독특하고 잊혀진 : 소련 미사일 방어 시스템의 탄생. EPOS 프로젝트
주스
Svoboda의 첫 번째 학생이자 EPOS-1의 개발자 인 Jan G. Oblonsky는이를 이렇게 회상합니다 (Eloge : Antonin Svoboda, 1907-l980, IEEE Annals of the History of Computing Vol. 2 No. 4, October 1980) :
작업을 이해하려면 자연수의 나눗셈이 무엇인지 기억해야합니다. 당연히 자연수를 사용하면 분수를 표현할 수 없지만 나머지로 나눌 수 있습니다. 다른 숫자를 동일한 m으로 나눌 때 동일한 나머지를 얻을 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있습니다.이 경우 원래 숫자가 모듈로 m과 비슷하다고 말합니다. 분명히 10에서 XNUMX까지 정확히 XNUMX 개의 잔차가있을 수 있습니다. 수학자들은 기존의 숫자 대신 동일한 방식으로 더하기, 빼기 및 곱하기가 가능하기 때문에 나눗셈의 나머지 부분이 나타나는 숫자 체계를 만드는 것이 가능하다는 것을 금방 알아 차 렸습니다. 결과적으로 모든 숫자는 단어의 일반적인 의미에서 숫자가 아닌 나머지 집합으로 나타낼 수 있습니다.
왜 그런 변태가 뭔가 더 쉽게 만들까요? 실제로 수학적 연산을 수행 할 때 어떻게 될까요? 결과적으로 기계가 숫자가 아닌 남은 작업을 수행하는 것이 훨씬 쉬우 며 그 이유는 다음과 같습니다. 잔차 클래스 시스템에서, 일반적인 위치 시스템에서 매우 긴 각 숫자, 여러 자리 숫자는 원래 숫자를 RNS의 밑으로 나눈 나머지 인 한 자리 숫자의 튜플 (a 코 프라임 수의 튜플).
이러한 전환 과정에서 작업이 어떻게 가속화됩니까? 기존 위치 시스템에서 산술 연산은 비트 단위로 순차적으로 수행됩니다. 이 경우 전송은 처리를 위해 복잡한 하드웨어 메커니즘이 필요한 다음 최상위 비트로 형성되며 일반적으로 느리고 순차적으로 작동합니다 (다양한 가속 방법, 행렬 승수 등이 있지만 이것은 어쨌든 사소하지 않고 성가신 회로입니다).
RNS는 이제이 프로세스를 병렬화 할 수 있습니다. 각베이스의 잔차에 대한 모든 작업은 개별적으로 독립적으로 하나의 클록 사이클에서 수행됩니다. 분명히 이것은 모든 계산의 속도를 여러 번 향상시키고 나머지는 정의에 따라 XNUMX 비트이므로 결과적으로 더하기, 곱하기 등의 결과를 계산합니다. 필요하지 않으며, 작업 테이블의 메모리로 플래시하고 거기에서 읽는 것으로 충분합니다. 결과적으로 RNS의 숫자 작업은 기존 접근 방식보다 수백 배 더 빠릅니다! 이 시스템이 모든 곳에서 즉시 구현되지 않은 이유는 무엇입니까? 평소와 같이 이론적으로 만 원활하게 발생합니다. 실제 계산은 오버플로 (최종 숫자가 너무 커서 레지스터에 넣을 수없는 경우)와 같은 성가신 문제에 부딪 힐 수 있으며, RNS의 반올림도 숫자 비교뿐만 아니라 매우 중요하지 않습니다. (엄밀히 말하면, RNS는 위치 시스템이 아니며 "다소"라는 용어는 전혀 의미가 없습니다.) Valakh와 Svoboda는 SOC가 약속 한 이점이 이미 매우 훌륭했기 때문에 이러한 문제의 해결에 중점을 두었습니다.
SOC 기계의 작동 원리를 익히려면 예를 고려하십시오 (수학에 관심이없는 사람은 생략 할 수 있음).
역변환, 즉 잔차에서 숫자의 위치 값을 복원하는 것은 더 까다 롭습니다. 문제는 실제로 n 개의 비교 시스템을 풀어야한다는 것입니다. RNS 분야에서 많은 연구의 주된 임무는이 과정을 최적화하는 것입니다. 왜냐하면 그것은 한 형태 또는 다른 형태로 수직선에서 숫자의 위치에 대한 지식이 필요한 많은 알고리즘의 기초가되기 때문입니다. 숫자 이론에서 표시된 비교 시스템을 해결하는 방법은 매우 오랫동안 알려져 왔으며 이미 언급 된 중국 나머지 정리의 결과로 구성됩니다. 전환 공식은 다소 번거롭고 여기에 제시하지 않을 것입니다. 대부분의 경우이 번역을 피하고 끝까지 RNS 내에 머무르는 방식으로 알고리즘을 최적화하려고 시도한다는 점에 주목합니다.
이 시스템의 또 다른 장점은 표 형식과 RNS의 한주기에서 숫자에 대한 연산뿐만 아니라 다항식 형식으로 표현 된 임의의 복잡한 함수에 대해서도 수행 할 수 있다는 것입니다 (물론 결과는 표현 범위를 벗어나지 않습니다). 마지막으로 SOC에는 또 다른 중요한 이점이 있습니다. 추가 근거를 도입하여 시스템을 XNUMX 중 중복으로 복잡하게 만들지 않고 자연스럽고 간단한 방법으로 오류 제어에 필요한 중복성을 얻을 수 있습니다.
또한 RNS를 사용하면 결과가 메모리에 기록 될 때뿐만 아니라 (기존 숫자 시스템에서 오류 수정 코드가 수행하는 것처럼) 계산 자체 프로세스에서 이미 제어를 수행 할 수 있습니다. 일반적으로 이것은 일반적으로 작업 과정에서 ALU를 제어하는 유일한 방법이며 RAM의 최종 결과가 아닙니다. 1960 년대에는 프로세서가 캐비닛 한 개 또는 여러 개를 차지했으며 수천 개의 개별 요소, 납땜 및 분리 가능한 접점, 수 킬로미터의 도체 (다양한 간섭, 고장 및 고장, 제어되지 않는 원인)를 보장했습니다. SOC 로의 전환으로 시스템의 고장 저항력을 수백 배까지 높일 수있었습니다.
그 결과 SOK 기계는 엄청난 이점을 가지고있었습니다.
- 숫자 읽기에서 산술 및 RAM 쓰기에 이르기까지 모든 단계에서 각 작업의 정확성에 대한 자동 내장 제어 기능을 갖춘 "즉시 사용 가능한"가장 높은 내결함성을 제공합니다. 미사일 방어 시스템의 경우 이것이 아마도 가장 중요한 특성이라고 설명 할 필요가 없다고 생각합니다.
- 이론적으로 가능한 최대 병렬 연산 (원칙적으로 RNS 내의 모든 산술 연산은 원래 숫자의 비트 깊이에 전혀 신경을 쓰지 않고 한 주기로 수행 할 수 있음) 및 다른 방법으로는 달성 할 수없는 계산 속도 . 다시 말하지만, 미사일 방어 컴퓨터가 가능한 한 효율적이어야하는 이유를 설명 할 필요가 없습니다.
따라서 SOK 기계는 단순히 대 미사일 방어 컴퓨터로 사용하기를 간청했습니다. 그 당시에는 이러한 목적을 위해 그들보다 더 좋은 것은 없을 수 있었지만 그러한 기계는 여전히 실제로 구축되어야하고 모든 기술적 어려움은 피해야했습니다. 체코 인들은이 문제에 훌륭하게 대처했습니다.
1955 년간의 연구 결과는 3 년에 "Stroje Na Zpracovani Informaci"컬렉션에 발표 된 Wallach의 기사 "나머지 클래스의 코드 및 번호 체계의 기원"입니다. 1958, Nakl. CSAV, 프라하. 컴퓨터 개발을 위해 모든 것이 준비되었습니다. Wallach 외에도 Svoboda는 더 많은 재능있는 학생들과 대학원생들을이 과정에 끌어 들였고 작업이 시작되었습니다. 1961 년부터 65 년까지 EPOS I (체코 elektronkovy počitač středni-중형 컴퓨터)라는 기계 구성 요소의 약 XNUMX %가 준비되었습니다. 컴퓨터는 ARITMA 공장의 시설에서 생산되어야했지만, SAPO의 경우처럼 EPOS I의 도입은 특히 요소 기반 생산 분야에서 어려움이 없었습니다.
메모리 유닛을위한 페라이트 부족, 다이오드 품질 저하, 측정 장비 부족-이는 Svoboda와 그의 학생들이 직면해야하는 어려움의 불완전한 목록 일뿐입니다. 최대 퀘스트는 자기 테이프와 같은 초보적인 것을 얻는 것이 었습니다. 역사 그것의 인수는 또한 작은 산업 로맨스에 이끌립니다. 첫째, 체코 슬로바키아에서는 수업으로 결석했으며, 이에 대한 장비가 전혀 없었기 때문에 단순히 생산되지 않았습니다. 둘째, CMEA 국가의 상황은 비슷했습니다. 당시에는 소련 만이 테이프를 만들고있었습니다. 그것은 끔찍한 품질이었을뿐만 아니라 (일반적으로 주변 장치의 문제, 특히 컴퓨터에서 컴팩트 카세트에 이르는 저주받은 테이프 문제로 인해 소련을 끝까지 괴롭 혔습니다. 소련 테이프로 작업 할 행운을 가진 사람은 누구나 그것이 어떻게 찢어지고 부어 졌는지에 대한 이야기의 수), 그래서 체코 공산주의자들은 어떤 이유로 든 소련 동료들의 도움을 기다리지 않았고 아무도 그들에게 리본을주지 않았습니다.
그 결과 카렐 폴라 첵 총무 부장관은 서구에서 테이프 추출을 위해 1,7 만 크론의 보조금을 할당했지만 관료적 장애로이 금액에 대한 외화를 한도 내에서 공개 할 수 없다는 것이 밝혀졌다. 수입 기술에 대한 일반 공학부의. 이 문제를 처리하는 동안 그들은 1962 년 주문 마감일을 놓치고 1963 년 전체를 기다려야했습니다. 마지막으로, 1964 년 브르노에서 열린 국제 박람회 기간 동안에 만 국가 과학 기술 개발 및 조정위원회와 국가 관리 및 조직위원회 간의 협상 결과 테이프 메모리 수입을 함께 달성 할 수있었습니다. ZUSE 23 컴퓨터로 (그들은 금수 조치로 인해 체코 슬로바키아에서 테이프를 별도로 판매하는 것을 거부했으며 중립 스위스에서 전체 컴퓨터를 구입하고 마그네틱 드라이브를 제거해야했습니다).
EPOS 1
EPOS 저는 모듈 식 유니 캐스트 튜브 컴퓨터였습니다. 기술적으로는 15 세대 기계에 속 했음에도 불구하고 여기에 사용 된 아이디어와 기술 중 일부는 매우 발전했으며 불과 몇 년 후 000 세대 기계에서 대규모로 구현되었습니다. EPOS I는 56 개의 게르마늄 트랜지스터, 000 개의 게르마늄 다이오드, 7 개의 진공관으로 구성되어 있으며 구성에 따라 속도는 800-5kIPS로 당시에는 나쁘지 않았습니다. 기계에는 체코 어 및 슬로바키아어 키보드가 장착되었습니다. 프로그래밍 언어-EPOS I 및 ALGOL 20을 자동 코딩합니다.
기계의 레지스터는 그 해 동안 가장 진보 된 니켈-강 자기 변형 지연 라인에서 수집되었습니다. Strela 수은 관보다 훨씬 차갑고 1960 년대 후반까지 많은 서양 디자인에 사용되었습니다. 이러한 메모리는 저렴하고 상대적으로 빠르기 때문에 LEO I, 다양한 Ferranti 기계, IBM 2848 Display Control 및 기타 여러 초기 비디오 터미널에서 사용되었습니다. (일반적으로 하나의 와이어에 4 개의 문자열이 저장 됨 = 960 비트). 또한 Friden EC-130 (1964) 및 EC-132, Olivetti Programma 101 (1965) 프로그래밍 가능 계산기, Litton Monroe Epic 2000 및 3000 (1967) 프로그래밍 가능 계산기를 포함한 초기 데스크톱 전자 계산기에서도 성공적으로 사용되었습니다.
일반적으로이 점에서 체코 슬로바키아는 소련과 본격적인 서유럽 사이의 놀라운 장소였습니다. 한편으로, 1950 년대 중반에는 램프에도 문제가 있었으며 (소련에도 불구하고 소홀히하지는 않았지만) Svoboda는 1930 년대의 엄청나게 오래된 기술로 최초의 기계를 만들었습니다. 반면에 릴레이는 1960 년대 초에 체코 엔지니어에게 매우 현대적인 니켈 딜레이 라인을 사용할 수있게되었으며, 이는 5-10 년 후 (서구에서 노후화 될 때까지) 국내 개발에 사용되기 시작했습니다. 예를 들어, 국내 Iskra-11 ", 1970 및"Electronics-155 ", 1973 및 후자는 너무 발전하여 이미 VDNKh에서 은메달을 받았습니다.)
짐작할 수 있듯이 EPOS I은 십진법이었고 풍부한 주변 장치가 있었으며 Svoboda는 컴퓨터에서 시대를 훨씬 앞선 몇 가지 고유 한 하드웨어 솔루션을 제공했습니다. 컴퓨터의 I / O 작업은 항상 RAM 및 ALU로 작업하는 것보다 훨씬 느립니다. 실행중인 프로그램이 느린 외부 드라이브에 액세스하여 다른 독립 프로그램을 실행하는 동안 프로세서의 유휴 시간을 사용하기로 결정했습니다. 최대 5 개의 프로그램을 병렬로 실행할 수있었습니다! 이것은 하드웨어 인터럽트를 사용하는 세계 최초의 멀티 프로그래밍 구현이었습니다. 또한 외부 (다양한 독립 기계 모듈과 함께 작동하는 프로그램의 병렬 실행)와 내부 (분할 작업을위한 파이프 라인, 가장 힘든 작업) 시간 공유를 도입하여 여러 번 생산성을 높일 수있었습니다.
이 혁신적인 솔루션은 자유의 건축 적 걸작으로 간주되며 불과 몇 년 후 서양의 산업용 컴퓨터에 광범위하게 적용되었습니다. EPOS I 멀티 프로그래밍 컴퓨터 제어는 시간 공유라는 아이디어가 아직 초기 단계 였을 때 개발되었으며, 1970 년대 후반의 전문 전기 문헌에서도 여전히 매우 진보 된 것으로 알려져 있습니다.
컴퓨터에는 편리한 정보 패널이 장착되어있어 프로세스의 진행 상황을 실시간으로 모니터링 할 수있었습니다. 처음에 설계는 주요 구성 요소의 신뢰성이 이상적이지 않다고 가정했기 때문에 EPOS I는 현재 계산을 중단하지 않고 개별 오류를 수정할 수있었습니다. 또 다른 중요한 기능은 구성 요소를 핫 스왑하고 다양한 I / O 장치를 연결하고 드럼 또는 자기 저장 장치의 수를 늘릴 수있는 기능이었습니다. 모듈 식 구조로 인해 EPOS I는 대량 데이터 처리 및 관리 작업 자동화에서 과학, 기술 또는 경제 계산에 이르기까지 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다. 또한 소련과 달리 체코 사람들은 우아하고 잘 생겼습니다. 성능뿐만 아니라 자동차의 디자인과 편의성에 대해서도 생각했습니다.
정부의 긴급한 요청과 긴급 재정 보조에도 불구하고 일반 기계 빌딩은 EPOS I가 생산 될 예정인 VHJ ZJŠ Brno 공장에서 필요한 생산 능력을 제공 할 수 없었습니다. 이 시리즈는 1970 년경까지 국가 경제의 요구를 충족시킬 것입니다. 결과적으로 모든 것이 훨씬 더 슬프고 구성 요소 문제가 사라지지 않았으며 TESLA가 게임에 개입하여 체코 자동차를 생산하는 데 끔찍한 이익이 없었습니다.
1965 년 봄, 소련 전문가의 존재하에 EPOS I의 성공적인 국가 테스트가 수행되었으며, 그 논리 구조는 세계 수준에 해당하는 품질이 특히 높이 평가되었습니다. 불행히도 컴퓨터는 컴퓨터 수입 결정을 밀어 붙이려는 일부 컴퓨터 "전문가"로부터 근거없는 비판의 대상이되었습니다. : Rudé právo, 13.ubna 1966, s. 3.) :
EPOS와 직접적으로 관련된 단점이 없었기 때문에 공격적이고 근거없는 비판이었습니다. 전력 소비는 사용 된 요소 기반에만 의존하고 램프 기계의 경우에는 상당히 적절했으며 테이프 문제는 일반적으로 기술적 인 것보다 정치적이었습니다. 메인 프레임을 실내에 설치하는 것은 신중한 준비와 관련이 있으며 매우 어렵습니다. 소프트웨어는 허공에서 나올 기회가 없었습니다. 생산 기계가 필요했습니다. 엔지니어 Vratislav Gregor는 다음과 같이 반대했습니다.
불행히도 EPOS I의 개발과 수용이 완료 될 무렵에는 매우 구식이었고 시간을 낭비하지 않고 VÚMS는 완전히 트랜지스터 화 된 버전을 구축하기 시작했습니다.
EPOS 2
EPOS 2는 1960 년부터 개발되어 세계 38,6 세대 컴퓨터의 정점을 대표합니다. 설계의 모듈성 덕분에 사용자는 첫 번째 버전과 같이 컴퓨터를 해결해야 할 특정 유형의 작업에 맞게 조정할 수있었습니다. 평균 작동 속도는 5500kIPS였습니다. 비교를 위해 : 강력한 뱅킹 메인 프레임 Burroughs B60-1964 kIPS, 1604; 소련 핵 프로젝트의 Dubna에서도 사용 된 전설적인 Seymour Cray 기계 인 CDC 81A는 360 kIPS의 전력을 가졌으며 IBM 40/1965 라인의 평균값까지도했는데,이 기계는 나중에 소련에서 복제되었습니다. 40 년에 개발 된 과학적 문제에서 1960 kIPS 만 나왔습니다! 2 년대 초의 기준에 따르면 EPOS XNUMX는 베스트 웨스턴 모델과 동등한 최고 수준의 자동차였습니다.
EPOS 2의 시간 분포는 여전히 많은 외국 컴퓨터에서와 같이 소프트웨어가 아니라 하드웨어에 의해 제어되었습니다. 언제나 그렇듯이 저주받은 테이프가 달린 플러그가 있었지만 프랑스에서 수입하기로 동의했으며 나중에 TESLA Pardubice가 생산을 마스터했습니다. 컴퓨터의 경우 자체 운영 체제 인 ZOS가 개발되어 ROM에 플래시되었습니다. ZOS 코드는 FORTRAN, COBOL 및 RPG의 대상 언어였습니다. 2 년 EPOS 1962 프로토 타입 테스트는 성공적 이었지만 연말까지 EPOS 1과 같은 이유로 컴퓨터가 완성되지 않았습니다. 그 결과 1967 년까지 생산이 연기되었습니다. 1968 년부터 ZPA Čakovice는 ZPA 2이라는 명칭으로 EPOS 600를 연속적으로 생산하고 있으며 1971 년부터 ZPA 601의 개선 된 버전으로 생산하고 있습니다. 두 컴퓨터의 연속 생산은 1973 년에 종료되었습니다. ZPA 601은 소련 기계의 MINSK 22 라인과 부분적으로 호환되는 소프트웨어였으며 총 38 개의 ZPA 모델이 생산되었으며 이는 세계에서 가장 신뢰할 수있는 시스템 중 하나였습니다. 1978 년까지 사용되었습니다. 또한 1969 년에 소형 ZPA 200 컴퓨터의 프로토 타입이 제작되었지만 생산되지는 않았습니다.
TESLA로 돌아와서, 그들의 리더십이 한 가지 간단한 이유만으로 EPOS 프로젝트를 정말로 방해했다는 점에 주목해야합니다. 1966 년에 그들은 체코 슬로바키아 중앙위원회에 프랑스계 미국인 메인 프레임 Bull-GE를 구매하기 위해 1,1 억 크라운의 예산을 책정했으며 단순하고 편리하며 값싼 가정용 컴퓨터가 전혀 필요하지 않았습니다. 중앙위원회를 통한 압력으로 인해 Svoboda와 그 연구소의 작품을 불신하는 캠페인이 시작되었을뿐만 아니라 (이미 이런 종류의 인용문을 보았으며 어디에도 출판되지 않았지만 주요 언론 기관에서 체코 슬로바키아의 공산당 Rudé právo), 그러나 결국 일반 기계 건물은 프로토 타입과 함께 총 3 개의 EPOS I의 생산을 제한하라는 명령을 받았으며 결국 XNUMX 개가 제작되었습니다.
EPOS 2도 떨어졌고 TESLA 회사는이 기계가 쓸모 없다는 것을 보여주기 위해 최선을 다했으며 DG ZPA (VÚMS가 속한 계기 및 자동화 공장)의 관리를 통해 개발 간의 공개 경쟁 아이디어를 추진했습니다. Freedom과 최신 메인 프레임 TESLA 200. 프랑스 컴퓨터 제조업체 BULL은 1964 년 이탈리아 제조업체 Olivetti와 함께 미국이 General Electric을 인수하여 새로운 메인 프레임 BULL Gamma 140 개발을 시작했습니다. 그러나 미국 시장에 출시되었습니다. 양키스가 자체 제너럴 일렉트릭 GE 400과 내부적으로 경쟁하기로 결정함에 따라 취소되었습니다. 그 결과 프로젝트가 중단되었지만 TESLA 대표가 성공적으로 등장했고 7 만 달러에 프로토 타입과 권리를 구입했습니다. (결과적으로 TESLA는 약 100 대의 컴퓨터를 생산했을뿐만 아니라 소련에서 여러 대를 판매했습니다!) 불행한 EPOS를 이길 수 있었던 것은 TESLA 200이라는 XNUMX 세대 자동차였습니다.
TESLA에는 완전한 테스트 및 소프트웨어 세트를 갖춘 완전히 완성 된 직렬 디버깅 컴퓨터가 있었으며 VÚMS에는 불완전한 주변 장치 세트, 미완성 된 운영 체제 및 프랑스 메인 프레임에 설치된 것보다 버스 주파수가 4 배 낮은 드라이브가있는 프로토 타입 만있었습니다. 예비 실행 후 EPOS 결과는 예상대로 실망 스러웠지만 독창적 인 프로그래머 Jan Sokol은 정규 정렬 알고리즘을 크게 수정했으며 직원들은 2 시간 근무하며 하드웨어를 염두에두고 몇 가지 빠른 드라이브를 확보했습니다. TESLA와 유사하고 결과적으로 EPOS XNUMX는 훨씬 더 강력한 프랑스 메인 프레임을 획득했습니다!
첫 번째 라운드의 결과를 평가하는 동안 Sokol은 ZPA와의 토론에서 경쟁의 불리한 조건에 대해 이야기하고 리더십에 동의했습니다. 그러나 그의 불만은 "전투 후 모든 군인은 장군이다"라는 말로 기각되었습니다. 불행히도 EPOS의 승리는 대부분 불행한 시간으로 인해 운명에 크게 영향을 미치지 않았습니다. 탱크, 프라하의 봄을 억압하고 항상 극도의 자유주의로 유명했던 VÚMS (최근에 최고의 엔지니어 중 절반이 Svoboda와 함께 서방으로 도망 쳤음)는 당국에 의해 높은 평가를받지 않고 온화하게 표현했습니다.
그러나 우리 이야기의 가장 흥미로운 부분이 시작됩니다. 체코의 개발이 최초의 소련 미사일 방어 차량의 기초를 형성 한 방법과 결국 그들을 기다렸던 불명예스러운 결말이 무엇인지에 대해 이야기하겠습니다.
계속하려면 ...
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