Історія розвитку вітчизняного комп'ютеробудування

"МЭСМ"

https://control-ctrl.com.ua/ Перша радянська електронно-обчислювальна машина була сконструйована і введена в експлуатацію недалеко від міста Києва. З появою першого комп'ютера в Союзі і на території континентальної Європи пов'язують ім'я Сергія Лебедєва (1902-1974 рр.). У 1997 році вчений світова громадськість визнала його піонером обчислювальної техніки, і в тому ж році Міжнародне комп'ютерне товариство випустило медаль з написом: «С. А. Лебедєв — розробник і конструктор першого комп'ютера в Радянському Союзі. Основоположник радянського комп'ютеробудування». Всього за безпосередньої участі академіка було створено 18 електронно-обчислювальних машин, 15 з яких переросли в серійне виробництво.

У 1944-му, після призначення на посаду директора Інституту енергетики АН УРСР, академік з родиною переїжджає в Київ. До створення революційної розробки залишається ще довгих чотири роки. Даний інститут спеціалізувався по двох напрямках: електротехнічне і теплотехнічне. Вольовим рішенням директор розділяє два не зовсім сумісних наукових напрямки та очолює Інститут електроніки. Лабораторія інституту переїжджає в передмістя Києва (Феофанія, колишній монастир). Саме там і втілюється в життя давня мрія професора Лебедєва — створити електронно-цифрову лічильну машину.

У 1948 році модель першого вітчизняного комп'ютера була зібрана. Пристрій займало майже весь простір кімнати площею 60 м². У конструкції було так багато елементів (особливо нагрівальних), що при першому запуску машини виділилося стільки тепла, що довелося навіть розібрати частину покрівлі. Першу модель радянського комп'ютера назвали просто — Мала Електронна Лічильна Машина "МЭСМ". Вона могла виробляти до трьох тисяч лічильно-обчислювальних операцій у хвилину, що за мірками того часу було надто багато. В "МЭСМ" був застосований принцип електронної лампової системи, який вже апробований західними колегами («Колос Марк 1» 1943 р., «ENIAC» 1946 р.).

сього "МЭСМ" було використано близько 6 тисяч різних електронних ламп, пристрою потрібна потужність 25 кВт. Програмування відбувалося за рахунок введення даних з перфострічки або в результаті набору кодів на штекерном комутаторі. Висновок даних проводився за допомогою електромеханічного друкуючого пристрою або шляхом фотографування.

Параметри МЕСМ:

• двійкова з фіксованою крапкою перед старшим розрядом система рахунку;
• 17 розрядів (16 плюс один на знак);
• ємність ОЗП: 31 для чисел і 63 для команд;
• ємність функціонального пристрою: аналогічна ОЗП;
• трехадресная система команд;
• вироблені обчислення: чотири прості операції (додавання, віднімання, ділення, множення), порівняння з урахуванням знака, зсув, порівняння за абсолютною величиною, додавання команд, передача керування, передача чисел з магнітного барабана тощо;
• вид ПЗУ: тригерні комірки з варіантом використання магнітного барабана;
• система введення даних: послідовна з контролем через систему програмування;
• моноблочне універсальне арифметичний пристрій паралельного дії на тригерних клітинках.

Незважаючи на максимально можливу автономну роботу "МЭСМ", визначення та усунення неполадок все ж відбувалося вручну або за допомогою напівавтоматичного регулювання. Під час випробувань комп'ютера було запропоновано вирішити кілька завдань, після чого розробники зробили висновок, що машина здатна виконувати обчислення, непідвладні людському розуму. Публічна демонстрація можливостей малої електронної лічильної машини відбулася в 1951 році. З цього моменту пристрій вважається введеним в експлуатацію першим радянським електронно-обчислювальним апаратом. Над створенням "МЭСМ" під керівництвом Лебедєва працювало всього 12 інженерів, 15 техніків і монтажницею.

сього "МЭСМ" було використано близько 6 тисяч різних електронних ламп, пристрою потрібна потужність 25 кВт. Програмування відбувалося за рахунок введення даних з перфострічки або в результаті набору кодів на штекерном комутаторі. Висновок даних проводився за допомогою електромеханічного друкуючого пристрою або шляхом фотографування.

Параметри МЕСМ:

• двійкова з фіксованою крапкою перед старшим розрядом система рахунку;
• 17 розрядів (16 плюс один на знак);
• ємність ОЗП: 31 для чисел і 63 для команд;
• ємність функціонального пристрою: аналогічна ОЗП;
• трехадресная система команд;
• вироблені обчислення: чотири прості операції (додавання, віднімання, ділення, множення), порівняння з урахуванням знака, зсув, порівняння за абсолютною величиною, додавання команд, передача керування, передача чисел з магнітного барабана тощо;
• вид ПЗУ: тригерні комірки з варіантом використання магнітного барабана;
• система введення даних: послідовна з контролем через систему програмування;
• моноблочне універсальне арифметичний пристрій паралельного дії на тригерних клітинках.

Незважаючи на максимально можливу автономну роботу "МЭСМ", визначення та усунення неполадок все ж відбувалося вручну або за допомогою напівавтоматичного регулювання. Під час випробувань комп'ютера було запропоновано вирішити кілька завдань, після чого розробники зробили висновок, що машина здатна виконувати обчислення, непідвладні людському розуму. Публічна демонстрація можливостей малої електронної лічильної машини відбулася в 1951 році. З цього моменту пристрій вважається введеним в експлуатацію першим радянським електронно-обчислювальним апаратом. Над створенням "МЭСМ" під керівництвом Лебедєва працювало всього 12 інженерів, 15 техніків і монтажницею.

ЕОМ серії «М»

Поки академік Лебедєв працював над електронно-обчислювальним пристроєм в Києві, в Москві утворювалася окрема група електротехніків. Співробітники Енергетичного інституту імені Кржижановського Ісаака Брука (електротехнік) і Башира Рамєєва (винахідник) в 1948 році подають у патентне бюро заявку на реєстрацію проекту власної ЕОМ. На початку 50-х Рамеев стає керівником окремої лабораторії, де і повинен з'явитися цього пристрою. Буквально за один рік розробники збирають перший прототип машини М-1. По всіх технічних параметрах це було пристрій, набагато уступає "МЭСМ": всього 20 операцій в секунду, тоді як машина Лебедєва показувала результат в 50 операцій. Невід'ємною перевагою М-1 були її габарити і енергоспоживання. У конструкції використано всього 730 електричних ламп, вони вимагали 8 кВт, а весь апарат займав лише 5 м².

У 1952-му році з'явилася М-2, продуктивність якої зросла в сто разів, а число ламп збільшилася лише вдвічі. Цього вдалося досягти за рахунок використання керуючих напівпровідникових діодів. Але інновації вимагали більше енергії (М-2 споживала 29 кВт), так і площа конструкція зайняла в чотири рази більше, ніж попередниця (22 м²). Рахункових можливостей цього пристрою цілком вистачало для реалізації ряду обчислювальних операцій, але серійне виробництво так і не почалося.

Модель М-3 знову стала «малюткою»: 774 електронні лампи, які споживають енергію в розмірі 10 кВт, площа — 3 м². Відповідно зменшилися і обчислювальні можливості: 30 операцій в секунду. Але для вирішення багатьох прикладних завдань цього цілком було достатньо, тому М-3 випускалася невеликою партією, 16 штук.

У 1960 році розробники довели продуктивність машини до 1000 операцій в секунду. Дану технологію запозичили далі для електронно-обчислювальних машин «Арагац», «Раздан», «Мінськ» (вироблені в Єревані та Мінську). Ці проекти, реалізовані паралельно з провідними московськими і київськими програмами, показали серйозні результати вже пізніше, в період переходу ЕОМ на транзисторах.

«Стріла»

Під керівництвом Юрія Базилевського в Москві створюється ЕОМ «Стріла». Перший зразок пристрою був завершений в 1953 році. «Стріла» (як і М-1) містила пам'ять на електронно-променевих трубках (МЭСМ використовувала тригерні комірки). Проект даної моделі комп'ютера був настільки вдалим, що на Московському заводі лічильно-аналітичних машин почалося серійне виробництво цього типу продукції. Всього за три роки було зібрано сім екземплярів пристрою: для користування в лабораторіях МДУ, а також в обчислювальних центрах Академії наук СРСР і ряду міністерств.

«Стріла» виконувала 2 тисячі операцій в секунду. Але апарат був дуже масивним і споживав 150 кВт енергії. У конструкції використовувалося 6,2 тисячі ламп і більше 60 тисяч діодів. «Махіна» займала площу в 300 м².

БЭСМ

Після переведення до Москви (в 1952 році), в Інститут точної механіки та обчислювальної техніки, академік Лебедєв взявся за виробництво нового електронно-обчислювального пристрою — Великий Електронної Лічильної Машини, БЭСМ. Зауважимо, що принцип побудови нової ЕОМ багато в чому був запозичений у ранньої розробки Лебедєва. Реалізація даного проекту стала початком самої успішної серії радянських комп'ютерів.

БЭСМ здійснювала вже до 10 000 обчислень в секунду. При цьому використовувалося всього 5000 ламп, а споживана потужність становила 35 кВт. БЕСМ була першою радянською ЕОМ «широкого профілю» — її спочатку передбачалося надавати вченим і інженерам для проведення розрахунків різної складності.

Модель БЭСМ-2 розроблялася для серійного виробництва. Число операцій в секунду довели до 20 тисяч. Після випробувань ЕПТ і ртутних трубок, в даній моделі оперативна пам'ять вже була на феритових сердечниках (основний тип ОЗП на наступні 20 років). Серійне виробництво почалося на заводі імені Володарського в 1958 році, показало результати в 67 одиниць техніки. БЭСМ-2 поклала початок розробок військових комп'ютерів, які керували системами ППО: М-40 і М-50. В рамках цих модифікацій був зібраний перший радянський комп'ютер другого покоління — 5Э92б, і подальша доля серії БЭСМ вже виявилася пов'язана з транзисторами.

Перехід на транзистори в радянській кібернетики пройшов плавно. Особливо унікальних розробок в цей період вітчизняного комп'ютеробудування не значиться. В основному старі комп'ютерні системи переукомплектовывали під нові технології.

Повністю напівпровідникова ЕОМ 5Э92б, спроектована Лебедєвим і Бурцевым, була створена під конкретні завдання протиракетної оборони. Вона складалася з двох процесорів (обчислювального і контролери периферійних пристроїв), мала систему самодіагностики і допускала «гарячу» заміну обчислювальних транзисторних блоків. Продуктивність дорівнювала 500 тисяч операцій в секунду для основного процесора і 37 тисяч – для контролера. Настільки висока продуктивність додаткового процесора була необхідна, оскільки в зв'язці з комп'ютерним блоком працювали не тільки традиційні системи введення-виведення, але і локатори. ЕОМ займала більше 100 м².

Вже після 5Э92б розробники знову повернулися до МАШИНИ. Основне завдання тут — виробництво універсальних комп'ютерів на транзисторах. Так з'явилися БЭСМ-3 (залишилася в якості макета) і БЭСМ-4. Остання модель була випущена в кількості 30 примірників. Обчислювальна потужність БЭСМ-4 — 40 операцій в секунду. Пристрій в основному застосовувалося як «лабораторний зразок» для створення нових мов програмування, а також як прототип для конструювання більш удосконалених моделей, таких як " БЭСМ-6.

За всю історію радянської кібернетики та обчислювальної техніки " БЭСМ-6 вважається найбільш прогресивною. У 1965 році це комп'ютерний пристрій було самим передовим по керованості: розвинена система самодіагностики, кілька режимів роботи, великі можливості по управлінню пристроями, можливість конвеєрної обробки 14 процесорних команд, підтримка віртуальної пам'яті, кеш команд, читання і запис даних. Показники обчислювальних здібностей — до 1 млн операцій за секунду. Випуск даної моделі тривав аж до 1987 року, а використання — до 1995-го.

«Київ»

Після того, як академік Лебедєв відбув у «Златоглаву», його лабораторія разом з персоналом перейшла під керівництво академіка Б. Р. Гнєденко (директор Інституту математики АН УРСР). В цей період був узятий курс на нові розробки. Так, зароджується ідея створення комп'ютера на електронних лампах і з пам'яттю на магнітних сердечниках. Він отримав назву «Київ». При його розробці вперше був застосований принцип спрощеного програмування — адресна мова.

У 1956 році колишню лебедевскую лабораторію, перейменовану в Обчислювальний центр, очолив В. М. Глушков (сьогодні це відділення діє як Інститут кібернетики імені академіка Глушкова НАН України). Саме під початком Глушкова «Київ» вдалося завершити та ввести в експлуатацію. Машина залишається на службі у Центрі, другий зразок комп'ютера «Київ» був придбаний і зібраний в Об'єднаному інституті ядерних досліджень (р. Дубна, Московська область).

Вперше в історії застосування комп'ютерної техніки, за допомогою «Києва» вдалося налагодити дистанційне управління технологічними процесами металургійного комбінату в Дніпродзержинську. Зауважимо, що об'єкт випробувань був віддалений від машини майже на 500 кілометрів. «Київ» був залучений в ряд експериментів щодо штучного інтелекту, машинного розпізнавання простих геометричних фігур, моделювання автоматів для розпізнавання друкованих і писаних літер, автоматичного синтезу функціональних схем. Під керівництвом Глушкова на машині була апробована одна з перших систем управління базами даних реляційного типу («Автодиректор»).

Хоча основу пристрою складали ті ж електронні лампи, у «Києва» вже було ферит-трансформаторне ЗУ з об'ємом 512 слів. Також апарат використовував блок зовнішньої пам'яті на магнітних барабанах із загальним обсягом дев'ять тисяч слів. Обчислювальна потужність цієї моделі комп'ютера в триста разів перевищувала можливості "МЭСМ". Структура команд — аналогічна (трехадресная на 32 операції).

«Київ» мав власні архітектурні особливості: у машині був реалізований асинхронний принцип передачі управління між функціональними блоками; кілька блоків пам'яті (ферритова оперативна пам'ять, зовнішня пам'ять на магнітних барабанах); введення і виведення чисел у десятковій системі числення; пасивне запам'ятовуючий пристрій з набором констант і підпрограм елементарних функцій; розвинена система операцій. Пристрій виробляло групові операції з модифікацією адреси для підвищення ефективності обробки складних структур даних.

Радянські ЕОМ, розроблені в 50-х

У 1955 році лабораторія Рамєєва переїхала до Пензи для розробки ще однієї ЕОМ під назвою «Урал-1» — менш витратною, від того і масової машини. Всього 1000 ламп з енергоспоживанням в 10 кВт — це дозволило істотно знизити виробничі витрати. «Урал-1» випускався до 1961-го року, всього було зібрано 183 комп'ютера. Їх встановлювали в обчислювальних центрах і конструкторських бюро по всьому світу. Наприклад, в центрі управління польотами космодрому «Байконур».

«Урал 2-4» також був на електронних лампах, але вже використав оперативну пам'ять на феритових сердечниках, виконував по декілька тисяч операцій в секунду.

«Дніпро»

У свій час Глушкова називали новатором, він не раз висловлював сміливі теорії в галузі математики, кібернетики і обчислювальної техніки. Багато з його інновацій були підтримані і впроваджені в життя ще за життя академіка. Але цілком оцінити той вагомий внесок, який зробив вчений у розвиток цих напрямів, допомогло час. З ім'ям В. М. Глушкова вітчизняна наука пов'язує історичні віхи переходу від кібернетики до інформатики, а там — до інформаційних технологій. Інститут кібернетики АН УРСР (до 1962 року — Обчислювальний центр АН УРСР), очолюваний видатним вченим, спеціалізувався на удосконалення комп'ютерної обчислювальної техніки, розробки прикладного та системного програмного забезпечення, систем управління промисловим виробництвом, а також сервісів обробки інформації інших сфер діяльності людини. В Інституті були розгорнуті масштабні дослідження по створенню інформаційних мереж, периферії і компонентів до них. Можно с уверенностью заключить, что в те годы усилия ученых были направлены на «покорение» всех основных направлений развития информационных технологий. При этом любая научно обоснованная теория тут же воплощалась в жизнь и находила свое подтверждение на практике.

Следующий шаг в отечественном компьютеростроении связан с появлением электронно-вычислительного устройства «Днепр». Этот аппарат стал первым для всего Союза полупроводниковым управляющим компьютером общего назначения. Именно на базе «Днепра» появились попытки серийного производства компьютерно-вычислительной техники в СССР.

Эта машина была разработана и сконструирована всего за три года, что считалось очень незначительным временем для такого проектирования. В 1961 году произошло переоснащение многих советских промышленных предприятий, и управление производством легло на плечи ЭВМ. Глушков позже попытался объяснить, почему удалось так быстро собрать аппараты. Оказывается, еще на стадии разработок и проектирования ВЦ тесно сотрудничал с предприятиями, где предполагалось установить компьютеры. Анализировались особенности производства, этапность, а также выстраивались алгоритмы всего технологического процесса. Це дозволило більш точно запрограмувати машини, виходячи з індивідуальних промислових особливостей підприємства.

Было проведено несколько экспериментов с участием «Днепра» по удаленному управлению производствами разной специализации: сталелитейным, судостроительным, химическим. Заметим, что в этот же период западные конструкторы спроектировали аналогичный отечественному полупроводниковый компьютер универсального управления RW300. Благодаря проектированию и введению в эксплуатацию ЭВМ «Днепр» удалось не только сократить дистанцию в развитии компьютерной техники между нами и Западом, но и практически ступать «нога в ногу».

Компьютеру «Днепр» принадлежит еще одно достижение: устройство производилось и использовалось как основное производственно-вычислительное оборудование на протяжении десяти лет. Это (по меркам компьютерной техники) достаточно значительный срок, так как для большинства подобных разработок этап модернизации и усовершенствования исчислялся пятью-шестью годами. Эта модель компьютера была настолько надежной, что ей было доверено отслеживать экспериментальный космический полет шатлов «Союз-19» и «Аполлон», состоявшийся в 1972 году.

Впервые отечественное компьютеростроение вышло на экспорт. Также был разработан генеральный план строительства специализированного завода по производству вычислительной компьютерной техники — завод вычислительных и управляющих машин (ВУМ), расположенный в Киеве.