Страница:
Дело в том, что Закир Рамеев был богатым золотопромышленником, членом Государственной Думы, убежденным либералом. То, что он основную часть своих доходов тратил на благотворительность и содержание сирот, на обучение за границей талантливых молодых людей с целью подготовки татарской интеллигенции, стало после революции не заслугой, а большой виной. Расплачиваться за нее пришлось сыну Искандару и внуку - Баширу.
Искандар был послан отцом учиться в Германию, в Горную академию в г. Фраейберге. Вернулся в Россию за день до начала Первой мировой войны. Работал у отца на одном из приисков, а после революции - главным инженером на медеплавильном заводе в местечке Баймак. В 1929 г. его арестовали в первый раз, но через год выпустили, не предъявив никаких обвинений. Баширу тогда было 11 лет. Он еще не представлял всех последствий нагрянувшей беды, но интуитивно готовился к ней - устроился работать сначала фотографом в геологической экспедиции, потом - переплетчиком. Закончил школу в Уфе, куда в 1935 году переехала вся семья. Отец устроился заведующим лабораторией в тресте "Башзолото". Талантливый инженер, он разработал и применил на одном из приисков автоматическую бегунную фабрику, которую обслуживал один человек. Резко увеличился выход золота.
Но ... наступили годы предвоенных репрессий. В апреле 1938 г. его вновь арестовали. Чертежи фабрики исчезли в недрах архивов НКВД. После двух лет следствия он был осужден на пять лет и выслан в лагерь в Кемеровской области. В 1943 году, не дождавшись десяти дней до освобождения, умер...
Лишь через двадцать лет Искандар Закирович Рамеев был реабилитирован посмертно.
А тогда, с апреля 1938 года, Башир Рамеев стал "сыном врага народа".
К этому времени, сдав экстерном экзамены за 10-й класс средней школы, Башир успел стать студентом 2-го курса Московского Энергетического института. К технике его тянуло с детства. Он увлекался радиолюбительством. Сделал и представил на конкурс в Москву радиоуправляемую модель бронепоезда. Двигаясь по рельсам, бронепоезд стрелял из пушки, ставил дымовую завесу. О необычной модели писалось в "Огоньке", "Известиях", "Комсомольской правде". (В 1935 г., когда ему было 17 лет, он стал членом Всесоюзного общества изобретателей.)
Из-за ареста отца пришлось оставить институт. Башир вернулся в Уфу. Долго не мог устроиться на работу, - никто не желал иметь дела с "сыном врага народа". Выручил старый знакомый из комитета Башрадио - принял заведующим радиокабинетом. Когда в 1939 г. призывался в армию, обнаружилась болезнь легких. Решил поехать в Крым, подальше от Уфы, туда, где о нем ничего не знали, с намерением устроиться на работу в санаторий, дом отдыха или пионерский лагерь и к тому же подлечиться. Прошел пешком все побережье Крыма денег не было, но работу найти так и не смог, - и здесь он был никому не нужен. Вернулся в Москву, где, наконец, устроился техником в Центральный научно-исследовательский институт связи. Шел предвоенный 1940 год.
Баширу повезло: ему разрешили делать то, что он хотел, и не без пользы. В первые недели войны он предложил способ обнаружения с самолета затемненных объектов - по инфракрасному излучению, проходящему через зашторенные окна. Изобрел релейное устройство для включения в случае воздушной тревоги громкоговорителей. В армию его снова не взяли, и тогда он пошел добровольцем в батальон связи Министерства связи СССР.
Батальон обслуживал Ставку Верховного командования и Генеральный штаб. Вначале Башир попал в группу разработчиков шифровальной аппаратуры. Как это получилось - он и сейчас не знает. Видимо, начальству было не до анкет. Разработанный группой аппарат был принят на вооружение и некоторое время использовался. Вместе с батальоном Рамеев выезжал в Арзамас, Горький, куда намечалось переместить Генеральный штаб, участвовал в установке необходимой аппаратуры.
В период подготовки к освобождению Киева для обеспечения УКВ связью войск при форсировании Днепра была сформирована специальная группа в 20 человек, оснащенная передвижными радиостанциями. В составе этой группы в сентябре 1943 г. он был направлен на 1-й Украинский фронт. После выполнения задачи по обеспечению связью войск при форсировании Днепра и освобождении Киева группа была расформирована, и он вернулся в Москву.
В 1944 году его освободили от службы в соответствии с приказом о специалистах, направляемых для восстановления народного хозяйства. Он поступил на работу в ЦНИИ No 108. В анкете написал, что отец умер, не указав - где. Перед этим еще пытался чего-то добиться: отослал письмо Сталину, где, описав свои мытарства, попросил помощи, поскольку слова вождя о том, что сын за отца не отвечает, не учитывались на местах. Вместо ответа получил вызов на телефонный разговор (бумажку с вызовом хранит до сих пор). Грубо предупредили: "Живи тихо и больше никуда не пишиГ
Уже тогда он понял, что надо сделать что-то необычное, выдающееся, очень важное для людей, для страны, чтобы его жизнь состоялась.
Работая в ЦНИИ No 108, руководителем которого был замечательный ученый академик Аксель Иванович Берг, один из тех, кто в дальнейшем внес существенный вклад в становление кибернетики, Б.И. Рамеев познакомился с расчетами и применением в радиолокационных приборах и устройствах основных элементов электронных схем, таких как триггеры, мультивибраторы, линии задержки, регистры, счетчики, дешифраторы и т.п., что очень помогло ему в последующей работе. В эти же годы он увлекся атомной физикой и изобрел устройство для ускорения заряженных частиц, на которое получил авторское свидетельство. Член-корр. АН СССР Лейпунский, познакомившись с его изобретением, заинтересовался молодым талантом и пригласил на работу в Обнинск, где в то время развертывались работы по атомной энергетике. Но кадровики с ученым не посчитались, - через полгода после подачи заявления Рамееву сообщили, что мест нет.
Озарение
Башир Искандарович Рамеев (50-е гг.)
В начале 1947 года, слушая Би-Би-Си, он узнал, что в США создана необычная электронная вычислительная машина, насчитывающая 18 тысяч электронных ламп, для соединения которых понадобились десятки километров кабеля. Речь шла о первой американской электронной ЭВМ ЭНИАК. Интуитивно понял, что это и есть та область науки и техники, о которой давно мечтал. Решил посоветоваться со своим директором, - академик А.И. Берг был очень доступным человеком. Ученый порекомендовал обратиться к Исааку Семеновичу Бруку, работавшему в Энергетическом институте АН СССР над созданием средств вычислительной техники. В его лаборатории уже действовал механический интегратор-анализатор аналоговая вычислительная машина, очень громоздкая и неудобная в эксплуатации. Идея создания цифровых электронных машин в то время носилась в воздухе, Брук интересовался ею и был рад заполучить помощника-энтузиаста. В мае 1948 г. Башира зачислили инженером конструктором в его лабораторию. Он получил рабочее место в одном из двух кабинетов ученого (Брук не хотел "раскрывать карты" раньше времени).
Трудно поверить, но уже в августе 1948 г., т.е. всего' через три месяца, появился первый результат - проект "Автоматическая цифровая электронная машина", подписанный чл.-корр. АН СССР И.С. Бруком и инженером Б.И. Рамеевым.
Копию этого уникального исторического документа, переданную мне Рамеевым, я привожу ниже (в сокращенном виде, оригинал хранится в Политехническим музее в Москве).
Автоматическая цифровая вычислительная машина
(Краткое описание)
Член-корр. АН СССР И.С.Брук
Инженер Б.И.Рамеев
Москва, август 1948 года
ОГЛАВЛЕНИЕ
I. Введение
II. Общее описание АЦВМ
III. Описание отдельных элементов АЦВМ
1. Устройство для приготовления программной ленты и перевода входных данных из десятичной в двоичную систему
2. Главный программный датчик
3. Определитель знака, равенства и неравенства двух чисел
4. Сумматор
5. Умножитель
6. Делитель
7. Накопитель
8. Интерполятор
9. Устройство для перевода результатов вычисления из двоичной системы в десятичную и печатания их на бумаге
IV. Описание некоторых релейных элементов АЦВМ
1. Магнитное реле с двумя стабильными состояниями
2. Магнитный триггер
3. Магнитное реле, срабатывающее только при одновременном поступлении нескольких управляющих сигналов
4. Магнитное реле, срабатывающее при поступлении одного управляющего сигнала на любой из нескольких входов
5. Дешифратор
V. Приложение Таблица основных параметров быстродействующих цифровых вычислительных машин, разработанных и находящихся в разработке в Америке
I. Введение
В последнее время в иностранной печати стали появляться сведения о построенных и находящихся в постройке быстродействующих цифровых вычислительных машинах.
Первая машина, пущенная в Америке во время войны, - работающая на счетно-импульсном принципе посредством электромеханических счетчиков, представляет собой машину общего назначения для решения различных математических задач методом исчисления конечных разностей ("Марк-1 ".-Прим. авт.).
Машина - сравнительно медленного действия с весьма ограниченной емкостью "памяти" (всего 60 чисел).
По имеющимся сведениям, эта машина широко использовалась наряду с дифференциальными анализаторами для решения ряда задач, связанных с разработкой пресловутого "Манхеттенского" проекта. Вслед за первой появилась вторая уже чисто электронная машина "ЭНИАК", предназначенная в первую очередь для решения задач внешней баллистики. Машина была построена по заказу артиллерийского ведомства для Эбердинского артиллерийского испытательного полигона.
Мы не останавливаемся на описании устройства этой машины, известном лишь в общих чертах по нескольким беглым обзорам, имеющимся в литературе, и на принципиальных недостатках ее и ее предшественника - Гарвардской машины. Существенно то, что в последнее время построением новых усовершенствованных машин занято несколько организаций в Америке. Строятся новые машины в Гарварде, две машины для "Бюро стандартов" и ряда университетов, институтов и специальных исследовательских центров армии и флота. Приступили к сооружению подобной машины в Англии, проектируется машина и во Франции.
В литературе немало сказано о различных задачах, для решения которых предназначаются эти машины. Составление таблиц функций, астрономические вычисления, обработка статистических данных и даже составление библиографических справочников. Однако не подлежит сомнению, что главным назначением этих машин, на сооружение которых затрачиваются очень большие средства, является решение ряда научно-технических задач, связанных с выполнением программы вооружений и возникающих при разработке объектов современной военной техники.
Так, например, "Бюро стандартов" - организация с функциями, аналогичными Палате мер и весов, организовало у себя большой отдел, в котором разрабатываются проблемы управляемых снарядов. Этим же вопросом занимаются, насколько можно судить только по отдельным отрывочным данным из журналов, несколько фирменных исследовательских лабораторий и специальные исследовательские центры армии и флота.
Одна из машин предназначена главным образом для выполнения вычислений, связанных с прогнозом погоды - задачи, имеющей немаловажное значение во время войны.
Наконец, имеется еще одна область, о которой, разумеется, уже ничего не пишут, но где подобного рода вычислительные устройства или отдельные узлы этих устройств могут играть очень большую роль. Это вопросы криптографии, имеющей исключительное значение в области разведки.
Подробное перечисление областей применения подобной машины не представляется возможным. Поэтому ограничимся общим указанием современных тенденций в методах научно-исследовательской и конструкторской работы, связанной с созданием новых объектов военной техники. Объекты эти очень дороги. Особенно велики затраты на сооружение первых образцов.
Путь от первоначального замысла до первого образца очень долог. Поэтому крайне важно заменить дорогостоящий эксперимент - расчетом. Всем известно, как труден и практически невыполним этот расчет даже в том случае, когда задача может быть более или менее удовлетворительно сформулирована математически.
Точность результата должна быть высокой, т.к. абсолютная погрешность при тех значениях величин, с которыми приходится иметь дело (например, большие скорости и дальности в управляемых снарядах), должна быть в узких границах.
Такие задачи немыслимо решить в сколь-либо приемлемый срок, пользуясь услугами вычислительного бюро. Непригодны для этой цели и всякого рода вычислители и модели в силу их "врожденной" неточности. Применение для решения задач быстродействующих цифровых вычислительных машин означает прежде всего огромную экономию времени, материальных средств и труда квалифицированных людей и позволяет обходиться сравнительно небольшим штатом высококвалифицированных специалистов, задачей которых является лишь формулировка задачи и оценка результатов.
Отмеченные выше обстоятельства настоятельно диктуют необходимость скорейшего сооружения и ввода в действие одной или нескольких быстродействующих цифровых вычислительных машин, предназначенных для нужд важнейших научных центров.
Кроме машин общего назначения представляется крайне целесообразным сооружение специализированных машин, например, для решения баллистических задач, прогноза погоды и др. Наконец, для некоторых совершенно специальных задач необходимо сооружение машин, использующих многие из элементов (счетных, программных), применяемых в цифровых машинах. Этопозволило бы методы решения этих специальных задач существенно усовершенствовать и получать положительные результаты чаще и быстрей, чем удается теперь.
Автоматическая цифровая вычислительная машина, краткое описание которой приведено ниже, основана на оригинальной схеме.
Схемы вычислительных элементов - сумматора, умножителя, делителя и интерполятора, устройства для перевода числа из десятичной системы в двоичную и обратно, 1 также ряд релейных схем нигде никем не описаны и предлагаются, насколько нам известно, впервые. Объективное сопоставление с построенными или сооружаемыми за границей машинами (по имеющимся сведениям) показывает, что предлагаемая нами машина обладает принципиально существенными преимуществами (о них сказано ниже в описании). В настоящем проекте дается описание принципиальной схемы машины и составляющих ее элементов и поэтому требуется разработка детального проекта и большой объем экспериментальной работы по, важнейшим (типовым) узлам прежде, чем можно будет приступить к изготовлению и сборке машины.
II. Общее описание АЦВМ
АЦВМ является машиной общего назначения.
1). Вычисления производятся автоматически. Участие оператора заканчивается на подготовке машины для решения определенной задачи.
2). Вычисления осуществляются в электрических релейно-кодовых цепях. Механически движущиеся части имеются лишь в небольшом числе элементов машины программном датчике, итогопечатающем устройстве и некоторых других.
3). Процесс вычисления протекает с очень большой скоростью. Машина способна выполнять до 2000 арифметических операций в секунду.
4). Машина является "цифровой". Вычисления сводятся к арифметическим действиям. Исходные данные и результаты представляются десятизначными числами (в десятичной системе). Сам вычислительный процесс проводится с числами в двоичном представлении.
В основу проекта АЦВМ были положены следующие требования, которым должна удовлетворять быстродействующая цифровая вычислительная машина:
1). Машина должна иметь устройства, выполняющие основные арифметические операции: сложение, вычитание, умножение и деление. В зависимости от общей схемы построения машины может быть на каждую операцию свое устройство или одно устройство для всех операций, так как устройство, выполняющее сложение, может производить вычитание с помощью дополнения числа, а умножение последовательным сложением, деление - последовательным вычитанием. Применение отдельного устройства для каждой операции значительно увеличивает скорость работы машины и уменьшает необходимую емкость "памяти".
2). Для обеспечения автоматичности и большой скорости работы машина должна иметь устройство для накопления ("запоминания") как промежуточых, так и окончательных результатов вычисления. Накопитель должен принимать и передавать числа со скоростью не меньшей, чем скорость выполнения арифметических операций, продолжительность которых в электронных вычислительных машинах может быть порядка десятка микросекунд.
Накопитель должен также иметь достаточную емкость, так как от нее зависит диапазон решаемых задач. Рациональным составлением плчна решения задач, а также применением отдельных устройств для выполнения арифметических операций можно сократить необходимую емкость накопителя, но и в этом случае для решения некоторых задач емкость должна быть значительной (например, на несколько сот тысяч чисел для решения алгебраических уравнений с несколькими сотнями неизвестных).
3). Должно быть устройство для введения в машину чисел в виде таблицы.
Чтение таблицы и, если нужно, интерполирование может производиться основными узлами машины или с помощью отдельного интерполятора. Применение отдельного интерполятора увеличивает скорость работы машины, упрощает программирование и уменьшает необходимую емкость памяти.
4). Быстродействующая цифровая вычислительная машина должна иметь орган для управления выбором устройств, участвующих в операции, и последовательностью вычислительных операций, в соответствии с планом решения данной задачи. Скорость управления должна быть одного порядка со скоростью выполнения арифметических операций.
Орган управления должен выбирать по ходу вычисления (применяя соответствующий критерий) между двумя или более различными последовательностями действия и проводить операцию в соответствии с результатом выбора.
Для этого должно быть устройство, определяющее знак числа, а также равенство и неравенство двух чисел.
6). Машина должна иметь входное и выходное устройство для ввода числовых данных и для выпуска результатов вычислений.
Входное и выходное устройство должны работать со скоростью органа управления.
7). Наконец, цифровая вычислительная машина должна иметь средство для "переноса" чисел между различными частями машины и для передачи программных сигналов.
АЦВМ состоит из следующих основных элементов:
1). Входного блока, содержащего клавиатуру для записи входных числовых данных и устройство для приготовления программной ленты и автоматического перевода входных данных из десятичной системы в двоичную систему счисления.
2). Главного программного датчика, управляющего работой всей машины. Главный программный датчик, в соответствии с планом решения данной задачи записанном по определенному (двоичному) коду, на программную ленту, выбирает отдельные узлы машины, участвующие в данной операции, управляет последовательностью и видами вычислительных операций.
3). Определителя знака, равенства и неравенства двух чисел, дающего возможность главному программному датчику выбирать по ходу вычисления между двумя или более различными последовательностями операций и проводить их в зависимости от результата, доставляемого определителем.
4). Двух сумматоров.
5). Умножителя.
6). Делителя.
7). Накопителя "для хранения" числовых данных, промежуточных результатов вычислений и т.д.
8). Интерполятора для автоматического вычисления промежуточных значений функции, заданной таблицей для небольшого числа дискретных значений аргумента.
Интерполятор содержит устройство для автоматического набора таблицы.
9). Выходного устройства для записи результатов вычислений на ленту (в двоичном представлении).
10). Устройства для перевода результатов вычислений из двоичной системы в десятичную и печатания их на бумаге.
11). Цифровых и программных магистралей для связей между элементами машины и передачи программных сигналов.
Блок-схема АЦВМ показана на рис. No 1.
План (программа) решения задачи в виде определенной последовательности действий над числами с помощью входного устройства записывается на программную ленту по логической схеме: "откуда" - "куда" -"что делать". Это соответствует вычислительной схеме при численном (разностном) методе решения задачи.
Для того чтобы машина могла работать по такой схеме, все ее элементы имеют,, общую структуру входных и выходных цепей, показанную на рис. 2. (Рисунок опущен. - Прим. авт.).
Все цифры числа (и знак числа) от одного элемента машины к другому переходят одновременно. Через всю машину проходит одна цифровая магистраль (33 линии для цифр и одна для знака), к которой через "клапанные" устройства подключены цифровые входы и выходы всех элементов машины.
Клапанные устройства управляются главным программным датчиком; выбор их производится с помощью дешифраторов программного сигнала, подключенных к программной магистрали, проходящей также через всю машину. Каждому дешифратору присвоено число, двоичное представление которого является ключом для данного дешифратора. Таким образом, если на программной ленте в полосе "откуда" записан номер (ключ) дешифратора выхода умножителя, а в полосе "куда" - номер дешифратора входа сумматора No 1, то число из умножителя перейдет в сумматор. В полосе программной ленты "что делать" указывается действие, которое должно быть произведено в данном элементе машины (например, принять, передать, "стереть", умножить и т.д.). На программной ленте, кроме номеров дешифраторов и командных сигналов, наносится в каждой строке (для каждого такта) пусковой сигнал, запускающий элементы машины, участвующие в вычислении в данном такте и в тех тактах программы, где это необходимо, в полосе "цифры" записываются входные данные, заранее переведенные в двоичную систему.
Входное устройство, служащее для приготовления программной ленты, является переходным устройством между человеком-оператором и машиной и принципиально может работать только на небольших скоростях. Поэтому оно отделено от быстродействующей машины. Программная лента для решения данной задачи приготовляется заранее. Для устранения разрыва между производительностью машины и входного устройства можно предусмотреть несколько входных (приготовительных) устройств для одновременной подготовки к решению нескольких задач. Программная лента при использовании в машине практически не изнашивается и поэтому может быть сохранена для повторного использования при решении аналогичной задачи. В этом случае входные данные должны быть переписаны. При многократном повторении одной и той же последовательности вычислений программная лента может быть склеена в кольцо.
В машине возможен и другой способ введения числовых данных. Числа записываются не на программной ленте, а на специальной "числовой" ленте.
При этом способе числовые данные читаются с небольшого (по емкости) накопителя, который постоянно пополняется с "числовой" ленты при получении сигнала от главного программного датчика. Этот способ применяется и в устройстве для набора таблицы.
Программная лента, приготовленная по указанной выше логической схеме, закладывается в главный программный датчик, который "читает" программную ленту и, в соответствии с записью на ней, выбирает отдельные элементы машины, участвующие в данной операции, управляет последовательностью и видами отдельных операций.
Необходимо отметить, что хотя управление машиной полностью централизовано, главный программный датчик выбирает отдельный элемент машины и дает команду для начала операций. Сама операция проводится автоматически и независимо от главного программного датчика с помощью автономного программного датчика данного элемента. Например, главный программный датчик выбирает умножитель и дает сигнал "умножить". С этого момента местный программный датчик умножителя управляет последовательным сложением частичных произведений столько раз, сколько цифр в множителе, сдвигая частичное произведение каждый раз на один разряд влево. Самостоятельный цикл вычислений отдельных элементов заканчивается к началу следующего такта программы (за исключением интерполятора). Одновременно (в один и тот же такт) может работать только один элемент машины (за исключением интерполятора). АЦВМ работает вынужденными тактами, длительность которых целиком определяется скоростью движения программной ленты. Таким образом, скорость машины легко регулируется от очень малых значений до предельной, определяемой скоростью выполнения арифметических операций и достигающей 2000 тактов в секунду.
В тех случаях, когда необходимо в зависимости от знака или величины модуля промежуточного результата вычисления изменить ход решения задачи, на программной ленте наносятся оба или более ходов решения и в полосе "что делать" отмечается, в каком случае данный ход решения не должен быть использован ("если-", "если-", "если+"). В определитель знака равенства и неравенства двух чисел посылается число, с которым сравнивается промежуточный результат, и сам промежуточный результат.
В зависимости от результата, полученного на выходе определителя, будет выбран необходимый ход решения.
Искандар был послан отцом учиться в Германию, в Горную академию в г. Фраейберге. Вернулся в Россию за день до начала Первой мировой войны. Работал у отца на одном из приисков, а после революции - главным инженером на медеплавильном заводе в местечке Баймак. В 1929 г. его арестовали в первый раз, но через год выпустили, не предъявив никаких обвинений. Баширу тогда было 11 лет. Он еще не представлял всех последствий нагрянувшей беды, но интуитивно готовился к ней - устроился работать сначала фотографом в геологической экспедиции, потом - переплетчиком. Закончил школу в Уфе, куда в 1935 году переехала вся семья. Отец устроился заведующим лабораторией в тресте "Башзолото". Талантливый инженер, он разработал и применил на одном из приисков автоматическую бегунную фабрику, которую обслуживал один человек. Резко увеличился выход золота.
Но ... наступили годы предвоенных репрессий. В апреле 1938 г. его вновь арестовали. Чертежи фабрики исчезли в недрах архивов НКВД. После двух лет следствия он был осужден на пять лет и выслан в лагерь в Кемеровской области. В 1943 году, не дождавшись десяти дней до освобождения, умер...
Лишь через двадцать лет Искандар Закирович Рамеев был реабилитирован посмертно.
А тогда, с апреля 1938 года, Башир Рамеев стал "сыном врага народа".
К этому времени, сдав экстерном экзамены за 10-й класс средней школы, Башир успел стать студентом 2-го курса Московского Энергетического института. К технике его тянуло с детства. Он увлекался радиолюбительством. Сделал и представил на конкурс в Москву радиоуправляемую модель бронепоезда. Двигаясь по рельсам, бронепоезд стрелял из пушки, ставил дымовую завесу. О необычной модели писалось в "Огоньке", "Известиях", "Комсомольской правде". (В 1935 г., когда ему было 17 лет, он стал членом Всесоюзного общества изобретателей.)
Из-за ареста отца пришлось оставить институт. Башир вернулся в Уфу. Долго не мог устроиться на работу, - никто не желал иметь дела с "сыном врага народа". Выручил старый знакомый из комитета Башрадио - принял заведующим радиокабинетом. Когда в 1939 г. призывался в армию, обнаружилась болезнь легких. Решил поехать в Крым, подальше от Уфы, туда, где о нем ничего не знали, с намерением устроиться на работу в санаторий, дом отдыха или пионерский лагерь и к тому же подлечиться. Прошел пешком все побережье Крыма денег не было, но работу найти так и не смог, - и здесь он был никому не нужен. Вернулся в Москву, где, наконец, устроился техником в Центральный научно-исследовательский институт связи. Шел предвоенный 1940 год.
Баширу повезло: ему разрешили делать то, что он хотел, и не без пользы. В первые недели войны он предложил способ обнаружения с самолета затемненных объектов - по инфракрасному излучению, проходящему через зашторенные окна. Изобрел релейное устройство для включения в случае воздушной тревоги громкоговорителей. В армию его снова не взяли, и тогда он пошел добровольцем в батальон связи Министерства связи СССР.
Батальон обслуживал Ставку Верховного командования и Генеральный штаб. Вначале Башир попал в группу разработчиков шифровальной аппаратуры. Как это получилось - он и сейчас не знает. Видимо, начальству было не до анкет. Разработанный группой аппарат был принят на вооружение и некоторое время использовался. Вместе с батальоном Рамеев выезжал в Арзамас, Горький, куда намечалось переместить Генеральный штаб, участвовал в установке необходимой аппаратуры.
В период подготовки к освобождению Киева для обеспечения УКВ связью войск при форсировании Днепра была сформирована специальная группа в 20 человек, оснащенная передвижными радиостанциями. В составе этой группы в сентябре 1943 г. он был направлен на 1-й Украинский фронт. После выполнения задачи по обеспечению связью войск при форсировании Днепра и освобождении Киева группа была расформирована, и он вернулся в Москву.
В 1944 году его освободили от службы в соответствии с приказом о специалистах, направляемых для восстановления народного хозяйства. Он поступил на работу в ЦНИИ No 108. В анкете написал, что отец умер, не указав - где. Перед этим еще пытался чего-то добиться: отослал письмо Сталину, где, описав свои мытарства, попросил помощи, поскольку слова вождя о том, что сын за отца не отвечает, не учитывались на местах. Вместо ответа получил вызов на телефонный разговор (бумажку с вызовом хранит до сих пор). Грубо предупредили: "Живи тихо и больше никуда не пишиГ
Уже тогда он понял, что надо сделать что-то необычное, выдающееся, очень важное для людей, для страны, чтобы его жизнь состоялась.
Работая в ЦНИИ No 108, руководителем которого был замечательный ученый академик Аксель Иванович Берг, один из тех, кто в дальнейшем внес существенный вклад в становление кибернетики, Б.И. Рамеев познакомился с расчетами и применением в радиолокационных приборах и устройствах основных элементов электронных схем, таких как триггеры, мультивибраторы, линии задержки, регистры, счетчики, дешифраторы и т.п., что очень помогло ему в последующей работе. В эти же годы он увлекся атомной физикой и изобрел устройство для ускорения заряженных частиц, на которое получил авторское свидетельство. Член-корр. АН СССР Лейпунский, познакомившись с его изобретением, заинтересовался молодым талантом и пригласил на работу в Обнинск, где в то время развертывались работы по атомной энергетике. Но кадровики с ученым не посчитались, - через полгода после подачи заявления Рамееву сообщили, что мест нет.
Озарение
Башир Искандарович Рамеев (50-е гг.)
В начале 1947 года, слушая Би-Би-Си, он узнал, что в США создана необычная электронная вычислительная машина, насчитывающая 18 тысяч электронных ламп, для соединения которых понадобились десятки километров кабеля. Речь шла о первой американской электронной ЭВМ ЭНИАК. Интуитивно понял, что это и есть та область науки и техники, о которой давно мечтал. Решил посоветоваться со своим директором, - академик А.И. Берг был очень доступным человеком. Ученый порекомендовал обратиться к Исааку Семеновичу Бруку, работавшему в Энергетическом институте АН СССР над созданием средств вычислительной техники. В его лаборатории уже действовал механический интегратор-анализатор аналоговая вычислительная машина, очень громоздкая и неудобная в эксплуатации. Идея создания цифровых электронных машин в то время носилась в воздухе, Брук интересовался ею и был рад заполучить помощника-энтузиаста. В мае 1948 г. Башира зачислили инженером конструктором в его лабораторию. Он получил рабочее место в одном из двух кабинетов ученого (Брук не хотел "раскрывать карты" раньше времени).
Трудно поверить, но уже в августе 1948 г., т.е. всего' через три месяца, появился первый результат - проект "Автоматическая цифровая электронная машина", подписанный чл.-корр. АН СССР И.С. Бруком и инженером Б.И. Рамеевым.
Копию этого уникального исторического документа, переданную мне Рамеевым, я привожу ниже (в сокращенном виде, оригинал хранится в Политехническим музее в Москве).
Автоматическая цифровая вычислительная машина
(Краткое описание)
Член-корр. АН СССР И.С.Брук
Инженер Б.И.Рамеев
Москва, август 1948 года
ОГЛАВЛЕНИЕ
I. Введение
II. Общее описание АЦВМ
III. Описание отдельных элементов АЦВМ
1. Устройство для приготовления программной ленты и перевода входных данных из десятичной в двоичную систему
2. Главный программный датчик
3. Определитель знака, равенства и неравенства двух чисел
4. Сумматор
5. Умножитель
6. Делитель
7. Накопитель
8. Интерполятор
9. Устройство для перевода результатов вычисления из двоичной системы в десятичную и печатания их на бумаге
IV. Описание некоторых релейных элементов АЦВМ
1. Магнитное реле с двумя стабильными состояниями
2. Магнитный триггер
3. Магнитное реле, срабатывающее только при одновременном поступлении нескольких управляющих сигналов
4. Магнитное реле, срабатывающее при поступлении одного управляющего сигнала на любой из нескольких входов
5. Дешифратор
V. Приложение Таблица основных параметров быстродействующих цифровых вычислительных машин, разработанных и находящихся в разработке в Америке
I. Введение
В последнее время в иностранной печати стали появляться сведения о построенных и находящихся в постройке быстродействующих цифровых вычислительных машинах.
Первая машина, пущенная в Америке во время войны, - работающая на счетно-импульсном принципе посредством электромеханических счетчиков, представляет собой машину общего назначения для решения различных математических задач методом исчисления конечных разностей ("Марк-1 ".-Прим. авт.).
Машина - сравнительно медленного действия с весьма ограниченной емкостью "памяти" (всего 60 чисел).
По имеющимся сведениям, эта машина широко использовалась наряду с дифференциальными анализаторами для решения ряда задач, связанных с разработкой пресловутого "Манхеттенского" проекта. Вслед за первой появилась вторая уже чисто электронная машина "ЭНИАК", предназначенная в первую очередь для решения задач внешней баллистики. Машина была построена по заказу артиллерийского ведомства для Эбердинского артиллерийского испытательного полигона.
Мы не останавливаемся на описании устройства этой машины, известном лишь в общих чертах по нескольким беглым обзорам, имеющимся в литературе, и на принципиальных недостатках ее и ее предшественника - Гарвардской машины. Существенно то, что в последнее время построением новых усовершенствованных машин занято несколько организаций в Америке. Строятся новые машины в Гарварде, две машины для "Бюро стандартов" и ряда университетов, институтов и специальных исследовательских центров армии и флота. Приступили к сооружению подобной машины в Англии, проектируется машина и во Франции.
В литературе немало сказано о различных задачах, для решения которых предназначаются эти машины. Составление таблиц функций, астрономические вычисления, обработка статистических данных и даже составление библиографических справочников. Однако не подлежит сомнению, что главным назначением этих машин, на сооружение которых затрачиваются очень большие средства, является решение ряда научно-технических задач, связанных с выполнением программы вооружений и возникающих при разработке объектов современной военной техники.
Так, например, "Бюро стандартов" - организация с функциями, аналогичными Палате мер и весов, организовало у себя большой отдел, в котором разрабатываются проблемы управляемых снарядов. Этим же вопросом занимаются, насколько можно судить только по отдельным отрывочным данным из журналов, несколько фирменных исследовательских лабораторий и специальные исследовательские центры армии и флота.
Одна из машин предназначена главным образом для выполнения вычислений, связанных с прогнозом погоды - задачи, имеющей немаловажное значение во время войны.
Наконец, имеется еще одна область, о которой, разумеется, уже ничего не пишут, но где подобного рода вычислительные устройства или отдельные узлы этих устройств могут играть очень большую роль. Это вопросы криптографии, имеющей исключительное значение в области разведки.
Подробное перечисление областей применения подобной машины не представляется возможным. Поэтому ограничимся общим указанием современных тенденций в методах научно-исследовательской и конструкторской работы, связанной с созданием новых объектов военной техники. Объекты эти очень дороги. Особенно велики затраты на сооружение первых образцов.
Путь от первоначального замысла до первого образца очень долог. Поэтому крайне важно заменить дорогостоящий эксперимент - расчетом. Всем известно, как труден и практически невыполним этот расчет даже в том случае, когда задача может быть более или менее удовлетворительно сформулирована математически.
Точность результата должна быть высокой, т.к. абсолютная погрешность при тех значениях величин, с которыми приходится иметь дело (например, большие скорости и дальности в управляемых снарядах), должна быть в узких границах.
Такие задачи немыслимо решить в сколь-либо приемлемый срок, пользуясь услугами вычислительного бюро. Непригодны для этой цели и всякого рода вычислители и модели в силу их "врожденной" неточности. Применение для решения задач быстродействующих цифровых вычислительных машин означает прежде всего огромную экономию времени, материальных средств и труда квалифицированных людей и позволяет обходиться сравнительно небольшим штатом высококвалифицированных специалистов, задачей которых является лишь формулировка задачи и оценка результатов.
Отмеченные выше обстоятельства настоятельно диктуют необходимость скорейшего сооружения и ввода в действие одной или нескольких быстродействующих цифровых вычислительных машин, предназначенных для нужд важнейших научных центров.
Кроме машин общего назначения представляется крайне целесообразным сооружение специализированных машин, например, для решения баллистических задач, прогноза погоды и др. Наконец, для некоторых совершенно специальных задач необходимо сооружение машин, использующих многие из элементов (счетных, программных), применяемых в цифровых машинах. Этопозволило бы методы решения этих специальных задач существенно усовершенствовать и получать положительные результаты чаще и быстрей, чем удается теперь.
Автоматическая цифровая вычислительная машина, краткое описание которой приведено ниже, основана на оригинальной схеме.
Схемы вычислительных элементов - сумматора, умножителя, делителя и интерполятора, устройства для перевода числа из десятичной системы в двоичную и обратно, 1 также ряд релейных схем нигде никем не описаны и предлагаются, насколько нам известно, впервые. Объективное сопоставление с построенными или сооружаемыми за границей машинами (по имеющимся сведениям) показывает, что предлагаемая нами машина обладает принципиально существенными преимуществами (о них сказано ниже в описании). В настоящем проекте дается описание принципиальной схемы машины и составляющих ее элементов и поэтому требуется разработка детального проекта и большой объем экспериментальной работы по, важнейшим (типовым) узлам прежде, чем можно будет приступить к изготовлению и сборке машины.
II. Общее описание АЦВМ
АЦВМ является машиной общего назначения.
1). Вычисления производятся автоматически. Участие оператора заканчивается на подготовке машины для решения определенной задачи.
2). Вычисления осуществляются в электрических релейно-кодовых цепях. Механически движущиеся части имеются лишь в небольшом числе элементов машины программном датчике, итогопечатающем устройстве и некоторых других.
3). Процесс вычисления протекает с очень большой скоростью. Машина способна выполнять до 2000 арифметических операций в секунду.
4). Машина является "цифровой". Вычисления сводятся к арифметическим действиям. Исходные данные и результаты представляются десятизначными числами (в десятичной системе). Сам вычислительный процесс проводится с числами в двоичном представлении.
В основу проекта АЦВМ были положены следующие требования, которым должна удовлетворять быстродействующая цифровая вычислительная машина:
1). Машина должна иметь устройства, выполняющие основные арифметические операции: сложение, вычитание, умножение и деление. В зависимости от общей схемы построения машины может быть на каждую операцию свое устройство или одно устройство для всех операций, так как устройство, выполняющее сложение, может производить вычитание с помощью дополнения числа, а умножение последовательным сложением, деление - последовательным вычитанием. Применение отдельного устройства для каждой операции значительно увеличивает скорость работы машины и уменьшает необходимую емкость "памяти".
2). Для обеспечения автоматичности и большой скорости работы машина должна иметь устройство для накопления ("запоминания") как промежуточых, так и окончательных результатов вычисления. Накопитель должен принимать и передавать числа со скоростью не меньшей, чем скорость выполнения арифметических операций, продолжительность которых в электронных вычислительных машинах может быть порядка десятка микросекунд.
Накопитель должен также иметь достаточную емкость, так как от нее зависит диапазон решаемых задач. Рациональным составлением плчна решения задач, а также применением отдельных устройств для выполнения арифметических операций можно сократить необходимую емкость накопителя, но и в этом случае для решения некоторых задач емкость должна быть значительной (например, на несколько сот тысяч чисел для решения алгебраических уравнений с несколькими сотнями неизвестных).
3). Должно быть устройство для введения в машину чисел в виде таблицы.
Чтение таблицы и, если нужно, интерполирование может производиться основными узлами машины или с помощью отдельного интерполятора. Применение отдельного интерполятора увеличивает скорость работы машины, упрощает программирование и уменьшает необходимую емкость памяти.
4). Быстродействующая цифровая вычислительная машина должна иметь орган для управления выбором устройств, участвующих в операции, и последовательностью вычислительных операций, в соответствии с планом решения данной задачи. Скорость управления должна быть одного порядка со скоростью выполнения арифметических операций.
Орган управления должен выбирать по ходу вычисления (применяя соответствующий критерий) между двумя или более различными последовательностями действия и проводить операцию в соответствии с результатом выбора.
Для этого должно быть устройство, определяющее знак числа, а также равенство и неравенство двух чисел.
6). Машина должна иметь входное и выходное устройство для ввода числовых данных и для выпуска результатов вычислений.
Входное и выходное устройство должны работать со скоростью органа управления.
7). Наконец, цифровая вычислительная машина должна иметь средство для "переноса" чисел между различными частями машины и для передачи программных сигналов.
АЦВМ состоит из следующих основных элементов:
1). Входного блока, содержащего клавиатуру для записи входных числовых данных и устройство для приготовления программной ленты и автоматического перевода входных данных из десятичной системы в двоичную систему счисления.
2). Главного программного датчика, управляющего работой всей машины. Главный программный датчик, в соответствии с планом решения данной задачи записанном по определенному (двоичному) коду, на программную ленту, выбирает отдельные узлы машины, участвующие в данной операции, управляет последовательностью и видами вычислительных операций.
3). Определителя знака, равенства и неравенства двух чисел, дающего возможность главному программному датчику выбирать по ходу вычисления между двумя или более различными последовательностями операций и проводить их в зависимости от результата, доставляемого определителем.
4). Двух сумматоров.
5). Умножителя.
6). Делителя.
7). Накопителя "для хранения" числовых данных, промежуточных результатов вычислений и т.д.
8). Интерполятора для автоматического вычисления промежуточных значений функции, заданной таблицей для небольшого числа дискретных значений аргумента.
Интерполятор содержит устройство для автоматического набора таблицы.
9). Выходного устройства для записи результатов вычислений на ленту (в двоичном представлении).
10). Устройства для перевода результатов вычислений из двоичной системы в десятичную и печатания их на бумаге.
11). Цифровых и программных магистралей для связей между элементами машины и передачи программных сигналов.
Блок-схема АЦВМ показана на рис. No 1.
План (программа) решения задачи в виде определенной последовательности действий над числами с помощью входного устройства записывается на программную ленту по логической схеме: "откуда" - "куда" -"что делать". Это соответствует вычислительной схеме при численном (разностном) методе решения задачи.
Для того чтобы машина могла работать по такой схеме, все ее элементы имеют,, общую структуру входных и выходных цепей, показанную на рис. 2. (Рисунок опущен. - Прим. авт.).
Все цифры числа (и знак числа) от одного элемента машины к другому переходят одновременно. Через всю машину проходит одна цифровая магистраль (33 линии для цифр и одна для знака), к которой через "клапанные" устройства подключены цифровые входы и выходы всех элементов машины.
Клапанные устройства управляются главным программным датчиком; выбор их производится с помощью дешифраторов программного сигнала, подключенных к программной магистрали, проходящей также через всю машину. Каждому дешифратору присвоено число, двоичное представление которого является ключом для данного дешифратора. Таким образом, если на программной ленте в полосе "откуда" записан номер (ключ) дешифратора выхода умножителя, а в полосе "куда" - номер дешифратора входа сумматора No 1, то число из умножителя перейдет в сумматор. В полосе программной ленты "что делать" указывается действие, которое должно быть произведено в данном элементе машины (например, принять, передать, "стереть", умножить и т.д.). На программной ленте, кроме номеров дешифраторов и командных сигналов, наносится в каждой строке (для каждого такта) пусковой сигнал, запускающий элементы машины, участвующие в вычислении в данном такте и в тех тактах программы, где это необходимо, в полосе "цифры" записываются входные данные, заранее переведенные в двоичную систему.
Входное устройство, служащее для приготовления программной ленты, является переходным устройством между человеком-оператором и машиной и принципиально может работать только на небольших скоростях. Поэтому оно отделено от быстродействующей машины. Программная лента для решения данной задачи приготовляется заранее. Для устранения разрыва между производительностью машины и входного устройства можно предусмотреть несколько входных (приготовительных) устройств для одновременной подготовки к решению нескольких задач. Программная лента при использовании в машине практически не изнашивается и поэтому может быть сохранена для повторного использования при решении аналогичной задачи. В этом случае входные данные должны быть переписаны. При многократном повторении одной и той же последовательности вычислений программная лента может быть склеена в кольцо.
В машине возможен и другой способ введения числовых данных. Числа записываются не на программной ленте, а на специальной "числовой" ленте.
При этом способе числовые данные читаются с небольшого (по емкости) накопителя, который постоянно пополняется с "числовой" ленты при получении сигнала от главного программного датчика. Этот способ применяется и в устройстве для набора таблицы.
Программная лента, приготовленная по указанной выше логической схеме, закладывается в главный программный датчик, который "читает" программную ленту и, в соответствии с записью на ней, выбирает отдельные элементы машины, участвующие в данной операции, управляет последовательностью и видами отдельных операций.
Необходимо отметить, что хотя управление машиной полностью централизовано, главный программный датчик выбирает отдельный элемент машины и дает команду для начала операций. Сама операция проводится автоматически и независимо от главного программного датчика с помощью автономного программного датчика данного элемента. Например, главный программный датчик выбирает умножитель и дает сигнал "умножить". С этого момента местный программный датчик умножителя управляет последовательным сложением частичных произведений столько раз, сколько цифр в множителе, сдвигая частичное произведение каждый раз на один разряд влево. Самостоятельный цикл вычислений отдельных элементов заканчивается к началу следующего такта программы (за исключением интерполятора). Одновременно (в один и тот же такт) может работать только один элемент машины (за исключением интерполятора). АЦВМ работает вынужденными тактами, длительность которых целиком определяется скоростью движения программной ленты. Таким образом, скорость машины легко регулируется от очень малых значений до предельной, определяемой скоростью выполнения арифметических операций и достигающей 2000 тактов в секунду.
В тех случаях, когда необходимо в зависимости от знака или величины модуля промежуточного результата вычисления изменить ход решения задачи, на программной ленте наносятся оба или более ходов решения и в полосе "что делать" отмечается, в каком случае данный ход решения не должен быть использован ("если-", "если-", "если+"). В определитель знака равенства и неравенства двух чисел посылается число, с которым сравнивается промежуточный результат, и сам промежуточный результат.
В зависимости от результата, полученного на выходе определителя, будет выбран необходимый ход решения.