4 декабря 1948 года Государственный комитет СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство официально зарегистрировал под номером 10475 изобретение цифровой электронной вычислительной машины, созданной И. С. Бруком и Б. И. Рамеевым. Эта дата стала считаться днём рождения российской информатики.
В Телеграмм канале «Этот день. Наука» публикуются сокращённые версии наших статей об открытиях и новости из научного мира - всё самое интересное за пару минут чтения.
⚡️ Исторический контекст:
В феврале 1946 года мир узнал о создании в США первого электронного компьютера ENIAC - гигантской машины весом 30 тонн, содержавшей 17 468 электронных ламп, потреблявшей 174 кВт электроэнергии и занимавшей площадь 167 квадратных метров. Эта новость вызвала огромный интерес у советских учёных и руководства страны.
Член-корреспондент АН СССР Исаак Семёнович Брук, руководитель лаборатории электросистем Энергетического института Академии наук, уже долгое время занимался созданием аналоговых вычислительных машин. После получения информации о ENIAC он принял решение создать советскую цифровую ЭВМ, превосходящую американский образец.
Судьбоносная встреча произошла в мае 1948 года, когда по рекомендации академика Акселя Ивановича Берга, основателя советской электронной промышленности, к Бруку пришёл молодой инженер Башир Искандарович Рамеев.
👥 Создатели первой ЭВМ:
Исаак Семёнович Брук (1902-1974) родился в Минске в небогатой семье служащего табачной фабрики. В 1925 году окончил электротехнический факультет МВТУ им. Н.Э. Баумана. Всю свою научную карьеру посвятил электротехнике и энергетике: создавал аналоговые вычислительные машины для расчёта режимов энергосистем, работал над системами управления зенитным огнём и синхронизаторами авиационных пушек в годы войны.
В 1939 году был избран членом-корреспондентом АН СССР. Его лаборатория в Энергетическом институте им. Г.М. Кржижановского располагалась на Большой Калужской улице, дом 18.
Башир Искандарович Рамеев (1918-1994) родился в семье горного инженера в селе Баймак Оренбургской губернии. Его дед, Закир Рамеев был известным золотопромышленником. В 1938 году отца Башира арестовали как «врага народа», а сам он был исключён из Московского энергетического института.
В 1940 году Рамеев устроился техником в Центральный НИИ связи. С началом войны добровольцем ушёл в батальон связи, участвовал в форсировании Днепра и освобождении Киева. В 1947 году загорелся идеей создания вычислительной техники.
Узнав о существовании цифровых вычислительных машин, Рамеев, работавший тогда в ЦНИИ-108 под руководством академика А.И. Берга, попросил рекомендацию для перехода к специалисту, занимающемуся этой тематикой. Берг направил его к Бруку.
🔬 Создание проекта:
Уже в августе 1948 года, всего через три месяца после начала совместной работы, Брук и Рамеев представили первый в СССР проект «Автоматическая цифровая электронная машина».
В проекте были детально описаны: принципиальная схема машины, определены арифметические операции в двоичной системе счисления, система управления работой машины от главного программного датчика. Особенностью проекта стала идея использования полупроводниковых элементов вместо электронных ламп.
В заявке на изобретение, датированной 4 декабря 1948 года, авторы писали: «Замена электронных ламп значительно упрощает конструкцию, увеличивает надёжность и долговечность, улучшает эксплуатационные качества машины. Особенно перспективными является применение кристаллических диодов».
За год совместной работы Брук и Рамеев подали около 50 заявок на изобретения, в Госкомитете по изобретениям даже не хватило экспертов в этой новой области для их рассмотрения.
📋 Официальное признание:
22 апреля 1950 года Президиум Академии наук СССР под председательством президента АН СССР академика Сергея Ивановича Вавилова утвердил постановление о разработке автоматической цифровой вычислительной машины М-1 в лаборатории электросистем ЭНИН.
Брук получил возможность формировать команду разработчиков. Первым был принят Николай Яковлевич Матюхин, молодой специалист, только что окончивший радиотехнический факультет МЭИ. Вместе с Бруком они разрабатывали структуру и состав будущей машины.
В команду вошли пять выпускников радиотехнического факультета МЭИ и три техника: Н.Я. Матюхин, Т.М. Александриди, В.В. Белынский, А.Б. Залкинд, М.А. Карцев, Ю.В. Рогачев, Р.П. Шидловский, Л.М. Журкин.
Всего команда составила 9 человек. Из них только Брук имел учёную степень. Уникальность проекта заключалась в минималистическом подходе. Другие проекты требовали огромных коллективов и ресурсов.
🔍 Технические характеристики М-1:
Элементная база: Машина использовала 730 электронных ламп (в 8 раз меньше, чем МЭСМ С.А. Лебедева), занимала площадь всего 4 квадратных метра и потребляла 8 кВт электроэнергии.
Система счисления: Двоичная, с фиксированной точкой - 24 разряда для модуля числа и 1 разряд для знака (всего 25 разрядов).
Оперативная память: Ёмкость 512 чисел (25-разрядных), реализованная в виде двух типов запоминающих устройств:
Электростатическое ЗУ на 8 электронно-лучевых трубках типа ЛО-737 - 256 чисел. На экране каждой трубки размещались 32 строки по 25 точек (одно число или команда). Считывание выполнялось расфокусированным лучом, при этом информация стиралась и требовала регенерации.
Магнитный барабан - 256 чисел. Использовался дюралюминиевый цилиндр, покрытый ферромагнитным слоем, и магнитные головки от бытовых магнитофонов.
Производительность: 20 операций сложения в секунду (в 150 раз медленнее МЭСМ, но в 3000 раз быстрее механических арифмометров).
Система команд: Двухадресная система команд - важное решение, получившее широкое распространение в отечественной и зарубежной вычислительной технике.
Подробнее о диодах КВМП в этой статье: http://www.155la3.ru/kvmp2.htm
💡 Революционные решения:
Полупроводниковые элементы: М-1 стала первой в мире ЭВМ, в которой логические схемы были выполнены на полупроводниках - малогабаритных купроксных диодах КВМП-2-7 (купроксные выпрямительные малогабаритные приборы - 7 шайб диаметром 2 мм).
Купроксные (медно-закисные) диоды представляли собой полупроводниковые элементы, в которых запорный слой образовывался на границе меди и закиси меди. Они допускали прямой ток до 4 мА и обладали надёжностью, значительно превосходившей электронные лампы.
Это новшество, впервые применённое советскими учёными, вскоре стало общемировой практикой и открыло эру полупроводниковой электроники.
Использование двоичной системы обеспечивало:
- техническую простоту реализации (всего два состояния: 0 и 1);
- высокую надёжность и помехоустойчивость;
- энергоэффективность;
- упрощение логических операций.
Архитектура с хранимой программой: Разработчики М-1 пришли к классическому построению цифровых вычислительных машин на основе архитектуры с хранимой программой (позднее названной архитектурой фон Неймана) независимо от работ американских учёных, которые были опубликованы в СССР в сокращённом виде только в 1962 году.
Программа записывалась на перфоленте и вводилась в машину, результаты вычислений выдавались на другой ленте.
📅 Завершение разработки:
Первые биты информации М-1 обработала 15 декабря 1950 года в неавтоматическом режиме. Летом 1951 года машина уже выполняла основные арифметические операции. Комплексная отладка была завершена к концу года.
15 декабря 1951 года директор Энергетического института академик Глеб Максимилианович Кржижановский, создатель плана ГОЭЛРО и основатель ЭНИН, утвердил отчёт «Автоматическая цифровая вычислительная машина М-1».
🚀 Первые программы и применение:
Первые задачи на М-1 решались академиком Сергеем Львовичем Соболевым - выдающимся математиком, в то время заместителем по научной работе у академика Игоря Васильевича Курчатова в рамках советского атомного проекта.
С.Л. Соболев (1908-1989) в марте 1944 года перешёл на работу в Лабораторию №2 (будущий Курчатовский институт), где стал одним из заместителей Курчатова и вошёл в группу И.К. Кикоина, занимавшуюся проблемами обогащения урана. Он организовал и направлял работу вычислителей, разрабатывал вопросы регулирования процесса промышленного разделения изотопов.
Для исследований в области ядерной физики на М-1 решались задачи обращения матриц большой размерности и другие задачи вычислительной математики, критически важные для создания советского ядерного оружия.
Эксплуатация М-1 началась весной 1952 года, примерно в то же время, что и МЭСМ С.А. Лебедева. В январе 1952 года началась опытная эксплуатация. Три
года М-1 находилась в эксплуатации.
Про Сергея Алексеевича Лебедева и МЭСМ можно прочесть в этой статье.
⚔️ Параллельная разработка:
Одновременно с проектом Брука, в 1948 году начал работу над цифровыми вычислительными машинами Сергей Алексеевич Лебедев, будущий академик и основатель ИТМиВТ. Его первая ЭВМ - МЭСМ (Малая электронная счётная машина) была закончена в Киеве в 1951 году, на три месяца раньше М-1.
Но это было совершенно другое по характеристикам изделие: МЭСМ содержала 6000 электровакуумных ламп (против 730 у М-1), занимала площадь 60 м² (против 4 м²), потребляла около 25 кВт (против 8 кВт). Быстродействие МЭСМ было значительно выше: приблизительно 3000 операций в минуту против 1000.
Из разных подходов: минимализма и баланса «цена-производительность» И.С. Брука и достижения максимальных характеристик С.А. Лебедева - родились оригинальные и взаимодополняющие направления развития советской вычислительной техники.
🔬 Дальнейшее развитие:
Опираясь на опыт работы над М-1, весной 1952 года под руководством Брука началась разработка быстродействующей универсальной ЭВМ М-2 большей производительности, с памятью на магнитных барабанах и оперативным ЗУ на ферритовых сердечниках. Монтаж был завершен в январе 1953 года, ввод в эксплуатацию - июнь 1953 года. Фактическим руководителем проекта стал М.А. Карцев, будущий создатель суперкомпьютеров.
Разработанная под руководством Брука и Матюхина машина М-3 послужила прообразом серии машин «Минск», которые стал выпускать Минский завод вычислительных машин.
В 1956 году Лаборатория электросистем ЭНИН выделилась в самостоятельную Лабораторию управляющих машин и систем АН СССР (ЛУМС), а в 1958 году был создан Институт электронных управляющих машин (ИНЭУМ) во главе с И.С. Бруком. Под его руководством были созданы малые цифровые вычислительные машины М-4, М-5, М-7-200 и М-7-800.
Если школа академика С.А. Лебедева складывалась в направлении создания ЭВМ максимальной производительности для каждого поколения элементной базы, то школа И.С. Брука изначально была направлена на класс малых и средних ЭВМ с высоким показателем соотношения цена/производительность.
📊 Значение для отечественной науки:
М-1 стала первым официально задокументированным проектом отечественной вычислительной техники и открыла эру советской информатики, которая в дальнейшем создала мощные научные школы программирования и вычислительной математики.
Работа над М-1 доказала возможность создания эффективных вычислительных машин с минимальными ресурсами, что было особенно важно для послевоенного СССР. Впервые в мире была применена полупроводниковая элементная база, открывшая путь к миниатюризации и повышению надёжности вычислительной техники.
Читайте так же:
HELIOS vs Willow: новая эра квантовых вычислений.
Квантовый компьютер Google обогнал суперкомпьютеры в 13 000 раз.
Что такое полупроводник. Понятными словами.
12 ноября 1990 г. Рождение интернета.
19 октября 1985 г. Выпуск Microsoft Windows 1.0
Источники:
- 4 декабря 1948 года зарегистрировано изобретение М-1
https://наука.рф/science/135871/ - Автоматическая цифровая вычислительная машина М-1
https://www.computer-museum.ru/histussr/m1.htm - Wikipedia: М-1 (электронно-вычислительная машина)
https://ru.wikipedia.org/wiki/М-1_(электронно-вычислительная_машина) - Computer Museum: Исаак Семёнович Брук
https://www.computer-museum.ru/galglory/17.htm - Computer Museum: Башир Искандарович Рамеев
https://www.computer-museum.ru/galglory/8.htm - ИНЭУМ: История создания М-1
http://www.ineum.ru/m1 - Академик Аксель Иванович Берг
https://www.computer-museum.ru/galglory/16.htm - CNews: МЭСМ и «Стрела»
https://www.cnews.ru/articles/2017-06-15_istoriya_it_sovetskie_evm_delayut_pervye_shagi - Академик Сергей Львович Соболев
https://www.computer-museum.ru/galglory/7.htm
#ДеньИнформатики #РоссийскаяИнформатика #Брук #Рамеев #М1 #ПерваяЭВМ #ИсторияИнформатики #СоветскиеКомпьютеры #ЭВМ #МЭСМ #НаукаСССР #КомпьютерыСССР