Российская наука и техника

Развал Советского Союза, казалось бы, поставил крест на дальнейшем развитии советской электроники. Дележ и всероссийский «распил» всех более-менее крупных предприятий вызвал тотальный и беспросветный коллапс производственных мощностей, на которых когда-то создавалось 100% элементной базы для нужд советской электронной промышленности. 
Тем не менее, к этой поистине масштабной катастрофе не все отнеслись серьезно люди наконец то получили возможность говорить то, что они думают, пить «Кока-Колу» прямо на Красной Площади и смотреть американские боевики на корейских видеомагнитофонах. «Лихие девяностые» только начинались, так что у народа оставалась еще масса времени насладиться теми огрызками западной жизни, которые были брошены ему в обмен на гибель пусть далеко не совершенного, но очень мощного и гордого Советского Союза. 
В заключительной части «Эволюции» мы расскажем, какие крохи компьютеростроения удалось сохранить от советского наследия, какие перспективные разработки идут сегодня и почему выпуск полноценного российского ПК, скорее всего, так и останется несбыточной мечтой. Но, дорогой читатель, не расстраивайся раньше времени причина, по которой ПК российского производства нельзя будет купить в компьютерных магазинах, более прозаична, чем ты думаешь. 

На осколках, на остатках

Когда Советский Союз крошился, подобно пережженной глиняной статуэтке, мало кого интересовало будущее отечественной электронной промышленности. Люди привыкли работать на заводах, производя совершенно ненужные компоненты очень скверного качества, но государство с плановой экономикой все равно закупало эти компоненты, зачастую совершенно не по той цене, которая бы этому дешевому товару соответствовала. После того как молодая Российская Федерация вышла на большой рынок, стало ясно никому отечественные поделки не нужны, азиатские страны делают все то же самое, только качественнее и в десять раз дешевле. Именно поэтому российское производство практически в один день вдруг стало никому ненужным. Подобная судьба ожидала чуть ли не все заводы и НИИ в России, лишь военная сфера вкупе с аэрокосмической промышленностью не были разворованы до конца и не переставали финансироваться даже в самые голодные годы. Если вспомнить весь тот беспредел и разруху, что творились в стране, то понять, почему наши предприятия еще год назад производившие клоны жестких дисков, вдруг были переориентированы на выпуск вентиляторов и стиральных машин очень посредственного качества, совсем нетрудно. Все выживали как могли, и производить приходилось то, на что действительно был спрос об участи советских х86-процессоров в то время как-то не думали. Само же молодое государство отнеслось к гибели целой отрасли промышленности спокойно на случай атомной войны на секретных складах было запасено достаточное количество радиоэлементов и интегральных схем, которых бы хватило на срочный ремонт и мелкосерийное производство практически всех ранее выпущенных военных приборов и микро-ЭВМ. Так что запасов на поддержание жизнедеятельности немалого парка электронных машин хватало, а для мирной жизни существовали IBM-PC, которые достать было дешевле и проще, чем советские ЕС-ПЭВМ с заведомо устаревшим железом.
Именно поэтому где-то до конца девяностых у нас в стране образовался не просто затор в сфере производства микропроцессоров шла самая настоящая деградация, подчистую уничтожающая все то, что еще несколько лет назад исправно работало. Посуди сам: предприятия, оказавшись приватизированными, хотели по-быстрому срубить денег и совершенно не заботились о будущем вместо того чтобы вкладывать деньги в развитие и закупку оборудования, начальство потихоньку распродавало остатки некогда живой и замкнутой производственной цепи на металлолом. Тем временем на Западе разработчики осваивали все новые техпроцессы в соответствии с законом Мура, а у нас мелким тиражом выпускали очень примитивные интегральные схемы исключительно для боевых ракетных комплексов, которые шли на продажу за рубеж, дабы хоть как-то окупить затраты на их производство. Вот здесь, в середине 90-х годов, все бывшее наследие советской электронной промышленности раскалывается на две большие ветви. Одна объединяет все гражданские производства, некогда выпускающие полупроводниковую продукцию; вторая намеренно ограждается от «всего земного» и присасывается к оборонке, в будущем поставляя свою продукцию исключительно на нужды военных. Тут-то и начинается самое интересное. 

Баян и Бабаян 

Стоит отметить, что жизнь каких-либо советских разработок в сфере компьютерного производства прекратилась не сразу после развала страны. Еще пару-тройку лет предприятия по привычке продолжали вести работу над своими проектами даже с фактически полным отсутствием государственного финансирования. Конечно, эти проекты были единичными и смотрелись скорее как исключение из правил, но, тем не менее, они имели место быть. На фоне полного уныния вдруг, словно светоч, появляется одна молодая компания ЗАО МЦСТ, образованная под крылышком Института точной механики и вычислительной техники имени Лебедева. Некогда именно в этом институте проектировались те самые БСЭВМ, которые стали гордостью советского компьютеростроения и которые являлись первыми настоящими отечественными суперкомпьютерами. После смерти Сергея Александровича Лебедева, который и был генеральным конструктором этих самых ЭВМ, институт пережил небольшой творческий кризис, вызванный огромным желанием продолжать проектировать что-то собственное, а не создавать аналоги западных образцов IBM 360. В середине 70-х годов в этом институте началась разработка суперкомпьютера «Эльбрус» компьютера с весьма интересной собственной архитектурой разветвленного параллелизма и пиковой производительностью в 12 миллионов операций в секунду. Вслед за «Эльбрусом» началась разработка «Эльбрус-2», хотя и предыдущая ЭВМ не была до конца протестирована и доведена до ума. Однако институту повезло оборонка заинтересовалась разработками и даже закупила несколько машин «Эльбрус 2» для Московской системы ПРО. Расторопные инженеры начали проектировку «Эльбрус-3», толком не закончив «Эльбрус-2», в конце 80-х, под руководством Бориса Арташесовича Бабаяна, однако развал СССР поставил крест на этой разработке. Тогда на базе Московского физико-технического университета и была создана компания МЦСТ, в которую вошли практически все работники института, принимающие участие в проектировании компьютеров «Эльбрус». Некоторое время МЦСТ сотрудничала с зарубежными компаниями в частности, с Transmeta и SUN, получая бесценный опыт у западных коллег. Например, благодаря тесному сотрудничеству с Transmeta, которая в середине 90-х годов выпускала CPU, совместимые через двоичную компиляцию с х86 архитектурой, рабочий коллектив МЦСТ приступил к созданию и развитию своей системы двоичной компиляции, улучшенной и более оптимизированной. А сотрудничество с компанией SUN, которой программисты МЦСТ помогали писать программы для процессоров с архитектурой SPARK, в дальнейшем поможет нашей компании лицензировать архитектуру для собственных нужд. Так продолжалось несколько лет, компания перебивалась скудным финансированием, которое осуществляла компания Transmeta ей нужны были дешевые, но эффективные «мозговые мощности» российских инженеров, которые, по крайней мере, получали хоть какие-то средства для своего существования. 



Тем временем директор МЦСТ Б.А. Бабаян задумал грандиозное воплотить перспективные наработки «Эльбрус-3» на кристалле микропроцессора. Почему бы не взять, да и не создать мощный супер-ЭВМ в процессорном исполнении? Ведь грамотная реализация заложенной в «Эльбрус-3» распараллеливаемой архитектуры VLIW, а также опыт, полученный от Transmeta при разработке и оптимизации двоичных компиляторов, позволили бы создать невероятно мощный процессор, да еще и полностью совместимый со всеми х86 приложениями и ОС. 
Задумка была действительно грандиозной, а для того чтобы все вдруг разом поверили в могущество российской инженерной мысли, Бабаян прямо на Microprocessor Forum заявил мировым разработчикам, что все их проекты уже давно устарели и будущий микропроцессор МЦСТ попросту забьет до смерти любого, кто встанет у него на пути. Бояться должны были все даже Intel со своим серверным Itanium. При этом Бабаян разукрашивал характеристики российского процессора так правдоподобно, что ему действительно поверили. Смущал лишь объем инвестиций, необходимый для запуска пробной партии процессоров «Эльбрус-2000», Борис Арташесович требовал ни много ни мало 100 миллионов долларов. И данное заявление было воспринято весьма странно как же так, 100 миллионов? Ведь пробная партия даже самых сложных процессоров, изготовленная и выпущенная мелким тиражом, стоит даже меньше миллиона, зачем вдруг понадобилось целых сто? 
Шутка ли, но после объявления официальных характеристик слегка испугалась даже Intel. Бабаян бил себя пяткой в грудь и тогда, в далеком 1998-м году, обещал выпустить процессор, изготовленный по 90-нм техпроцессу, работающий на частоте 3 ГГц и имеющий кэш-память третьего уровня! Причем говорилось также и о том, что процессор «Эльбрус-2000» получит встроенный ты только вдумайся!- двенадцатиканальный контроллер памяти. Это сегодня процессор с кэшем третьего уровня и 3-гигагерцовой тактовой частотой обыденность, а вот четырнадцать лет назад это было что-то вроде фантастики. Более того, двоичная компиляция позволила бы «Эльбрусу-2000» стать по меньшей мере рекордсменом производительности, и на нем вполне можно было бы запускать не только специализированное ПО, но и Windows вместе с Half-Life, работающим в софтверном режиме. 
Даже для Windows 7, которая вышла 10-ю годами позже, процессор по своим характеристикам был вполне пригоден. Впрочем, никто МЦСТ 100 миллионов так и не дал слишком уж фантастически выглядел проектируемый монстр. Тем более что у МЦСТ до этого не было разработано ни одного процессора, и вдруг ни с того ни с сего коллектив кафедры МФТУ собрался создать быстрейшего из быстрейших полностью с нуля. 
Сказки сказками, а на неизвестную до этого МЦСТ действительно обратили внимание военные их устаревшие комплексы хоть и работали исправно, но не выдерживали никакой конкуренции со своими западными аналогами. Предполагалось, что в случае ядерной войны противник не будет совершенствовать и разрабатывать новые комплексы, ограничившись старыми да и куда там что-то новое разрабатывать, мир лежит в руинах, тут старое бы сохранить. Однако мирная жизнь радикально отличалась от военных действий за прогрессом угнаться было очень тяжело и в то же время необходимо, иначе у наших вероятных друзей полностью пропадет страх, и они вполне смогут наделать глупостей из-за природных ресурсов. Требовался поставщик проверенных и более-менее современных компонентов. Естественно, вкладывать 100 миллионов в какой-то мегакрутой чип никто не собирался нефти еще столько не накачали, а вот вложиться в нечто простое, но функциональное, военные могли. Но у МЦСТ за плечами было лишь две разработки совершенно сказочный «Эльбрус-2000» и находившийся лишь на бумаге достаточно примитивный чип МЦСТ-RIOO, который, по крайней мере, к концу 90-х существовал уже в материальном виде. Микропроцессор базировался на лицензированной RISC-архитектуре SPARK корпорации SUN имел тактовую частоту 100 МГц и выпускался по 0.500-мкм технологии. Кроме того, процессор имел встроенную шину для связи с другими CPU в многопроцессорных конфигурациях и обладал кэш-памятью первого уровня. Звезд с неба он не хватал, однако по результатам государственных испытаний оказался вполне пригодным для нужд оборонки. Но «на вооружение» чип так и не был принят его разработчики сразу предложили военным пересесть на более тонкий техпроцесс в 0.350 мкм и сделать кое-какие оптимизации для увеличения тактовой частоты. 
Так появился MUCT-R150, работающий на частоте 150 МГц, имеющий кэш-память первого уровня 24 Кбайт, а также 1 Мбайт КЭШ L2 на отдельном чипе. В 2001 году процессор с 2.5 миллионами транзисторов, в сравнении с Pentium 4 или Athlon ХР, у которых транзисторов было в десять раз больше, смотрелся, мягко говоря, нелепо, однако по всем параметрам он оказывался лучше самых современных советских разработок, которые чудом сохранили свою функциональность к началу 2000-х. Министерство обороны оценило выпущенный «камень» и, увидев в МЦСТ потенциал, начало финансировать компанию лишь бы совершенствовала свою деятельность и вовремя анонсировала последующие разработки. При этом коллектив компании разделился надвое одна часть занималась государственным заказом и улучшала R150, попутно разрабатывая ОС на базе Linux для этого самого CPU, другая же, под непосредственным руководством Бабаяна, лепила процессор мечты «Эльбрус-2000». При этом складывалось впечатление, что характеристики загадочного CPU росли, словно грибы после дождя. Каждый год они улучшались вдвое, дабы конкурентам было страшно даже смотреть в сторону Бабаяна и его талантливой команды разработчиков. Если бы ты знал, дорогой читатель, как сильно волновала судьба этого CPU простой отечественный люд, если бы ты только видел сотни страниц форумов, исписанных в знатных холиварах на тему «Эльбрус-2000 лучше всех!». Мировое IT-сообщество на протяжении многих лет кормили завтраками и обещали уничтожить, однако в 2003 году Бабаян в интервью одному российскому компьютерному журналу вдруг проговорился об «утечке мозгов» на Запад, якобы дело это совсем неплохое, надо же и нашим инженерам дать возможность заработать! Вдруг спустя полгода оказалось, что Бабаян, главный тролль и разработчик «Эльбрус-2000», вместе с пятью сотнями отчаянных инженеров покидает МЦСТ и переезжает в Intel, где всю эту братию берут под теплое крыло и устраивают на работу. И подожди ехидно улыбаться, радуясь успехам Бабаяна. Intel заинтересовалась им и его командой не потому, что ими был разработан самый мощный в мире процессор, и компания испугалась конкуренции, решив купить главного разработчика с потрохами. Все вышло гораздо проще «Бабаян и Ко» действительно слишком много лгали по поводу своего так и не вышедшего процессора, но их отдел весьма преуспел в двоичной компиляции, которую в свое время грозились прикрутить «Эльбрусу». Вот именно в этих самых разработках Intel и увидела перспективу разрабатываемому серверному Intel Itanium 2 очень нужна была отточенная система двоичной компиляции для нормального исполнения х86 команд, и тут команда Бабаяна смогла предложить свою помощь в работе. 
Тем временем, несмотря на ощутимые потери персонала, МЦСТ задышала легче 500 творческих, но совершенно не приносящих доход «ртов» покинули компанию, так что теперь можно было всем персоналом сконцентрироваться на государственном заказе, уделив больше времени R150 и его продолжателям. 
Но и «Эльбрус» забыт не был. Новый генеральный директор МЦСТ А.К. Ким все-таки решил вести «Эльбрус-2000» до победного конца. Сформировав рабочую группу, инженеры принялись потрошить схемотехнику процессора так, чтобы сделать из него вполне реальный прототип и через десяток лет после «громкого анонса» все-таки выпустить в свет. Для этого от процессора отрезали кэш третьего уровня, ограничившись лишь первым и вторым. Выбросили на помойку двенадцатиканальный контроллер памяти, оставив обычный, двухканальный. Далее тактовые частоты были доведены до более реальных значений, соответствующих отсталому техпроцессу, который был доступен у нас в стране 200-300 МГц при технологической норме в 350 мкм. Военные также выдали свои условия, при которых они согласились бы и дальше финансировать «Эльбрус»: этот процессор должен выпускаться только на территории РФ и быть полностью защищенным от так называемых «закладок». Предполагалось, что потенциальный враг может сделать в архитектуре процессора такую «закладку», при активации которой оборудование будет катастрофически сбоить. Реализовать это не так уж и сложно требуется лишь определенная комбинация цифр, которая при умножении будет выдавать заведомо неверный результат и «вешать» систему. В теории реализовать это в тех же процессорах Intel или AMD, на которых построена большая часть суперкомпьютеров, очень легко. А вот проверить на наличие почти невозможно. Поэтому «Эльбрус» должен был стать неким аналогом процессоров Intel или AMD для персональных ЭВМ, совместимых с х86 кодом, необходимым для запуска привычных нам программ. МЦСТ-R для этого не подходили архитектура SPARK хороша, но узкоспециализирована. А вот «Эльбрус-2000» с двоичной компиляцией смог бы выполнить эту задачу. При этом, разработав сам CPU и его архитектуру с нуля, да еще и наладив производство у нас в стране, можно было бы исключить вероятность появления таких вот вредоносных закладок. 

Не все потерянно 

Уже в 2004 году МЦСТ представили новую разработку микропроцессор R-500, продолжателя R-150. Новый CPU был выпущен на мощностях тайваньского завода TSMC по 130-нм техпроцессу, имел 8 миллионов транзисторов и работал на частоте 500 МГц. Кэш-память первого уровня увеличилась вдвое, до 48 Кбайт. Прибавился и кэш L2 до 4 Мбайт отдельной микросхемой. Вот только производить микропроцессор, предназначенный для военных нужд, за рубежом было совсем не комильфо, ведь кто знает может, эти прозападные тайваньцы возьмут да и добавят «закладок» в схему процессора на этапе производства. Нам нужны были свои линии для производства CPU, но создавать их с нуля было невозможно. Завод «Ангстрем», оставшийся еще со времен СССР, обладал по-настоящему архаичным оборудованием для производства 100-мм кремниевых подложек и совсем уж древним техпроцессом 2000-600 мкм, что не позволило бы создать микрочип, который смог бы работать даже на жалких 100 МГц. По прошествии нескольких лет на горизонте замаячил и «Эльбрус-2000», вполне работоспособный, но сильно урезанный по сравнению со своим фантастическим представлением в глазах Бабаяна. Выпущенные в 2007 году тестовые образцы работали на частоте 300 МГц, имели 128 Кбайт кэш-памяти L1 и 256 Кбайт кэш-памяти L2. Кроме того, процессор получил интегрированный двухканальный контроллер памяти DDR2 533 МГц. Все это уложилось в 50 миллионов транзисторов примерно столько же было у первых Pentium 4. Процессор также отличался и вполне экономичным нравом, потребляя всего 6 ватт электроэнергии, обходясь простой металлической теплораспределительной крышкой и не требуя активного охлаждения. Почему же процессор, произведенный по весьма обкатанному и не такому уж древнему 130-нм техпроцессу, работал на такой чудовищно малой частоте? Вся проблема заключалась в проектировке CPU для ручной отладки у МЦСТ просто не было сил, поэтому ручной корректировке подверглись лишь основные модули процессора. Все остальные его части были полностью просчитаны компьютерной программой, но просчитаны неэффективно отсюда и низкая начальная тактовая частота. В 2008 году процессор все-таки дополз до государственных испытаний и вопреки сдержанным и весьма пессимистичным прогнозам оказался очень даже неплохим. «Эльбрус-2000» с легкостью обгонял Pentium III 500-700 МГц в задачах, скомпилированных под исполнение х86 кода, а в некоторых тестах вплотную подбирался к Pentium 4, который работал уже на 2 ГГц. Конечно, в 2008 году, когда Intel выпустила Core i7, a AMD успешно продвигала Phenom II, процессор сравнимый по мощности с Pentium III или Athlon ХР, никому не был нужен. Никому, кроме военных, для задач которых он подходил как нельзя кстати. Кроме того, «Эльбрус-2000» получил очень неплохую внутреннюю шину, что позволяло объединить мощность нескольких CPU в мультипроцессорных комплексах для создания рабочих станций и в перспективе отечественных супер-ЭВМ. Военные очень заинтересовались этим камнем и в кратчайшие сроки убедили руководство МЦСТ в том, что лишних интервью и конференций по поводу новых CPU проводить не нужно. С тех пор «Эльбрус», как и весь остальной парк микропроцессоров МЦСТ, покрыт толщей неизвестности. В Интернете просто невозможно найти сколько-нибудь полезные данные о быстродействии отечественных CPU кажется, если их не засекретили, то, по крайней мере, очень настаивали на том, чтобы компания поменьше трепалась о своих разработках. Тем временем МЦСТ продолжает развиваться и выпускать более мощные чипы. Среди них вышедший буквально год назад «Эльбрус-S», изготовленный по 90-нм техпроцессу и работающий на частоте 500 МГц. Это логическое продолжение «Эльбрус-2000», но уже с двумя мегабайтами кэш-памяти L2, более высокой частотой и интегрированным контроллером памяти DDR2 800 МГц. Другая интересная разработка, представленная в этом году шестиядерный «Эльбрус-2С+». Да-да, ты не ослышался на одном кристалле расположены два полноценных ядра «Эльбрус-S» и еще четыре цифровых сигнальных процессора Е1соге-09 для обработки радиосигналов и анализаторов изображения. В разработке также находится четырехъядерный МЦСТ-4Р с частотой 1 ГГц и улучшенной архитектурой R-500, выпуск которого произойдет уже в следующем году. 

Дела житейские 

Негоже, однако, выпускать российские чипы, предназначенные для нужд государственной безопасности, на азиатских фабриках. «Ангстрем», крупнейший на сегодня производитель интегральных схем в России, дальше SIM-карт и персональных чипов для кредиток со своим оборудованием не уйдет. Поэтому государство закупило у AMD списанное оборудование для производства 200-мм подложек и схем по 130-нм техпроцессу. И вышеуказанный «Ангстрем», расположенный в Зеленограде, как нельзя лучше подойдет для размещения этого оборудования на своих мощностях. Кроме того, в прошлом году было закуплено оборудование для производства микросхем по топологии 90-нм специально для завода «Микрон», однако оно еще не установлено, и вся эта канитель с «апгрейдами» заводов пока находится в подвешенном состоянии. Будем надеяться, что очень скоро заводы все-таки переоснастят, и на территории РФ будет налажено производство достаточно мощных отечественных чипов, пусть и не предназначенных для мирных нужд. В конце-то концов, зачем выпускать полностью российские ПК на базе российских ЦП? Кто ими будет пользоваться, если они уступают Core 17 и на них нельзя поиграть в Crysis? Да и кто захочет покупать такие компьютеры стоимостью в $1000, когда за $300 можно собрать вполне неплохой игровой комп начального уровня? Ведь вряд ли корейцы покупают процессоры VIA только потому, что сделаны они в Корее. 
Вдруг оказалось, что все хотят, чтобы Россия создавала свои собственные процессоры. Но никто, кроме военных, их покупать не будет оборудование опять не выдержит конкуренции. У нас есть уровень Pentium 4, которого вполне хватает либо для офисных задач, либо для узкоспециализированных и сложных программных продуктов. 
Вместе с тем и посвежевший коллектив МЦСТ, разрабатывающий вполне реальные и очень даже неплохие центральные процессоры. Кстати, в планах у МЦСТ значится выпуск 4-ядерных «Эльбрусов», работающих на 1 ГГц, и 8-ядерных МЦСТ-R с тактовой частотой 2 ГГц. И если уж опытный образец «Эльбрус-2000» на частоте 300 МГц смог выстоять против Pentium III 700 МГц, то гигагерцовый «четырехъядерник» вполне может сравняться с каким-нибудь Core 2 Duo или Athlon 64 х2. Теперь дело лишь за государством пусть для начала построят фабрики с закупленным оборудованием, и, может быть, мы еще услышим об отечественных процессорах, которые не только на бумаге утирают нос зарубежным «Атлонам» и «Итаниумам», но и вполне заслуженно носят звание «мощных боевых лошадок», имея вполне современные характеристики и завидную производительность. 

------------------------------------------------------ 

Моноблочный ПК отличается хорошей эргономикой и привлекательным внешним видом, бесшумностью, малым тепловыделением. В его корпусе интегрированы: 

Материнская плата «Монокуб» 
Система охлаждения, основанная на тепловых трубках 
Сенсорный экран с диагональю 20 и разрешением 1600х900 
Жёсткий диск SATA диаметром 2.50В корпусе имеется посадочное место для второго жёсткого диска. 
Дисковод DVD-RW 
Адаптер Wifi b/g 
USB хаб с карт-ридером и панелью аудиоразъёмов 
Два встроенных динамика мощностью 2 Вт 
Разъём для внешнего источника питания 19V 8А. 

Общая потребляемая мощность моноблочного ПК около 100 ватт, вес около 11 КГ (с подставкой, без источника питания). 

Возможно подключение второго монитора через специальный переходник. 

Моноблок планируется поставлять с предустановленной операционной системой «Эльбрус». Она основана на ядре Linux 2.6.33 и имеет доработки, реализующие мандатную защиту. Комплект пользовательских программ включает в себя графическую оболочку Xorg, оконный менеджер xfce4, средства работы с офисными документами (текстовый редактор ABIWord, электронная таблица GNumeric), браузер Firefox, СУБД Postgresql и Linter, веб-сервер Apache и множество других программных компонент. 

Все комплексы программно-аппаратных средств, предоставляемые МЦСТ, имеют второй класс защищённости от несанкционированного доступа и сертифицированы по второму уровню контроля недекларированных возможностей. 

http://www.mcst.ru/news_121229.shtml