Первые Советские ЭВМ
В начале 50 годов появились первые советские электронные вычислительные машины, созданием которых руководили главным образом специалисты в области электротехники и радиоэлектроники. В первую очередь здесь стоит назвать малую электронную вычислительную машину МЭСМ, построенную в Киеве под руководством Сергея Алексеевича Лебедева (1902-1974), тогда действительного члена Академии наук Украины. Переехав в Москву, Сергей Алексеевич организовал и возглавил Институт точной механики и вычислительной техники Академии наук СССР. Здесь же под его руководством была в 1952 году завершена работа над "Быстродействующей Электронной Счетной Машиной Академии наук СССР", коротко БЭСМ.Машина БЭСМ пользовалась наибольшей известностью по сравнению с другими первыми советскими вычислительными машинами. Она имела память в 2048 ячеек и к моменту ввода в эксплуатацию была самой быстродейсвующей машиной в мире, обладая скоростью 8 тысяч операций в секунду.
В 1953 году Сергей Алексеевич Лебедев был избран академиком. Руководимый им институт разработал целый ряд новых моделей вычислительных машин. Отметим наиболее мощную из советских ламповых вычислительных машин М-20 с весьма удачной системой команд и скоростью около 20 тысяч арифметических операций в секунду (в среднем) и самую мощную из машин второго поколения БЭСМ-6 о которой мы еще упомянем в дальнейшем.
Примерно в одно время с машиной БЭСМ была завершена работа над вычислительной машиной средней мощности М-2, работа над которой начиналась в лаборатории Энергетического института имени Г.М. Кржижановского АН СССР. Созданием этой машины руководили член-корреспондент АН СССР И.С. Брук и М.А. Карцев. Первоначально машина М-2 имела память на электронно-лучевой трубке, которая вскоре была заменена, так что М-2 оказалась первой из советских машин с памятью на ферритовых сердечниках.
Через год после завершения БЭСМ и М-2, в 1953 году, была построена еще одна советская электронная вычислительная машина - "Стрела", главным конструктором которой был Ю.Я. Базилевский. В отличие от БЭСМ и М-2 "Стрела" была построена в нескольких экземплярах.
В 1954 году под руководством инженера (позже - доктор технических наук) Башира Искандеровича Рамеева была завершена работа над машиной "Урал", которая уже выпускалась серийно.
Машина "Урал-1" - небольшая и медленная машина с оперативной памятью на магнитном барабане; она вскоре была заменена более мощной "">Урал-2" с памятью на ферритовых сердечниках. Затем семейство "Уралов" пополнилось моделями "Урал-3" и "Урал-4" и наконец, более мощными полупроводниковыми машинами второго поколения "Урал-14" и "Урал-16".
В середине 50 годов работы над созданием электронных вычислительных машин в СССР развернулись широким фронтом. Кроме упоминавшихся уже нами центров разработки ЭВМ, были организованы новые институты в Киеве, Минске, Ереване и других городах. В Киеве работы над ЭВМ сосредоточились в созданном 1957 году Институте кибернетики, который возглавил 34-летний доктор физико-математических наук Виктор Михайлович Глушков, академик, лауреат Ленинской и Государственных премий. Первая машина молодого института, получившая название "Киев" была закончена в начале 60 годов. Затем последовал ряд новых разработок, среди которых получили особое признание ЭВМ "Проминь" и "Мир" (машина инженерных расчетов). Они предназначались для широкого использования в КБ и лабораториях, где требуется выполнение технических расчетов методами вычислительной математики. Для ЭВМ "МИР", создание которой было отмечено Государственной премией, учеными Института кибернетики был разработан специальный язык программирования позволяющий "общаться" с машиной.
В Минске под руководством В. Пряжиловского был создан класс машин, названных именем столицы БССР."Минск-1" и "Минск-2" были ламповыми ЭВМ, в "Минск-22" и "Минск-32" была применена полупроводниковая электроника. Кроме того, "Минск-32"(по сравнению с другими советскими ЭВМ того же класса) имела большую память, что позволяло широко использовать ее для решения экономических и информационно-логических задач, в автоматизированных системах управления и т.д. Серийный выпуск белорусских ЭВМ был организован на одном из лучших советских "компьютерных" заводов - Минском заводе ЭВМ имени С. Орджоникидзе.
В Ереванском институте математических машин создано два семейства ЭВМ - "Раздан" и "Наири".Машины последнего типа пользовались особой популярностью и применялись для инженерных расчетов, обработки экспериментальных данных и для управления сложными физическими экспериментами.
Наряду со специализированными институтами активное участие в разработке теоретических и практических принципов построения ЭВМ приняли учебные институты - МГУ, МВТУ, МЭИ, МИФИ и др. Например в МГУ была создана машина "Сетунь" - единственная в мире ЭВМ, в которой используется троичная система счисления, наиболее экономочная с точки зрения использования аппаратных средств.
Вслед за США, Англией и СССР началась разработка "национальных машин" в других странах - Голландии, Австралии, Польше, Швеции и т.д.
Башир Искандарович Рамеев начинал свою научную деятельность в области вычислительной техники в Энергетическом институте АН СССР (ЭНИН) под руководством член-корреспондента Академии наук И.С.Брука. Летом 1948 года молодой инженер и уже маститый ученый выступили соавторами оригинального проекта под названием «Автматическая цифровая электронная машина». Это был первый в стране проект цифровой ЭВМ с жестким программным управлением, завершенный за несколько месяцев до начала работ над МЭСМ.
В 1949 году Б.И. Рамеев перешел в недавно созданное специально для разработки и конструирования цифровых вычислительных машин СКБ-245, организацию, которая стала негласным конкурентом ИТМ и ВТ С.И. Лебедева. Опираясь на опыт совместных работ с Бруком, Рамеев разработал проект новой машины и участвовал в его реализации в качестве заместителя главного конструктора Ю.Я.Базилевского. ЭВМ «Стрела» стала первой советской серийной ЭВМ: в промышленных условиях было выпущено 7 экземпляров этой машины.
После «Стрелы» Рамеев начал активно работать над новой ЭВМ, «Урал-1», уже в качестве генерального конструктора. Первая машина серии должна была производиться в Пензе, и Рамеев с группой молодых сотрудников СКБ-245 переехал туда. Ламповая машина «Урал-1» была выпущена в 1954 году. Эта ЭВМ с быстродействием 100 операций в секунду и памятью на магнитных барабанах относилась к разряду малых недорогих машин преимущественно для инженерных применений и в течение многих лет использовалась вычислительными центрами страны. Сегодня увидеть своими глазами, как выглядела одна из первых советских ЭВМ, можно в одном из залов Политехнического музея.
После разработки еще нескольких моделей «Урал» на ламповой элементной базе и с оперативной памятью уже на ферритах Рамеев в 1960 году перешел к созданию семейства полупроводниковых «Уралов». Машины Рамеева представляли собой универсальные системы для решения различных инженерно-технических, планово-экономических и управленческих задач. В этой серии была воплощена идея создания унифицированного семейства конструктивно и программно совместимых машин разной производительности. Фактически, это уже были принципы разработки машин третьего поколения, получившие у нас воплощение в сериях ЕС и СМ ЭВМ в 70-е годы.
Машины «Урал-11», «Урал-14» и «Урал-16» представляли собой семейство с унифицированным интерфейсом с внешними устройствами и унифицированными оперативными и внешними ЗУ (правда, унификация в значительно меньшей степени распространялась на АЛУ и совсем не касалась устройств управления). Такой подход облегчал компоновку систем и упрощал их серийное производство. Унификация и модульный принцип построения позволяли комплектовать машины с различным составом устройств и различным объемом памяти. Кроме того, в ЭВМ «Урал» предусматривались конструктивные возможности для построения многомашинных вычислительных комплексов. Большая емкость оперативной памяти, эффективные средства защиты памяти и развитая система прерываний позволяли строить различные системы обработки данных коллективного пользования для работы в режиме разделения времени. И хотя по чисто формальному признаку – элементной базе – последние три модели серии «Урал» относятся ко второму поколению ЭВМ, в их архитектуре присутствовало много черт, присущих машинам третьего поколения.
И еще один интересный факт из жизни Рамеева. В начале 50-х в двух ведущих технических вузах Москвы – МИФИ и МЭИ – были введены курсы по вычислительной технике. В МЭИ лекции читал Лебедев, а в МИФИ – Рамеев, не имевший высшего образования, поскольку в 30-е годы его исключили из института как «сына врага народа». Понимая неопределенность такого положения, Рамеев обратился в Министерство культуры с просьбой, чтобы ему разрешили завершить свое образование, сдав необходимые экзамены экстерном. Увы, чиновники не только отклонили его просьбу, но и запретили заниматься преподавательской деятельностью. Так ученый с опытом разработки и ввода в эксплуатацию одной из первых ЭВМ в стране остался формально без высшего образования. Однако это не помешало ему стать главным инженером и заместителем директора по научной работе Пензенского НИИ математических машин и получить впоследствии степень доктора технических наук без защиты диссертации.
ЕС ЭВМ: Машины третьего поколения
В 60-е годы с началом промышленного выпуска интегральных схем в мировой вычислительной технике произошел переход к машинам на новой элементной базе, что формально определяется как переход к третьему поколению ЭВМ. Однако более важной характеристикой машин на данном этапе является то, что они представляли собой семейства программно-совместимых систем, различающихся по производительности, но с общей архитектурой. Собственно, именно в эти годы с появлением семейства машин IBM 360 и возникло понятие компьютерной архитектуры, которое символизировало весь комплекс аппаратных и программных средств для решения пользовательских задач. Говоря об архитектуре, мы, как правило, не имеем в виду способы выполнения тех или иных функций или параметры и техническую организацию определенных устройств, входящих в состав вычислительной системы. У машин одного семейства они могут быть совершенно различны, однако общими будут системы команд, способы организации взаимосвязи между модулями и с внешними устройствами, а также матобеспечение. На предыдущем этапе развития вычислительной техники как за рубежом, так и у нас, существовало множество машин с примерно одинаковыми вычислительными возможностями, но абсолютно разной архитектурой.
В машинах третьего поколения разрабатывалась более гибкая система прерываний, позволяющая синхронизировать работу центрального процессора, процессоров ввода/вывода и должным образом реагировать на аварийные ситуации в программах пользователя. Мультипрограммный режим работы компьютера требовал создания мощных средств защиты памяти. Создавались механизмы динамического распределения памяти, совершенствовались операционные системы.
Использование новой элементной базы позволило существенно повысить быстродействие и объем оперативной памяти нового поколения машин. Значительно расширилась номенклатура внешних устройств – появились накопители на сменных магнитных дисках, алфавитно-цифровые и графические дисплеи, графопостроители и т.д.
Переход к использованию машин третьего поколения связан не только с появлением интегральных схем, но и с осознанием необходимости широкого применения вычислительной техники помимо научных расчетов в решении экономических задач, для реализации автоматизированных систем управления различного назначения. На западе уже появлялись и приобретали большую популярность малые ЭВМ для использования в коммерческих целях. Предпринимались попытки реализовать подобные системы и у нас (машины «Эра», «Минск-23»), но широкого распространения они не получили, поскольку в СССР спрос на объективную экономическую информацию был невысок. Тем не менее именно в тот момент руководство страны изменило свою позицию по отношению к вычислительной технике. Период отрицания кибернетики как лженауки остался позади.
К середине 60-х, помимо основных научных школ по созданию вычислительных машин в Москве и Пензе выпуском ЭВМ занимались в Минске (серия машин средней производительности «Минск»), Ереване (минимашины и ЭВМ средней производительности «Наири», «Раздан»). Институт кибернетики АН Украины, возглавляемый Виктором Михайловичем Глушковым, проводил разнообразные теоретические исследования в области проектирования ЭВМ и воплощал теорию в реальных машинах – малых управляющих ЭВМ «Днепр», миникомпьютерах для инженерных применений «Промiнь» и «Мир». Академик Глушков стал страстным проповедником внедрения АСУ в народное хозяйство. Разработку аналогичных систем оборонного назначения вел академик В.С.Семенихин.
Но для автоматизации промышленности с помощью ЭВМ машин требовалось несоизмеримо больше, чем выпускалось на тот момент. Считалось также, что все многообразие вычислительной техники необходимо привести к некоему общему знаменателю. Поэтому в середине 60-х встала проблема создания единого семейства машин общего назначения на новой элементной базе, способного эффективно решать различные планово-экономические задачи. Производство таких машин должно было покрыть потребность в вычислительной технике не единичных научных институтов, а тысяч промышленных предприятий и других организаций. По сути, предстояло создать новую отрасль промышленности и перейти от производства уникальных экземпляров к массовому выпуску машин. По сути, ЭВМ превращалась в массовый продукт.
30 декабря 1967 года ЦК и Совмин выпустили совместное постановление о разработке Единой Серии Электронных Вычислительных Машин. В своем роде это было уникальное постановление – впервые на таком уровне решалась судьба дальнейшего развития вычислительной техники в стране. Был создан Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники (НИЦЭВТ), под его началом объединились и другие организации. Открытым оставался вопрос: каким будет новый ряд машин. Проблема эта обсуждалась в течение нескольких лет, но в 1968 году Минрадиопром начал работы по воспроизведению архитектуры программно совместимого семейства IBM 360. В декабре 1969 года этот вариант был утвержден окончательно.
Напомним, что в 1964 году корпорации IBM в серии 360 впервые удалось воплотить идею создания семейства вычислительных машин различной производительности, обладающих общей архитектурой и полной программной совместимостью. Это событие произвело большое впечатление на научный и промышленный мир и ознаменовало переход к третьему поколению вычислительной техники. Системы IBM 360 обладали богатым матобеспечением, как системного, так и прикладного уровня.
К концу 60-х, когда вопрос о разработке ряда ЭВМ встал в Советском Союзе, семейства программно совместимых машин были уже созданы и в Англии компанией ICL, и в Германии компанией Siemens. Мы уже отмечали, что идеи информационной преемственности были частично воплощены и в серии универсальных машин «Урал», предназначенных главным образом для планово-экономических расчетов. К тому времени Пензенский НИИ математических машин готовился к выпуску новых моделей «Урал» на интегральных схемах.
