В истории развитии технологий не раз встречались примеры недооценки изобретений. Тяжелые последствия таких упущений наиболее сильно проявлялись в военных условиях, когда в ходе боевых действий неожиданно выявлялись пороки вооружений. Так, в русско-японскую войну наши пехотинцы, одетые в белую форму, служили прекрасными мишенями для японцев, которых скрывало обмундирование цвета «хаки», а неразумная конструкция снарядов корабельной артиллерии стала одной из причин гибели российской эскадры в Цусимском сражении. В СССР в начале 30-х годов энтузиасты начали создавать ракеты, однако поддержка со стороны государства была недостаточной, в результате к лету 1941 года были готовы лишь две многоствольные установки «Катюша». Аналогичная ситуация сложилась и в ПВО; принципы радиолокации были известны давно, между тем для поиска самолетов понаделали бесполезные уже к тому времени звукоулавливатели, и ученым Ленинградского физико-технического института в июле 1941-го пришлось вывозить макеты своей РЛС и самим работать, засекая налеты немецких самолетов.

К сожалению, в наше время также повторяются старые ошибки. Наивно предполагать, что лучшее — это обязательно то, что давно испытано. Порочность такого подхода решительно вскрыл генерал-майор В.И. Слипченко в своем интервью, опубликованном в газете «Известия» 18 января 2002 года, отвечая на вопрос, на что опирается военное превосходство Соединенных Штатов: «Америка сделала ставку на высокоточное оружие и опередила в его разработках, испытаниях и массовом производстве весь мир. Успех в войне приносит применение высокоточных крылатых ракет. Руководству России необходимо направить усилия на создание высокоточного оружия. Необходимо принять вызов XXI века. Может быть, мы еще сможем занять в нем достойное место».

Благотворное сближение России с Европой и США отнюдь не устраняет необходимости быть самостоятельными и сильными. Главный вопрос состоит в том, каким именно способом достигается высокая точность и что именно следует разработать и производить. Общий ответ известен: нужно развивать компьютерные технологии и на их основе многопроцессорные информационно-измерительно-управляющие системы (МИИУС).

В журнале IEEE Computer в августе 1984 года была опубликована заметка «DARPA Military Computing». В ней содержалось сообщение о том, что DARPA начинает разработку безэкипажного танка, способного самостоятельно не только перемещаться по пересеченной местности, но и попутно составлять ее карту с замеченными объектами. Для решения такой задачи было запланировано создание бортового суперкомпьютера с информационной мощностью не менее 100 млрд. условных операций в секунду. Программа предусматривала также создание безэкипажной подводной лодки и крылатой ракеты, однако, в ноябре того же года публикации прекратились. Программа была засекречена. И выполнена!

В суперкомпьютерах процессоры взаимодействуют друг с другом, обмениваясь информацией. Пока процессоры были медленными, задержки в каналах связи не очень замедляли работу системы. Однако к концу 80-х годов стало ясно, что рост мощности многопроцессорных систем в целом стал ограничиваться малой пропускной способностью межпроцессорных связей. Это стало препятствием как в решении задач, поставленных DARPA, так и в общем развитии вычислительных сетей.

Шины ISA, VME и PCI с параллельным присоединением модулей оказались узким местом, когда разработчики попытались объединить в единую систему множество быстродействующих процессоров. Потребовалось создать новые интерфейсы. Большая интернациональная группа специалистов, действовавшая на общественных началах при IEEE, в 1992 году завершила разработку принципиально нового Расширяемого связного интерфейса (Scalable Coherent Interface — SCI). В SCI выход процессорного узла соединен с входом другого узла каналом, через который информация передается всегда только в одном направлении. Множество узлов соединяются межузловыми каналами в кольцо. Кольца могут быть соединены друг с другом узлами-коммутаторами. Подобная система может содержать до 65536 узлов. Вскоре после выхода стандарта, два десятка ведущих фирм стали использовать логический протокол из стандарта SCI для построения суперкомпьютеров и мощных серверов, в том числе, и для систем двойного применения.

Пятилетний опыт эксплуатации аппаратуры, построенной с использованием нового стандарта, позволил определить два главных направления дальнейшего развития идей SCI. Для производства вычислительных систем гражданского назначения к концу 2000 года группой ведущих компаний на основе технологии коммутации пакетов был разработан индустриальный стандарт InfiniBand Architecture (IBA), предусматривающий пропускную способность свыше 2 Гбит/c для каналов с последовательной передачей. При такой скорости текст стопки книг высотой с шестиэтажный дом может быть передан в течение одной секунды. Более двухсот организаций объединились в ассоциацию InfiniBand Trade Association (www.infinibandta.org). Первые отвечающие стандарту промышленные изделия появились на рынке в 2001 году. Сотни развернутых в разных странах мира компактных суперкомпьютерных систем основаны на интерфейсе SCI. Именно SCI работает и в бортовых системах, поэтому не удивительно, что выпуск свободно используемого международного стандарта ISO/IEC 13961 Scalable Coherent Interface был задержан до 2000 года — на семь лет.

Вторым направлением развития идей SCI стала разработка стандарта SerialPlus с целью создания многопроцессорных информационно-измерительно-управляющих систем, пригодных для управления технологическими процессами и объектами. Ориентированный на комбинации колец и коммутаторов стандрт неявно и компактно объединяет четыре уровня модели OSI. Начиная с 1997 года, рабочая группа независимых специалистов из разных стран последовательно совершенствовала версии проекта IEEE P2100 SerialPlus (SP). Разработка прошла три этапа, результаты которых публиковались во всех более отработанных версиях проекта стандарта: версии 0.788-1998 и 0.868-1999 не вызвали сомнений в их достоверности. Однако к началу 2000 года из свободного доступа в Internet (ftp://ftp.scizzl.com/2100) исчезла версия 0.788, содержащая описание физического уровня системы, а из версии 0.868 физический уровень был вовсе исключен, что стало фактическим препятствием к использованию стандарта. И вдруг в феврале 2000 года в Internet появляется новая сумбурная версия, тщательное изучение несообразностей которой показало, что этот документ очень похож на дезинформацию. Результаты завершения истинной разработки не опубликованы; важнейший стандарт SerialPlus был засекречен.

Жесткие ограничения доступа России к новым информационным технологиям подтверждаются следующим эпизодом. Для обучения студентов в Снежинском физико-техническом институте компании Global Engineering Documents через Сеть был заказан международный стандарт SCI и некоторые стандарты IEEE. Пришел ответ: «Вы ограничены в покупке запрошенных документов ... Нужно согласовать транспортировку документов в вашу страну … Мы обязаны следовать политике некоторых территориальных ограничений … при передаче таких документов, как стандарты ISO, DIN, BS, IEC».

Качества многопроцессорных информационно-измерительно-управляющих систем в решающей степени определяются логической основой интерфейсов, и среди них высшим достижением на сегодняшний день является SerialPlus. Использование открытой системы SerialPlus в модульной аппаратуре позволит, при небольших затратах, быстро создать бортовые и технологические многопроцессорные системы. Возможно, это единственный способ минимальной ценой выбраться из опасного состояния, в котором пребывают отечественные технологии построения мощных компьютерных комплексов. Для этого нужно своими силами немедленно приступить к шлифовке последней истинной версии почти завершенного проекта стандарта SerialPlus, датированной 1999 годом.

Кронид Эрглис (erglis@sfti.snz.ru) — доцент Снежинского физико-технического института, старший научный сотрудник ВНИИТФ (Снежинск).

«Современные информационно-измерительно-управляющие системы»

Типовые узлы SP показаны на рисунке 1,

Рис. 1. Узлы SP: а) одно-, б) двух-, в) трехпортовый
где приёмопередатчики заштрихованы, квадратик с крестом обозначает переключатель, а с буквами ПС произвольные прикладные схемы узла. Используя двухпортовые узлы-переключатели, можно построить двойное колечко, изображённое на рисунке 2.
Рис. 2. Двойное колечко
Пакеты здесь передаются в колечке А и в колечке Б во встречных направлениях. При каком-либо разрыве в одном из колечек продолжает работать оставшееся колечко. Трехпортовые узлы-переключатели позволяют соединить два колечка. На рисунке 3
Рис. 3. колечко с переключателями
каждое колечко содержит узел, соответствующий рисунку 1,в. На концах этих цепных колечек подключены однопортовые узлы, через прикладные схемы которых пакет передаётся со входа запросов на выход ответов того же узла. Узлы-дворники следят за движением пакетов внутри колечка и доброкачественностью пакетов, а также участвуют в инициализации собранных систем. Соединением нескольких двухпортовых и или трёхпортовых узлов в колечки можно образовать кольцевые переключатели. Представление о кабелях SP даёт рисунок 4.
Рис. 4. Два варианта кабелей в системе SerialPlus
Кабели предназначены для передач информации по-битно одновременно в двух колечках в разных направлениях.