前蘇聯(lián)/俄羅斯軍用計(jì)算機(jī)處理器研制歷史及現(xiàn)狀

邢婷婷

冷戰(zhàn)時(shí)期，作為超級(jí)大國(guó)的前蘇聯(lián)與美國(guó)抗衡走獨(dú)立發(fā)展道路，在計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域取得了很高的成就。前蘇聯(lián)首屈一指的計(jì)算機(jī)技術(shù)科研機(jī)構(gòu)—列別捷夫精密機(jī)械與計(jì)算技術(shù)研究所先后研制了М-40和“厄爾布魯士”系列中央處理器，用于航天工程、核武器和防空武器系統(tǒng)等軍事裝備中。

前蘇聯(lián)在軍用中央處理器研制領(lǐng)域成績(jī)斐然

1959年，前蘇聯(lián)研制出第一臺(tái)真空管計(jì)算機(jī)М-40。在前蘇聯(lián)第一次成功實(shí)施的反導(dǎo)試驗(yàn)中使用了該型計(jì)算機(jī)。

1973年，列別捷夫精密機(jī)械與計(jì)算技術(shù)研究所研發(fā)了前蘇聯(lián)第一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)，命名為“厄爾布魯士”（厄爾布魯士山是高加索山脈的最高峰，前蘇聯(lián)第一高峰，是俄羅斯民族力量與勇氣的象征）。

1978年，前蘇聯(lián)開(kāi)發(fā)出了世界第一臺(tái)超標(biāo)量處理器“厄爾布魯士-1”。該型處理器主要?dú)w前蘇聯(lián)國(guó)防部使用。現(xiàn)在，所有西方的超標(biāo)量處理器使用的都是同一種結(jié)構(gòu)。西方第一臺(tái)超標(biāo)量處理器出現(xiàn)于1992年，比前蘇聯(lián)晚了15年。

1984年，在“厄爾布魯士-1”處理器的基礎(chǔ)上，科研人員完成了有10個(gè)超標(biāo)量RISC處理器的“厄爾布魯士-2”計(jì)算機(jī)，它通常被認(rèn)為是前蘇聯(lián)第一臺(tái)真正意義上的超級(jí)計(jì)算機(jī)。據(jù)2001年3月1日《紅星報(bào)》披露，前蘇聯(lián)第二代導(dǎo)彈防御系統(tǒng)、航天飛行控制中心、當(dāng)量為1億噸TNT的“阿爾扎馬斯-16”超級(jí)氫彈、“車?yán)镅刨e斯克-70”核彈的數(shù)據(jù)計(jì)算等等使用的都是該型計(jì)算機(jī)。據(jù)俄媒體消息，該型計(jì)算機(jī)還用于А-135導(dǎo)彈防御系統(tǒng)和列入莫斯科空天防御系統(tǒng)的“頓河-2Н”多功能雷達(dá)控制系統(tǒng)。

1986年，前蘇聯(lián)又開(kāi)始了“厄爾布魯士-3”的研制工作。該型計(jì)算機(jī)基于全新的結(jié)構(gòu)理念設(shè)計(jì)，擁有16個(gè)處理器。該研發(fā)項(xiàng)目一直持續(xù)至1994年，但由于種種原因沒(méi)有批量生產(chǎn)。

英特爾公司受益于前蘇聯(lián)解體導(dǎo)致的人才流失

前蘇聯(lián)解體，導(dǎo)致大批計(jì)算機(jī)頂尖人才和技術(shù)流失，而美國(guó)等西方國(guó)家則是最大的受益者。據(jù)俄“軍事觀察”網(wǎng)站和俄文版維基百科披露，英特爾與“厄爾布魯士”處理器有著血緣關(guān)系，奔騰III的結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)工作正是由前蘇聯(lián)“厄爾布魯士”研發(fā)小組成員之一弗拉基米爾·潘特科夫斯基領(lǐng)導(dǎo)的。

曾任英特爾首席處理器設(shè)計(jì)師的潘特科夫斯基1970年畢業(yè)于莫斯科物理技術(shù)學(xué)院，之后在列別捷夫精密機(jī)械與計(jì)算技術(shù)研究所任職，參與了“厄爾布魯士-1”和“厄爾布魯士-2”的研發(fā)工作。他于1990年初移民美國(guó)，1993年開(kāi)始在英特爾公司工作。他把許多前蘇聯(lián)開(kāi)發(fā)出來(lái)的先進(jìn)技術(shù)都帶到了英特爾。

俄羅斯注重獨(dú)立發(fā)展軍用中央處理器

普京上臺(tái)伊始，就于2000年6月批準(zhǔn)了俄《國(guó)家信息安全學(xué)說(shuō)》，提出重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的“關(guān)鍵技術(shù)”包括：高性能計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能化技術(shù)、信息攻擊與防護(hù)技術(shù)以及相關(guān)的軟件技術(shù)等。

隨著俄國(guó)內(nèi)政局逐步穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)形勢(shì)趨于好轉(zhuǎn)，俄軍的信息化建設(shè)也隨之進(jìn)入快速發(fā)展階段。2010年12月，俄通過(guò)《2011～2020年國(guó)家武器綱要》，計(jì)劃于2015～2020年建成全軍統(tǒng)一的自動(dòng)化數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并以此為基礎(chǔ)建成全軍統(tǒng)一戰(zhàn)場(chǎng)信息空間。

2011年，在列別捷夫精密機(jī)械與計(jì)算技術(shù)研究所一個(gè)分支機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上成立的“莫斯科SPARC技術(shù)中心”公司研制出“厄爾布魯士-2C+”中央處理器，并通過(guò)國(guó)家測(cè)試驗(yàn)收。這款處理器采用90納米制造工藝，主頻為500兆赫茲。

在立足本國(guó)獨(dú)立發(fā)展的同時(shí)，俄還使用了一定數(shù)量的外國(guó)研制生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)軟硬件設(shè)備和電子元器件等。近年來(lái)，俄還開(kāi)發(fā)了可在Intel、Sparc和MIPS等硬件平臺(tái)上運(yùn)行的軍用操作系統(tǒng)。

為加強(qiáng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)防御和安全，2011年12月，俄通訊與大眾傳媒部發(fā)布了開(kāi)發(fā)基于Linux內(nèi)核操作系統(tǒng)的國(guó)家軟件平臺(tái)的決定，以便在國(guó)家機(jī)關(guān)、軍事領(lǐng)域和教育系統(tǒng)替換現(xiàn)有的Window系統(tǒng)。

2013年7月，俄副總理羅戈津稱，因斯諾登事件，俄將不再進(jìn)口外國(guó)軍用電子器件，必須確保關(guān)鍵電子元器件由本土生產(chǎn)和供應(yīng)，以規(guī)避黑客入侵的風(fēng)險(xiǎn)。羅還表示，配有軟件的進(jìn)口武器裝備同樣存在危險(xiǎn)。

2014年4月俄媒體披露，“莫斯科SPARC技術(shù)中心”公司開(kāi)發(fā)出“厄爾布魯士-4C”新型微處理器，并準(zhǔn)備批量生產(chǎn)。該處理器的首次亮相是在今年3月份舉行的“新電子-2014”專業(yè)展覽會(huì)上。

“厄爾布魯士-4C”是一款4核64位處理器，主頻為800兆赫茲。處理器采用了65納米制造工藝，平均功率40瓦特。與上一代產(chǎn)品“厄爾布魯士-2C+”相比，新處理器的多項(xiàng)功能均有改進(jìn)：支持Intel/AMD 64位代碼二進(jìn)制翻譯；增加了多線程下的二進(jìn)制轉(zhuǎn)換，擴(kuò)大了高速緩存；重新設(shè)計(jì)內(nèi)存子系統(tǒng)，在DDR3-1600的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大了內(nèi)存通道，提高了在多處理器系統(tǒng)中的運(yùn)行效率。

“厄爾布魯士-4C”的主要特點(diǎn)是：

獨(dú)立開(kāi)發(fā)，具有極高的安全性和可靠性

據(jù)俄新社報(bào)道，“厄爾布魯士-4C”處理器的所有關(guān)鍵元器件、硬件和軟件均由“莫斯科SPARC技術(shù)中心”公司專家獨(dú)立研發(fā)，以消除使用國(guó)外產(chǎn)品存在的安全隱患，且增加了防黑客入侵功能。該處理器使用壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍廣，適用于軍事等對(duì)安全性和可靠性要求高的領(lǐng)域。

功能強(qiáng)大，可與國(guó)際領(lǐng)先的微處理器相媲美

“厄爾布魯士-4C”的某些單項(xiàng)技術(shù)尚落后于世界領(lǐng)先水平，如采用65納米制造工藝，而英特爾Intel i3和Intel i5處理器采用22納米制造工藝；主頻為800兆赫茲，英特爾Haswell處理器的標(biāo)稱頻率可達(dá)3.5吉赫茲。但在處理實(shí)際任務(wù)時(shí)，其運(yùn)行速度可與國(guó)際領(lǐng)先的微處理器相媲美。這符合俄制裝備的一貫特點(diǎn)：系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成好，整體性能優(yōu)異。俄善于用低于西方水平的單項(xiàng)技術(shù)，組成總體性能優(yōu)于西方的武器系統(tǒng)和技術(shù)裝備。

通用性好，支持Windows和獨(dú)立研發(fā)的操作系統(tǒng)

俄技術(shù)人員在Linux2.6.33內(nèi)核版本基礎(chǔ)上為該處理器研制了專用的“厄爾布魯士”操作系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了其安全性。此外，該處理器支持Intel/AMD 64位代碼二進(jìn)制翻譯，可運(yùn)行最新型的Windows操作系統(tǒng)，通用性好。

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普遍運(yùn)用，電子戰(zhàn)、網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)及電磁戰(zhàn)將成為未來(lái)主要的作戰(zhàn)樣式。俄立足本國(guó)、獨(dú)立自主研發(fā)軍用計(jì)算機(jī)軟硬件設(shè)備和其他信息技術(shù)設(shè)備的做法對(duì)我軍的信息化建設(shè)具有重要的借鑒意義。endprint