В настоящее время — на границе ХХ-ХХI веков — человечество переживает глобальную информационную революцию. Оно затратило много усилий на ее основательную подготовку. Москва на протяжении последних пятидесяти лет являлась важнейшим научным и производственным создания отечественного компьютеростроения, центром компьютерных приложений и развития информатизации в целом.
Мир существенно изменился с появлением ядерной, ракетно-космической и вычислительной техники.
Первоначально электронные вычислительные машины (ЭВМ) создавали для решения “ядерных” и “ракетных” задач, не имевших аналогов ни по наукоемкости, ни по масштабам реализованной новизны. Компьютеростроение зарождалось под эгидой могущественных опекунов, отвечавших за равновесие военных потенциалов. В ходе решения очень сложных, но сравнительно узких по профилю вычислительных задач военной тематики компьютерные архитектуры быстро прогрессировали, становясь все более совершенными и доступными для более широкого применения. Благодаря отчетливо проявившейся универсальности и первым признакам комфортности сфера использования компьютеров стала быстро расширяться, возросла доля гражданских областей применения компьютерной техники, при этом стали складываться доселе неведомые стимулы ее развития. Их корни находятся в глубинах человеческого общества, наделенного уникальной способностью в ходе своей жизнедеятельности создавать, обрабатывать, накапливать и потреблять информацию.
Компьютеростроение стимулировало и вбирало в себя лучшие достижения смежных областей науки и техники: сначала — электроники, а затем и микроэлектроники, вложившей информационную мощь в миллионы мельчайших транзисторов. Микроэлектроника в последние 15-20 лет стала главной движущей силой компьютерной революции. В результате в условиях открытого информационного пространства в мире сформировалась массовая компьютерная индустрия, осуществляющая принципиально новую социальную функцию: обеспечение лавинообразного накопления информации, которая становится главной регулирующей силой жизни человечества.
Уже на первой стадии перехода к открытому информационному пространству и массовой компьютерной индустрии резко изменились условия соревнования сложившихся в мире компьютерных школ. Отечественные разработчики, многие из которых профессионально выросли в Москве и успешно обеспечивали паритетное развитие компьютерных архитектур при решении военных задач, оказались в изоляции от стимулов массовых гражданских применений. Информационно-закрытое государство искусственно отгородилось и от мировой экономики, и от своего общества, перекрыв тем самым себе естественные пути полноценного и самостоятельного развития компьютеростроения.
Масштабные, но весьма специфические российские проблемы перехода к открытому информационному пространству не имеют аналогов, и поэтому нельзя полагаться на законченные импортные разработок. Решать свои информационные проблемы предстоит не только поcедевшему научно-техническому сообществу, но и обществу в целом.
Хронология достижений и вклад московских компьютерных архитекторов сегодня мало известны широкой общественности. В данном обзоре делается попытка свести воедино доступные авторам факты и события, которые выявляют наличие глубоких корней и традиций отечественного компьютеростроения, имевшиеся у нас достижения мирового уровня в этой области.
Осознание истинных масштабов участия наших соотечественников в мировой компьютерной истории должно способствовать переосмыслению приоритетов, преодолению опасного синдрома национального компьютерного нигилизма, который, к сожалению, доминирует в сознании не только молодежи, но и политических и государственных деятелей. Стартовый капитал
В конце 40-х годов к созданию ЭВМ оказались готовы только три страны: США, Англия, СССР.
Для разработки, развития и применения средств вычислительной техники (ВТ) необходимы следующие условия: 1. постановка масштабных актуальных задач, не поддающихся решению без применения средств ВТ; 2. наличие технической инфраструктуры и передовых технологий для разработки и применения ВТ; 3. наличие вузов с профессорско-преподавательским составом, способным вести подготовку кадров в данной области.
Москва отвечала этим условиям. Многие достижения регионов страны в вычислительной технике, а также активно работавшие региональные и национальные компьютерные школы имели московские корни. Временами Москва подпитывала другие регионы, “отпочковывая” целые научно-конструкторские коллективы (в Пензу, Новосибирск, Минск и др.) В последующие годы взаимно обогащающие интеллектуальные связи не только сохранялись, но и развивались с нарастающей интенсивностью.
До появления первых цифровых ЭВМ научные организации Москвы уже имели солидные заделы в области теории и практики автоматизации вычислений. Известные математики и механики — М. А. Лаврентьев, А. А. Дородницын, М. В. Келдыш, А. Н. Тихонов, А. А. Самарский, Г. И. Марчук и др. — не только развивали теорию численных методов, но и доводили новые результаты до важнейших практических областей применения.
В разработке и внедрении аналоговых вычислительных машин Москва была лидером мирового масштаба. В Московском институте железнодорожного транспорта В. С. Лукьяновым был создан гидроинтегратор, при помощи которого решались задачи нестационарной фильтрации воды под гидросооружениями, динамики эксплуатируемых нефтяных месторождений, задачи теплопроводности конструкций, температурных напряжений при сварке металлов и др.
Гидроинтегратор позволяет управлять масштабом времени: например, процесс образования ледников на севере страны, происходящий в природе в течение десятков и сотен тысяч лет, моделировать и измерять за десятки минут, а процесс электродуговой сварки, протекающий за десятые доли секунды, “растягивать” во времени до десятков минут. Без выхода из помещения с учетом выделения или поглощения тепла при замерзании и оттаивании грунта была исследована работа теплотрасс в вечной мерзлоте.
В Институте точной механики и вычислительной техники (ИТМ и ВТ) в лаборатории Л. И. Гутенмахера на активных четырехполюсниках были созданы электроинтеграторы, моделирующие задачи динамики, например динамическую устойчивость самолетов и ракет. На электронной модели режимы испытания можно было доводить до катастрофических, что нельзя сделать при натурных испытаниях.
Но аналоговые машины не решали многих проблем. Во-первых, не всякую задачу можно было смоделировать на электро- или гидроинтеграторе, во-вторых, результаты имели невысокую точность (2-10%), а это во многих случаях было неприемлемо.
Кардинальным решением стал переход на цифровые электронные вычислительные машины (ЭВМ). Первая специализированная электронная цифровая машина “Колосс” появилась в Англии А. Тьюрингом во время Второй мировой войны для расшифровки секретных радиограмм, предназначенных для немецких подлодок.
Первой работающей ЭВМ достаточно универсального назначения можно считать ЭНИАК (США, 1945 г.). В 1946 г. венгерский физик и математик Дж. фон Нейман сформулировал основные принципы универсальных машинных вычислений, на которых основана и современная вычислительная техника. Но тогда эта жемчужина человеческой мысли оставалась в секретных сейфах холодной войны, надолго опустившей “железный занавес” не только между идеологиями, учеными и специалистами, но и между целыми народами.
В условиях противостояния информационная изоляция в начале была мощным стимулом, но потом стала главным тормозом развития. Фундаментальные принципы универсального машинного счета наши ученые открыли независимо от зарубежных коллег. Во второй половине 40-х годов Сергеем Алексеевичем Лебедевым, будущим академиком, формальным и неформальным лидером московских научных школ и основателем отечественного компьютеростроения, были разработаны универсальные принципы построения структуры ЭВМ. Пятьдесят лет назад, в 1947 г., он начал разработку проекта универсальной ЭВМ с хранимой программой, названной МЭСМ — малая (макетная) электронная счетная машина.
Другая плодотворная линия возникновения и развития отечественных ЭВМ связана с именем академика И. С. Брука, начавшего работы над ЭВМ в 1947 г. Его московская компьютерная школа дала импульс к развитию класса недорогих машин средней и малой мощности, выпускавшихся большими партиями во многих регионах страны. В 1948 г. И. С. Брук и Б. И. Рамеев (Москва) получили первое в стране авторское свидетельство на проект структуры ЭВМ.
До середины 50-х годов работы у нас и за рубежом велись параллельно и изолированно друг от друга. Машина МЭСМ делалась в Феофании (под Киевом) и была закончена в 1951 г., большая машина — БЭСМ — уже в Москве, в ИТМ и ВТ. Работы над БЭСМ велись С. А. Лебедевым открыто для коллег. Он делился со специалистами своими идеями и показывал им все этапы разработки БЭСМ. Быть или не быть?
Всякое новое социально-значимое явление в жизни человеческого общества подвергается со стороны власть предержащих самой тщательной проверке и экспертизе. Так велит закон самосохранения власти. Колоссальная роль вычислительной техники для будущего — не только как новой области науки и техники, но и как принципиально нового фактора социального влияния — стала предметом пристального внимания политиков и идеологов с обеих сторон “железного занавеса”.
В начале 50-х годов в США по инициативе правительства (о чем у нас почти совсем неизвестно) была развернута общественная дискуссия на тему “Несут ли компьютеры угрозу американскому образу жизни?”. Правящие круги испытывали серьёзные опасения из-за возможного нарушения баланса на рынке труда. К экспертизе социальных последствий были подключены активно работавшие в области кибернетики ученые с мировыми именами: Дж. фон Нейман, Н. Винер, К. Шеннон и др. Вердикт всесторонней и независимой экспертизы поражает своей дальновидностью: при грамотном использовании компьютер усилит позиции общества, основанного на свободной конкуренции. Только после этого власти США дали зеленый свет свободному рыночному развитию вычислительной техники.
Этот шаг, на первый взгляд, локального (для одной страны) значения воспринимается сегодня как открытие, масштабы которого только начинают осознаваться социологами. Широкое и свободное развитие вычислительной техники с неизбежностью приводит к созидательной информационной трансформации общественного сознания в целом.
Так искали и находили ответы на вопрос “быть или не быть” власти на Западе. В нашей стране блюстители идейной чистоты, к сожалению, поспешили определить кибернетику, а вместе с ней и вычислительную технику, как “буржуазную лженауку”. Чтобы лечить “болезни” с таким диагнозом, надо было иметь гражданское мужество. В защиту вычислительной техники активно выступили академики А. И. Берг, А. А. Дородницын, С. А. Лебедев. В результате в эшелонах власти вычислительная техника получила зеленую улицу, но только для решения задач достижения военного паритета. Ревнители идей обобществления вслепую отвергли для широкого общества то огромное богатство обобществленной собственности, которое сейчас лавинообразно реализуется в среде мировых информационных ресурсов. Таковы парадоксы истории.
Достаточно долго и успешно вычислительная техника развивалась у нас в русле проблемы достижения и удержания стратегических оборонных паритетов. С. П. Королев, И. В. Курчатов, М. В. Келдыш (великий союз “трех К”) понимали, что для космоса и атомной техники нужны мощные ЭВМ и вопреки трудностям идеологического характера выступили инициаторами выпуска промышленностью серийных ЭВМ. Первые отечественные
Компьютеростроение как отрасль промышленности возникло под покровительством Министерства радиопромышленности. В Москве было создано СКБ-245 с заводом счетно-аналитических машин (САМ) и институтом НИИcчетмаш. Все три организации возглавил М. А. Лесечко. В СКБ приступили к разработке большой ЭВМ “Стрела”, а затем и её серийному производству. Первый экземпляр “Стрелы” был создан в 1953 г. (Ю. Я. Базилевский, Б. И. Рамеев и др.). В том же 1953 г. была закончена БЭСМ.
Параллельно в 1951-1954 гг. в Москве продолжались работы по другим ЭВМ. Среди них созданные под руководством И. С. Брука малые ЭВМ М-1 (1952 г.) и М-2 (1953 г.).
Среди разработчиков первых отечественных ЭВМ были выпускники МЭИ (В. А. Мельников, В. С. Бурцев, Н. Я. Матюхин, М. А. Карцев и др.) — одного из первых вузов в Москве, освоивших подготовку кадров для компьютеростроения.
Самой производительной была лебедевская БЭСМ (быстродействие 8000 оп./с), положившая начало не только целому семейству больших ЭВМ, ставших классикой, но и одному из самых мощных и организованных в истории отечественной науки направлений, собравших ярких интеллектуалов из различных областей знаний. К сожалению, БЭСМ была выпущена лишь в одном экземпляре.
Первая малая промышленная серия ЭВМ (7 машин) была выполнена на базе “Стрелы”, которая имела меньшее быстродействие. Сегодня трудно установить, какие аргументы сработали при выборе образца для первой промышленной серии.
Мало было создать и запустить в работу ЭВМ. Надо было обучить кадры эксплуатационников и программистов. В московских вузах предстояло наладить подготовку студентов по новым специальностям, организовать новые факультеты и кафедры. Но сначала надо было разработать методику эксплуатации больших ЭВМ, их профилактику, тестирование, текущий ремонт, быстрый поиск неисправностей. А в машине более 8000 ламп, несколько десятков тысяч диодов, резисторов и других радиодеталей. Два московских академических института — ИТМ и ВТ и Институт прикладной математики (ИПМ) взяли это на себя. В ИТМ и ВТ работу возглавил ученик С. А. Лебедева, будущий академик В. А. Мельников, в ИПМ — А. Н. Мямлин. За два года в процессе эксплуатации ЭВМ была проведена огромная работа, в результате которой коэффициент суточного использования машин достиг соответственно 72 и 73%. Для обеих машин были разработаны тестовые программы, методика эксплуатации. Дальнейшую эксплуатацию можно было передавать молодым специалистам.
Итак, для решения важнейших государственных задач (атомная промышленность, расчеты ядерного взрыва, ракетно-космическая тематика) Москва обеспечила создание первых в стране промышленно выпускаемых ЭВМ, не уступавших по своим характеристикам американским.
Разработанные и построенные к 1953 г. в Москве другие ЭВМ послужили основой для создания конструкторских и научных коллективов, разработки и серийного производства ЭВМ в других городах страны (Пензе, Минске, Киеве, Казани, Ульяновске и др.). Наращивание мощности Европейские рекорды семьи М-20
В 1956 г. было принято решение разработать новую более производительную ЭВМ для серийного производства, используя опыт ИТМ и ВТ, СКБ-245 и ИПМ. Главным конструктором машины, получившей шифр М-20, стал С. А. Лебедев, заместителем по электронной части — М. К. Сулим (из СКБ-245) и заместителем по системе команд и программному обеспечению М. Р. Шура-Бура (из ИПМ).
В 1958 г. машину передали в серийное производство на заводы в Москве (завод САМ) и в Казани. По быстродействию (20 тыс. оп./с) она была передовой в Европе. Благодаря широкому применению купроксных диодов число ламп в ней по сравнению с ЭВМ “Стрела” было сокращено примерно в пять раз, что повысило ее надежность, уменьшило габариты и энергопотребление. В одном машинном цикле были совмещены работа арифметического устройства и выборка следующей команды.
Машинами М-20 оснастили все крупные вычислительные центры институтов Академии наук и оборонных ведомств.
Коллектив С. А. Лебедева совмещал работы по созданию ЭВМ общего и чисто военного применения. Им была разработана многомашинная компьютерная система управления противоракетным (ПРО) комплексом, для которого были построены две специализированные ЭВМ М-40 (40 тыс. оп./с) и М-50. На этих машинах рассчитывалась точка встречи ракеты и противоракеты, давались команды на пуск и управление противоракетой. В системе были задействованы также специализированные ЭВМ, связанные с радиолокаторами дальнего обнаружения и точного наведения. Осуществлялась передача данных между ними и решающими ЭВМ. Фактически это был первый вычислительный комплекс для обработки информации и управления в реальном времени.
Руководителями работ по созданию описанного вычислительного комплекса для ПРО были В. С. Бурцев (аппаратура ЭВМ), Л. Н. Королев (программное обеспечение).
Для более широкого применения в Москве были созданы ЭВМ второго поколения с системой команд М-20 — ЭВМ М-220 (Главный конструктор В. С. Антонов) и М-222.
Восточный экспресс набирает скорость
Для решения задач ядерных и аэродинамических расчетов требовалось увеличить время бесперебойной работы ЭВМ. Обычным способом предупреждения потери результатов счета было разбиение программы на участки, фиксация результатов счета в конце участка и повторение счета. Если результаты двух просчетов совпадали, то программа переходила к следующему участку счета, если нет, счет участка повторялся. При такой организации время на решение задачи значительно увеличивалось.
В ИПМ А. Н. Мямлин, исследуя статистику сбоев в “Стреле” на “длинных задачах”, пришел к выводу, что можно ввести схемный контроль в наиболее слабых участках ЭВМ. Он решил создать ЭВМ со схемным контролем работы арифметического и запоминающего устройств. Эта работа потребовала от него не только знаний конструктора-архитектора, но и глубокой математической подготовки. Такая задача была им решена. На весь контроль было затрачено меньше оборудования, чем на полное дублирование устройства для параллельного счета.
Важным новым достижением стала разработка магнитных барабанов с головками, “плавающими” в пограничном слое воздуха с минимальным зазором от поверхности барабана, но без опасности касания, что привело к увеличению емкости и скорости работы запоминающего устройства (ЗУ) на магнитном барабане.
Эти и другие свои изобретения А. Н. Мямлин применил в ЭВМ “Восток”. Фактическое быстродействие “Востока” было свыше 100 тыс. оп./с.
Частичные сведения о “Востоке” были опубликованы в 1963 г. Интересно, что американцы, очень внимательно изучающие сведения о наших средствах ВТ, заметили эту информацию. Так как название ЭВМ в ней не приводилось, они ее окрестили “машина Мямлина”, рассчитали производительность довольно точно и написали, что у русских есть ЭВМ класса IBM 7094 — на тот период одной из лучших серийных американских ЭВМ. “Восток” уверенно проработал в ИПМ до 1966 г., пока не появилась БЭСМ-6. Весна — время новых начинаний
В 1964 г. был сделан еще один значимый шаг в компьютеростроении — создана вычислительно-информационная система “Весна” на полупроводниковой элементной базе. Вычислительный блок этой ЭВМ имел быстродействие около 250 тыс. оп./с с 48-разрядными числами с плавающей запятой. Машина имела широкий набор операций над числами разнообразной структуры (с плавающей запятой, с фиксированной запятой, с двойной точностью) и, как у современных компьютеров, широко развитую иерархию запоминающих устройств. На самом “горячем” уровне вычислений (рядом с арифметическим устройством) были 32 быстрых регистра, далее — малая оперативная память емкостью 1024 числа с циклом обращения 1 мкс, еще далее — большое ЗУ с циклом 10 мкс, состоящее из четырех блоков, работающих с расслоением, т. е. чередованием адресов по блокам. И, наконец, внешние ЗУ состояли из 32 накопителей на магнитных лентах и 8 магнитных барабанов. И, что совсем по-современному, был предусмотрен ввод-вывод данных с телеграфных и телефонных линий, который работал параллельно с обработкой данных.
Основными разработчиками ЭВМ “Весна” были В. С. Полин, В. К. Левин (в настоящее время член-корреспондент РАН), М. Р. Шура-Бура и др.
“Весна” применялась в таких сферах, где требуется обработка и хранение больших объемов данных, в частности в Гидрометеоцентре. Первый серийный миллионник
БЭСМ-6 — не только гранд отечественного, но и классика мирового компьютеростроения. Изредка случается, что выпускаются новые изделия, в которых сразу и успешно внедрены многие революционные технические идеи. Такие машины, морально не устаревая, живут два-три нормальных жизненных срока, а их авторы становятся во главе научных школ, их имена делаются нарицательными. К ним безусловно относится имя С. А. Лебедева.
Разработанная в ИТМ и ВТ и выпущенная в 1966 г. БЭСМ-6, главным конструктором которой был С. А. Лебедев, руководителями разработки аппаратуры и программного обеспечения были В. А. Мельников (впоследствии академик), А. А. Соколов и Л. Н. Королев (впоследствии член-корреспондент РАН), была в то время среди универсальных ЭВМ одной из самых высокопроизводительных в мире.
В БЭСМ-6 были реализованы новые архитектурные и схемотехнические решения, многие из которых можно увидеть в появившихся потом машинах третьего поколения. Она построена на элементной базе транзисторных переключателей тока и диодно-резистивной комбинационной логике и ферритовой памяти (затем ферритовую память заменили памятью на интегральных схемах).
Конвейерный принцип организации управления (“водопроводный”, как называл его С. А. Лебедев) позволял совмещать выполнение до восьми машинных команд, находящихся на разных стадиях выполнения. При этом работа модулей оперативной памяти, устройства управления и арифметико-логического устройства осуществлялась параллельно и асинхронно, благодаря наличию буферных устройств промежуточного хранения данных. Ассоциативная память на сверхбыстрых регистрах позволяла производить локальную автоматическую оптимизацию использования ее регистров в динамике счета и тем самым сократить число обращений к оперативной памяти. “Расслоение” оперативной памяти обеспечивало возможность одновременного обращения к разным ее модулям.
В БЭСМ-6 были предусмотрены мультипрограммный режим работы, страничная организация памяти с аппаратным преобразованием математических (виртуальных) адресов в физические адреса и возможность динамического распределения памяти в процессе вычислений средствами операционной системы, аппаратные механизмы защиты памяти для команд и операндов, развитая система прерываний. Для ускорения выполнения команд имелась отдельная регистровая память хранения индексов, отдельный модуль адресной арифметики, ускоренные алгоритмы умножения и деления.
БЭСМ-6 за счет многочисленных нововведений архитектурного плана при основной тактовой частоте 10 МГц выполняла в среднем 1 млн. операций в секунду над 48-разрядными операндами.
БЭСМ-6 серийно выпускалась Московским заводом САМ (директор В. С. Петров). С 1967 г. в течение 17 лет было изготовлено около 400 машин, ими были оснащены основные вычислительные центры страны.
Разработка БЭСМ-6, составившей целую эпоху в отечественном вычислительном машиностроении, являлась ярким примером свойственного школе С. А. Лебедева творческого подхода к созданию ЭВМ, учитывающего все возможности, предоставляемые технической базой, математическим моделированием структурных решений, а также возможности производства для достижения наилучших характеристик машины.
Активными участниками разработки БЭСМ-6 были также Л. А. Зак, В. Н. Лаут, В. И. Смирнов, А. Н. Томилин, М. В. Тяпкин.
В дальнейшем была создана совместимая с БЭСМ-6 новая машина — “Эльбрус Б”, на порядок более быстрая, чем БЭСМ-6. Машинное слово ее могло быть 48-разрядным, как на БЭСМ-6, и 64-разрядным, как у большинства супер-ЭВМ. В этом случае за счет более длинного адреса существенно увеличивалось адресное пространство оперативной памяти, как физической, так и виртуальной.
В 1971-1973 гг. с использованием БЭСМ-6 был создан многомашинный вычислительный комплекс АС-6 с разделяемой памятью и функциональной ориентацией вычислительных модулей, сопрягаемых высокоскоростным каналом. В центральных процессорах АС-6 имелись средства аппаратной поддержки и взаимодействия программных процессов, обеспечивающие защиту и динамическую загрузку программ. В комплекс входили также машины БЭСМ-6 и специализированные периферийные машины ввода-вывода данных.
На базе комплекса АС-6 была реализована идея создания конвейера нескольких ЭВМ, одновременно выполняющих последовательные стадии обработки поступающих порций информации.
С 1973 г. в течение более 15 лет АС-6 использовался в центрах управления полетами космических аппаратов для обработки информации о полетах в реальном времени. В 1975 г. комплекс АС-6 был применен для обработки информации при совместном полете космических кораблей “Союз”-“Апполон”.
Руководителями разработки АС-6 и его программного обеспечения были В. А. Мельников, А. А. Соколов, В. П. Иванников, Л. Н. Королев. Рождение вычислительных наук
Между открытием или эпохальным изобретением и широким внедрением в жизнь его результатов в начале века проходило несколько десятилетий. Например, между открытием С. А. Чаплыгиным эффекта сверхзвуковых течений газа и полетом первого серийного сверхзвукового самолета (Миг-17) прошло 48 лет (1902-1950 г.г.). Первые серийные ЭВМ были созданы на стыке нескольких наук: импульсной электроники, вычислительной математики, математической логики, точной механики, электротехники и т. д. всего лишь через 6-8 лет!
ЭВМ была способна выполнять в секунду несколько тысяч простейших операций. Нужно было свести решение задач к последовательности выполнения таких операций, названной “программой”. Появилось новая наука — программирование. Управлять ЭВМ, делающей тысячи операций в секунду, вручную нельзя, так как человек может выполнить одно управляющее действие в лучшем случае за несколько секунд. Следовательно, сама работа ЭВМ (загрузка программы, пуск ее, контроль правильности работы ЭВМ, смена программы и т. п.) должна также управляться программой.
Поэтому возникли два направления в программировании: 1) составление программ для решения задач на ЭВМ — прикладное программирование; 2) составление программ управления работой ЭВМ и автоматизации программирования — системное программирование.
Научное проектирование самой ЭВМ превратилось в самостоятельную науку — разработку архитектуры ЭВМ. Новым научным направлением стала также микроэлектроника и элементная база ЭВМ.
Появление ко второй половине 60-х годов ЭВМ с аппаратной поддержкой многозадачности и управления параллельной работой своих устройств стимулировали создание для этих ЭВМ операционных (управляющих) программных систем (ОС).
Первые в стране ОС, а в дальнейшем все более совершенные операционные системы для интенсивно развивающихся вычислительных комплексов были созданы в организациях Москвы, сосредоточивших в себе высокий научный и конструкторский потенциал — ИТМ и ВТ и ИПМ Академии наук. Выдающиеся ученые XX века академики Сергей Алексеевич Лебедев и Мстислав Всеволодович Келдыш, имена которых в настоящее время носят эти институты, активно способствовали развитию работ по операционным системам ЭВМ. В ИТМ и ВТ группу пионеров — создателей ОС возглавил Л. Н. Королев, в ИПМ — М. Р. Шура-Бура.
Были созданы многозадачные ОС для больших ЭВМ БЭСМ-6 и “Весна”. Созданные ОС обеспечивали выполнение параллельных процессов обработки информации и их иерархическую организацию, интерактивный режим работы коллектива пользователей ЭВМ и работу ЭВМ в режиме обработки информации в реальном времени.
В 70-х годах под руководством Л. Н. Королева и В. П. Иванникова впервые была создана распределенная ОС многомашинного комплекса, обеспечивающая сетевое взаимодействие вычислительных процессов в ЭВМ комплекса, а также с процессами в глобальных сетях ЭВМ и использование внешних устройств всех ЭВМ в любых вычислительных процессах, выполняющихся в комплексе.
Все эти разработки, в особенности для ЭВМ БЭСМ-6, которая более десяти лет оставалась самой высокопроизводительной машиной в стране, и для многомашинного вычислительного комплекса реального времени АС-6, обеспечившего развитую обработку информации в центрах управления космическими полетами, во многом определили дальнейшие направления и характер работ в отечественном системном программировании. За время эксплуатации нескольких сотен БЭСМ-6 была накоплена уникальная библиотека программ, которая стала беспрецедентным интеллектуальным богатством страны.
В период 60-70-х годов в Москве были получены важные результаты и в области автоматизации программирования: созданы первые трансляторы с алгоритмических языков высокого уровня, использовавшиеся для трансляции программ производственного назначения, разработаны интегрированные многоязыковые системы программирования.
В этой области особая заслуга принадлежит коллективам системных программистов ИПМ (руководители — М. Р. Шура-Бура, Э. З. Любимский) и Вычислительного центра Академии наук (В. М. Курочкин, А. И. Срагович), а также МГУ им. Ломоносова (Н. П. Трифонов, Е. П. Жоголев). Работы в области системного программирования в Вычислительном центре активно поддерживались директором Центра академиком Анатолием Алексеевичем Дородницыным и член-корр. РАН С. С. Лавровым — одним из основных разработчиков первых трансляторов для ЭВМ.
Следует особо отметить, что описанные работы в области системного программирования во многом базировались на теории схем программ, созданной выдающимся московским математиком Алексеем Андреевичем Ляпуновым, которого справедливо называют основателем всей области программирования для ЭВМ. Неоценимый вклад в развитие теоретического программирования и создание систем автоматизации программирования был внесен А. П. Ершовым, возглавившим затем программирование в Сибирском отделении Академии наук.
Для разработки ЭВМ и программ для них требовались квалифицированные кадры. Ведущие московские вузы (МГУ, МЭИ, МВТУ, МАИ) и созданный в послевоенное время Московский физико-технический институт под руководством ректора академика О. М. Белоцерковского (МИФИ) организовали у себя факультеты и кафедры, выпускавшие специалистов по тематике, необходимой для развития вычислительной техники.
В ряде московских вузов с 60-х годов развивалась активная подготовка кадров по специальности “Прикладная математика”, включавшей и область программирования. Большое значение имело создание в 1970 г. факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ, которым руководил академик Андрей Николаевич Тихонов. Специализированными в области системного программирования кафедрами руководили Л. Н. Королев, Н. П. Трифонов, М. Р. Шура-Бура.
Был создан журнал “Программирование” (главными редакторами журнала были Н. П. Бусленко, Н. Н. Говорун; в настоящее время им является В. П. Иванников).
Московскими учеными написан ряд книг по ЭВМ, программированию, математическому и программному обеспечению ЭВМ и вычислительных комплексов (“Решение математических задач на автоматических цифровых машинах. Программирование для быстродействующих электронных счетных машин” Л. А. Люстерника, А. А. Абрамова, В. И. Шестакова, М. Р. Шуры-Буры — первая монография по программированию; “Электронные цифровые машины” А. И. Китова; “Курс программирования” Е. А. Жоголева и Н. П. Трифонова; “Структуры ЭВМ и их математическое обеспечение” Л. Н. Королева; “Архитектура цифровых вычислительных машин” М. А. Карцева; “Архитектура вычислительных систем” А. Д. Смирнова; учебник “Программирование” Э. З. Любимского, Н. П. Трифонова и В. В. Мартынюка; “Электронные вычислительные машины и системы” Б. М. Кагана и др.).
В 1984 г. по инициативе вице-президента Академии наук академика Е. П. Велихова было образовано Отделение информатики, вычислительной техники и автоматизации Академии наук — ОИВТА (академики-секретари Е. П. Велихов, затем С. В. Емельянов), объединившее ряд соответствующих институтов Академии. В последнее десятилетие организованы новые институты ОИВТА: автоматизации проектирования (директор — академик О. М. Белоцерковский), научный центр по фундаментальным проблемам вычислительной техники и систем управления (академик К. А. Валиев), системных исследований (В. Б. Бетелин), математического моделирования (академик А. А. Самарский), вычислительной математики (академик Г. И. Марчук).
В последние годы созданы Институт высокопроизводительных вычислительных систем (академик В. С. Бурцев), Институт системного программирования (член-корр. РАН — В. П. Иванников).
Компьютерные ряды На перепутье
В середине 60-х годов успехи в разработке и выпуске ЭВМ разных классов привели к накоплению огромного количественного разнообразия технических решений. Но из-за отсутствия единой общегосударственной технической политики в развитии средств вычислительной техники в стране выпускались десятки ЭВМ, не стыковавшихся по системам команд, структуре данных, плохо обеспеченных периферийным оборудованием.
В таких условиях дальнейший прогресс компьютеростроения стал невозможным. Законы типового индустриального развития потребовали передачи работы в руки производственников-серийщиков. В этой сфере в дополнение к научно-техническим нормам неукоснительно (явно или неявно) действуют законы рынка. Отношения производитель-товар-потребитель уводили разработчиков далеко от научных лабораторий. Таковы были предпосылки перехода к третьему поколению ЭВМ.
К середине 60-х годов в проектировании и выпуске больших ЭВМ для научных расчетов и оборонной тематики дела все еще обстояло благополучно. В этой области мы по прежнему были “впереди Европы всей”. В то же время в США был сделан новый рывок — освоен серийный выпуск супер-ЭВМ того времени CDC-6600, на базе этих ЭВМ созданы первые сети коллективного пользования, фирма IBM заняла монопольное положение в мире, захватив около 70% рынка ЭВМ. IBM выпустила семейство ЭВМ 360, состоящее из семи моделей, программно совместимых снизу вверх, управляемых общей ОС и обладающих стандартным внешним интерфейсом. Хотя в нашей стране на год раньше подобную идею провел Б. И. Рамеев на семействе ЭВМ “Урал”, но по объему задействованных средств это было соревнованием “людоедки” Эллочки с миллиардершей Вандербильдшей“. Вдобавок Госплан отказывался планировать средства на развитие программного обеспечения ЭВМ, считая это делом не более серьезным, чем считать товаром “мертвые души”. ЕС-ЭВМ. Плоды кооперации
Во главе работ по осуществлению программы перехода к индустриальному компьютеростроению был поставлен главк Министерства радиопромышленности во главе с М. К. Сулимом. Но только один главк вряд ли мог организовать революционные преобразования промышленности ЭВМ, распыленной по всей стране. Призыв к директорам заводов и конструкторских бюро объединяться остался гласом вопиющего в пустыне.
Целесообразно было бы создание нового ряда машин вести в содружестве с передовыми инофирмами, но фирмы США оказались для нас закрыты вследствие политики “холодной” войны. Объединению с Францией на государственном уровне помешала отставка президента де Голля в мае 1967 г. В результате было принято решение создавать ряд своими силами, приняв за прототип (в части архитектуры и конструктивов) наиболее широко распространенную американскую систему IBM 360.
Работу возглавил созданный целевым назначением московский Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники (НИЦЭВТ). Директором его был назначен С. А. Крутовских, главным инженером — конструктор “Весны” В. К. Левин, заместителем по программному обеспечению главный конструктор Пензенского КБ и НИИ Б. И. Рамеев (