История советских электронных вычислительных машин (ЭВМ) – это история достижений и инноваций в области технологий, вопреки трудностям и политическим препятствиям. Советские учёные и инженеры внесли значительный вклад в развитие мировой вычислительной техники, создав ряд уникальных и мощных машин, которые использовались в самых различных отраслях, от научных исследований до военной промышленности.
Поход в Политехнический музей
Мы посетили выставку «Компьютеры от М до А: история советских ЭВМ и их создателей» в Открытой коллекции Политехнического музея. Она посвящена уникальным техническим разработкам, которые велись в нашей стране в 50–80-х годах прошлого века, и приурочена к 100-летию со дня рождения Михаила Карцева, конструктора первых отечественных ЭВМ.
Экспозиция «Компьютеры от М до А: история советских ЭВМ и их создателей» позволяет проследить эволюцию отечественной вычислительной техники, начиная от больших ЭВМ для учёных и военных и заканчивая персональными компьютерами для школьников. Политехнический музей создал эту выставку в сотрудничестве с Научно-исследовательским институтом вычислительных комплексов им. М. А. Карцева.
Мы узнали, что в конце 40-х годов прошлого века идея разработки цифровых вычислительных машин занимала мысли многих исследователей. Пока лаборатория Сергея Лебедева создавала МЭСМ, другая группа учёных в Энергетическом институте АН СССР собрала М-1 — первую в мире ЭВМ, в которой большая часть логических схем была выполнена на полупроводниках. Машина содержала всего 730 радиоламп и занимала менее 4 м². В то же время, МЭСМ, завершённая в 1951 году, содержала 6000 ламп и занимала две комнаты.
Одним из создателей М-1 был Михаил Карцев, в честь которого и приурочена выставка. Он внёс неоценимый вклад в разработку отечественных компьютеров, придумав и внедрив новые идеи и оригинальные технические решения. Благодаря принципам, сформулированным Карцевым, удалось развернуть серийный выпуск высокопроизводительных вычислительных комплексов в нашей стране, не только для военных, но и для гражданских нужд.
Разделы выставки подробно рассказывают о жизни и изобретениях Михаила Карцева. Мы узнали, что он устроился на работу в лабораторию электросистем Энергетического института в 1950 году, ещё будучи студентом. В 1952 году Карцев возглавил проектирование и изготовление быстродействующей М-2, на которой рассчитывали ядерные реакторы, детали ускорителей частиц, опоры гидроэлектростанций. Более 15 лет M-2 решала задачи из различных областей науки и техники. Далее была разработка М-4 — машин для управления и обработки информации в экспериментальном радиолокационном комплексе.
Михаил Карцев стал первым директором Научно-исследовательского института вычислительных комплексов (НИИВК), который теперь носит его имя. Сотрудники института продолжили дело основателя, и их работа сделала возможным появление первого советского компьютера для образования — «Агата». Благодаря ПК «Агат» с вычислительной техникой познакомились десятки тысяч советских и российских школьников, что во многом заложило основы массовой компьютерной грамотности. Первый образец этого компьютера был разработан в НИИВК в 1983 году.
Долгое время «Агат» оставался самым массовым персональным компьютером в нашей стране. На этих ПК можно было писать программы, редактировать тексты, работать с таблицами, строить графики и играть в игры. Первыми играми стали шахматы, шашки и приключенческая игра «Диверсант».
На выставке мы могли проследить весь путь, который прошли советские конструкторы: от огромных машин до персональных компьютеров, от М-1 до «Агатов». В экспозиции представлены предметы из коллекции Политехнического музея и из НИИВК, включая разные детали вычислительных машин. Мы также смогли увидеть уникальный экспонат — ранний концепт под названием «Агат-3». Этот экземпляр долгое время считался утраченным, не было даже его изображений. Корпус этого образца вручную изготовлен из оргстекла, а в качестве монитора использован чёрно-белый телевизор.
А теперь к истории!
Казалось бы, причем тут американцы…
Началом эры вычислительной техники считают 1946 год, когда в США, штате Пенсильвания, была создана первая полномасштабная универсальная ЭВМ ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer). Это электронное устройство поражало своей скоростью вычислений: за одну секунду машина могла выполнить 5000 операций сложения и 300 операций умножения. Создателями ENIAC являются Джон Макли, разработавший архитектуру компьютера и Дж. Преспер Эккерт, который воплотил эту идею в жизнь.
Отец-основатель советских ЭВМ
Перенесемся в СССР, в 1902 год, когда в Нижнем Новгороде в семье учителя на свет появился Сергей Алексеевич Лебедев. В 1921 году Сергей поступил в Московское высшее техническое училище имени Н. Э. Баумана, которое окончил в апреле 1928 года по специальности «инженер-электрик». Дипломная работа, выполненная под руководством Карла Круга, была посвящена проблемам устойчивости энергосистем, созданных по плану ГОЭЛРО (Государственная комиссия по электрификации России).
В 1935 году молодой учёный получил звание профессора, а в 1939 году, не будучи кандидатом наук, защитил докторскую диссертацию, связанную с разработанной им теорией искусственной устойчивости энергосистем.
В начале Великой Отечественной войны, академик, уже на тот момент руководящий лабораторией в Московском электротехническом институте, собирался изобрести цифровую ЭВМ. Однако вскоре институт эвакуировали на Урал, и учёный начал плотно заниматься военными разработками. Тем не менее Лебедев не бросил свою идею, и уже после окончания войны, в 1947 году он поехал в Киев и продолжил работать над цифровой вычислительной машиной.
Рождение МЭСМ
Несмотря на то, что американцы уже создали первую ЭВМ, наши ученые под руководством Сергея Лебедева разрабатывали свою машину с нуля, не имея доступа к информации о западных экспериментах. Для разработки под Киевом, в Феофании, институту выделили здание, ранее принадлежавшее монастырю.
В 1948 году была собрана модель первого отечественного компьютера. Устройство занимало почти всю комнату площадью 60 квадратных метров. Первую модель назвали Малой Электронной Счетной Машиной (МЭСМ). Она могла выполнять до трех тысяч вычислительных операций в минуту, что по тем временам было невероятно много.
МЭСМ включала около 6 тысяч различных электронных ламп и потребляла мощность 25 кВт. Программирование осуществлялось вводом данных с перфолент или набором кодов на штекерном коммутаторе. Вывод данных производился через электромеханическое печатающее устройство или фотографирование. Хотя у МЭСМ была возможность автономной работы, диагностика и устранение неполадок происходили вручную или полуавтоматически.
Публичная демонстрация возможностей МЭСМ состоялась в 1951 году, с этого момента устройство считается первым введенным в эксплуатацию советским электронно-вычислительным аппаратом.
МЭСМ, произведенная в единственном экземпляре, использовалась до 1957 года. После этого устройство было демонтировано, разобрано на составляющие и использовано в лабораториях Политехнического института в Киеве для студенческих исследований.
Самая успешная модель
В 1952 году академик Лебедев начал работу над новым электронно-вычислительным устройством — Большой Электронной Счетной Машиной (БЭСМ). Принципы её построения были во многом заимствованы из предыдущих разработок Сергея Алексеевича, что стало началом самой успешной серии советских компьютеров. В 1953 году на международной конференции в Дармштадте БЭСМ-1 была признана самым быстродействующим компьютером в Европе. Она могла рассчитывать траекторию полета снаряда быстрее, чем он достигал цели, что в то время было огромным достижением. БЭСМ-1 решала сложные математические задачи, заменяя тысячи вычислений, и внесла значительный вклад в развитие атомной энергетики и космических исследований.
После успеха БЭСМ-1 было решено создать улучшенную версию для массового производства. В 1958 году появилась БЭСМ-2, с помощью неё была рассчитана траектория полета беспилотной советской ракеты на Луну.
Стоит также отметить БЭСМ-4. Именно на этой машине с помощью системы дифференциальных уравнений второго порядка был смоделирован короткий мультфильм «Кошечка», показывающий движение силуэта кошки. Кадры мультфильма создавались печатью символов на бумаге, что делает БЭСМ-4 причастной к созданию одного из первых роликов с компьютерной анимацией.
Легендарная БЭСМ-6 занимает особое место в отечественном компьютеростроении. Принципы её структурной организации актуальны до сих пор, и эти ЭВМ всё ещё используются в научно-исследовательских институтах для решения сложных задач. В то время советская вычислительная техника была на уровне западных разработок. Норберт Винер отмечал, что советские учёные опережают американцев в области теории информации, а в части аппаратуры отстают лишь незначительно.
Для изучения космоса
Главным конструктором ЭВМ «Стрела» был Юрий Яковлевич Базилевский, а его заместителем — Башир Искандарович Рамаев. «Стрела» принадлежала к классу больших машин с высокоразвитой и логически завершённой структурой, что обеспечивало высокую производительность при решении сложных и объёмных вычислительных задач. Это была первая машина, выпущенная промышленностью серийно.
ЭВМ «Стрела» содержала около 6000 электронных ламп и несколько десятков тысяч полупроводниковых выпрямителей (диодов). Машина была собрана на трёх основных стойках, расположенных в виде буквы «П», и включала стойки арифметического устройства, внешнего накопителя и вспомогательных устройств, а также оперативного запоминающего устройства и управления. Пульт управления, устройства ввода и вывода данных находились в центре.
Первый экземпляр «Стрелы» был установлен в ОПМ МИАН СССР в 1953 году, где проводились ядерно-космические расчёты. Под руководством Мстислава Всеволодовича Келдыша на «Стреле» рассчитывались траектории искусственных спутников Земли, в том числе при полете Юрия Гагарина, и проводились аэродинамические расчёты для самолёта Ту-104.
Миру «МИР»
ЭВМ «МИР» была разработана для инженерных расчётов и стала первым персональным автоматизированным рабочим местом инженера, предвосхитив концепцию персональных компьютеров на десять лет. Первая версия этой машины была создана в начале 1960-х годов Институтом кибернетики Академии наук УССР под руководством академика Виктора Михайловича Глушкова. Она выпускалась серийно и предназначалась для учебных заведений, инженерных и конструкторских бюро, а также научных организаций. Машина имела уникальные особенности, включая аппаратно-реализованный машинный язык, близкий к языкам программирования высокого уровня, и развитое математическое обеспечение. В 1965–1966 годах началось серийное производство этой модели ЭВМ.
В 1967 году ЭВМ «МИР» дебютировала на международной выставке ExPo, где привлекла внимание представителей IBM (International Business Machines), которые по окончании выставки приобрели эту машину. Глушков получил международный сертификат, подтверждающий его вклад в создание первого в мире персонального компьютера.
В 1968 году появилась модернизированная версия — «МИР-1», отличающаяся наличием устройства ввода-вывода на перфоленту. «МИР-1» использовала двоично-десятичную систему счисления и позволяла выполнять операции с числами произвольной разрядности и длины, ограниченной только объёмом памяти в 4096 символов. Среднее быстродействие составляло около 1–2 тысяч операций в секунду. Машина имела аппаратно-реализованный интерпретатор языка высокого уровня, позволяющий редактировать программы в диалоговом режиме. За разработку новых принципов построения малых машин для инженерных расчётов и математического обеспечения, внедрённых в ЭВМ серии «МИР», Глушков и его команда получили Государственную премию СССР.
В 1969 году в серию пошла ЭВМ «МИР-2», впервые в мире оснащённая пользовательским терминалом со световым пером. Для хранения информации использовались магнитные карты, похожие на куски широкой магнитной ленты. Среднее быстродействие машины составляло 12 тысяч операций в секунду, а емкость оперативного запоминающего устройства — 8000 13-битных символов.
В 1974 году была завершена разработка и начато производство новой модели — «МИР-3», производительность которой по сравнению с «МИР-2» была увеличена в 20 раз.
Глушков Виктор Михайлович
Будущий академик Виктор Михайлович Глушков родился 24 августа 1923 года в Ростове-на-Дону. В 1941 году он окончил школу №1 в городе Шахты с золотой медалью. Из-за близорукости его не взяли на фронт, и он остался в Шахтах, где собирал радиоприёмники для подпольщиков.
В 1944 году Глушков поступил на теплотехнический факультет Новочеркасского индустриального института. Окончив его в 1948 году, он экстерном сдал все экзамены за университетский курс математики и физики и стал студентом пятого курса Ростовского университета.
За время обучения Глушков заинтересовался топологической алгеброй. Под руководством математика Дмитрия Мордухай-Болтовского он развил методы вычисления таблиц несобственных интегралов и обнаружил ошибки в ранее издававшихся работах. В 1951 году он защитил кандидатскую диссертацию на тему «Теория локально-нильпотентных групп без кручения с условием обрыва некоторых цепей подгруппы» и начал готовить докторскую диссертацию.
В 1954 году Глушков был направлен на год в докторантуру при Московском государственном университете, где 12 декабря 1955 года защитил докторскую диссертацию по теме «Топологически локально-нильпотентные группы», получив степень доктора физико-математических наук.
В декабре 1957 года Виктора Глушкова назначили директором вычислительного центра АН УССР. Через пять лет он возглавил Институт кибернетики АН УССР, который позже был назван в его честь.
Упущенные возможности
Система "Единая Система ЭВМ" (ЕС ЭВМ) была амбициозным проектом в СССР, направленным на создание интегрированной системы вычислительной техники, которая могла бы соперничать с западными аналогами, в том числе с системами компании IBM.
Идея о создании ЕС ЭВМ возникла в 1960-х годах, когда Советский Союз ощущал потребность в современных вычислительных системах для научных и промышленных нужд. Основной целью проекта было объединение усилий ученых и инженеров из разных научных и индустриальных центров страны для разработки совместимых и мощных компьютеров и программного обеспечения.
Для реализации проекта были заложены планы сотрудничества с западными компаниями, такими как ICL (International Computers Limited), однако в результате политических решений властей было принято решение о закупке системы IBM-360 вместо разработки собственной системы ЕС ЭВМ.
Решение о закупке иностранных компьютеров вместо реализации проекта ЕС ЭВМ оказалось не только упущенной возможностью для СССР, но и печальным поворотом в развитии отечественной информационной технологии. Вместо того чтобы продвигать собственные научные и технические достижения, страна обратилась к зависимости от зарубежных поставщиков, что привело к ряду негативных последствий.
Перестройка
Одной из первых инициатив Михаила Горбачева после прихода к власти в 1985 году стала программа повышения компьютерной грамотности в советских школах. В этом же году «Электроника БК-0010» стал первым советским персональным компьютером, который нашел широкое применение как в образовательных учреждениях, так и в домашних условиях. Важной особенностью этой ЭВМ была поддержка графического режима отображения, преобразующего буквы на экране в растровые изображения. Компьютер мог работать в цветном и монохромном режимах. В конце 80-х — начале 90-х годов были выпущены улучшенные модели — «Электроника БК-011» и «Электроника БК-011М». Эти компьютеры стали очень популярны, и энтузиасты разработали множество программного обеспечения, периферийных устройств и операционных систем. Стоимость таких компьютеров могла достигать 600 рублей.
Первым серийно производимым и широко распространяемым компьютером в СССР был «Агат», относящийся к классу персональных электронно-вычислительных машин (ПЭВМ). Прототипом для «Агата» послужил известный Apple II. Стоимостью около 4000 рублей, «Агат» редко использовался в качестве домашнего компьютера, но нашел широкое применение в образовательных учреждениях. Институты и школы активно использовали «Агаты» в своих компьютерных классах, и по некоторым данным, они применялись в некоторых школах до 2001 года.
В 1991 году, с распадом Советского Союза, закончилась и эпоха советских ЭВМ.
Заключение
История советских ЭВМ – это история упорства, инноваций и значительных достижений в условиях ограниченных ресурсов и политической изоляции. Создатели первых советских компьютеров внесли неоценимый вклад в развитие мировой вычислительной техники. Их работы стали фундаментом для дальнейшего развития информационных технологий, и их наследие продолжает вдохновлять современные поколения инженеров и учёных.
Материал подготовила группа БПМ-23-4. Миловзорова Арина, Плешевич Милена, Савина Наталия, Сидоровская Ольга.