После создания интегральных систем стало понятно, что это явно не предел развития микроэлектроники, а потому к началу 70-х гг. состоялся переход к новому поколению суперкомпьютеров на базе больших интегральных систем (БИС) и сверхбольших интегральных систем (СБИС).
Intel-4004
Развитие ЭВМ четвертого поколения началось, как и в прошлый раз, с разработки более новейшего элемента системы. 15 ноября 1971 года компанией Intel был разработан первый в мире однокристальный процессор размером всего 3х4 мм – Intel-4004. И прогресс был виден сразу – производительность этого «малыша» составляла в среднем 60 тыс. операций в секунду (максимум – 90 тыс. операций в секунду). Официально именно создание этого процессора считается концом для третьего поколения и началом для четвертого.
Cray-1
Первой ЭВМ четвертого поколения стала Cray-1 в 1976 году за авторством Сеймура Крея. На картинке видно, что это по-прежнему был «шкаф» по размерам, не смотря на прорыв микроэлектроники в 1971 году.
Вы также можете заметить, что компьютер больше похож на диван с очень длинной спинкой. Однако такая форма обусловлена тем, что в основании установленная система охлаждения. Ходит легенда, что эту «скамейку» работники компании Cray Research использовали в качестве обогревателя в зимний период. Данный аппарат работал на векторном процессоре также за авторством Сеймура Крея.
Характеристики были очень достойными для своего времени: производительность перешла на операции в секунду с плавающей точкой – 160 Мфлопс, оперативная память – до 8 МБ и 64-разрядная архитектура. Суперкомпьютер использовался в основном в научной среде.
Эльбрус-1
Создание советского ЭВМ четвертого поколения началось в 1973 году под руководством Всеволода Сергеевича Бурцева в Институте точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ), но также к разработке были причастны Загорский электромеханический завод (ЗЭМЗ) (ныне Электромеханический завод «Звезда»), Московский завод САМ имени В. Д. Калмыкова и Пензенский завод ВЭМ.
Всеволод Бурцев – ключевая фигура в создании советских высокопроизводительных ЭВМ. Под его руководством как заместителя, а затем и главного конструктора были разработаны такие системы, как «Диана», М-40, 5Э92 и «Эльбрус», нашедшие применение в сфере специального назначения.
Собственно, а на чем был реализован Эльбрус-1? Конечно же на советских БИСах, которые были очень большими по сравнению со своими западными братьями. Процессоры компьютера были собраны на схемах транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) средней интеграции.
Характеристики были менее впечатляющие, нежели у Cray-1, но нужно понимать, что советский экземпляр создавался как самостоятельная разработка и для других задач, в отличии от ЕС ЭВМ (которая была аналогом IBM/360). Производительность составляла 15 Мфлопс, 64 МБ оперативной памяти (а у Cray-1 – 8 МБ).
Ни для кого не будет удивительным тот факт, что для такого цифрового друга человека был и придуман собственный язык программирования – «Эль-76» под руководства Б. А. Бабаяна и ряда инженеров. И это было действительное значимое событие, так как благодаря этому в «Эльбрусе-1» был впервые в мире полностью реализован принцип защиты по типам данных, что позволило максимально точно воплотить в аппаратуре идеи языков высокого уровня. Также «Эль-76» Он сочетал в себе как низкоуровневый контроль над аппаратурой, так и высокоуровневые средства, схожие с Algol-68. Кроме того, это был язык, который использовал русскоязычную лексику. Например, чтобы вывести базовую фразу «Hello, world» надо было ввести следующий код:
В общем, для СССР это был мощный прорыв в разработке отечественных ЭВМ. Порой смотришь на такие моменты в истории и понимаешь, насколько велика твоя Родина.
А что сейчас?
На данный момент ведется рейтинг ТОР500 суперкомпьютеров по странам. Однако, в условиях изменяющейся геополитики, список сильно политизирован и может не показывать реальной ситуации.
На июнь 2025 года первые 5 мест выглядит так:
1. El Capitan – США. Производительность – 1 742 000 Тфлопс.
2. Frontier – США. Производительность – 1 353 000 Тфлопс.
3. Aurora – США. Производительность – 1 012 000,00 Тфлопс.
4. JUPITER Booster – Германия. Производительность – 793 400 Тфлопс.
5. Eagle – США. Производительность – 561 200 Тфлопс.
Россия же занимает 75, 102, 120, 125, 201 и 495 место с суперкомпьютерами Chervonenkis (21 530 Тфлопс), Galushkin (16 020 Тфлопс), Lyapunov (12 810 Тфлопс), Christofari Neo (11 950 Тфлопс), Christofari (6 699 Тфлопс) и Lomonosov 2 (2 478 ТФлопс) соответсвенно.
Меньше, но мощнее
Самый маленький суперкомпьютер в мире создан компанией NVIDIA. Его размеры все 15х15х5 см, вес 1,2 кг, а потребляемая энергия – 170 Вт. Представьте какой был проделан путь от ENIAC размером 167 см кв. до NVIDIA DGX Spark – 30 м кв. Оперативная память составляет 128 ГБ, а производительность достигает до 1000 Пфлопс (100 триллионов операций в секунду).
В заключении хочется сказать, что мы проделали короткий путь от первого к четвертому поколению суперкомпьютеров, нежели создатели цифровых гигантов. Но даже так, это не предел, как показывает история. Оглядываясь назад, мы можем делать выводы и идти вперед, дабы вершить новую историю. Без прошлого нет настоящего и будущего.
А какие есть возможные пути для появления суперкомпьютеров пятого поколения и что больше всего поразило вас в истории развития ЭВМ? Делитесь с нами своим впечатлениями в комментариях!
Список источников:
1. Intel 4004 - https://ru.wikipedia.org/wiki/Intel_4004
2. Кузнецова, О. И. Краткий обзор истории развития, сфер применения и сравнение мощностей современных суперкомпьютеров / О. И. Кузнецова // Вестник ЦЭМИ. – 2021. – № 1. – DOI 10.33276/S265838870015738-4. – EDN UQOLFN. - https://cemi.jes.su/s265838870015738-4-1/
3. Все поколения ЭВМ. Детальное описание каждого поколения - https://digitalocean.ru/n/vse-pokoleniya-evm
4. История Cray-1. Зарождение суперкомпьютерной индустрии - https://samag.ru/archive/article/5091
5. Советский Cray. История суперкомпьютера «Электроника СС БИС» - https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/860260/
6. Эльбрус: из прошлого в будущее - https://habr.com/ru/companies/ua-hosting/articles/388639/
7. «Эльбрус» (многопроцессорный вычислительный комплекс) - https://bigenc.ru/c/el-brus-vychislitel-nyi-kompleks-b0245b
8. NVIDIA представляет DGX Spark – самый маленький в мире суперкомпьютер для ИИ - https://new-science.ru/nvidia-predstavlyaet-dgx-spark-samyj-malenkij-v-mire-superkompjuter-dlya-ii/