Зарождение КОМПЬЮТЕРНОЙ эпохи в СССР.
Сегодняшнюю Россию вряд ли можно отнести к мировым лидерам компьютерной индустрии. Между тем, в начале компьютерной эры, Советский Союз на равных конкурировал с ведущими мировыми компьютерными державами. При этом остается открытым вопрос о том, какие причины привели к тому, что в начале компьютерной эры СССР занимал ведущие позиции в мире, а потом их утратил. За счет чего были достигнуты эти успехи? Какие ошибки привели к утрате Советским Союзом, а потом и Россией своих ведущих позиций?
================================================================
Создание компьютеров было одним из наиболее прорывных достижений XX века, которое привело не только к громадному прогрессу в самых разных областях науки и техники, но кардинально поменяло системы управления обществом, изменило образ жизни и саму ментальность сотен миллионов людей во всем мире.Сегодня, в самом начале третьего тысячелетия, само существование нашей цивилизации невозможно представить без компьютеров и основанных на них технологиях.Неудивительно, что на сегодняшний день положение страны в системе мирового разделения труда, а, значит, и уровень жизни ее жителей, во многом определяется глубиной компьютеризации ее экономики, управленческих систем, повседневной жизни ее граждан.Компьютерная индустрия – это сосредоточение самых современных, инновационных технологий. И вряд ли страна, плетущаяся в хвосте тотальной компьютеризации человечества, может рассчитывать на попадание в тот самый пресловутый «золотой миллиард» благополучных жителей нашей планеты.Сегодняшнюю Россию вряд ли можно отнести к мировым лидерам компьютерной индустрии. Между тем, в начале компьютерной эры, Советский Союз на равных конкурировал с ведущими мировыми компьютерными державами. Многие разработки советских ученых и инженеров не только не уступали, но и превосходили лучшие достижения Запада. При этом остается открытым вопрос о том, какие причины привели к тому, что в начале компьютерной эры СССР занимал ведущие позиции в мире, а потом их утратил. За счет чего были достигнуты эти успехи? Какие ошибки привели к утрате Советским Союзом, а потом и Россией своих ведущих позиций? Какие уроки преподносит нам история создания и развития советской компьютерной индустрии?Казалось бы, зачем вспоминать «дела давно минувших дней»? А дело в том, что анализ истории советского компьютеростроения очень актуален для сегодняшнего этапа развития нашей экономики.Принято считать, что все самые громкие технологические проекты СССР (атом, космос, системы вооружений) были связаны с консолидацией всех людских, финансовых, административных ресурсов страны. Да, это так. Но к разработке и созданию компьютеров это не имеет никакого отношения. Развитие компьютерной индустрии СССР происходило, говоря современным языком, на уровне стартапов. Описание всех советских компьютерных разработок – тема не статьи, а большой книги. Поэтому мы ограничимся только некоторыми фактами, относящимися к событиям и людям, создававшими советские суперкомпьютеры. Которые, по тем временам, таковыми и являлись. Тем более что все эти люди были выходцами «из одного гнезда Петрова». Это был уникальный случай в истории науки и техники ХХ века. Потому что вряд ли можно найти еще один пример того, как выпускники одного ВУЗа, не имевшие, в силу объективных причин, даже базового образования, создали индустрию, на равных конкурировавшую со всей промышленностью США и Западной Европы.
Посвящается истории двух школ, основанных академиком Лебедевым и членом-корреспондентом АН СССР Бруком. Потому что именно эти школы и создавали советские суперкомпьютеры.
Школа академика Лебедева.
В 1946 году Сергей Алексеевич Лебедев становится директором Института электротехники АН УССР и переезжает в Киев, чтобы приступить к разработке принципов работы электронных вычислительных машин. Это был шаг, на который решился бы далеко не каждый ученый. Дело в том, что к этому времени Сергей Алексеевич был признанным специалистом в области теории устойчивости электрических систем. Изданная им совместно с П.С. Ждановым в 1933 году и переизданная годом позже монография «Устойчивость параллельной работы электрических систем», не имела мировых аналогов. Достаточно сказать, что его доклад «Искусственная устойчивость синхронных машин», ставший итогом многолетней работы в этой области и зачитанный на ХII Парижской международной конференции по большим электроэнергетическим системам в 1948 году, произвел настоящую сенсацию. Профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой релейной защиты и автоматизации энергосистем МЭИ, академик АН УССР – Лебедеву 44 года, его заслуги и авторитет неоспоримы, дальнейший путь в науке, казалось бы, предопределен. Но Сергей Алексеевич решает все начать с чистого листа.
Надо сказать, что в отличие от ядерного или космического проекта, жизненная необходимость создания ЭВМ не осознавалась руководством страны. В Институте Точной Механики и Вычислительной Техники (ИТМиВТ), где в 1950 году Лебедев начал работу над проектом БЭСМ (Большая Электронная Счетная Машина), до сих пор вспоминают историю, рассказанную когда-то самим Сергеем Алексеевичем. Однажды, на каком-то совещании, «высокий» чиновник, ведавший финансами, обронил такую фразу: «Ну, вот, получите деньги, сделаете на них машину, она мигом пересчитает все задачи. Что потом с ней делать будете? Выбросите?» Поэтому, отправляясь в Киев и начиная работать над проектом первой ЭВМ – МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина), Лебедев, в случае неудачи, ставил под удар всю свою научную карьеру.
Риск был действительно велик. Ведь какой-либо информации о принципах действия такого рода машин и инженерных решений, необходимых для их реализации, у Лебедева не было. В 1946 году в США был построен первый в мире компьютер – ENIAC, разработанный учеными университета Пенсильвании.
Но эти работы проводились по заказу армии США, и поэтому были засекречены. Первая информация о самом факте существовании такой машины появилась только в 1949 году, когда принципиальная схема работы МЭСМ уже сложилась, и Сергей Алексеевич сформировал рабочий коллектив для технической реализации своих идей. Интересно, что если бы не война, первая ЭВМ вполне могла бы появиться в Советском Союзе. Так, по воспоминаниям Алисы Григорьевны Лебедевой, жены Сергея Алексеевича, в самом начале войны, в 1941 году, Сергей Лебедев уже начал разрабатывать принципы работы электронных машин. Но потребности оборонной промышленности заставили отложить эти работы на долгие пять лет. Тем не менее, кое в чем Лебедеву удалось опередить американцев. Дело в том, что ENIAC использовал десятичную систему исчисления, тогда как МЭСМ – двоичную, ныне принятую во всем мире. И эта идея пришла к Сергею Алексеевичу еще в 1941 году. Алиса Григорьевна вспоминала, что именно в это время она находила среди бумаг мужа листки, исписанные странными последовательностями нулей и единиц. Более того, знаменитая статья американских ученых Фон Неймана, Голдстайна и Бёркса «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронно-вычислительного устройства», где обосновывались преимущества двоичной арифметики, вышла в свет только в 1946 году.
Что побудило Лебедева начать работы в совершенно новой для себя области, представлявшей собой в те годы настоящую terra incognita? Ожидание громкой славы и правительственных наград? Но к этому он был совершенно равнодушен. Может быть, «получение приоритетного финансирования»? Но об объемах финансирования говорит следующий факт. По воспоминаниям И.М. Лисовского, работавшим с Лебедевым над проектом МЭСМ, под лабораторию было выделено полуразрушенное здания в поселке Феофания в 15 километрах от Киева. «Настал день, и на прикомандированном автобусе мы едем, большей частью по булыжной дороге, смотреть новое место работы. Слева — лес, справа — поле. Въехали в прекрасный лес, изрытый заросшими травой воронками, оставшимися после войны. Посреди леса — монастырь, к нему ведет липовая аллея, рядом монастырские постройки, сад, озеро. Предложенное нам двухэтажное полуразрушенное здание находилось рядом с монастырем. Начали его восстанавливать, оборудовали помещения, спортивную площадку. Физическую работу сочетали с умственной», – писал И.М. Лисовский. О какой концентрации ресурсов в масштабах страны здесь может идти речь? Говоря современным языком, проект МЭСМ был стартапом и очень успешным.
Так что же заставило Лебедева поменять профессорскую квартиру в Москве на полуразрушенное здание под Киевом? По-видимому, Сергей Алексеевич прекрасно понимал, что существующие на тот момент счетные технические устройства (аналоговые машины) не могут справиться с объемами вычислений, необходимых для решения научно-технических задач, стоящих перед нашей страной. Мы часто говорим, что проблемы российской науки связаны с недостаточным вниманием к ней со стороны государства, остаточным принципом ее финансирования. С этим, конечно, трудно спорить. Тем не менее, история создания первой в стране ЭВМ учит нас, что не всегда деньги решают все.
Но вернемся в Киев. К 1950 году первая в СССР и Европе экспериментальная ЭВМ МЭСМ была построена и успешно прошла испытания. Лебедев едет в Москву с проектом создания уже промышленной ЭВМ – БЭСМ. Для работы над этим проектом в уже упомянутом Институте Точной Механики и Вычислительной Техники была создана лаборатория №1, которую и возглавил Лебедев. На тот момент в лаборатории числилось всего два инженера – П. Головистиков и К. Неслуховский. И тогда профессор С.А. Лебедев и директор института академик М.А. Лаврентьев решили сделать ставку на молодых специалистов. Основная проблема состояла в том, что взять этих специалистов было негде – советские ВУЗы еще не готовили инженеров и ученых, специализирующихся по разработке ЭВМ. Распоряжение правительства о начале работ по проекту БЭСМ было утверждено самим Сталиным, который согласился с проектом, но потребовал назначить персональных ответственных за его реализацию. Этими ответственными стали Лаврентьев и Лебедев.
И вот в 1950 году в лабораторию №1 для прохождения производственной практики приглашаются 9 студентов 4 курса МЭИ (Московский Электротехнический Институт). Этими студентами были В.С.Бурцев, В.А.Мельников, А.Г.Лаут, С.А.Кузнецов, А.Н.Зимарев, В.П.Смирягин, В.П.Лаут, И.Д.Визун, А.С.Федоров.
Трудно сказать, чем объяснялся этот выбор Лебедева. Конечно, он долго работал в МЭИ, хорошо знал многих преподавателей и мог обратиться к ним за рекомендациями. По-видимому, до прихода практикантов в ИТМиВТ Сергей Алексеевич не был знаком с ними лично. Дело в том, что вся «девятка» поступила в МЭИ в 1945 году, а год спустя Лебедев уже уехал в Киев. Доктор технических наук В.П. Лаут писал в своих воспоминаниях: «Я был одним из этой девятки. Заведующим лабораторией, куда нас определили, был Сергей Алексеевич Лебедев. От него мы впервые услышали о возможности создания электронной вычислительной машины. В программе обучения МЭИ, как, впрочем, и любого другого вуза нашей страны, эта тема отсутствовала; не было и книг по этой тематике, так как не было еще и самих ЭВМ. Сергей Алексеевич прочитал нам серию лекций по структуре ЭВМ, логике работы ее узлов, принципам электроники элементной базы, двоичной арифметике, основам программирования». «Темой дипломной работы каждого из девятки, – пишет далее В.П. Лаут, – стала разработка и макетирование одного из узлов (устройств) БЭСМ (большой электронной счетной машины) — первой большой отечественной машины. Так мы стали "специалистами" по вычислительной технике».
Предисловие:
БЭСМ-1
Разработка завершена осенью 1952 года. Известна также как БЭСМ Академии Наук (БЭСМ АН). Построена на электронных лампах (5000 ламп). Опытная эксплуатация — с 1952 года. Быстродействие — 8—10 тыс. оп./с. Система представления чисел в машине — двоичная с учётом порядков, то есть в форме чисел с плавающей запятой. Количество разрядов для кода числа — 39. Цифровая часть числа — 32 разряда; знак числа — 1; порядок числа — 5 разрядов; знак порядка — 1 разряд. Диапазон чисел, с которыми оперирует машина, примерно от 10−9 до 10+9. Точность вычислений примерно 9 десятичных знаков.
Система команд — трёхадресная. Количество разрядов для кода команды — 39. Код операции — 6 разрядов; коды адресов — 3 указателя по 11 разрядов каждый, что позволяло адресовать 2048 ячеек памяти для операндов и результата. Регистры общего назначения отсутствуют.
Машина имела параллельное 39-разрядное АЛУ с плавающей запятой. В систему команд машины входят 9 арифметических операций, 8 операций передач кодов, 6 логических операций, 9 операций управления.
Машина имеет общее поле памяти для команд и данных (Архитектура фон Неймана) — 2047 39-разрядных ячеек (ячейка с номером 0 всегда возвращает машинный нуль). Специальный бит в поле кода команд позволял отключить нормализацию с плавающей точкой и выполнять адресную арифметику. При написании программ для БЭСМ-1 широко применялась техника самомодифицирующегося кода, когда напрямую модифицировалась адресные части команд для доступа к массивам.
Внешняя память — на магнитных барабанах (2 барабана по 5120 слов) и магнитных лентах (4 по 30 000 слов). Скорость обмена с барабаном — 800 чисел в секунду. Скорость записи-считывания с ленты после позиционирования — 400 чисел в секунду. Первоначальный ввод программы и исходных данных осуществляется с перфоленты со скоростью 20 кодов в секунду. Печать результата осуществляется на бумагу со скоростью до 20 чисел в секунду.Потребляемая мощность — около 35 кВт.Была создана только одна машина этого типа. Главный конструктор — Сергей Алексеевич Лебедев.В 1953 году на БЭСМ была опробована оперативная память на ртутных трубках (1024 слова), в начале 1955 года — на потенциалоскопах (1024 слова), в 1957 году — на ферритовых сердечниках (2047 слов).На 1953 год (октябрь — международная конференция в Дармштадте) — оказалась самой быстродействующей в Европе, но уступала по быстродействию и объёму памяти коммерческой американской IBM 701[en], поставки которой начались в декабре 1952.
БЭСМ-2
Усовершенствованный вариант БЭСМ-1, подготовленный для производства. Одна из первых серийно выпускавшихся ЭВМ (в 1953-56 годы серией было выпущено 7 экземпляров ЭВМ «Стрела», с 1957 года начался серийный выпуск машины «Урал-1», которых до 1961 года выпустили 183 экземпляра).
Основные технические характеристики аналогичны характеристикам БЭСМ-1. 20 тысяч операций в секунду, ОЗУ на 2048 39-разрядных слов на ферритных сердечниках (200 000 ферритных сердечников). В машине содержалось 4 тыс. электронных ламп и 5 тыс. полупроводниковых диодов. Выпускалась с 1958 года по 1962 год. Было изготовлено 67 машин. Машина разработана и внедрена коллективами ИТМ и ВТ АН СССР и завода им. Володарского (г. Ульяновск). На одной из БЭСМ-2, в частности, был произведён расчёт траектории ракеты, доставившей вымпел СССР на Луну.
В машине применён мелкоблочный монтаж основных узлов. Все основные детали и лампы располагались в стандартных сменных блоках.
М-20
Основная статья: М-20 (электронно-вычислительная машина).В 1955 году на основе архитектуры БЭСМ-1 началась разработка М-20, которая выпускалась с 1959 года при участии СКБ-245 Министерства машиностроения и приборостроения (опытный образец и техническая документация). В схемотехнике М-20 сначала использовались электронные лампы (4000 ламп), позднее её перевели на феррит-транзисторные ячейки, а затем на полупроводники. Полупроводниковая М-20 стала основой для серийной БЭСМ-4[2]. Всего, до прекращения выпуска в 1964 году, было произведено 20 машин.
ЭВМ военного назначения
М-40
Не следует путать с ЭВМ М-40 АСВТ.
Комплекс для управления РЛС дальнего обнаружения и сопровождения цели и точного наведения противоракеты на баллистическую ракету противника. В марте 1961 г. на этом комплексе впервые в мире была ликвидирована боевая часть баллистической ракеты осколочным зарядом противоракеты. За эти работы коллектив ведущих разработчиков комплекса был удостоен Ленинской премии, в том числе академик С. А. Лебедев и В. С. Бурцев. Впервые были предложены принципы распараллеливания вычислительного процесса за счёт аппаратных средств.
М-40 начала выполнять боевые задачи в 1957 году. Коренная модификация БЭСМ-2 для войск ПВО. 40 тыс. оп./с. с фиксированной запятой, ОЗУ 4096 40-разрядных слов, цикл 6 мкс, представление чисел с фиксированной запятой, разрядность 36, система элементов ламповая и ферритранзисторная, внешняя память — магнитный барабан ёмкостью 6 тыс. слов. Машина работала в комплексе с аппаратурой процессора обмена с абонентами системы и аппаратурой счёта и хранения времени.
Следует обратить внимание на то, что в последней фразе слово «специалист» взято автором в кавычки. Действительно, обращаясь к практике сегодняшнего дня, можно уверенно сказать, что между получением диплома о высшем образовании и превращением молодого специалиста в высококвалифицированного инженера лежит дистанция в несколько лет. И это учитывая, что выпускник ВУЗа будет работать по специальности, которой его учили в институте. А «девятка» из МЭИ впервые услышала само слово «ЭВМ» только попав к Лебедеву! И с этими «специалистами» Сергей Алексеевич взялся за выполнение утвержденного самим Сталиным постановления правительства, за которое он нес персональную ответственность. И еще один интересный факт, который характеризует сложившуюся на тот момент ситуацию. После защиты дипломов, ни один студент из числа «девятки» не получил распределение к Лебедеву! Вот, что по этому поводу писал В.П. Лаут: «Мы благополучно защитили дипломные проекты. Защита происходила в стенах ИТМиВТ (была создана специальная выездная приемная комиссия). Осталось преодолеть еще один барьер — все мы были распределены в разные места, но не в ИТМиВТ. Я, например, — в Пензу, В. Бурцев, В. Мельников, С. Кузнецов, В. Смирягин, А. Федоров и другие из нашей группы — в МГБ. Академик М.А. Лаврентьев, в то время — директор института, куда-то съездил (говорили, что к Л.П. Берия), и нас перераспределили в ИТМ».
Так, в 1951 году 9 выпускников МЭИ стали полноправными сотрудниками лаборатории № 1 и под руководством Лебедева приступили к созданию БЭСМ.
Вот что впоследствии писал техник – монтажник лаборатории №1 О.К.Гущин: «Мне кажется, все гордились участием в большом и важном деле – создании первенца отечественной вычислительной техники, по тем временам гигантского устройства, "электронного чуда" с сотнями тысяч деталей. Не надо забывать, что самой сложной бытовой радиоэлектронной аппаратурой в то время был КВН-49 – только что появившийся первый отечественный телевизор. Работа кипела днем и ночью, никто не считался с личным временем. Мы макетировали элементы и узлы БЭСМ. Сами изготавливали шасси и стенды, сверлили и клепали, монтировали и отлаживали различные варианты триггеров, счетчиков, сумматоров и проверяли их на надежность в работе. На всех этапах работы Сергей Алексеевич показывал личный пример самоотверженности. После насыщенного трудового дня он до 3-4 часов ночи просиживал за пультом или осциллографом, активно участвуя в отладке машины. Работая в смене дежурным техником, я не раз наблюдал, как Сергей Алексеевич брал в руки паяльник и перепаивал схемы, внося в них необходимые изменения. На все предложения помочь он неизменно отвечал: "Сам сделаю". После его ухода я "по своим прямым обязанностям" проверял его работу, и, надо сказать, она всегда была выполнена на совесть. Меня поражали простота, внимательность и чуткость Сергея Алексеевича».
Полная самоотрешенность в работе, уважительное, отеческое отношение к молодым сотрудникам, готовность сделать любую, даже «не положенную по рангу» работу стимулировали деятельность всей лаборатории, заставляли молодых специалистов изо всех сил тянуться за своим руководителем. Наверно именно поэтому из того, первого набора студентов МЭИ выросли не просто высококвалифицированные специалисты, но и настоящие лидеры, спустя годы, возглавившие самые успешные советские проекты в области разработки высокоскоростных ЭВМ. А двое из них – Всеволод Сергеевич Бурцев и Владимир Андреевич Мельников стали действительными членами Академии Наук СССР. Случай, когда два студента из одной группы становятся академиками, является, конечно, уникальным и, потому, заслуживает более внимательного рассмотрения.
Всем читателям и интересующимся большое спасибо что зашли в гости .... Скоро будет продолжение компьютерной темы (СССР - ЭВМ)
ДО Скорой ВСТРЕЧИ !!!