Эта технология не появится сама собой из ниоткуда. Для того чтобы ее разработать, нужно 10 лет. Конечно, ее можно заимствовать. Это всегда быстро. Но независимо ее разрабатывать очень долго. Это подчеркивает важность работ нашего коллектива.

Если посмотреть теперь в целом на развитие вычислительной техники в нашей стране, возникает смешанное чувство. С одной стороны, сейчас очень трудно, с другой стороны, не так плохо. То, что я вам рассказал, внушает большой оптимизм. Потому что в творческом плане мы, конечно, значительно впереди западных фирм. Если бы нашим работам была оказана нормальная поддержка, мы бы значительно раньше Intel, значительно раньше кого бы то ни было вышли на западный рынок с новыми архитектурными решениями.

Неверно и то, что у нас кристальное производство в безнадежном состоянии. Если бы у нас было интенсивное потребление чипов внутри страны, очень быстро у нас появились бы и заводы. Для того, чтобы появился хороший кристальный завод, нужны деньги и больше ничего. Знаний наших специалистов вполне хватает. Все оборудование можно купить на Западе, ничего в этом страшного нет. Это вопрос только экономический.

Печально и неприятно, что мы, наш коллектив, сейчас живем в России, а работаем на Запад. Мы работаем и на страну тоже, по государственным заказам. Но по основному проекту, конечно, мы смотрим на Запад, ждем западных инвестиций. На помощь внутри страны никаких надежд нет. Страна в тяжелом положении. Но тем не менее я хотел бы завершить мой краткий доклад тем, что в общем картина не такая безрадостная, наши коллективы полны готовности, если это будет экономически возможно, снова возродить российскую вычислительную технику. Мы не теряем надежды, активно работаем с западными инвесторами, с большими фирмами. Наша работа сдерживается единственным вопросом -- инвестициями. Мы надеемся. И я думаю, эти надежды небезосновательны.

Не умаляя роли коллективов, работавших на первом этапе, я бы сказал, что в истории развития российской вычислительной техники было два основных коллектива. Коллектив, который возглавлялся Сергеем Алексеевичем Лебедевым, и коллектив "Эльбруса", который действительно вышел вровень с западными специалистами, который действительно интегрировался в западную хайтек-индустрию.

Вот мой взгляд на развитие российской вычислительной техники. Большое спасибо.


В оглавление номера This page is an archived copy on Gagin.ru personal site