Bitte keine Missverständnisse: die heutige Computerszene in Russland ist eindeutig charakterisiert durch massenweise Nutzung von Personal- Computern, Servern,  Computerbaugruppen, digitalen Netzen usw. fast ausschließlich aus Importen, durch Einsatz der großen Vielfalt modernster Mikroprozessoren und -Baugruppen, Speicher, Signalprozessoren, Betriebssysteme  usw.!

Die Notwendigkeit der Schaffung und Nutzung von Supercomputern liegt allgemein weltweit und in Russland in der Notwendigkeit begründet, die großen fundamentalen Aufgabe der Wissenschaft und Industrie auf dem Gebiet der  Geophysik, Quantenphysik und Quantenchemie, Gasdynamik , der Biologie, dem kosmischen Monitoring bei der Erkundung von Bodenschätzen und Natur- Vorgängen u.a. schrittweise zu lösen. Für  die großen dreidimensionalen Aufgaben der Magnet- Hydrodynamik ,der Laser- Optik, der Physik der Atmosphäre und anderer Geowissenschaften werden heute, um annehmbare Rechenzeiten zu erhalten, Supercomputer nicht mit Giga- FLOPS, sondern mit Dutzenden von Terra- FLOPS benötigt.

Die Geschichte der Computer- Architekturen zeigt uns auch, dass Architektur und Parallel- Compiler einen zunehmend wichtigeren Anteil neben der Erreichung immer leistungsfähiger  nano- Technologien besitzen.

Hier sollen  mit der Geschichte des ESER relevant korrelierende Informationen und Ausblicke für den deutschsprachigen Leser zusammengestellt werden.  Es wird heute weitgehend möglich, gestützt auf öffentliche  Quellen, die Entwicklung der Rechentechnik und Informatik in der Russischen Föderation ab ca. 1990 mit der ausreichenden Komplexität zu verfolgen. Die gesamte Breite der Rechentechnik und Informatik in der RF ist jedoch auch heute oft nur im russischen Original thematisch gezielt erfassbar.

Hervorragende Leistungen auf dem Gebiet der Computerarchitektur und numerischen Mathematik waren eine Stärke der UdSSR. Mit vielen spektakulären Arbeiten auf diesem Gebiet konnte der technologische Rückstand bei Hochleistungsrechnern teilweise kompensiert werden, die jedoch nie in industriell relevanten Stückzahlen gefertigt wurden. Hier seien einige Wissenschaftler der UdSSR, die Wesentliches für die Grundlagen der Hochleistungs- Rechnerarchitekturen leisteten, genannt:

S. A. Lebejew	I .S. Bruk	B. S. Burzew	V. M. Gluschkow

• Die Superscalar- Architektur wurde in Russland mit dem ersten Superscalar- Rechner Elbrus-1 im Jahre 1978 praktisch realisiert. Heute ist das die typische Architektur. 1992 erschien in den USA / Westeuropa  erstmals ein Superscalar- Rechner. siehe  [15]

• Als Vorläufer zur Realisierung der ESER-„Reihe 4“- Prinzipien nach /XA - Architektur wurde in der UdSSR die Entwicklung der EC 1087.20 betrieben, erstmals mit "Matrix- Schaltkreisen" ( "Gate- Aray- LSI- Schaltkreise" oder "Master- Slice Schaltkreisen") -  siehe dazu Beschreibung/ Datenblatt der EC 1087(EC1087.20.de)  .

• Das (UdSSR) Programm ESER-4 sah bereits 1987 neben anderen Projekten auch die Schaffung einer Super- EDVA EC1191 mit 1 Mrd MIPs (!) vor, um dem innerstaatlichen Konkurrenz-Druck solcher Projekte, wie "ELBRUS 3-1", "ELBRUS- B" oder "Elektronika SS LSI" zu begegnen und die strategische Rolle des ESER zu stärken.

• Die Möglichkeit, MS-SK (Matrix- Schaltkreise) I 300 B (ca. 1200 Gatter pro Kristall )in einer kompletten EDVA  zu nutzen ergab sich für das NIZEWT erst im Jahre 1993-1994. Bei schwierigster Finanzlage  und nach Weggang vieler tragender Spezialisten war es nicht mehr möglich, in der EC 1181 die erweiterte Architektur IBM370 /XA vollständig zu realisieren. Die entscheidende Rolle der Mikroelektronik- Basis für die technisch- ökonomischen Parameter und  das Versagen der Mikroelektronik- Industrie der UdSSR / RF waren deutlich

Paradigmenwechsel der Rechentechnik/ Informatik nach 1990

• Die Entwicklung der Rechentechnik und der  Informationstechnologien in der UdSSR  war mit dem Zerfall der UdSSR und dem Beginn der  Wende zur Marktwirtschaft unter Jelzin in ein total neues Umfeld gestellt, sie stand vor einem weitgehenden Paradigmen- Wechsel. Die geänderte Verteidigungs- Doktrin Russlands - eingeleitet unter M. Gorbatschow - führte ab ca. 1987 bis weit nach 2000 zur Einstellung  der meisten strategischen Arbeiten bei großen Systemen oder deren völlig unzureichender Finanzierung. Das betraf sowohl die Arbeiten unmittelbar für Verteidigungsprojekte, als auch für Forschungs- und Vorlaufarbeiten im Zivilbereich, die Hochtechnologien bei Rechnersimulationen oder Bearbeitung von Aufgaben der Geophysik usw. erforderten und die ehemals der Motor der Entwicklung der Informatik-Fähigkeiten Russlands waren. Das betraf aber vor allem sehr viele hochqualifizierte Fachleute in Entwicklung, Produktion und Service. Entsprechend zerfielen und überalterten die damit befassten Teams.

• Der politische Zusammenbruch des alten Systems um 1990 war eng verbunden mit dem wirtschaftlichen Niedergang fast aller Eckpfeiler der russischen Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft. Eine analoge Situation betraf auch die Luft- und Raunfahrttechnik, den Maschinenbau, das Transportwesen usw. . Die langjährig gewachsene Kooperationsstruktur über mehrere Unionsrepubliken - teilweise mit Monopol- Charakter- zerbrach. Es veränderte sich gravierend der zahlungsfähige Bedarf an russischer Informationstechnologie, an Hochtechnologie bei Supercomputern, neuen Projekten der Physik , Aerodynamik, usw.. Die potentiellen Bedarfsträger , z.B. geophysikalischer Anwendungen, waren selbst über Jahre am Rande des wirtschaftlichen Zusammenbruchs.  Der vorhandene überalternde Park an Technik musste von den "Rest-Teams" lange Zeit  weitergenutzt werden. Die wenige neue Technik, die finanzierbar war, wurde im Allgemeinen bei westlichen Lieferanten direkt gekauft.

• Verschiedenste Projekte, das reiche know- how russischer Architektur- Schulen in Kooperation mit solchen westlichen Firmen zu entwickeln, die einen direkten Zugang zu Hochintegrations- Technologe hatten und am  Super- Computer- Markt tätig waren, waren für russische Spezialisten/Firmen eher enttäuschend  (siehe z.B. die Geschichte des ELBRUS 3- Know- hows). Nur selten gelangen echte  Kooperationen mit führenden Firmen. Für westliche Firmen war der russische Markt, aber nicht das Know-how der Menschen und kaum die Modernisierung der Eigenproduktion ehemals russischer Leistungsträger interessant. Die Konzentration von Weltkonzernen ausschließlich auf den künftigen russischen Markt waren für Entwicklung und Produktion in Russland extrem kontraproduktiv.

• Die Öffnung Russlands für bislang unter Embargo stehende Mikroelektronik- Baugruppen, Geräte und Ausrüstungen  gab den Teams in Rechentechnik und Informationstechnologie völlig neuartige Orientierungen. Die in Russland benötigten Informationstechnologie-Leistungen konzentrierten sich nun auf die Schaffung spezifischer Anwendungs-  Systeme ( meist mit Standard- Importtechnik ) und die Vermarktung des  reichen wissenschaftlichen und technischen know- hows einer Überzahl von hochqualifizierten Spezialisten an zahlungskräftige Auftraggeber. Diese Leistungen mussten sich am Weltmarkt orientieren, d.h. es waren Spitzenleistungen gefragt, die  eine Zukunft hatten. Der russische IT- Markt strukturierte sie relativ schnell, Fachleute waren massenweise verfügbar und zudem extrem billig.

• Viele der Leistungsträger und Organisationen konnten trotz ca.10 schwieriger Jahre ihr Arbeitsfeld erhalten und sich gleichzeitig unter modernsten Gesichtspunkten neu profilieren

• Die Wende der politisch- ideologischen Orientierungen in den Amtsperioden von  V. V. Putin,  Russland wieder zu einem Global- Player zu machen , führt heute zu einer Renaissance alter Stärken, zur Restrukturierung des staatlichen  Wirtschaftssektors unter Einbeziehung privater Firmen, zu einer Förderung strategischer Arbeitsrichtungen mit Schwerpunkt der Militärindustrie. 

• Mit Blick auf all diese Fakten ist es heute typisch, dass ein breites und leistungsfähiges Feld von Firmen und Organisationen im Bereich der modernen Informationstechnologie in Russland entsteht bzw. sich reorganisiert. Die exzellente Qualität der wissenschaftlichen Ausbildung der Ingenieurkader, der wissenschaftlichen Organisationen, sowie die beeindruckende Kontinuität bei der Ausbildung großer Zahlen qualifizierter Hochschulabsolventen in den zurückliegenden "komplizierten " Jahren  zahlen sich aus.

• Russland geht heute den Weg der Informatisierung der Gesellschaft . In Russland wurden zu diesem Zwecke eine Reihe "Komplex- Programme" erarbeitet, von denen ein Teil bereits umgesetzt ist:

  1.Föderales Zielprogramm (FZP) "Elektronisches Russland 2002-2010" («Электронная Россия на 2002-2010 годы).

  2.Das Supercomputerprogramm «СКИФ-ГРИД» für 2005-2009 (Russisch- weißrussische Computerinitiative )

  3.FZP „Entwicklung der Bauelementebasis  und der Radioelektronik-Industrie 2008-2015“ («Развитие электронной компонентной базы (ЭКБ) и радиоэлектроники на 2008-2015.») ( siehe FZP).

Im Hochleistungsbereich der Entwicklung der Rechentechnik- und IT- Landschaft besteht bekanntlich weltweit eine fast unübersehbare Vielfalt von Arbeiten und Lösungsansätzen. Viele Firmen bieten Ansätze, meist im wirtschaftlichen Bereich größerer Stückzahlen des Bedarfs. Rechner- Cluster verschiedenster Bauart dominieren.

Bei der heute existenten massenweisen Zuwendung zu Rechner- Clustern wird jedoch oft übersehen, dass derartige Systeme nicht für alle Aufgaben- Klassen geeignet sind. Sie funktionieren bei Aufgaben, wo eine reguläre Anordnung der Vektorelemente im Speicher oder eine vorhersehbare nichtreguläre Anordnung vorliegt. Aber selbst hier  bei vorhersehbaren nichtregulären großen Speichergrößen haben Vektorprozessoren deutliche Grenzen. Sie sind ungeeignet, wenn es  um eine effektive intensive  Arbeit mit großen global adressierten Speicher nichtregulären Volumens geht, wo also eine schlechte räumliche und zeitliche Lokalisierung typisch existiert. Bei solchen Aufgaben liegt die Effektivität eines Clusters dann oft bei 5-10%, teilweise unter 1% der Ressourcennutzung. Die charakteristischen Eigenschaften von modernen µProzessoren verschärfen dieses Problem, obwohl die Menge solcher Aufgaben,vornehmlich im strategischen staatlichen Bereich liegen , heute ständig steigt .

Für wichtige Aufgaben sind bestimmte Architekturen einfach ungeeignet. In den USA wird daher mit dem  Programm DARPA HPCS versucht, Fortschritte zu erzielen. In Russland sind es Arbeiten an strategischen  Supercomputern , vorrangig am o.g. Projekt "Angara". Das Ziel dieses Projektes  ist "die Entwicklung von Baugruppen und Modellen von Supercomputern im PFLOPS- Niveau von  (< 10¹⁵ FLOp/s.) mit global adressierbarer Speicherorganisation großer Dimension für Aufgaben mit nichtregulärer Zeit/ Raum- Organisation beim Speicherzugriff " ( Detailbeschreibung russisch).

Ein Blick auf die Liste der TOP 50 der Supercomputer in der RF  zeigt die Dominanz der Klasse (B)

Die Übersicht der russischen Organisationen, die Parallel- Super- Informationstechnologien einsetzen oder entwickeln (http://www.parallel.ru/russia/organizations.html  oder http://parallel.ru/index_eng.html.) erweitert das Bild, läßt aber auch erwarten, dass viele Einrichtungen im Bereich  (C)  tätig sind.

"Super- Computer unter Nutzung importierter Baugruppen "

Als Beispiel der Linie (B) seien die  aktuellen Anstrengungen der Computerfachleute  der AdW Russlands zu nennen.

Ein Supercomputer "СКИФ МГУ" mit einer Spitzen- Performance von 60 TFLOP/s aus dem russisch- weißrussischen Programm "SKIF" steht auf Platz 2 der TOP 50 der Supercomputer.

Ein Superrechnerkomplex unter der Bezeichnung МВС-100K ( auf Basis HP Proliant ) mit 900 Rechnermoduln je 2 x Quadro Intel-Xeon - 3 GHz )mit einer Spitzenleistung von 95 TFlops ist derzeit der leistungsfähigste bekannte Supercomputer auf dem Territorium Russlands.  Im Cluster wird die "Infiniband"- Technologie eingesetzt.

Supercomputer "СКИФ МГУ" mit 60TFLOP/s

"Super- Computer mit strategischer Bedeutung"

Die Renaissance eigener Entwicklungen von Computerarchitekturen mit strategischer Zweckbestimmung, Parallel- Compilern und dazu erforderlichen µE- Bauelementen ist heute ein Teil der Regierungspolitik der RF und wird staatlich gefördert. Arbeiten und Pläne auf dem Gebiet der " Strategischen Super-Computer" (SSC) sollen hier durch Auszüge von Konferenz- Material von April 2008 wiedergeben werden.

Zum Thema " Strategische Super-Computer" (SSC) sei hier zusammengefasst:

• das  „Föderale Programm " (FZP;ФЦП) „Entwicklung der Bauelementebasis (ЭКБ) und der Radioelektronik-Industrie 2008-2015“ sind seitens der Regierung der RF beschlossen und werden umfangreich finanziert.

• mindestens 15 wissenschaftliche Zentren der Mikroelektronik / Rechentechnik haben in der RF ihr traditionelles Leistungspotential weitgehend erhalten und verfolgen auch weiter zum Teil bahnbrechende Konzepte der wissenschaftlichen Schulen des Landes bei Super- Architekturen.

• Es wird zielorientiert informiert, dass die USA-Regierung im Programm NITRD  (Networking and Information Technology Research and Development ) in 2007 die Summe von 1,324 Mrd. US $ für Arbeiten auf dem Gebiet von Höchstleistungs- Computern bereitgestellt hat, um die Schaffung von strategischen Supercomputern zu sichern, die als Einzelexemplare existieren und kein Marktobjekt sein können;

• Die ОАО NIZEWT ("НИЦЭВТ") berichtete über das Projekt "Angara", eines SSC, der nach 2011 vergleichbare Parameter erreichen soll, wie die leistungsfähigsten US- Strategischen Super-Computer.

• Im INEUM (ОАО "ИНУЭМ") und im MZST bestehen Pläne zur Umsetzung der ELBRUS- Linie auf Mikroelektronik- Moduln bis 2019.

• Vertreter des IPMuRT; ИТМ и ВТ berichteten über Architektur- Systeme mit dynamischer Dataflow- Steuerung u.a..

• Aus dem IPMuRT wurde zu erfolgreichen Arbeiten zu universellen leistungsfähigen automatischen parallelisierenden Compilern mit effektiver Nutzung aller Ressourcen von hochparallelen Prozessor- Strukturen auf Befehlsniveau berichtet u.a.

• Das Dilemma zwischen Arbeiten bei Architektur und numerischer Mathematik einerseits und der technologischen Fähigkeit der russischen Mikroelektronik- Industrie bleibt

Die deutsche Fassung dieses Konferenz- Berichtes ist unter "Hochleistungs- Rechnerarchitekturen –Renaissance der Traditionen  (Auszüge)" zu finden.

Super- Computer  Mikroprozessoren "russischer Architektur"

Es ist bekannt, dass viele Arbeitsergebnisse Russlands zu grundlegenden Prinzipien moderner Architektur, wie SMP ( symmetrische Multiprozessor- Verarbeitung ), Superscalar- und mit EPIC-( (Explicitly Parallel Instruction Code- Code mit expliziter  Parallelität der Instruktionen) vergleichbare Architektur nach 1990 ausländischen Firmen, z.B. INTEL, offengelegt wurden.

In der UdSSR wurden Computer mit derartigen Architektur- Merkmalen  bereits gebaut, als in den USA solche Technologien (siehe http://www.mobi.ru/Articles/3419/ Made_in_Russia.htm) sich noch "in den Köpfen der Wissenschaftler bewegten".

1990, im Chaos der "Privatisierung" und der neoliberalen Umgestaltung des Landes standen viele führende Wissenschaftler vor extremen Existenzproblemen und Zukunftsängsten ihrer Organisationen.... .

Die Arbeiten in Russland liefen nach 1990/1991 vorrangig rund um die "ELBRUS- Architektur" weiter , sowohl  auf Softwareebene, als auch bei der Umsetzung in neue Mikroelektronik. 1999 wurde berichtet, dass in der russischen Firma MZST ( МЦСТ; Moskauer Zentrum für  SPARC-Technologie) der Mikroprozessor ELBRUS-2000 (E2K)  («Эльбрус-2000») fertig gestellt sei (!). Hier war  ein Wunsch oder ein anderes Kalkül Auslöser derartiger Informationen ... . Näheres siehe  Geschichte des Prozessors Elbrus 2000

Eine weitere Arbeitsrichtung waren die sehr leistungsfähigen SIMD- Rechner PS-2000 ( siehe Der Multiprozessor PS-2K  ) , deren  Leistung von 200 Mio OP/s Ende der 70ger Jahre  in der Sowjetunion mit einfacher Bauelementebasis, aber origineller massiv- paralleler Architektur durchaus besondere Würdigung  verdient. Diese Rechnerkomplexe wurden vorrangig für die  massiv- parallele Auswertung der Daten aus der geologischen Erkundung von Gas- und Öl-Lagerstätten und zur Bearbeitung von Radar-, Akustik- und Satelliten- Informationen eingesetzt.

Die Umsetzung der PS-2000- Architektur auf moderne Mikroprozessorchips bietet sich aus Gründen der Spezifik der Architektur offenbar besonders an. Sie ist heute wieder ein aktuelles Thema :

Unter durchaus realen Annahmen kann die Leistung von ca. 1 TFLOPS auf einem Multicore- Mikroprozessor- Chip erreicht werden. Mehr noch - eine Bauelementebasis aus Multicor- Chips mit PS-2000 Architektur eröffnet die Möglichkeit der Schaffung von programmtechnisch rekonfigurierbaren Parallel- Pipeline- Systemen mit superhoher Leistung. Mit derartigen Chips kann man eine Leistung von 1 PFLOPS in wenigen Schränken erreichen.( siehe  Multiprozessor PS-2K und Visionen zum Einchip- Superprozessor ) 

Es ist zweifellos das hohe Architektur- Niveau, auf dessen Hintergrund russische Computerwissenschaftler heute an Strategischen Super-Computer- Systemen arbeiten, die die Leistung kommerziell in der Welt verfügbarer oder auf Basis von Baugruppenimporten gebauter Lösungen um den Faktor 10² , d.h. um das Hundertfache übertreffen sollen. Und es fällt zumindest im Angara- Projekt auf auf , dass der Schlüssel zum Erfolg in leistungsfähigen Prozessoren mit eigener Architektur liegen wird. 

Inzwischen publizieren die russischen Kollegen Einschätzungen, die offensichtlich die staatliche Unterstützung anregen sollen. "

..das DARPA HPCS- Programm wird die Technologie- Lücke ( für Superleistung mit großen nichtregulären Speichern) nur für die nächsten 5-10 Jahre schließen und ist auf die Schaffung von SSC bis 2015 orientiert. Der weitere Weg braucht radikale Maßnahmen und ist im Bundesprogramm der USA definiert [11]. Die grundlegenden Lösungen im Architektur- und Softwarebereich des DARPA HPCS werden auch beim Übergang auf neue Technologien nutzbar sein, z.B. bei Quantenlogik mit Supraleitung.

Aber sogar mit Si- Technologien ist bis 2020 die Schaffung eines ExaFLOPS- Systems (EFLOPS, 10¹⁸ Gleitkomma-Anweisungen/s.) möglich, das die Architektur- Grundlösungen des DARPA HPCS [13] nutzen kann "

Allerdings sind die Widersprüche zwischen russischem Architektur- Design und den Fähigkeiten, in Werken der Mikroelektronik moderne Strukturen ( etwa im Niveau von 45 nm) zu fertigen und das µE-Technologietempo mitzugehen, nach wie vor "das" Dilemma aller russischen Computerfachleute. Es existieren keine Informationen darüber, dass in Russland Mikroelektronik- Prozesse in diesem  Niveau existieren. Es sei denn, Russland kauft eine Fabrik [16] bei einem Großen der  Mikroelektronik! Allen Beteiligten wäre aber klar, das ist keine "strategische" Lösung, das Tempo der Mikroelektronik ist unerbittlich. Der Wettbewerb um die Struktur- Größen und Wafer- Flächen scheint auf absehbare Zeit in Russland ein Dilemma zu bleiben, oder

die russische Wissenschaft findet in Bereichen, wie Holografie, Quantenlogik mit Supraleitung, oder anderen Grundlagen einen Durchbruch ! Die internationale Arbeitsteilung und Wirtschaftintegration wäre aber auch hier der Schlüssel .... .

[15] Laut B. A. Babjan wurde die Superscalar- Architektur in Russland erfunden: "1978 realisierten wir den ersten Superskalar- Rechner - "Elbrus-1"- . Jetzt [1999] baut man Superscalare nur nach dieser Architektur. Der erste Superscalar erschien im Westen 1992, unsrer 1978. Wobei die Variante, die wir realisierten,dem Pentium Pro ähnlich ist, den INTEL 1995 herausbrachte. siehe http://www.ixbt.com/cpu/e2k-spec.html

[16] Die  "Deutsche Zeitung" schrieb,  dass die Ausrüstung der Dresdner Chipfabrik AMD Fab 30 zur Produktion auf 200 mm Scheiben an die russische Firma Angström in Selenograd bei Moskau verkauft wurde. Bei AMD wird von 200 mm(Fab30) auf 300 mm(Fab38) umgestellt. Der Direktor von Angström A. Suchoparow informierte, dass seine Firma einen Kredit von 815 Mio € erhalten konnte, offenbar nicht nur für Fab30. Wahrscheinlich startet die Fertigung auf 200 mm Scheiben mit 130 nm - Technologie ab Herbst 2009 . Sollte das State-Departement der USA die nötigen Genehmigungen erteilen, würde ggfls. auch ein 90 nm - Technologieprozess eingeführt.