苏联导弹防御系统的诞生。 最伟大的模块化计算机
苏联梦想之城——泽列诺格勒。 1950 年代后期，赫鲁晓夫访问了芬兰，并对芬兰郊区的塔皮奥拉印象深刻。 决定在我们国家也实施一个类似的项目，在首都同时用几个苏联规模的卫星城市包围首都，将企业带到那里。 按照计划，泽列诺格勒应该成为纺织工业的中心，然而，工厂的负责人并不急于从富裕的莫斯科搬到难以理解的距离，并以各种可能的方式破坏了这一运动。 泽列诺格勒可以不出生就死去，但随后肖金出现并给了他第二次出生，作为一个微电子中心。 结果，卫星城市的想法被成功压制，泽列诺格勒依然独树一帜。 顺时针 - 来自“苏联建筑”杂志第 10/1969 号的总体规划，从 1989 年苏联乌托邦泽列诺格勒最高屋顶拍摄的照片（照片 https://starina-chuk.livejournal.com/616925.html） DK Zelenograd - 苏联现代主义和野蛮主义的杰作，教育建筑，图书馆和运动场 MIET，从传奇的芬兰人阿尔瓦阿尔托借来的建筑。 总的来说，泽列诺格勒曾经是并且现在是 1970 年代建筑的一颗真正的明珠（照片 https://vk.com/@reshz-utopia）
梦想之城
因此，1963 年，在泽列诺格勒开设了一个微电子中心。
根据命运的安排，与肖金部长相识的卢金成为了它的负责人，而不是斯塔罗斯（而卢金从未在肮脏的阴谋中露面，相反 - 他是一个诚实和直率的人，具有讽刺意味的是，它是如此巧合以至于正是他对原则的坚守让他得到了这个职位，因为她，他和前任老板吵了一架就离开了，而绍金至少需要一个人，而不是他讨厌的斯塔罗斯）。
对于 SOK 机器来说，这意味着起飞（至少，他们一开始是这么认为的）——现在他们可以在 Lukin 的持续支持下使用微电路来实现。 为此，他带着尤迪茨基和阿库什斯基和 K340A 开发团队一起去了泽列诺格勒，他们在 NIIFP 组建了一个高级计算机部门。 在将近 1,5 年的时间里，该部门没有具体的任务，他们花时间玩弄他们从 NIIDAR 带走的 T340A 模型，并思考未来的发展。
需要指出的是，尤迪茨基是一位受过高等教育、视野开阔的人，积极关注与计算机科学间接相关的各个领域的最新科学成果，并聚集了来自不同城市的非常有才华的年轻专家团队。 在他的赞助下，不仅举办了关于模算术的研讨会，还举办了关于神经控制论甚至神经细胞生物化学的研讨会。
正如 V.I Stafeev 回忆的那样：
当我作为主任来到 NIIFP 时，多亏了 Davlet Islamovich 的努力，它仍然是一个规模很小但已经运作的研究所。 第一年致力于寻找数学家、控制论、物理学家、生物学家、化学家之间交流的共同语言......这是集体意识形态形成的时期，尤迪茨基，他的幸福记忆，恰如其分地称之为“时代唱革命歌曲”主题：“多么酷 它 做！” 随着双方达成共识，双方在公认的方向上展开了认真的联合研究。
正是在这一刻，Kartsev 和 Yuditsky 相识并成为朋友（由于他们的精英主义、与权力的亲密关系以及不愿意研究这种非正统的机器架构，与列别杰夫的小组的关系不知何故没有解决）。
正如 M. D. Kornev 回忆的那样：
Kartsev 和我定期召开科学技术委员会（Scientific and Technical Council）会议，专家们在会上讨论了构建计算机的方法和问题。 我们通常会互相邀请参加这些会议：我们去了他们，他们 - 我们，并积极参与了讨论。
总的来说，如果给予这两个群体学术自由，这对苏联来说是不可想象的，甚至很难想象他们最终会达到什么样的技术高度，他们将如何改变计算机科学和硬件设计。
最后，在 1965 年，部长会议决定为 A-35 的第二阶段完成 Argun 多通道射击综合体 (MKSK)。 据初步估计，ISSC需要一台容量约为3,0万吨油当量的计算机。 每秒的“算法”操作（这个术语通常很难解释，意思是处理雷达数据的操作）。 正如 NK Ostapenko 回忆的那样，对 MKSK 问题的一次算法操作对应于大约 3-4 次简单的计算机操作，即需要一台性能为 9-12 MIPS 的计算机。 1967年底，连CDC 6600都超出了CDC XNUMX的能力。
竞赛主题同时提交给三个企业：微电子中心（Minelektronprom，F.V. Lukin）、ITMiVT（无线电工业部，S.A. Lebedev）和INEUM（Minpribor，M.A.Kartsev）。
自然而然，尤迪茨基在 CM 中正事，不难猜到他选择了哪种方案的机器。 请注意，在那些年的真正设计师中，只有 Kartsev 和他的独特机器（我们将在下面讨论）可以与他竞争。 Lebedev 完全超出了超级计算机和这种激进的架构创新的范围。 他的学生 Burtsev 为 A-35 原型机设计了机器，但就生产力而言，它们甚至无法达到完整复合体所需的水平。 A-35 的计算机（除了可靠性和速度）必须在一个命令中处理可变长度的单词和多个指令。
请注意，NIIFP 在元素基础上具有优势——与 Kartsev 和 Lebedev 小组不同，他们可以直接使用所有微电子技术——他们自己开发了这些技术。 此时，NIITT 开始开发新的 GIS“大使”（后来的系列 217）。 它们基于 60 年代中期莫斯科半导体电子研究所（现为 NPP Pulsar）以“抛物线”为主题开发的无封装晶体管版本。 组件以两种版本的元件基础生产：晶体管 2T318 和二极管矩阵 2D910B 和 2D911A； 在晶体管 KTT-4B（以下简称 2T333）和二极管矩阵 2D912 上。 与厚膜方案“Path”（201 和 202 系列）相比，该系列的显着特点 - 提高了速度和抗噪性。 该系列的第一个组件是 LB171 - 逻辑元件 8I-NOT； 2LB172 - 两个逻辑元素 3I-NOT 和 2LB173 - 逻辑元素 6I-NOT。
在 1964 年，它已经是一种落后但仍然存在的技术，Almaz 项目的系统架构师（原型被称为）不仅有机会立即将这些 GIS 投入使用，而且还可以影响它们的组成和特性，其实就是自己下单订制芯片。 因此，可以多次提高速度——混合电路适合 25-30 ns 的周期，而不是 150。
令人惊讶的是，Yuditsky 团队开发的 GIS 比真正的微电路还要快，例如 109-121 年开发的 156、1967 和 1968 系列，作为潜艇计算机的元件基础！ 他们没有直接的外国类似物，因为它离泽列诺格勒很远，109 和 121 系列由明斯克工厂 Mion 和 Planar 以及 Lvov 的 Polyaron 生产，156 系列由维尔纽斯文塔研究所（在苏联外围，远离部长们，总的来说，发生了很多有趣的事情）。 它们的性能约为 100 ns。 顺便说一下，156 系列因其在其基础上组装了一个完全地壳的东西而闻名 - 多晶 GIS，被称为 240 系列“Varduva”，由维尔纽斯设计局 MEP（1970 年）开发。
当时西方已经生产出成熟的LSI，而在苏联，距离这种技术水平还有10年，我真的很想得到LSI。 结果，他们从一堆（最多 13 块！）最小集成度的无芯片微电路中制作了一种仿制品，这些微电路在单个封装中的公共基板上分开。 很难说在这个决定中哪个更重要 - 独创性还是技术精神分裂症。 这个奇迹被称为“混合 LSI”或简称 GBIS，我们可以自豪地说，这种技术在世界上没有类似物，因为没有其他人需要如此变态（只有两个（！）电源电压） , + 5V 和 + 3V，这是这个工程奇迹的工作所需要的）。 为了让它变得非常有趣，这些 GBIS 被组合在一块板上，再次成为一种多芯片模块的替代品，用于组装 Karat 项目的船舶计算机。
同样是怪物般的240系列“Varduva”，苏联对资产阶级MCM和LSI的回应（图片http://www.155la3.ru）
一个健康人的多芯片模块是一个巨大的 IBM Power 4 处理器（2001 年，作为比较，一个普通的家用 Core i3 处理器就在附近）。 从 1970 年代中期到 1980 年代初期，IBM 在多芯片模块 (MCM) 概念上花费了近 XNUMX 亿美元，从而催生了一种新的组件集成方法。 结果，所有大型机和重型 IBM 工作站处理器都以这种方式组装，并且该技术本身已被广泛使用——从智能手机和笔记本电脑中的处理器到新的 AMD Ryzen Threadripper（照片来自作者的收藏）
回到 Almaz 项目，我们注意到它比 K340A 严重得多：它涉及的资源和团队都非常庞大。 NIIFP 负责架构和计算机处理器、NIITM - 基本设计、电源系统和数据输入/输出系统以及 NIITT - 集成电路的开发。
随着模块化算法的使用，人们发现另一种架构方法可以显着提高整体性能：一种后来广泛用于信号处理系统的解决方案（但在当时是独一无二的，即使不是世界上也是苏联的第一个）-将 DSP 协处理器引入系统，以及我们自己的设计！
因此，“Almaz”由三个主要模块组成：一个用于雷达数据初步处理的单任务 DSP，一个执行导弹制导计算的可编程模块化处理器，一个执行非模块化操作的可编程实协处理器，主要是相关的到电脑控制。
添加 DSP 导致模块化处理器所需的功率降低了 4 MIPS，并节省了大约 350 KB 的 RAM（几乎是两倍）。 模块化处理器本身的性能约为 3,5 MIPS - 比 K340A 高出一倍半。 设计草案于 1967 年 340 月完成。 该系统的基础与 K128A 相同，内存容量增加到 45K 740 位字（约 32 KB）。 处理器缓存 - 55 个 5 位字。 功耗降低到11千瓦，机器体积减少到XNUMX个机柜。
列别杰夫院士熟悉了尤迪茨基和卡尔采夫的作品后，立即撤回了他的版本。 总的来说，列别杰夫集团的问题是什么有点不清楚。 更准确地说，目前还不清楚他们从比赛中移除了哪种车辆，因为同时他们正在开发厄尔布鲁士的前身——5E92b，仅用于导弹防御任务。
事实上，到那时，列别杰夫本人已经完全变成了化石，无法提出任何全新的想法，尤其是那些优于 SOC 机器或 Kartsev 的矢量计算机的想法。 实际上，他的职业生涯在 BESM-6 结束，他没有创造任何更好更严肃的东西，要么纯粹是正式监督开发，要么对参与 Elbrus 和 ITMiVT 的所有军用车辆的 Burtsev 小组的帮助超过了帮助。
但是，列别杰夫拥有强大的行政资源，像计算机界的科罗廖夫这样的人——偶像和无条件的权威，所以如果他想轻松推车，不管是什么。 奇怪的是，他没有。 顺便说一句，5E92b被采用了，也许是那个项目？ 此外，不久之后，其现代化版本5E51和移动版防空计算机5E65也发布了。 与此同时，出现了E261和5E262。 有点不清楚为什么所有消息来源都说列别杰夫没有参加决赛。 更奇怪的是，在 Yuditsky 的汽车完工之前，5E92b 是作为临时措施制造的，运到垃圾填埋场并连接到 Argun。 总的来说，这个秘密还在等待它的研究人员。
剩下两个项目：Almaz 和 M-9。
M-9
Kartsev 可以准确地用一个词来形容——天才。
M-9 几乎超越了当时世界各地的蓝图中的一切（如果不是一切）。 回想一下，参考条款包括每秒大约 10 万次操作的性能，他们只能通过使用 DSP 和模块化算法从 Almaz 中挤出这一点。 Kartsev没有这一切就从他的车里挤出来 十亿... 这确实是一项世界纪录，直到十年后 Cray-1 超级计算机出现才被打破。 Kartsev 在 9 年在新西伯利亚报道 M-1967 项目时开玩笑说：
M-220之所以这么叫是因为它的生产力是220万次操作/秒，而M-9之所以这么叫是因为它提供了10次操作/秒的生产力。
一个问题出现了——但如何呢？
Kartsev 提出（在世界上第一次）非常复杂的处理器架构，其完整的结构模拟从未被创建。 它看起来部分像 Inmos 脉动阵列，部分像 Cray 和 NEC 矢量处理器，部分像 Connection Machine——1980 年代的标志性超级计算机，甚至现代显卡。 M-9 拥有令人惊叹的架构，甚至没有合适的语言来描述它，Kartsev 不得不自己介绍所有术语。
他的主要想法是建造一台计算机来操作一类对象，这对于机器算术来说是全新的——一个或两个变量的函数，逐点给定。 对于它们，他定义了三种主要类型的运算符：将一对函数与第三个相关联的运算符，作为对函数的操作的结果返回数字的运算符。 他们使用特殊函数（现代术语 - 掩码），这些函数取值为 0 或 1 并用于从给定数组中选择一个子数组，操作符返回与此函数关联的值数组作为操作的结果在一个函数上。
这辆车由三对块组成，Kartsev 将其称为“束”，尽管它们更像是格子。 每对包括一个不同架构的计算单元（处理器本身）和一个掩码计算单元（对应的架构）。
第一个包（主要的“功能块”）由一个计算核心组成——一个 32x32 16 位处理器矩阵，类似于 1980 年代的 INMOS 晶片机，在它的帮助下，可以在一个时钟周期内执行所有线性代数的基本运算——任意组合的矩阵和向量的乘法及其加法。
直到 1972 年，美国才建造了一台实验性大规模并行计算机 Burroughs ILLIAC IV，在架构和性能上有些相似。 通用算术链可以通过累加结果进行求和，这使得在必要时可以处理维数超过 32 的矩阵。 由功能链接的处理器点阵执行的运算符可以被强加掩码限制执行到标记的处理器。 第二个单元（由 Kartsev 称为“图片算术”）与它协同工作，它由相同的矩阵组成，但由一位处理器组成，用于操作掩码（当时称为“图片”）。 可以在绘画上进行广泛的操作，也可以在一个循环中执行并通过线性变形进行描述。
第二个包扩展了第一个包的功能，由一个 32 个节点的矢量协处理器组成。 它必须对在 32 点给出的一个函数或一对函数进行运算，或者对两个函数或在 16 点给出的两对函数进行运算。 对于它，同样有它自己的掩码块，称为“特征算法”。
第三个（也是可选的）包由一个关联块组成，它按内容对子数组执行比较和排序操作。 一副口罩也送给了她。
该机器可以由各种组组成，在基本配置中 - 最多只有一个功能块 - 八：两组功能和图像算法以及一组其他。 特别是，假设 M-10 由 1 个块组成，M-11 由 XNUMX 个组成。 此选项的性能优越 二十亿 每秒操作数。
为了最终结束读者，我们注意到 Kartsev 提供了将多台机器同步组合成一台超级计算机的功能。 通过这种组合，所有机器都从一个时钟发生器启动，并在 1-2 个时钟周期内对巨大维度的矩阵进行运算。 在当前操作结束时和下一次操作开始时，可以在集成到系统中的机器的任何算术和存储设备之间进行交换。
结果，Kartsev 的项目是一个真正的怪物。 从建筑的角度来看，类似的东西仅在 1970 年代后期出现在西方的 Seymour Cray 和来自 NEC 的日本人的作品中。 在苏联，这台机器绝对独一无二，在结构上不仅优于那些年的所有发展，而且总的来说优于我们国家为整个国家生产的所有产品 历史... 只有一个问题——没有人会去实施它。
以下是 1980-2000 年的独特技术，这是 Kartsev 在他的汽车中部分预料到的。 从左到右：作为脉动阵列基础的 INMOS 晶片机 - 一种用于构建 1980 年代英国超级计算机的独特技术，日本超级计算机 NEC SX-ACE 的四核矢量处理器原型，2013，处理器美国超级计算机 nCube / 2 的单元，根据超立方体的拓扑结构建造，1989 ... 图片来自作者收藏。
M-10 机器的唯一已知图纸，在网上行走。 总的来说，Kartsev 的汽车几乎没有留下任何物证，即使从照片中也只有几个人知道（照片 https://www.computer-museum.ru）
“钻石”
Almaz 项目赢得了比赛。 其原因含糊不清，难以理解，与各部委的传统政治游戏有关。
Kartsev 在 15 年的计算机综合研究所 (NIIVK) 成立 1982 周年纪念会议上说：
1967 年，我们推出了一个相当大胆的 M-9 计算机综合体项目......
对于我们当时住的苏联仪器部来说，这个项目实在是太多了……
我们被告知：去找 V. D. Kalmykov，因为你在为他工作。 M-9项目仍未完成......
对于我们当时住的苏联仪器部来说，这个项目实在是太多了……
我们被告知：去找 V. D. Kalmykov，因为你在为他工作。 M-9项目仍未完成......
事实上，卡尔采夫的车是 太多了 对苏联有利，它的出现只会大胆地离开所有其他玩家的董事会，包括来自 ITMiVT 的强大的一群 Lebedevites。 自然，没有人会允许某些暴发户 Kartsev 超越屡次获得奖励和恩惠的君主的宠儿。
请注意，这次比赛不仅没有破坏 Kartsev 和 Yuditsky 之间的友谊，而且更加团结了这些不同但以自己的方式，才华横溢的建筑师。 正如我们所记得的，卡尔米科夫坚决反对导弹防御和超级计算机的想法，因此，卡尔采夫的项目悄悄地被合并了，普里博尔部完全拒绝继续致力于创造强大的计算机。
Kartsev 的团队被要求转移到 MRP，他在 1967 年中期完成了这项工作，形成了 OKB“Vympel”的 1 号分支机构。 早在 1958 年，Kartsev 就在 RTI 著名院士 AL Mints 的命令下工作，该院士从事导弹攻击预警系统的开发（这最终导致了完全无法想象的昂贵且绝对无用的超视距雷达） Duga 项目，由于苏联解体，该项目还没有来得及真正投入运营）。 与此同时，RTI 的人保持相对理智，Kartsev 为他们完成了 M-4 和 M4-2M 机器（顺便说一句，它们没有用于导弹防御是非常非常奇怪的！）。
进一步的历史让人想起一个坏的轶事。 M-9 项目被拒绝了，但在 1969 年，根据他的机器给了他一个新订单，为了不让船摇摇欲坠，他们将他的所有设计局都交给了卡尔梅克部门的薄荷糖部门。 M-10（最终索引 5E66（注意！） - 在许多来源中它绝对被错误地归因于 SOK 架构）被迫与 Elbrus 竞争（然而，她像 Xeon 微控制器一样切割），而且，更神奇的是，它再次与尤迪茨基的汽车进行了比赛，结果，卡尔梅科夫部长执行了绝对精彩的多招。
首先，M-10 帮助他让 Almaz 的串行版本失败，然后它被宣布不适合导弹防御，Elbrus 赢得了新的竞争。 结果，在这场肮脏的政治斗争的震惊中，不幸的卡尔采夫心脏病发作，突然去世，不到 60 岁。 尤迪茨基短暂地比他的朋友活得更久，并于同年去世。 顺便说一下，他的搭档阿库什斯基并没有过度劳累，作为通讯员去世，受到了所有奖项的善待（尤迪茨基只是成长为一名技术科学博士），于 1992 年享年 80 岁。 因此，狠狠地憎恨 Kisunko 并最终以他的导弹防御项目失败的卡尔米科夫一击，猛烈抨击了两个，可能是苏联最有才华的计算机开发人员和一些世界上最好的计算机开发人员。 稍后我们将更详细地讨论这个故事。
与此同时，我们将回到 ABM 主题的获胜者——Almaz 车辆及其后代。
自然，“Almaz”对于其狭窄的任务来说是一台非常好的计算机，并且具有有趣的架构，但是将它与 M-9 进行比较，委婉地说，是不正确的，类别差异太大。 尽管如此，还是赢得了比赛，并收到了设计已经串行的机器 5E53 的订单。
为了实施该项目，Yuditsky 的团队于 1969 年被拆分为一个独立的企业——专业计算中心 (SVC)。 尤迪茨基本人成为了科学工作的负责人——阿库什斯基，他像一条黏糊糊的鱼一样，“参与”了 1970 年代之前的每一个项目。
再次注意，他在创建 SOK 机器中的角色是完全神秘的。 在尤迪茨基之后绝对是第二个（有时是第一个）提到他的地方，虽然他担任的职位与一些令人费解的事情有关，但他所有关于模算术的作品都是独家合着的，以及他在“开发过程中到底做了什么” Almaz”和 5E53 一般不清楚 - 机器的架构师是 Yuditsky，完全独立的人也开发了算法。
值得注意的是，Yuditsky 在公开媒体上发表的关于 RNS 和模算术算法的文章很少，主要是因为这些作品被归类了很长时间。 此外，达夫莱特·伊拉莫维奇 (Davlet Islamovich) 的特点是在出版物中表现出惊人的谨慎，从不将自己列为合著者（或者更糟的是，几乎所有苏联导演和老板都喜欢做的第一合著者）在他的下属和研究生的任何作品中. 据他回忆，他通常会回复这样的提议：
我在那里写了什么吗？ 不？ 然后把我的姓去掉。
所以，最后，结果证明，在 90% 的国内资料中，Akushsky 被认为是 SOK 的主要和主要父亲，相反，没有合著者就没有作品，因为根据苏联传统，他把自己的名字贴在所有下属所做的一切上。
5Э53
5E53 的实施需要庞大的人才团队付出巨大的努力。 该计算机旨在从虚假目标中选择真实目标并将反导弹导弹瞄准它们，这是当时世界计算技术面临的计算最困难的任务。 对于A-35第二阶段的三个ISSC，生产率得到了改进，提高了60倍（！）到0,6 GFLOP / s。 这种能力应该由 15 台计算机（每个 ISSK 5 台）提供，导弹防御任务的性能为 10 万算法运算/秒（约 40 万常规运算/秒）、7,0 Mbit RAM、2,9 Mbit EPROM、3 Gbit VZU和数百公里的数据传输设备。 5E53 应该比 Almaz 强大得多，并且是世界上最强大（当然也是最原始）的机器之一。
V.M. Amerbaev 回忆道：
卢金任命尤迪茨基为 5E53 产品的首席设计师，委托他领导 SVT。 Davlet Islamovich 是一位真正的首席设计师。 他深入研究了正在开发的项目的所有细节，从新元素的生产技术到结构解决方案、计算机架构和软件。 在他紧张工作的所有领域中，他都能够提出这样的问题和任务，其解决方案导致了设计产品的新原始块的创建，并且在许多情况下，Davlet Islamovich 本人也提出了这样的解决方案。 达夫莱特·伊拉莫维奇（Davlet Islamovich）像他所有的劳动同志一样，不分时间或环境，独自工作。 那是一个风雨交加的光明时期，当然，达夫莱特·伊拉莫维奇是一切的中心和组织者。
SVC 员工区别对待他们的领导者，这反映在员工在他们的圈子中称呼他们的方式上。
Yuditsky 不太重视等级，主要看重智力和商业素质，在团队中被简单地称为 Davlet。 Akushsky 的名字是祖父，因为他明显比绝大多数 SVC 专家年长，而且正如他们所写的那样，以特殊的势利着称——根据回忆录，很难想象他手里拿着烙铁（很可能，他只是不知道该靠哪一端来束缚他），而 Davlet Islamovich 不止一次这样做了。
作为ISSK作战的缩略版Argun的一部分，计划使用4台5E53计算机（1台在Istra目标雷达中，1台在反导制导雷达中，2台在指挥控制中心） , 合并成一个复合体。 SOC 的使用也有负面影响。 正如我们已经说过的，比较操作是非模块化的，并且它们的实现需要转换到位置系统并返回，这会导致性能大幅下降。 VM Amerbaev 和他的团队致力于解决这个问题。
M.D.Kornev 回忆道：
晚上，Vilzhan Mavlyutinovich 认为，早上他将结果带给 V.M.Radunsky（首席开发人员）。 电路工程师查看新版本的硬件实现，向 Amerbaev 提出问题，他离开再思考，直到他的想法屈服于良好的硬件实现。
特定的和系统范围的算法由客户开发，机器算法由 I. A. Bolshakov 领导的数学家团队在 SVC 开发。 在 5E53 的开发过程中，当时仍然很少见的机器设计在 SVC 中被广泛使用，通常是它自己的设计。 企业全体员工每天工作12小时以上，工作热情不减。
V.M.拉敦斯基：
“昨天我太努力了，进了公寓，我给我妻子看了一张通行证。”
E.M.兹维列夫：
当时有人抱怨243系列IC的抗噪能力，凌晨两点，Davlet Islamovich来到模型前，拿起示波器探头，自己弄明白了干扰的原因。 .
在 5E53 架构中，团队分为管理团队和算术团队。 与 K340A 一样，每个命令字包含两个由不同设备同时执行的命令。 一个接一个地执行算术运算（在 SOK 处理器上），另一个 - 管理运算：从寄存器转移到内存或从内存转移到寄存器，有条件或无条件跳转等。 在传统的协处理器上，因此可以从根本上解决该死的条件跳转问题。
所有的主要进程都被流水线化，因此，几个（最多 8 个）顺序操作同时执行。 哈佛建筑被保留下来。 使用交替块寻址将内存硬件分层为 8 个块。 这使得在从 RAM 中检索信息的时间等于 700 ns 时，以 166 ns 的处理器时钟速度访问存储器成为可能。 直到 5E53，这种方法还没有在世界任何地方的硬件中实现；它只在一个未实现的 IBM 360/92 项目中描述。
许多 SVC 专家还建议添加一个成熟的（不仅用于控制）材料处理器并确保计算机的真正多功能性。 之所以没有这样做，有两个原因。
首先，这对于使用计算机作为 ISSC 的一部分根本不需要。
其次，作为 SOC 狂热者的 I. Ya. Akushsky 并不认同 5E53 普遍性不足的观点，并从根本上压制了所有将物质煽动引入其中的尝试（显然，这是他在机器设计中的主要作用） .
RAM 成为 5E53 的绊脚石。 当时苏联内存的标准是尺寸巨大、制造劳动密集型、功耗高的铁氧体块。 此外，它们比处理器慢几十倍，然而，这并没有阻止超级保护者列别杰夫在任何地方雕刻他心爱的铁氧体立方体——从 BESM-6 到 S-300 防空导弹系统的机载计算机，生产以这种形式，在铁氧体 (!) 上，直到 1990 年代中期 (!)，主要是由于这个决定，这台计算机占据了整辆卡车。
问题
在 FV Lukin 的指导下，NIITT 的各个部门着手解决 RAM 问题，这项工作的结果是在柱面磁膜 (CMP) 上创建存储器。 CMP上内存操作的物理原理相当复杂，比铁氧体复杂得多，但最终解决了许多科学和工程问题，CMP上的RAM工作了。 可能让爱国者失望的是，我们注意到磁域内存的概念（其中一个特例是 CMF）不是在 NIITT 首次提出的。 这种 RAM 最早是由贝尔实验室工程师 Andrew H. Bobeck 引入的。 Bobek 是著名的磁技术专家，他曾两次提出 RAM 的革命性突破。
由 Jay Wright Forrester 和 1949 年参与 Harward Mk IV 项目 An Wang 和 Way-Dong Woo 的两位哈佛科学家独立发明，铁氧体磁芯（他非常喜欢列别捷夫）上的存储器不完美，不仅因为它的大小，但也由于制造的巨大辛劳（顺便说一下，在我国几乎不为人知的王安是最著名的计算机架构师之一，他创立了著名的王安实验室，该实验室从 1951 年到 1992 年存在并产生了大量突破性技术，包括在苏联克隆为 Iskra 2200 的 Wang 226 微型计算机）。
回到铁氧体，我们注意到它们上的物理内存简直是巨大的，在电脑旁边挂一块 2x2 米的地毯会非常不方便，所以铁氧体锁子甲被编织成小模块，像绣花箍一样，导致它的制造过程极其艰巨。 编织这种 16x16 位模块最著名的技术是由英国大盾公司开发的（一家非常有名的英国公司——真空管、高端放大器、电视和收音机的制造商，也从事晶体管和晶体管领域的开发）集成电路，后来被飞利浦购买）。 模块按部分串联连接，从中安装铁氧体立方体。 很明显，在编织模块的过程中以及组装铁氧体立方体的过程中（工作几乎是手动的），错误悄悄地蔓延，这导致了调试和故障排除时间的增加。
正是由于在铁氧体环上开发记忆的费力这一紧迫问题，安德鲁·博贝克才有机会展示他的发明才能。 贝尔实验室的创建者电话巨头 AT&T 对开发用于生产磁存储器的高效技术比其他任何人都更感兴趣。 Bobek决定彻底改变研究方向，他问自己的第一个问题是——是否有必要使用铁氧体等硬磁材料作为储存剩磁的材料？ 毕竟，它们并不是唯一具有合适的内存实现和磁滞回线的产品。 Bobek 开始对坡莫合金进行实验，通过将箔片缠绕在载体线上，可以简单地从中获得环形结构。 他称它为绞线（twist）。
以这种方式缠绕胶带后，可以将其折叠以形成锯齿形矩阵并将其包装在例如塑料包装中。 扭曲存储器的一个独特功能是能够读取或写入位于通过一条总线的平行扭曲电缆上的一整行坡莫合金伪环。 这大大简化了模块的设计。
所以在 1967 年，Bobek 开发了当时最有效的磁存储器改进之一。 Twistor 的想法给贝尔的管理层留下了深刻的印象，以至于在其商业化中投入了令人印象深刻的努力和资源。 然而，对半导体元件使用的研究超过了与生产扭曲带（它可以被编织，在最真实的意义上）的生产成本相关的明显好处。 SRAM 和 DRAM 的出现对这家电话巨头来说是晴天霹雳，尤其是因为 AT&T 比以往任何时候都更接近与美国空军签订一份利润丰厚的合同，为其 LIM-49 Nike Zeus air 提供扭曲存储器模块防御系统（A-35 的近似类似物，稍后出现，我们已经写过它）。
电话公司本身正在其 TSPS（交通服务定位系统）交换系统中积极实施一种新型存储器。 最终，宙斯的控制计算机（Sperry UNIVAC TIC）仍然获得了一个twistor memory，此外，它几乎直到上世纪八十年代中期才被用于许多AT&T项目中，但在那些年里它更多正如我们所看到的，痛苦多于进步，不仅在苏联，他们还知道如何推动已经过时多年的技术。
然而，扭转者的发展有一个积极的时刻。
在研究坡莫合金薄膜与正铁氧体（基于稀土元素的铁氧体）组合的磁致伸缩效应时，Bobek 注意到了它们与磁化相关的特性之一。 在试验钆镓石榴石 (GGG) 时，他将其用作坡莫合金薄板的基材。 在所得三明治中，在没有磁场的情况下，磁化区域以各种形状的畴的形式排列。
Bobek 研究了这些畴在垂直于坡莫合金磁化区域的磁场中的表现。 令他惊讶的是，随着磁场强度的增加，磁畴聚集在紧密的区域中。 博贝克称它们为气泡。 正是在那时形成了气泡记忆的想法，其中逻辑单元的载体是坡莫合金片中自发磁化的畴——气泡。 Bobek 学会了在坡莫合金表面移动气泡，并提出了一个巧妙的解决方案来读取他新记忆样本中的信息。 当时几乎所有的主要参与者，甚至 NASA 都获得了气泡存储器的权利，特别是因为气泡存储器对电磁脉冲和硬治愈几乎不敏感。
极其罕见的微型苏联铁氧体记忆立方体 KP128 / 17。 这些技术考古学杰作的发布始于 1968 年，比英特尔 3101 SRAM 发布前 1,5 个月，比第一款英特尔 1103 DRAM 发布早 1980 年，一直持续到 200 年代（！）。 直到 300 年代中期，C-1990 和 C-1970 的早期版本都使用了类似的立方体。 1040 年，根据护照，它花费 5 卢布 - 2101 个这样的立方体和一个 VAZ-1982！ 健康人的 RAM - Intel Magnetics Bubble Memory，1101，磁畴。 这些是安装在 GRiD Compass 1605 中的模块，这是历史上第一台专为 NASA 设计用于航天飞机任务的笔记本电脑。 苏联克隆，有点难看，K11ZTsXNUMX。 图片来自作者收藏。
NIITT遵循了类似的路径，到1971年自主研发了国内版本的twistor——RAM，总容量为7Mbit，具有高定时特性：采样率为150ns，循环时间为700ns。 每个块的容量为256 Kbit，机柜中有4个这样的块，该组包括7个机柜。
麻烦的是，早在 1965 年，IBM 的 Arnold Farber 和 Eugene Schlig 构建了晶体管存储单元的原型，而 Benjamin Agusta 和他的团队基于 Farber-Schlig 单元创建了一个 16 位硅芯片，包含 80 个晶体管，64电阻和4个二极管。 这就是极其高效的 SRAM - 静态随机存取存储器 - 的诞生，它立即结束了扭曲。
更糟糕的是磁存储器——一年后在同一个IBM，在Robert Dennard博士的领导下，掌握了MOS工艺，并且在1968年已经出现了动态存储器的原型——DRAM（动态随机存取存储器）。
1969 年，Advanced Memory 系统开始销售第一批千字节芯片，一年后，最初为 DRAM 开发而成立的年轻公司 Intel 提出了该技术的改进版本，发布了其第一款芯片 Intel 1103 存储芯片.
仅仅十年后，它才在苏联被掌握，当时在 1980 年代初，第一个苏联内存微电路 Angstrem 565RU1（4 Kbit）和基于它的 128 Kbyte 内存块被发布。 在此之前，最强大的机器满足于铁氧体立方体（列别杰夫只尊重老派的精神）或国内版本的扭曲器，其中包括 P.V. Nesterov、P.P.Silantyev、P.N.Petrov、V.A. N. T. Kopersako 等。
冗余内存，2 个 2 个立方体的 2 个块，每个 1980 KB，1990 年代。 这就是我们军用计算机的 RAM 直到 1101 年代的样子（照片 http://www.oldtriod.ru）。 与此同时，宇航员约翰·克赖顿在 1985 年航天飞机发现任务中与笔记本电脑 GRiD Compass XNUMX 合影（照片 https://ru.wikipedia.org/）。
另一个主要问题是用于存储程序和常量的内存结构。
正如您所记得的，在 K340A ROM 是在铁氧体磁芯上制作的，信息是使用一种非常类似于缝纫的技术输入到这种存储器中的：用针自然缝合铁氧体中的一个孔（从那时起，术语“固件”已在将信息输入任何 ROM 的过程中扎根）。 除了过程的费力之外，在这样的设备中改变信息几乎是不可能的。 因此，5E53 使用了不同的架构。 在印刷电路板上，实现了一个正交总线系统：地址和位。 为了组织地址和位总线之间的感应通信，在它们的交叉点上叠加或不叠加一个闭环通信（在 M-9 的 NIIVK 上，安装了电容耦合）。 线圈被放置在一个薄板上，它紧紧地压在总线矩阵上——通过手动更换卡（而且，不关闭计算机），它们改变了信息。
对于 5E53，开发了一个总容量为 2,9 Mbit 的数据 ROM，其时间特性对于这种原始技术来说是相当高的：采样率为 150 ns，循环时间为 350 ns。 每个块的容量为72kbit，机柜中放置了8个块，总容量为576kbit，计算机组包括5个机柜。 作为大容量的外部存储器，开发了基于独特光带的存储器件。 使用发光二极管在照相胶片上进行记录和读取，结果相同尺寸的磁带的容量比磁性磁带增加了两个数量级，达到了3Gbit。 对于导弹防御系统来说，这是一个有吸引力的解决方案，因为它们的程序和常量有很大的容量，但它们很少改变。
5E53的主要元素基础是已知的GIS“路径”和“大使”，但在某些情况下它们的性能缺乏，因此SIC的专家（包括同一个VLDshkhunyan - 后来是第一个原始国产微处理器之父!) 和 Exiton 工厂“基于不饱和元件开发了一个特殊系列的 GIS，具有降低的电源电压、提高的速度和内部冗余（243 系列，“锥体”）。 为 NIIME RAM 开发了特殊放大器 Ishim 系列。
5E53采用紧凑型设计，包括3个层次：柜体、块体、单元。 柜子很小：前面宽 - 80 厘米，深 - 60 厘米，高 - 180 厘米。柜子有 4 排积木，每排 25 个。 电源放在上面。 空气冷却风扇放置在块体下方。 该块是金属框架中的开关板，电池放置在其中一个板表面上。 单元间和块间安装是通过包装进行的（甚至不是焊接！）。
这是因为苏联没有用于自动高质量焊接的设备，而手工焊接 - 你可能会发疯，质量会受到影响。 因此，设备的测试和操作证明，与苏联焊接相比，苏联包装具有显着更高的可靠性。 此外，环绕式安装在生产中的技术更先进：在安装和维修期间。
在低技术条件下，包裹更安全：没有热烙铁和焊料，没有助焊剂，不需要随后的清洁，排除焊料过度扩散导体，没有局部过热，有时会损坏元素等。 为实现绕线法安装，机电企业开发生产了专用连接器和手枪、铅笔形式的组装工具。
这些电池是在带有双面印刷线路的玻璃纤维板上制成的。 总的来说，这是系统整体架构极其成功的罕见例子——与 90% 的苏联计算机开发人员不同，5E53 的创造者不仅关注电源，还关注安装的便利性，维护、冷却、配电和其他小事。 记住这一刻，当将 5E53 与 ITMiVT 的创造——“Elbrus”、“Electronics SS BIS”等进行比较时，它会派上用场。
事实证明，一个 SOK 处理器不足以保证可靠性，必须将机器的所有组件都集中在一个三重副本中。
1971 年，5E53 准备就绪。
与 Almaz 相比，基本系统（由 17、19、23、25、26、27、29、31）和数据的位深度（20 和 40 位）和命令（72 位）已更改。 SOK处理器的时钟频率为6,0 MHz，在导弹防御任务（10 MIPS）上的性能为每秒40万次算法操作，在一个模块化处理器上为6,6 MIPS。 处理器数量为 8 个（4 个模块化和 4 个二进制）。 功耗 - 60 千瓦。 平均正常运行时间为 600 小时（M-9 Kartsev 为 90 小时）。
5E53 的开发是在创纪录的短时间内完成 - 一年半。 1971年初，它结束了。 160种单元、325种子单元、12种电源、7种机柜、工程控制面板、支架重量。 制作并测试了原型。
军事代表在该项目中扮演了重要角色，他们不仅一丝不苟，而且非常聪明：V. N. Kalenov、A. I. Abramov、E. S. Klenzer 和 T. N. Remezova。 他们不断地监控产品是否符合技术任务的要求，将之前参与开发所获得的经验带给团队，并抑制开发人员的激进嗜好。
Yu.N. Cherkasov 回忆道：
很高兴与 Vyacheslav Nikolaevich Kalenov 合作。 他的严谨一直是公认的。 他努力了解提议的本质，如果他觉得有趣，就会采取任何可以想象和不可思议的措施来实施该提议。 在数据传输设备开发完成前两个月，我提出了彻底的修改，结果它的体积减少了三倍，他在承诺进行的情况下提前向我关闭了未完成的工作剩余2个月的修订。 这样一来，不再是三个机柜和46种子机，而是保留了一个机柜和9种子机，功能相同，但可靠性更高。
Kalenov 还坚持对机器进行全面的鉴定测试：
我坚持要进行测试，总工程师Yu. D. Sasov断然反对，认为一切都很好，测试是浪费精力、金钱和时间。 我得到了副手的支持。 首席设计师N. N. Antipov，在军事装备的研发和生产方面有着丰富的经验。
同样拥有丰富调试经验的 Yuditsky 支持该倡议并证明是正确的：测试显示了许多小缺陷和缺陷。 结果，细胞和亚单位敲定，总工程师萨索夫被免职。 为了促进批量生产计算机的开发，一组 ZEMZ 专家被派往 SVT。 马拉舍维奇（此时是一名新兵）回忆起他的朋友 G.M.Bondarev 是如何说的：
这是一台了不起的机器，我们还没有听说过类似的东西。 它包含许多新的原始解决方案。 研究文档，我们学到了很多，学到了很多。
他如此热情地说这话，以至于 BM Malashevich 在完成他的服务后没有回到 ZEMZ，而是去了 SVTs 工作。
唯一已知的 Almaz 工程控制面板照片和唯一已知的 5E53 原型照片，请注意控制面板几乎没有任何改动地取自 Almaz（照片 https://www.computer-museum.ru）
在巴尔喀什试验场，4 机综合体的发射准备工作正在全面展开。 Argun 设备基本已经安装和调整，同时与 5E92b 配合使用。 四台 5E53 的机房已准备就绪，正在等待机器交付。
在 F.V. Lukin 的档案中，保存了一张 ISSC 电子设备布局的草图，其中还标明了计算机的位置。 27 年 1971 月 97 日，八套设计文件（每套 272 页）交付给 ZEMZ。 开始准备生产并...
下单，批准，通过所有测试，接受生产，机器从未发布！ 我们下次再谈发生的事情。
信息