Борис Малиновский - Информационные технологии в СССР. Создатели советской вычислительной техники

С. А. Лебедев во время конференции в Дармштадте (ФРГ), октябрь 1955 года

БЭСМ, 1952 год

В 1958 году БЭСМ была подготовлена к серийному производству. К работе по запуску машины в серию Лебедев подключил ведущих специалистов, принимавших участие в создании БЭСМ, и она была выполнена в рекордно короткие сроки — за два-три квартала. Такая спешка была вызвана тем, что в стране серийно не выпускалось ни одной марки мощных ЭВМ — «Стрела» была давно снята с производства, а проектируемая в ИТМ и ВТ новая модель М-20 запаздывала. Серийная версия получила название БЭСМ-2 и выпускалась на заводе им. Володарского (Ульяновск) вплоть до 1962 года. Было выпущено несколько десятков экземпляров БЭСМ-2, ею оснащалось большинство крупных вычислительных центров страны. На БЭСМ-2 осуществлялись расчеты, связанные с запуском искусственных спутников и первых пилотируемых космических кораблей.

Новая ЭВМ М-20 (то есть с производительностью 20 тыс. операций в секунду), задуманная С. А. Лебедевым вскоре после временного поражения в соревновании с СКБ-245, была изначально предназначена для серийного выпуска. Для ускорения процесса разработки Сергей Алексеевич добился постановления правительства, обязывавшего Минмашприбор и Минрадиопром работать совместно с Академией наук в лице ИТМ и ВТ. Институт должен был разработать идеологию машины, ее структуру, схемы, элементную базу, а СКБ-245 — техническую документацию и изготовить опытный образец. Согласно постановлению Совета Министров СССР от 15 июля 1955 года, первый образец М-20 должен был быть подготовлен во втором квартале 1956 года.

Главным конструктором был назначен С. А. Лебедев, его заместителем — М. К. Сулим из СКБ-245. Позднее в число заместителей главного конструктора вошел руководитель отдела программирования Математического института им. В. А. Стеклова Михаил Романович Шура-Бура, математик, имевший дело с цифровыми вычислительными машинами с момента их появления. Михаил Романович к этому времени уже был в числе авторов первого в СССР учебника по программированию цифровых вычислительных машин (1952 год, совместно с Л. А. Люстерником, А. А. Абрамовым, В. И. Шестаковым) и активно участвовал в решении большого количества прикладных задач — от расчета энергии ядерных взрывов до траекторий ракет и искусственных спутников. М. Р. Шура-Бура стал соавтором архитектуры М-20 и разработчиком системы команд для нее.

Благодаря Михаилу Романовичу М-20 стала первой советской машиной, поставлявшейся в комплекте со специальным математическим обеспечением, тогда еще не носившим название операционной системы (ОС). Считается, что первая ОС была создана в середине 1950-х годов в исследовательской лаборатории компании General Motors для компьютера IBM-702, однако, в целом наличие операционных систем для машин первого поколения было нехарактерно из-за их низкого быстродействия и малого объема оперативной памяти. В 1959 году М. Р. Шура-Бура разработал ОС для машины М-20, учитывающую эти особенности. Система под названием ИС-2 («Интерпретирующая Система-2») состояла из библиотеки стандартных подпрограмм (СП) и программы-библиотекаря, имевшей довольно разветвленную функциональность. Программа-библиотекарь интерпретировала вызовы СП, выполняла автоматическое распределение и перераспределение динамической области оперативной памяти с сохранением вытесненных из нее СП на внешнем накопителе (магнитном барабане либо ленте) и автоматическим возвратом СП в оперативную память по мере обращения к ним.

В новой машине Лебедевым был заложен ряд конструктивных решений, позволивших значительно расширить функциональность, практически не увеличивая количество электронных ламп и даже снизив его в сравнении с БЭСМ (в М-20 было использовано 1600 пальчиковых ламп, меньшего размера и менее потребляющих, чем использовавшиеся ранее).

П. П. Головистиков превращал решения Лебедева и Шуры-Буры в конкретные схемы, основанные на разработанных им динамических логических элементах на пальчиковых лампах. Логика была реализована на хорошо освоенных к тому времени германиевых диодах, миниатюрных, малопотребляющих и надежных.

М-20

В 1956 году был изготовлен и отлажен макет М-20 в ИТМ и ВТ, а к началу 1957 года в СКБ-245 закончен опытный образец. На этот раз конкуренция была отодвинута в сторону — в отладке принимали участие специалисты многих организаций. Но отладка опытного образца затянулась на целый год: еще при наладке макета М-20 в институте заметили, что многократно проверенные на стенде динамические элементы сбоят при работе в большом комплексе. Как это всегда бывает, неустраненные из-за спешки недостатки на следующем этапе проявились в полной мере. К тому же начала сбоить и новая и еще не до конца освоенная в производстве ферритовая память. Засуетились недоброжелатели, которых в СКБ-245 было предостаточно — они распространяли мнение о непригодности динамических элементов и неправильно выбранной элементной базе, предлагали применять проверенные схемы, то есть увеличивать количество ламп. Возникли неприятности у Сулима, начальство которого требовало скорейшего завершения работ.

Эти задержки и привели к тому, что Лебедев принял решение готовить к серийному выпуску БЭСМ, не дожидаясь окончания работ по М-20. БЭСМ-2 оказалась внешне очень похожей на М-20. В результате страна только выиграла — потребность в ЭВМ была такой, что обе машины, законченные почти одновременно, только-только смогли закрыть самые важные направления. На М-20 выполнялись самые первоочередные работы, и существование БЭСМ-2, как пишет Б. Н. Малиновский, «намного снижало вычислительный голод».

К началу 1958 года М-20, наконец, заработала надежно, в том же году была успешно принята Государственной комиссией с оценкой «самая быстродействующая в мире» [14] Что было верно на момент постройки макета М-20 в 1956 году, но на 1958 год было уже преувеличением: только в СССР в том же году заработали М-40 (40 тыс. операций/с, ИТМ и ВТ) и М-100 (100 тыс. операций/с, ВЦ-1 МО СССР). и запущена в серию. Оригинальная модель выпускалась до 1964 года, всего за это время было выпущено 20 экземпляров. Архитектура М-20 на много лет стала классической — на основе ее архитектуры было построено несколько машин второго поколения (то есть на полупроводниковых элементах) — БЭСМ-3М, БЭСМ-4, М-220, М-222. Учебник С. С. Лаврова «Введение в программирование», первое издание которого вышло в 1973 году, иллюстрирован многочисленными примерами из архитектуры М-20. Они были сохранены и во втором издании 1977 года.