Site map rus
AboutNews
ActivitiesComputing & Information resources
     About > History     
  МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ И СЕТЕЙ

В. П. Шириков 

    Когда-то Н. Н. Говорун (физик по образованию) написал в популярной статье для журнала "Природа": "Современные исследования по ядерной физике невозможны без использования ЭВМ: ученые имеют дело с объектами, которые движутся со скоростями, близкими к скорости света, а живут чрезвычайно короткое время, и изучать такие объекты без развитой электронновычислительной аппаратуры просто невозможно". Те, кто до сих пор утверждает, что настоящему ученому ничего кроме карандаша и бумаги не нужно, могли бы признать справедливость утверждения Говоруна лишь в отношении экспериментальной физики, но сейчас каждый теоретик в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) требует себе персональный компьютер с доступом к общеинститутской и международной компьютерной сети.
    Николай Николаевич не просто формулировал проблему компьютеризации: он с 1958 г., первого года работы в ОИЯИ, решал ее как основную для себя и своих сотрудников. Независимо от своего менявшегося административного положения (научный сотрудник, руководитель группы, начальник отдела в Вычислительном центре, с 1966 г. заместитель директора М. Г. Мещерякова и с 1988 г.- директор Лаборатории вычислительной техники и автоматизации) он всегда был в ОИЯИ главным идеологом внедрения ЭВМ в практику физического эксперимента, создания Центрального вычислительного комплекса, локальных и внешних сетевых средств. Достигавшиеся результаты никогда не были узко ведомственными: физика вообще всегда была одной из основных отраслей фундаментальной и прикладной науки, дававшей толчок общему развитию средств вычислительной техники, их комплексирования и системного программного обеспечения.
    В этой статье мы хотим хотя бы кратко показать, как конкретно решалась упомянутая проблема в ОИЯИ, насколько своевременна была реакция на требования жизни (или их предвидение), какое было внешнее влияние сделанных работ.
    1958-й г. стал и первым годом прихода ЭВМ в ОИЯИ: это была машина "Урал-1" производительностью 100 операций/с и памятью на магнитном барабане; в 1961 г. устанавливаются М-20 (20 тыс. операций/с) и "Киев" (5 тыс. операций/с). Отметим сразу один знаменательный факт: уже через год эти машины соединяются кабелем и на этой основе создается первая система обработки информации от экспериментов на ускорителях элементарных частиц, поступающей на "Киев" в виде перфорированной кинопленки с измерительных полуавтоматов, а также спектрометрической информации, передававшейся по кабелю длиной около 1 км из измерительного центра Лаборатории нейтронной физики (ЛНФ). Итак, в 1962 г. был сделан первый реальный шаг на пути построения многомашинного комплекса, включающего уровень ЭВМ накопления и предварительной обработки данных с аппаратуры физического эксперимента, а также уровень более мощных машин для окончательной обработки и решения не связанных непосредственно с экспериментом задач. В терминологии сегодняшнего дня это начало работ по реализации гетерогенной локальной компьютерной сети. После замены "Киева" на "Минск-2" и приобретения еще одной М-20 в 1965 г. сложилась схема, которая вряд ли в идейном, техническом и системоматематическом плане имела конкурентов среди систем сбора и обработки информации в институтах стран-участниц ОИЯИ (см. рис.1) . Развитие измерительной аппаратуры, оснащение экспериментальных подразделений института (лабораторий высоких энергий, ядерных проблем, ядерных реакций, нейтронной физики) собственными малыми ЭВМ при лабораторной аппаратуре и усложнение теоретических расчетов требовали и наращивания мощностей вычислительных средств верхнего уровня (примерно вдвое в течение каждых 2-3 лет), и создани я достаточно удобных средств доступа к ним, и универсального системного математического обеспечения (в том числе систем программирования). Очевидной была необходимость учитывать западный опыт, в частности широкое применение в западных исследовательских центрах языка программирования Фортран, создание на его основе развитых библиотек программ общего назначения и программ обработки экспериментальных данных.
    Перспектива реального эффективного использования этого опыта появилась у нас в связи с разработкой промышленностью машины БЭСМ-6, открывшей качественно новую эпоху применения ЭВМ в СССР. Несколько организаций разного профиля немедленно занялись "одеванием" БЭСМ-6 минимально необходимым программным обеспечением (вариантами операционной системы, трансляторами с автокода и алгоритмических языков, библиотеками): ИТМ и ВТ им. Лебедева, ВЦ АН СССР, ОИЯИ, МГУ, ИМП им. Келдыша ... Николай Николаевич Говорун сыграл немалую роль в объединении усилий этих организаций, в привлечении специалистов из других стран (в том числе из Германии, Венгрии, Кореи). В самом ОИЯИ, в Лаборатории вычислительной техники и автоматизации (ЛВТА), ему удалось быстро создать группу программистов, которая вместе с ним еще до реального появления БЭСМ-6 в Институте (в 1968 г.) подготовила первую версию транслятора с языка Фортран и начала активно продвигаться по пути создания полной системы программирования и собственного варианта эффективной операционной системы.
    Основу системы программирования, получившей название "Мониторная система "Дубна" и распространившейся практически на все машины БЭСМ-6 в СССР и за рубежом ( в ГДР, Индии ), составили трансляторы с автокода МADLEN и языков Фортран и Алгол-ГДР, библиотека программ общего назначения (совместимая, в частности, с библиотекой ЦЕРНа (СЕКМ) западно-европейского центра ядерных исследований), подсистема комплексирования объектных программ из модулей, подготовленных разного типа трансляторами, подсистема интерпретации управляющих директив задач (в том числе связанных с заказом ресурсов внешней памяти машины), редактор текстов. Все это уже было сдано в эксплуатацию к началу 70-х годов. В части операционной системы (ОС) основа была заложена разработчиками диспетчера Д-68 из ИТМ и ВТ и ВЦ АН СССР, где были предусмотрены некоторые средства мультипрограммирования и управления работой доступного к тому времени минимального серийного набора внешних устройств. Условия применения БЭСМ-6 в ОИЯИ сразу диктовали необходимость расширения возможностей ОС: при подключении нестандартных, с точки зрения изготовителей машины, устройств (типа более современных устройств ввода с перфокарт, графопостроителей, магнитофонов), при подключении терминалов и комплексировании с другими машинами разных типов.
    Такое расширение применительно к ОС, написанной в машинных кодах, было крайне затруднительным. Это, в частности, и привело к созданию к 1971 г. в ОИЯИ первой версии собственной операционной системы. Она в основном сохраняла логические возможности Д-68, но изложенные на языке автокода МАDLЕN: это сразу позволило применять к ней все инструментальные средства, заложенные в мониторной системе для подготовки, модификаций и отладки обычных пользовательских задач. На начальном этапе эксплуатации машины при малой оперативной памяти, отсутствии магнитных дисков, ограниченной емкости магнитных барабанов и практически без терминальных устройств основной целью было повышение эффективности режима пакетной обработки задач. С этой целью, в частности, И.Н.Силиным был разработан аппарат работы с виртуальной памятью, позволивший в режиме мультипрограммирования выполнять до трех пользовательских и четырех служебных задач при общей загрузке центрального процессора БЭСМ-6 на уровне 95-99%. Одновременно пытались решить и проблему обеспечения внешнего доступа к машине, становившейся основным вычислителем в Институте.
    В первый же год работы машины инженеры ЛВТА ОИЯИ начали дооснащать резервный 7-й канал БЭСМ-6. Итогом их усилий было представление восьми быстрых линий связи с пропускной способностью до 500 К байт/с для подключения удаленной техники измерительно-вычислительных центров (ИВЦ), выносных станций ввода-вывода задач, концентраторов терминалов и т. п. К этому моменту в ИВЦ ОИЯИ начали появляться машины класса М-6000, Минск-2, БЭСМ-4, ТРА (венгерского производства, аналог Электроники-100). На базе ТРА с собственными внешними устройствами (магнитофоном, читающим с перфокарт, телетайпом) была сделана типовая станция для дистанционной пакетной обработки задач (так называемая фортранная станция), что потребовало и создания в ЛВТА практически полного собственного ее системного программного обеспечения. Аналогичная работа была проделана для Минск-2, М-6000, БЭСМ-4. Однако поскольку машины этого класса предназначались для возможного сбора информации с аппаратуры ИВЦ, обеспечения только режима дистанционного ввода задач в БЭСМ-6 и приема результатов счета оказывалось недостаточно.
    Запущенная в БЭСМ-6 задача должна была иметь возможность доввода данных извне в процессе своей работы - либо по своей инициативе, либо по инициативе внешней машины. Другими словами, необходимо было обеспечить межмашинную работу как в режиме дистанционной пакетной обработки задач, так и в интерактивном режиме. Это потребовало создания в рамках операционной системы специального экстракода обслуживания линий 7-го направления БЭСМ-6 и служебной задачи связи, а в мониторной системе - средств построения задач (на стандартных алгоритмических языках высокого уровня), нуждающихся во внешних обменах информацией (например, Фортран-ориентированных программ обработки экспериментальных данных, поступающих в режиме оп-linе с машины ИВЦ).В разработанном инженерно-программном комплексе было предусмотрено, что на каждой из восьми скоростных линий связи может быть до четырех машин-абонентов произвольного типа. Тем самым теоретически ОС или любая пользовательская задача в БЭСМ-6 могла иметь до 32 внешних источников информации в ранге ЭВМ, со скоростью обмена до 500 Кбайт/с и на удалении до 7 км (кабельные линии были проложены от ЛВТА во все основные физические подразделения Института). Конечно, кабельные средства связи не могли решить всех проблем поставки информации на БЭСМ-6 (в том числе из внешних организаций), поэтому ее старались оснастить и магнитофонами разных типов (в частности, стандартными 7/9-дорожечными), быстродействующим читающим устройством фирмы СDС. То, что получилось еще в начале 70-х годов, буквально через 3-4 года после поступления БЭСМ-6 в Институт, представлено на (рис.2) . Позиция массового пользователя центрального вычислительного комплекса ОИЯИ в это время формулировалась примерно так: "Мне нужно хотя бы час машинного времени в сутки; мне достаточно транслятора с Фортрана, если будет приличная библиотека программ; мне нужен круглосуточный доступ к машине через терминал, если он будет работать надежно, а время ответа на диалоговые задания не будет растягиваться на минуты; на худой конец, я готов работать и через перфокарты, но мне нужно как минимум 2-3 пуска в день на отладках". В условиях, когда количество таких пользователей уже измерялось сотнями, очевидным было то, что с помощью единственной БЭСМ-6 в ЦВК проблемы не решить, несмотря на любые усилия (по ее совершенствованию) инженеров и системных программистов.
    Появившиеся в серии машины ЕС еще и по производительности, и по надежности не могли стать серьезными партнерами БЭСМ-6. Выбор Н.Н.Говоруна пришелся на тот же тип машин, который применялся и в ЦЕРНе, и в 1972 г. ЦВК пополнился ЭВМ СDС-6200 (позже переделанной в СDС-6500) с весьма прогрессивной на тот момент архитектурой. Она допускала подключение двух центральных процессоров и 10 периферийных на общем поле оперативной памяти, высокую точность при проведении научных расчетов.
    Производительность комплекса БЭСМ-6-СDС выросла примерно до 3 млн операций/с. СDС привлекала и хорошей системой терминального доступа. Часть ее операционной системы, обеспечившей работу терминалов, имела гибкие средства редактирования текстов заданий, работы с файлами на дисках и лентах. Учитывая то обстоятельство, что стало быстро возрастать число пользователей, одновременно использующих и БЭСМ-6, и СDС, в ЛВТА активно началась работа по созданию единой для двух машин системы терминального доступа. В качестве входного языка такой системы доступа был выбран язык Интерком, применявшийся на ЭВМ СDС. Реализация была не только программной. За техническую основу была взята малая ЭВМ ЕС-1010, дооснащенная дисковой памятью, читающим и печатающим устройством, мультиплексором для подключения терминалов; для нее был разработан интерфейс к одной из линий седьмого направления БЭСМ-6, а чуть позже - и микропрограммный блок сопряжения с синхронным каналом мультиплексора ЭВМ СDС. Для получившегося концентратора терминалов были написаны специальная операционная система, инструментальные программы для редактирования и ведения файловой подсистемы, для автоматического преобразования языка Интерком в язык управляющих директив мониторной системы Дубна при работе с БЭСМ-6. В ОС БЭСМ-6, в свою очередь, была добавлена служебная задача связи с концентратором. Основным достоинством получившейся подсистемы можно считать отделение от БЭСМ-6 и СDС функции непосредственного обслуживания части терминалов при приеме информации с клавиатуры, образовании, хранении и редактировании (в том числе контекстном) информационных файлов в процессе работы пользователя над текстом задачи - плюс единый язык общения с разнотипными машинами для среднего пользователя. Подсистема понимала и такие директивы пользователя терминала, как запрос на посылку задачи в ту иди иную машину, на выдачу информации (на экран) о состоянии очередей задач на БЭСМ-6 или СDС, о состоянии решения конкретной задачи; запрос на вывод листинга на АЦПУ при машинах или на экран (если терминал удаленный на несколько километров), на временную приостановку или прекращение выполнения задачи, ранее запущенной с терминала и т. д.
    Рост терминальной нагрузки на БЭСМ-6 поставил проблему увеличения количества одновременно решаемых на машине задач, а расширение внешней памяти за счет подсоединения магнитных дисков в принципе облегчило решение этой проблемы. С системной точки зрения, это выдвигало требование создания в рамках операционной системы нового алгоритма разделения времени между задачами и каналами обмена с внешней памятью, модификаций в алгоритме замещения страниц и т.д. С учетом этого и реализовывались в ЛВТА новые версии операционной системы "Дубна" образца 1973, 1979, 1980 гг., что позволило, в частности, решать на машине одновременно до 16 пользовательских (из них 12 терминальных) и 8 служебных задач.
    Одновременно с работами по ОС для БЭСМ-6, проводившимися в ОИЯИ, развивались и конкурирующие системы в ИПМ им. Келдыша, в том числе ОС ДИСПАК. ОС "Дубна" и ОС ДИСПАК нашли общие точки соприкосновения и свои сферы распространения в других организациях. Если же говорить о системе программирования, то мониторная система "Дубна" оставалась по существу вне конкуренции, пополняясь инструментальными средствами (в том числе отладчиками, трансляторами, библиотеками). В дополнение к базовому набору, упоминавшемуся нами, добавились еще три варианта трансляторов с Фортрана (в том числе Дубненский оптимизирующий, Фортран-ГДР и FORЕХ разработки ИПМ АН СССР), трансляторы с языков БЕМШ, Рефал, Симула, Паскаль и Лисп, R/ТRAN, СDL...Новые Фортран-трансляторы создавались, во-первых, для некоторого расширения языковых возможностей (в частности, приближения к стандарту Фортран-4 и Фортран-77) и во-вторых, для получения более быстрых рабочих программ. Как видно, наряду с Дубненскими в мониторную систему стали активно включаться программные продукты других организаций. Мы не можем описывать подробно всех работ того времени: хотим хотя бы бегло провести читателя по лабиринту задач, которые пришлось решать школе Говоруна по существу как чисто "эксплуатационные", повышающие эффективность использования ЭВМ и труда ее пользователей.
    Свой круг проблем поставило, в частности, активное применение машины СDС: пришлось разрабатывать программы распределения ее ресурсов по отдельным подразделениям, пользователям и темам Институтского плана работ; расширять средства отладки, совершенствовать файловую систему, включать в систему программирования новые трансляторы (с языков Паскаль, Фортран-77), обеспечивать совместимость ее библиотеки общего назначения с библиотекой БЭСМ-6. С этой машины начался широкомасштабный путь внедрения систем аналитических выкладок (САВ) в практику научно-технических расчетов, и не только в ОИЯИ. Именно на ней заработали впервые на территории стран-участниц Института специализированная САВ SСНООNSНIР (1975 г.) и универсальная, созданная на Лисп проф. А.Херном в США, САВ REDUСЕ. SСНООNSНIР не была фирменным продуктом. Ее первая версия была создана голландским физиком Вельтманом, к нам же попала версия Х.Штруббе из ЦЕРНа, ориентированная на решение задач физики высоких энергий (а для математиков-алгебры) В 1976г. теоретиками во главе с Д.В.Ширковым было начато успешное использование этой САВ в квантовополевых расчетах. Параллельно с этим шло усовершенствование самой SСНООNSНIР (например, в части совершенствования ее связи с Фортран-транслятором для организации смешанных численно-аналитических расчетов;создания специализированных пакетов программ для физики высоких энергий). В 1980 г. вышли в Дубне первые труды совещаний по проблемам САВ (ставшие затем регулярными): "Аналитические вычисления на ЭВМ и их применение в теоретической физике", хотя часть работ, касавшихся той же SСНООNSНIР, публиковалась и в трудах совещаний более общего профиля, организованных Н. Н. Говоруном (например, традиционных Дубненских совещаний по программированию и математическим методам решения физических задач). Мы еще вернемся коротко к истории дальнейшего развития САВ и их применения в ОИЯИ и через него - в других организациях.
    Начало 80-х годов принесло новые заботы. Нас наконец-то настигла волна внедрения ЭВМ единой серии (ранее упоминавшаяся ЕС-1010 никакого отношения к этому семейству не имела. Ее производители, венгры, чисто формально отметили таким образом свой как бы вклад в общее дело). Несмотря на сопротивление школы Говоруна, справедливо не верившей в надежность приобретаемых машин, в ЦВК были включены ЕС-1060 и ЕС-1061. Началась борьба с этой техникой и ее операционной системой, мало приспособленной в то время (в силу своего "буржуазного" происхождения) к аналогам ЭВМ типа ИБМ.
    Раздражали и некоторые особенности системы программирования. Казалось, что она разговорчива не по делу, у нее громоздкая, но неудобная файловая система в сравнении с СDС (например, совершенно непрактичные средства защиты файлов от несанкционированного доступа), недостаточно развитые средства терминальной работы (опять же в сравнении с уже имевшимися для БЭСМ-6 и СDС). Одним из первых шагов по устранению этих недостатков стала разработка собственных вариантов мультиплексоров (терминальных контроллеров): компактных устройств со встроенными микропроцессорами типа ИНТЕЛ-8085А и ИНТЕЛ-8086, собственной оперативной памятью и программами обслуживания терминалов самых разных типов, в том числе ВИДЕОТОН, МЕRА, ДВК и др. Дополнительно к этому была проведена и стыковка концентратора ЕС-1010 с ЕС-1060 и ЕС-1061. Тем самым группа терминалов, ранее имевшая доступ только к БЭСМ-6 и СDС, получила связь и с ЕС ЭВМ. Последовательно развивая идею создания единообразной системы диалога с разнотипными ЭВМ, системщики расширили ОС ЕС подсистемой ТЕРМ с входным языком ИНТЕРКОМ. Использование средств микропроцессорной техники позволило построить еще несколько разных типов устройств подключения терминалов (в том числе в конструктивах КАМАК, применявшихся физиками для обслуживания аппаратуры: КМ-001). Так стала выглядеть Общая схема подключения терминальных устройств к базовым ЭВМ ОИЯИ начала 80-х годов (см. рис.3) . Одним из видимых недостатков такой системы является отсутствие одновременного доступа значительной части терминалов к другим машинам измерительно-вычислительных центров ОИЯИ. Вообще весь описанный путь объединения каналами связи машин и терминалов - это традиционный путь создания вычислительных комплексов по структуре "звезда или дерево". С 1983 г. школа Говоруна в ОИЯИ взяла курс на построение более общих и современных сетевых структур моноканальных гетерогенных локальных вычислительных сетей (ЛВС) с общей для ЭВМ и терминалов скоростной средой передачи. Первым примером такой структуры стала общеинститутская терминальная сеть ЛNЕТ (сокращение от Joint Institute Network), сданная в эксплуатацию в своей базовой конфигурации в конце 1985 г. Она замышлялась как своеобразный аналог обычной коммутируемой телефонной сети, где абонентами являются ЭВМ и терминалы самых разных типов. С любого терминала ( ВИДЕОТОН-340/52100, МЕRА; IВМ РС/АТ) пользователь должен был получить возможность соединиться практически с любой машиной в Институте.
    Основой передающей среды стал 75-омный коаксиальный кабель длиной около 12 км, прошедший по всем основным корпусам ОИЯИ. В разных точках к нему подключались типовые сетевые узлы-адаптеры для непосредственного подсоединения абонентов местных или удаленных (например, ПЭВМ из школ города). В качестве сетевых узлов были использованы адаптеры швейцарской фирмы Furrer-Gloor (сейчас их в ЛNЕТ около 35) с встроенными микропроцессорами и оперативной памятью.
    Программное обеспечение сетевого оборудования для ЛВС ОИЯИ на основе применения подобной техники было полностью разработано в Лаборатории вычислительной техники и автоматизации. Его основной задачей является образование (по заявкам абонентов сети) и одновременное поддержание системы виртуальных каналов (сеансов связи) через один общий физический канал (коаксиальный кабель). Начиная сеанс связи и проводя его, любой абонент сети может давать разнообразные команды тому сетевому узлу, к которому он подключен, через одну из входных линий-портов: это команды вызова или отключения встроенного строчного редактора текста, команды на выдачу общей справочной информации по работе с сетью (НЕLР), информации о загруженности и технических характеристиках портов того или иного узла сети, о средствах прерывания выдачи на экран его терминала и т.д.; он может, например, сам специальными командами провести настройку своего порта на ту или иную скорость передачи информации или указать, что следует считать признаком конца минимального сообщения (кадра, пакета) от него другому абоненту, если его не устраивают принятые по умолчанию (и запрограммированные в узле) соглашения.
    В простейшем случае абонент просто дает команду СОNNЕСТ на образование виртуального канала с кем-то другим, чей адрес он указывает (например, номер узла и номер порта) и сообщает, что начинает использовать этот канал. С этого момента его собственный узел и узел адресата поддерживают режим прозрачной передачи информации между двумя портами, пока не поступит сигнал о выходе из этого режима и не будет дан приказ DISCONNEСТ на разрыв связи, т.е. виртуального канала.
    Каждый узел в сети постоянно "слушает кабель", отбирая из него относящуюся к его абонентам информацию; кроме того, он периодически получает возможность отправить в кабель данные по обслуживаемым виртуальным каналам: в сети реализован маркерный метод доступа к общей среде передачи (кабелю). Причина собственной разработки программного обеспечения сети была самой прозаической: можно было заказать его изготовление одной из западных фирм за несколько сот тысяч долларов, и вот тогда-то Н.Н.Говорун и воззвал к профессиональной гордости своих учеников: "Денег мало, время не ждет, неужели сами не можем?!"
    Учитывая потребности в увеличении количества узлов и обслуживаемых абонентских линий, а также возможную заинтересованность других организаций в подобном оборудовании, в Лаборатории вычислительной техники и автоматизации была выполнена техническая разработка и начато изготовление узлов- аналогов или отдельных входящих в них плат на элементной базе стран СЭВ. При этом, в частности, было предусмотрено увеличение числа обслуживаемых узлом-аналогом линий-портов до 12. Соответственно и в описанном выше программном обеспечении (в последних версиях) расширены возможности настройки на различные типы плат или отдельных схем, на увеличенное количество портов узла и т. д.
    Кроме терминалов, абонентами ЛNЕТ перебывало множество машин самых разных типов: БЭСМ-6, СDС-6500, ЕС-1060, их концентратор ЕС-1010, кластер из пяти ЭВМ типа ЕС-1037, ЕС-1061, ЕС-1066 на общей дисковой памяти, РDР 11/70, ЭВМ семейства СМ; в последнее время - ЭВМ семейства DЕС (машины типа ИЗОТ 1055С, ИЗОТ 1056, СМ 1700). Если же говорить о терминалах, то в первые 2-3 года эксплуатации ЛNЕТ было подключено около 200 простых дисплеев. После чего начался бум с ПЭВМ, которых сейчас около тысячи в Институте и число их растет. Типовым программным средством обмена файлами между ними и перечисленными выше ЭВМ стала универсальная программа КЕRMIТ, ориентированная на работу по последовательным линиям и внедренная на всех типах ЭВМ в сети Института и многих других организациях.
    Примерно в 1988 г. совершился еще один важнейший для всей компьютеризации ОИЯИ шаг: сеть ЛNЕТ ОИЯИ стала абонентом международной компьютерной сети через центр коммутации пакетов (по правилам протокола типа X.25) в Московском всесоюзном научно-исследовательском институте прикладных автоматизированных систем (ВНИИПАС).
    Сеть давала нам, прежде всего, возможность прямого общения с физическими центрами стран-участниц (например, для того же обмена файлами), но все же главным ее достоинством был выход на западные сети: выход пусть медленный (в пределах 9600 бит/с), довольно дорогой и не всегда надежный, и все же это была своеобразная революция для всех нас в средствах межкомпьютерного общения (открывались возможности электронной почты, подключения в режиме удаленного терминала к машинам IВМ и VАХ Западно-Европейских и Американских исследовательских центров родственного профиля).
    На первом этапе соединение ЛNЕТ с международной компьютерной сетью было сделано достаточно просто: один из узлов-адаптеров на кабеле ЛNЕТ был отдан на обслуживание блока связи типа РАD (Package Assembler/Disassembler), в свою очередь выведенного через синхронный канал и модем на арендованную линию связи с ВНИИПАС. Любой абонент локальной институтской сети мог обратиться к своему узлу-адаптеру с запросом на соединение с международной линией через указанный выше узел и РАD. Задачей последних была сборка/рассылка строк от заказанных сеансов связки из разных точек ЛNЕТ, а также мультиплексирование нескольких сеансов в линии связи с Москвой.
    Основным заказчиком этих работ были физики, и в первую очередь те, что участвовали в совместных экспериментах в ЦЕРНе и обработке на ЭВМ получаемых данных; идя навстречу им под руководством Говоруна началась стыковка сетей.
    ЛNЕТ развивалась и в части предоставляемого сервиса (например, для пользователей ПЭВМ была сделана специальная внутренняя электронная почта, позволившая не только обмениваться письмами, но и делать заказы на препринты в научно-технической библиотеке ОИЯИ, читать Информационные бюллетени ЛВТА, справки о новостях в работе с сетью или отдельными машинами, приказы по институту или его отдельным подразделениям, объявления о семинарах), и в части предоставляемых мощностей. Как уже было сказано, в течение двух последних лет к ней был подключен кластер объединенных общей дисковой памятью двух машин ЕС-1037, двух ЕС-1066 и одной ЕС-1061.
    Машины ЕС-1037, сделанные на западной элементной базе, и общая дисковая память объемом 15 Гбайт фирмы МЕМОRЕХ специально покупались, чтобы разрубить узел ненадежности ЕС-овского хозяйства. Лицом к сетевому пользователю были в результате повернуты надежные, хотя и маломощные, машины ЕС-1037 для диалога, отладки и приема больших задач для передачи их через постоянные диски основным вычислителям ЕС-1066; в процессе счета могут быть использованы два матричных процессора. В частности, пока персональные ЭВМ еще не в полной мере взяли на себя формульные выкладки, ЕС-кластер стал основным общим держателем систем аналитических выкладок. Из 12 САВ, внедренных на базовых ЭВМ Центрального вычислительного комплекса (ЦВК ОИЯИ), наиболее широкое применение получили кроме SСНООNSНIР системы REDUСЕ и FORMАС для прикладных исследований в разных областях физики, математики, инженерии.
    Специализированные пакеты, созданные на их основе, распространились и в другие организации. Не в меньшей степени интерес представили для внешних организаций библиотека общего назначения "Дубна", а также инструментарий для ее сопровождения, созданные для ЭВМ серии ЕС. Время "перестройки ЦВК" не было только периодом перевооружения его ЕС-овской части. Требовалось в еще большей степени обеспечить физикам техническую базу, сервис и средства обмена информации, аналогичные применяемым на Западе, и в частности в ЦЕРНе. Активное внедрение ЭВМ семейства VАХ в системы сбора и обработки информации, связка ЭВМ в скоростные сети типа ЕТНЕRNЕТ, установление скоростных межсетевых каналов связи - вот задачи, беспокоившие нас в последние 2-3 года, и в первую очередь Н. Н. Говорун ставшего директором ЛВТА и, следовательно, несшего самую прямую ответственность за современность состояния ЦВК ОИЯИ и его средств связи с разными подразделениями Института и внешними организациями.
    Одним из результатов этого беспокойства стала организация параллельной ЛNЕТ и связанной с нею сети ЕTHERNЕТ, а также насыщение ее VАХ-подобной техникой и персональными компьютерами, работающими с этой техникой по правилам протокола DЕСNЕТ (и, следовательно, могущими с максимальной легкостью и эффективностью пользоваться ее виртуальными ресурсами: большими объемами дисковой памяти, общими базами данных, современными внешними устройствами типа сагtгidgе tареs и т. д.).
    Уже к концу 1989 г. на кабеле новой сети в корпусе ЛВТА были введены в эксплуатацию две машины VАХ-8350 с общей дисковой памятью порядка 12 Гбайт, устройствами типа сагtridge для работы с кассетами емкостью по 200 Мбайт, магнитофонами с плотностью записи до 6250 бит/дюйм; кроме того, на этом же кабеле был задействован центр обработки графической информации на базе четырехпроцессорной ЭВМ VАХП, рабочих станций РС АТ/386 и более мощной станции типа MEGATEK/WIZZARD 7555 для трехмерной графики.
Через концентраторы терминалов типа DECSERVЕR была установлена группа терминалов VТ220 для общего пользователя. Вдобавок всю сеть ЛNЕТ состыковали с этим участком ЕТНЕRNЕТ по 16 последовательным линиям. Это сразу дало возможность уже на данном этапе обращаться к новым эффективным элементам ЦВК в ЛВТА из любого места в институте, на скоростях порядка 9,6 Кбит/с. В 1990 г. "скоростная" (до 10 Мбит/с) ЕТНЕRNЕТ пошла за пределы корпуса ЛВТА и охватила уже половину общей площадки института: это делалось прокладкой оптоволокна между разными зданиями, вставкой между различными его участками коаксиальных кабелей и подключением к этим кабелям отдельных машин в корпусах (типа ИЗОТ1056, СМ 1700, VАХ, РС) или их "цепочек" (так называемых "тонких ЕТНЕRNЕТ"). Две из наиболее удаленных от ЛВТА машин типа ИЗОТ, куда в этом году не успел дойти основной кабель ЕТНЕRNЕТ, были подключены к мультиплексорам VАХ'в по последовательным линиям.
    Тем самым общая локальная вычислительная сеть ОИЯИ, сложившаяся на базе подсетей ЛNЕТ и ЕТНЕRNЕТ, к концу 1990 г. стала выглядеть так, как это представлено на (рис.4) , где уже нет БЭСМ-6. Эта машина сыграла свою роль и была выведена из эксплуатации в конце 1989 г. Многое из сделанного для нее нашло применение в реализации ее серийных "потомков", и в частности в машине Эльбрус-Б. Учитывая большой программный задел, созданный в разных организациях, небольшая группа специалистов ЛВТА во главе с И.Н.Силиным (основного в "команде Говоруна" разработчика математического обеспечения БЭСМ-6) спроектировала настольный вариант машины, названной "МИКРОБ-ом" и способной не только выполнять старые программы БЭСМ-6, но и имеющей расширенный набор команд, существенно большую оперативную память и т.п. (т. е. многое из того, что было добавлено в конструкцию Эльбрус-Б). Была подготовлена документация для передачи заводу на серийное изготовление, а образец работающей машины продемонстрирован участникам международного семинара в Дубне...
    Отметим сразу, что появление в локальной сети машин семейства DЕС с операционной системой типа VMS позволило быстро расширить возможности связи через международную компьютерную сеть: сначала на ИЗОТ1056, а затем на MVАХ и VАХ в ЛВТА были поставлены программные пакеты РS1 (программные интерфейсы для работы в сетях типа X.25), и функции РАD'а были переданы данным машинам. Это расширило до 16 число одновременно проводимых по линии связи с этой сетью сеансов, позволило ввести режим "Электронного телефона", расширило возможности внутриинститутской и внешней электронной почты. Стандартные почтовые службы появились практически на всех основных машинах сетевой структуры. Ее "стратегическая карта" чертилась еще при Н.Н.Говоруне в 1988-1989 годах. Сбылось одно из предвдений того времени: к концу 1990 г. наконец-то перестал ощущаться дефицит вычислительного ресурса (конечно, это временное явление, и все же...). Сбылось и другое предвидение: о неудовлетворенности возможностями внешних компьютерных связей. Предвидевшие не просто констатировали факт на будущее, была создана рабочая группа из представителей системщиков (во главе с Говоруном) и физиков, наиболее заинтересованных в развитии связей. Самыми активными из них оказались физик-теоретик Д.В.Ширков и участники коллаборации ДЕЛФИ (совместного с ЦЕРНом эксперимента) Л.Г.Ткачев и Г.В.Мицельмахер. К деятельности этой группы стали активно привлекаться и представители целого ряда других организаций стран - участниц ОИЯИ, а результатом стал так называемый "проект КОКОС" (название выдумали физики как сокращение от "космическая компьютерная связь"). Остановимся на нем поподробнее, потому что, как кажется, он представляет самостоятельный интерес (независимо от того, в какой степени он будет реализован: многое зависит от таких прозаических вещей, как политика и деньги).
    Цель проекта - создание на базе ОИЯИ и станции космической связи "Дубна" (СКС-2) компонент международной скоростной компьютерной сети, объединяющей через спутниковые и наземные каналы связи в качестве своих абонентов ОИЯИ и основные институты стран-участниц для повышения эффективности совместных научных исследований и обеспечения доступа к западным физическим центрам и сетям ЭВМ.
    Одним из основных параметров проектируемой сети является не зависящая от расстояния высокая надежность передач информации (с достоверностью не ниже 10-6) и достаточно широкий диапазон скоростей этих передач (9,6 Кбит/с, 64 Кбит/с, 2 Мбит/с) с перспективой его расширения.
    Одной из главных задач ставится подключение вновь создаваемой сети к уже существующим компьютерным сетям в физике высоких энергий (НЕРNЕТ) и научно-исследовательской сети ЕАRN/ВIТNЕТ.
    Техническое и программное обеспечение управления работой сети является задачей ОИЯИ, ИТЭФ (Москва), ИФВЭ (Серпухов), ИЯФ СО АН СССР (Новосибирск), ИИЯФ МГУ и ряда других организаций в сотрудничестве с подразделениями Министерства связи СССР и организаций ИНТЕРСПУТНИК и INTELSAT.
Подавляющее число компьютерных сетей, существующих в настоящее время, арендует для индивидуальных пользователей наземные телефонные линии и обеспечивает обмен информацией с их терминалами и персональными ЭВМ со скоростью не более 9,6 Кбит/с (что достаточно, например, для небольшой электронной почты. Одним из примеров такой "почтовой" сети в СССР является RELСОМ, реализующая выход на западную сеть типа EUNЕТ через центр коммутации в Институте атомной энергии им. Курчатова, взаимодействующем с объединением ДЕМОС (их услугами с 1991 г. пользуется и ОИЯИ)).
    Типовая скорость межкомпьютерной связи в сети НЕРNЕТ - от 64 Кбит/ до 2 Mбит/с. Участие в развитии физики высоких энергий в таких центрах как СЕRN, FNAL, SLAC, DESY, а в будущем и на базе ускорительнонакопительного комплекса (УНК) в ИФВЭ (Серпухов) и суперколлайдера SSC в США, приводит к необходимости создания и для стран восточной Европы, СССР скоростных компьютерных сетей, которые будут подключены к западным и позволят обмениваться потоками цифровой информации со скоростью 64 Кбит/с, а в последующем - 2 Мбит/с. Аналогичные задачи стоят и перед физикой низких и промежуточных энергий, теоретической физикой. Скоростные компьютерные сети создадут новые возможности, в частности позволят:

  • передавать ограниченное число наиболее интересных событий с экспериментальных установок членам коллабораций, а с увеличением скорости до 2 Мбит/с
  • передавать большие, статистически значимые массивы экспериментальных данных в оff-line режиме;
  • организовать передачу и анализ на удаленных ЭВМ статистически значимой части экспериментальной информации в оп-liпе режиме непосредственно во время работы установки на пучке ускорителя;
  • контролировать состояние экспериментальной установки, включенной через свои оп-liпе компьютеры в сеть, непосредственно в период подготовки и проведения сеансов на ускорителе;
  • проводить международные телеконференции как по избранным вопросам физики, так и по всему спектру проблем в рамках какой-нибудь большой коллабораций, какой является, например, коллаборация ДЕЛФИ на ускорителе в ЦЕРНе.

    А теперь в двух словах об идеях схемы подключения к сети типа НЕРNЕТ, заложенных в проекте КОКОС (рис.5). Станция космической связи СКС-2 находится в 5-6 км от ЛВТА ОИЯИ и располагает радиорелейной линией (РРЛ) связи с Москвой и несколькими приемопередающими комплексами, взаимодействующими со спутниками на геостационарных орбитах, в том числе американским спутником INTELSAT VA F10 (24,50 западной долготы) и советскими спутниками системы ГОРИЗОНТ. INTELSАТ может быть использован для компьютерной связи по скоростному каналу с сетевыми узлами на европейском и североамериканском континентах (например, через наземные станции в Италии, Германии, Швейцарии), ГОРИЗОНТ - для доступа к этому общем каналу и возможного взаимного обмена информацией через центр коммутации в ЛВТА ОИЯИ для ряда институтов его стран- участниц (в том числе СССР), если эти институты способны приобрести собственные портативные антенные установки. В 1990 г. между ЛВТА ОИЯИ и СКС-2 уже были проложены кабельные линии связи (в том числе для 64-Кбитного обмена); предусмотрено приобретение коммутационного оборудования типа IР-ROUТЕК (сisсоROUТЕК), аналогичного применяемому в ЦЕРНе (с синхронными каналами ввода-вывода на разные скорости и внутренними средствами поддержки сетевых протоколов типа ТСР/DЕСNЕТ/Х.25); идет проработка вариантов использования одного из московских центров коммутации наземных линий для соединения с центром коммутации в ОИЯИ через радиорелейную линию связи, а также согласование политических, финансовых и технических вопросов с администрациями западных хозяев сетевых узлов и средства связи из упомянутых выше стран.
    Может быть, что многое из задуманного не удастся осуществить; может показаться, что та же группа, начавшая работать при Николае Николаевиче Говоруне по проекту КОКОС, чересчур смело и, мягко говоря, нахально замахнулась на подобную вещь. Возможное оправдание - разве что влияние Говоруна, никогда не боявшегося затевать самые смелые и казавшиеся фантастическими или непосильными работы.

Журнал "Программирование", ISSN 0132-3474, N 3, 1991, стр.15-29

   Copyright © LIT, JINR , 2006
    Webmaster : @jinr.ru

|    About    |    News    |    Activities    |    Computing & Information resources    |