PV109: Historie a vývojové trendy ve VT Výpočetní technika používaná v ČSSR a na UJEP Luděk Matýska a Eva Hladká Fakulta informatiky Masarykovy univerzity podzim 2013 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 1 / 36 • Většina pocházela ze zemí východního bloku • U nás výzkum a vývoj sálových a střediskových počítačů na VUMS (Antonín Svoboda) • Výroba např. v ZPA Čakovice • 8bitové počítače řady TNS (Ten Náš Systém) vyráběny v JZD Slušovice • Některé typy představeny již dříve (viz 4. přednáška) Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 2/36 SMEP - Systém malých elektronických počítačů - SM • kopie minipočítačů DEC PDP, DEC VAX, HP 2100 a HP 21MX • Později i mikropočítače, zařízení pro off-line přípravu dat a PC JSEP - Jednotný systém elektronických počítačů („jedinaja sistěma" EC) • Kopie počítačů rodiny IBM 360 (později IBM 370) - to se ovšem úředně tajilo • Tři řady • 1. řada (podle IBM 360) • např. EC 1020 (SSSR + Bulharsko), EC1032 (Polsko) • EC 1021 - vyráběn v ČSSR, omezená kompatibilita, vlastní OS • 2. řada (podle IBM 370, virtuální paměť, možnost terminálové sítě) -např. EC 1025 a např. EC 1025 (ČSSR), EC 1055 (NDR), EC 1061 (SSSR) • 3. řada (víceprocesorové systémy) • např. EC 1027 (ČSSR) Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 3 / 36 • Charakteristické rysy • pevná čárka binární • pevná čárka dekadická s proměnnou délkou slova • pohyblivá čárka (jednoduchá, dvojitá, popř. i čtyřnásobná přesnost) • Software • Kopie operačních systémů IBM (DOS, OS, SVM). Jen VÚMS pokračoval v tradici nebýt kompatibilní (DOS2, DOS3, DOS 4). • Zpočátku vše orientováno na děrné štítky a dávkové zpracování; později terminály • Operátor ovládal z konzoly (psací stroj, později terminál) • Pod OS velmi bohatý jazyk pro řízení úloh (shell) - jen 3 běžně používané příkazy, ale popis na stovkách stran • Bohatá SW výbava - Assembler, Fortran, Cobol, PL/I, RPG, Basic, APL, Lisp; databázové systémy (IDMS, IMS aj.) • Bohatá nabídka služeb operačního systému, ale volání jen z assembleru Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 4/36 • General Precision (USA), vyráběn též v licenci v Německu 9 První počítač v Brně (VUT) • První počítač na světě, jehož logické obvody byly optimalizovány počítačem • Pevná řádová čárka (reálná čísla jl); pohyblivá čárka programově • Operační paměť: mg. buben - 64 stop po 64 slovech; • Registry taktéž na bubnu (přídavné stopy); bez vnější paměti • Vstup: el. psací stroj, snímač děrné pásky (300 znaků/s) • Výstup: el. psací stroj (10 znaků/s), děrovač pásky (20 zn./s) • Velikost: jako psací stůl • Rychlost • v pevné čárce při optimalizaci 300 operací za sekundu • bez optimalizace 40 op./s • v interpretované pohyblivé čárce 3 op./s Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 5/36 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 6/36 Minsk 1 • Dovezen v malém počtu kusů, jeden z nich instalován ve výzkumném ústavu MEZ Brno • Tranzistorový, dvouadresový, bez vnější paměti, sálový počítač • Feritová operační paměť, 1024 slov • Vstupní zařízení: děrná páska • Výstupní zařízení: úzká numerická tiskárna • Rychlost: 1000 operací za sekundu (v pevné čárce) Minsk 2 o Poměrně bohatý strojový kód, pevná i pohyblivá řádová čárka, indexregistry • Operační paměť 4096 slov po 37 bitech • Vnější paměť: magnetické pásky (s přímým přístupem!) • Rychlost: 10 000 operací za sekundu (v pevné čárce) Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 7 / 36 Minsk 22 • Modernizovaná verze Minsku 2 • Dva bloky vnitřní paměti (s nevýhodným adresováním) • Speciální instrukce, která umožňovala v omezené míře m u Iti programová ní • Široká alfanumerická řádková tiskárna (latinka i azbuka). Jiný alfanumerický kód než u děrné pásky • První hromadně rozšířený počítač v Československu (kolem 100 kusů). Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 8/36 • Přepracovaná a tranzistorová verze Eposu 1 • Čistě dekadický počítač (bez možnosti ukládat binární data) • Aritmetická jednotka jako přídavné zařízení - pevná i pohyblivá řádová čárka • Feritová paměť až 40 000 slov, 9 registrů + střádač o Hardwarově řešené m u Iti programová ní (až 5 souběžných programů) • Samoopravný kód v operační paměti i vnějších pamětech • Rychlost: 20 000 op./s • Software • ZOS (Základní OS) - orientovaný na mag. pásky, později i pro data na disku • Assembler, Fortran, Cobol, RPG • Další programové prostředky vytvořili uživatelé (autokódy aj.) Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 10 / 36 Oživovaní sálového počítače ZPA600 (ZPA Čakovice 1970) Zdroj: http : //http: //www. obsluznaspol. cz/i-Vojtech-Sedlaček-ZPA600 .html Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 11 / 36 • První počítače na UJEP byly instalovány v roce 1968 • Před tím zpracování úloh probíhalo na • VUT - počítače LGP30 a SAAB • Vojenské akademii - počítač Minsk 22 o Vědecko-metodické výpočetní středisko při Katedře matematických strojů Přírodovědecké fakulty UJEP • Vzniklo v roce 1968 • Zárodek dnešního Ústavu výpočetní techniky MU • Prvním počítačem byl analogový AP-4 (1967) • V srpnu 1968 instalován MSP 2A Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 12 / 36 • Feritová paměť + registry založené na zpožďovacích linkách • Pro ovládání sloužil psací stroj a panel s tlačítky pro vlastní start • 2 snímače a 2 děrovače pětistopé děrné pásky • 16sloupcová číslicová tiskárna + 128 sloupcová ,,rychlotiskárna" • Rychlost cca 8000 operací/s • MSP neměl operační systém, programy se zaváděly pomocí zavaděče • Programování bud' ve strojovém kódu, nebo v autokódu (jednoduchý jazyk podobný MAT 2 u Minsku 22) • Stejný model měli na VUT, doc. Hořejš obratem zorganizoval společné semináře • Vysoká nespolehlivost, provozován 8 let, v roce 1976 se definitivně rozpadl Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 13 / 36 • Pripojení magnetopáskových jednotek • Počítač neměl původně žádnou vnější paměť pro ukládání dat a programů • Jeden z techniků vymyslel způsob připojení magnetopáskových jednotek z jiných počítačů • Podobné úpravy posléze provedeny i jinde (UK Bratislava, VŠP Nitra, VUT, Plzeň) • Souřadnicový zapisovač Benson • Překladače • Překladač autokódu • Rada dalších překladačů, které vznikly jako studentské práce • Některé z nich převzaty jako součást základního programového vybavení Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 14 / 36 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 15 / 36 • Do provozu uveden v létě 1979 • Paměť 512 KB feritové RAM, 6 jednotek výměnných disků po 29 MB, 4 jednotky magnetických pásek • 2 snímače děrných štítků (až 10 štítků/s), 2 řádkové rychlotiskárny (10 řádků/s), snímač a děrovač děrné pásky • Souřadnicový zapisovač DIGIGRAF 1008 a elektromechanický psací stroj pro obsluhu • Operační systém OS/EC - kopie systému IBM OS/360 • Překladače jazyků FORTRAN IV, COBOL, PL/1, RPG, Assembler, Algol 60 a později Pascal o Určen pro vývoj a provoz ekonomických agend a vědeckotechnické výpočty • Postupné rozšiřování sestavy (zvýšení počtu diskových jednotek, velikosti operační paměti, .. .) • Vlastní rozvoj platformy - podpora 8" disketových mechanik, propojení na standardní kanálové rozhraní sálových počítačů Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 16 / 36 • Koncern 80. let došlo nahrazování modely z řady JSEP II • V létě 1989 instalován EC-1027 (kopie rodiny IBM 370, zpětně kompatibilní z předchozí generací) • Vyšší spolehlivost i výkon • 4 jednotky pevných disků Memorex (kapacita 317 MB) namísto standardně dodávaných disků bulharské výroby (vysoce poruchových) • Operační systém SVM (odvozen od IBM VM/370) • lepší možnosti interaktivní práce • „virtuální počítač" pro každého uživatele • další překladače - Fortran 77 a C • Vlastní vývoj • rozvoj distribuovaného sběru a zpracování dat • vývoj programu pro přenos dat mezi jednotlivými systémy (EC-1027 a PDP 11/34, resp. EC-1027 a PC) • budování počítačových sítí Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 18 / 36 • 1990: Akademické iniciativa IBM v Československu - demonstrace možností moderních technologií • Na ČVUT v Praze instalován sálový počítač IBM-3090 • připojen k EARN/BITNET - síť sálových počítaču IBM řady 360 a vyšších • komunikační linka o kapacitě 9600 b/s • Na ČVUT, UK v Praze, MU v Brně a SVŠT v Bratislavě byly umístěny komplexy po 20 terminálech a 10 IBM PS/2 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 20 / 36 • Repasovaná centrální jednotka + diskový subsystém • 8x rychlejší než EC-1027 • po doplnění akcelerátoru aritmetiky asi 30x rychlejší ve vědeckotechnických výpočtech Hitachi HDS 6600 na Burešová • HDS 6600 připojen k EARN/BITNET samostatnou linkou, později rozšířen o Ethernet adaptér o Upgrade OS na IBM VM/SP-370 s podporou TCP/IP • Uzel vm.ics.muni.cz, připojení 64 kb/s linkou do Internetu Ukončení provozu posledního sálového počítače pak urychlilo stěhování UVT do budovy na Botanické 68a na konci roku 1995. Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 21 / 36 • Počítač určený pro výzkum a výuku - interaktivní režim práce • Instalován v suterénu budovy matematiky na Janáčkově náměstí v létě 1980 • 16bitový procesor (až 300 000 operací/s), modul pro výpočty v pohyblivé řádové čárce, modul správy paměti, 256 KB operační paměti • Operační systém RSX-11M a velké programového vybavení (např. databázový systém DATATRIEVE-11, knihovna vědeckých podprogramů SSP) • Rozsáhlé příslušenství: • 2 výměnné disky (28 MB) • 2 mechaniky kazetových disků (2,5 MB) • magnetopásková jednotka pro 8" média • 7 terminálů VT100 a jeden semigrafický terminál VT-55 • snímač děrných štítků a širokořádková tiskárna • Provoz byl ukončen v roce 1991 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 22 / 36 Celkový pohled na PDP-11/34 Terminály VT-100 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 23 / 36 • Rozširovaní výpočetní techniky do kanceláří • umisťovány především na děkanáty fakult • zkrácení doby zpracování a snížení chybovosti • Výrobce Zbrojovka Brno (řady Consul 2711-2715) • Dodávány ve formě pracovního stolu se zabudovaným mikropočítačem, klávesnicí obrazovkou a 8" disketovou mechanikou • Programování v Assembleru • Sirael • „stavebnice" pro tvorbu aplikací bez nutnosti programování • Sirael tvořily tři vizuální editory a jeden interpret • Principy se později objevily ve vývojových prostředích OOP jazyků (vizuální tvorba oken, práce s výjimkami, .. .) • Autorská dvojice J. Franěk a J. Zlatuška Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 24 / 36 • Začátky standardních mikropočítačů na UJEP spadají do roku 1982 • SDK-85 - jednodeskový mikropočítač • propašován jako náhradní díl k PDP-11/34 spolu s rozšiřujícími obvody • připojování periferií: kazetový magnetofon, VT100, tiskárna • vytvoření počítačové sítě pro přenos souborů: PDP-11/34, EC-1033, SDK-85 • SAPI-1 (od 1983) - výrobce Tesla Liberec • Mikropočítačová stavebnice: jednotka s Intel 8080, klávesnice, kazetový magnetofon, televizor • Modulární - připojování dalších periferií, včetně PDP-11/34, výroba vlastních rozšiřujících karet • Programování v MicroBasicu, po připojení disketových mechanik portován OS CP/M • Spolehlivé a dostupné přístroje, používané na vědeckých pracovištích • spojení se spektometrem na katedře anorganické chemie PřF či na plastické chirurgii na LF, náhrada konzoly EC-1033 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 26 / 36 • Napojování mikropočítačů na minipočítač PDP-11/34 • původně sloužilo PDP jako externí pamět • později napojování nestandardních periferií na PDP-11/34 přes SAPI • První počítačově vytisknutá skripta na univerzitě byla napsána na PDP a vytištěna z tiskárny CONSUL • SAPI s OS CP/M včetně síťové podpory a rozšířenou pamětí na 16 kB využíván jako RAM-disk pro PDP • Programy GET a PUT pro přenos souborů mezi různými typy počítačů po různých linkách včetně modemového propojení • První routery na univerzitě byly postaveny na bázi PC s kartou SRP (vznikla na základě zkušeností se zaváděním mikropočítačů) • Začátkem 90. let přechod na osobní počítače a s nimi i další rozvoj počítačové sítě Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 28 / 36 • Výkon osobních počítaču nestačil pro výpočetně náročné vědecké výpočty • 1994: Projekt Zavádění superpočítačových technologií na vysoké školy v České republice • Vítězem se stala firma SGI, která nabídla nejvyšší výkon jak centrálních strojů, tak nabízených stanic (disponovaly vynikající grafikou a pokročilým vývojovým prostředím) • Dodány tři systémy třídy POWER Challenge (UK, MU, VUT), predradný počítač Challenge S a 12 pracovních stanic Indy za cca 135 mil. Kč Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 29 / 36 Power Challenge na MU • 4 procesory MIPS R8000, 1 GB RAM a 10 GB diskové kapacity (srovnejte s Hitachi HDS 6600) • Výkon procesoru až 300 MFLOPS, tj. teoreticky více než 1 miliarda op./s • 64bitový OS IRIX, rozsáhlé vývojové prostředí - knihovny 2D a 3D grafiky, překladače C/C++, Fortran a Pascal • Zakoupeny licence programů pro potřeby technických a přírodních věd • mechanika tuhých těles a tekutin: ANSYS, Fluent, MARC/MENTAT, PAM-CRASH • kvantová a molekulární chemie a fyzika: Gaussian, SPARTAN, programy firmy Biosym • celouniverzitní licence Maple a numerická knihovna NAG pro Fortran Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 30 / 36 • 1996: Projekt Superpočítačová centra vysokých škol na upgrade stávajících systémů • Na MU proběhla výměna systému POWER Challenge L za větší XL vybaveném 12 procesory MIPS R10000 • 12 procesom MIPS R10000 @ 195 MHz a 1 MB Cache • 2 GB RAM a 40 GB diskové kapacity • až 400 MFLOPS a 200 MIPS • počítač se jen těsně nedostal do seznamu TOP500 • 1998: Projekt do programu INFRA2 na obnovu zastaralého vybavení • Pořízen počítač SGI Origin 2000 • 32 procesoru, sdílená operační pamět 16 GB a 150 GB diskové kapacity, rozhraní ATM • Pořízení počítače napomohlo vstup ČR do NATO • Na konci roku 1998 pořízen SGI ONYX • 8 procesom MIPS R10000, 8 GB RAM, 2x grafický subsystém Reality Engine • V roce 1999 dokoupeno propojení pro ONYX a Origin, čímž vznikl _jeden ze dvou nejvýkonnějších výpočetních systémů v ČR_ Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 31 / 36 Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 32 / 36 • V roce 1998 idea MetaCentra převedena na CESNET • Investiční aktivity MU utlumeny i pro nedostatek příležitostí • 2006 pořízeny dva 8 procesorové (AMD) počítače SUnFire X4600 (80 jader každý) • 2011 zahájen projekt CERIT-SC, v jehož zámci bylo pořízeno • 112 uzlů s 2x8 core Intel E5-2670 2,6GHz a 128GB RAM, celkem 1792 core • 32 uzlů s 2x4 core Intel E5-2643 3.3GHz a 128GB RAM, celkem 256 core • 20 uzlů s 8x10 core Intel E7-2860 (a E-4860) 2,26GHz, 512GB RAM, celkem 1600 core • SGI UV2 server s 48x6 core Intel E5-4617 2,9GHz a 6TB RAM, celkem 288 core Vše propojeno Infiniband rychlou sítí (20-40 Gbps), na data uživatelů je k dispozici cca 0,6 PB úložného prostoru • HSM systém s kapacitou cca 3,5 PB (diskový MAID systém) Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 33 / 36 • Výkonná výpočetní technika se pořizovala v rámci celorepublikových aktivit • MU patřila vždy k největším uživatelům, zejména v oblasti výpočetní chemie a fyziky • V roce 1994 založeno Superpočítačové centrum Brno (SCB) • Systém SGI Origin 2000 představoval výkonnostní špičku v celé ČR • Po roce 1999 přestaly být vypisovány programy podpory infrastruktury a v rámci ČR • Začátek 21. století doprovází spíše orientace na clustery, tvořené v podstatě standardními servery s procesory Intel nebo AMD • Od roku 2011 znovu přebírá iniciativu prostřednictvím projektu a centra CERIT-SC Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 34 / 36 1967 AP-4 - analogový počítač (ČSSR) 1968 MSP 2A - malý samočinný počítač (ČSSR), první číslicový počítač na MU 1979 EC-1033 - sálový počítač (SSSR, kompatibilní s IBM 360), dávkové zpracování - ekonomické agendy, výuka 1980 PDP-11/34 - 16-bitový minipočítač (USA), interaktivní přístup - výuka, výzkum 1981 Consul - disketová pracoviště (Zbrojovka Brno), pořizování dat na floppy disky 1981 SAPI-1 - 8-bitový mikropočítač (ČSSR), řízení laboratorních zařízení a experimentů 1986 PC10 - první počítač třídy PC na UJEP (Commodore) Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 35 / 36 1987 PC TNS - slušovické počítače třídy PC 1987 EC-1027 - sálový počítač (ČSSR, kompatibilní s IBM 370), nahradil počítač EC-1033, ekonomické agendy 1990 HDS 6660 - sálový počítač (Hitachi, Japonsko, IBM 370), uzel počítačové sítě EARN/Bitnet 1992 MU připojena do Internetu 1994 SGI Power Challenge L- první superpočítač na MU 1995 Sun SPARC Server 1000 - na univerzitě ukončen provoz sálových počítačů, začíná éra malých výkonných Unixových serverů 1999 SGI Origin2000 a SGI ONYX propojeny do 40procesorového SMP stroje 2006 SunFire x4600 - první významný SMP systém na architektuře x86_64 2011 Projekt a centrum CERIT-SC 2013 Přes 4500 nových jader a více jak 4PB úložného prostoru Luděk Matýska a Eva Hladká (Fl MU) PV109: Historie a vývojové trendy ve VT podzim 2013 36 / 36