Владимир Липаев - Очерки истории отечественной программной инженерии в 1940-е – 80-е годы

К концу 50-х годов в оборонных отраслях промышленности и в организациях министерства обороны страны быстро рос интерес к применению цифровых вычислительных машин для решения задач обработки информации и управления в системах военного назначения. Начались активные работы по освоению применения цифровой вычислительной техники для систем противовоздушной и противоракетной обороны, для контроля космического пространства и управления полетом в авиации и в космосе, для управления войсками и средствами вооружения разных видов. Многие из этих задач принципиально отличались по своему характеру, от ставших к тому времени традиционными, вычислительных задач в гражданских областях. В них преобладали логические операции, большая размерность, реальный масштаб времени и ряд других специфических свойств и требований. Очень быстро увеличивались номенклатура и объем функций систем, которые требовалось автоматизировать. Для реализации таких функций были необходимы значительные ресурсы памяти и производительности ЭВМ, а также большие коллективы специалистов, способные создавать крупные комплексы алгоритмов и программ в допустимые сроки. Уже первые комплексы программ военного назначения достигали нескольких десятков тысяч команд. В результате начало активно развиваться специфическое направление вычислительной техники для систем военного назначения [2, 3, 11].

Это направление развития ЭВМ почти одновременно начало формироваться в оборонных отраслях промышленности и на предприятиях, в нескольких проблемно-ориентированных областях для сухопутных, авиационных, морских, ракетных и других систем. Для последующего развития вычислительной техники, существенными оказались особые требования заказчиков различных областей применения. В результате, эти ЭВМ разделились на два класса: на стационарные, работающие в помещениях, и на мобильные , размещаемые на подвижных (транспортабельные) или движущихся (бортовые), в том числе, необслуживаемых объектах. Этот фактор определил большие принципиальные различия в архитектуре, технических, климатических и массогабаритных характеристиках этих двух классов специализированных ЭВМ военного назначения (см. главу 2). Первый класс тяготел к архитектурам и конструктивам стационарных, универсальных ЭВМ с необходимыми расширениями и модификациями для специализированного применения. Машины второго класса – мобильные, отличались наибольшей спецификой свойств задач и характеристик внешней среды применения, от остальных типов ЭВМ. При появлении цифровых вычислительных машин открылись широкие возможности для автоматизированного решения на них новых сложных вычислительных и логических задач обработки информации и управления, которые были недоступны ранее.

В начале 60-х годов начали промышленно производиться относительно небольшие, бортовые, мобильные и крупные территориально-распределенные вычислительные системы на базе средств телекоммуникации, функционирующие в реальном времени. Все эти работы проводились в режиме строгой секретности, и каждая функционально законченная система создавалась практически независимо, как от достижений за рубежом, так и от методов и результатов на других отечественных предприятиях.

Ориентация на решение конкретных функциональных задач и конструкционные требования минимизации энергопотребления, веса и габаритов, определяли предельно ограниченные ресурсы памяти и производительности мобильных ЭВМ. Отсутствие избыточности ресурсов заставляло разработчиков и заказчиков искать компромисс между широтой реализуемых функций, сложностью алгоритмов решаемых задач и необходимым качеством результатов функционирования системы. Ограничения ресурсов ЭВМ требовало от разработчиков экономного их использования и поиска архитектурных и технических возможностей совершенствования качества решения задач в пределах имеющихся ресурсов.

Жесткие ограничения, высокие и очень разнообразные требования к климатическим характеристикам и допустимым механическим перегрузкам, а также обычно очень высокие требования, к надежности функционирования принципиально не могли быть удовлетворены одним типом машин. В результате развивалась широкая гамма конструктивов для специализированных ЭВМ военного назначения. Перечисленные выше особенности функциональных задач отражались на архитектуре и структуре операций таких специализированных машин. Вследствие этого к концу 70-х годов сформировался очень широкий спектр (около 300) типов мобильных ЭВМ военного назначения, различающихся архитектурой и структурами команд, ориентированных на особенности функциональных задач, а также конструктивным оформлением, зависящим от областей применения. Эти ЭВМ отличались почти полным отсутствием вспомогательного и периферийного оборудования, не требующегося для непосредственного решения прямых функциональных задач при применении конкретной системы управления и обработки информации.

Развитие в те годы в стране технологии производства и элементной базы специализированных ЭВМ не поспевало за ростом требований к их ресурсам по памяти и производительности, необходимым для реализации всех новых требований и расширяющихся задач заказчиков. Одновременно очень быстро увеличивалась сложность и ответственность задач обработки информации и управления, возлагаемых на ЭВМ, что вызывало рост требований к качеству, надежности функционирования и безопасности применения комплексов программ для военных систем. При этом хронически не хватало вычислительных ресурсов для реализации всех новых и совершенствующихся задач в реальном времени. Для обеспечения решения этих сложных задач в очень ограниченных вычислительных ресурсах, архитектура, и системы команд специализированных ЭВМ приходилось тщательно адаптировать к характеристикам прикладных задач и сфер применения систем оборонного назначения.

Систематически не выдерживались заданные сроки создания специальных вычислительных систем, прежде всего из-за потоков ошибок, выявляемых в программах, которые создавались первоначально в объектном коде без средств автоматизации программирования. Средняя производительность труда при разработке таких программ требуемого качества (по полному циклу разработки со сдачей заказчику) составляла всего 0,1–0,2 команды в день на человека, объем комплексов программ военного назначения уже тогда зачастую достигал и даже превышал 100 тысяч команд, а трудоемкость их создания составляла сотни человеко-лет. Отсутствие отработанной технологии, относительно низкая квалификация и оплата труда большинства программистов не стимулировали повышение производительности, высокое качество результатов программирования и систем в целом.