Страница:
Разработчики ЭВМ "Урал-1". В нижнем ряду Б.И. Рамеев
ЭВМ "Урал-1"
Ю.Я. Базилевскому было присвоено звание Героя Социалистического труда. "Стрела" стала первой ЭВМ, выпущенной промышленностью.
Рамееву запомнился такой любопытный эпизод. В 1954 г., когда сдавали первую ЭВМ "Стрела", установленную в ИПМ АН СССР, во время отладочных работ часто заходили М.В. Келдыш и М.А. Лесечко. Результаты решения контрольных задач из области ядерной физики были чрезвычайно впечатляющими и, по-видимому, в связи с этим Келдыш во время одной из бесед сказал: "Если бы таких ЭВМ выпустить 5-7 штук, то для Советского Союза этого было бы вполне достаточно". А ведь "Стрела" по своим возможностям была меньше первых моделей персональных ЭВМ!
В 1951-1953 гг. Б.И. Рамеев прочитал курс лекций по цифровой вычислительной технике в МИФИ (по совместительству). В эти годы лекции по только что возникшей новой области знаний читались лишь в двух институтах МИФИ и МЭИ (в последнем их организовал С.А. Лебедев). Для слушания курса отбирались лучшие студенты, среди них было немало бывших фронтовиков. По предложению Башира Искандаровича был проведен эксперимент - дипломники объединялись в группу, которой предлагалось спроектировать ЭВМ. Таким образом достигалась главная цель - освоение студентами не только отдельных устройств, но и ЭВМ в целом.
Многие из подготовленных им молодых специалистов впоследствии стали ведущими разработчиками отечественных ЭВМ.
Работа на кафедре МИФИ привела его к мысли обратиться в Министерство культуры (тогда в его составе было Главное управление высшего образования) с просьбой разрешить завершить свое образование сдачей необходимых экзаменов экстерном. Его просьбу поддержали М.А. Лесечко и кафедра МИФИ, где он читал лекции.
Ответ чиновников от культуры был не только неутешителен, но и оскорбителен, - ему не разрешили сдану экзаменов экстерном и запретили чтение лекций как не имеющему высшее образование.
Главный конструктор "Уралов"
После завершения работ по "Стреле" он с удвоенной энергией берется за создание машины "Урал-1" (той самой, что на много лет стала потом "рабочей лошадкой" во многих ВЦ страны) с дальним прицелом создать семейство машин начиная от ЭВМ малой производительности и кончая мощными универсальными ЭВМ. На этот раз он назначается главным конструктором новой машины.
Для производства "Урала-1" был выделен завод в Пензе. В 1955 г. Башир Искандарович переехал в этот город вместе с группой талантливых молодых специалистов, работавших с ним в Москве в СКБ-245. Именно здесь, в. Пензе, где он стал главным инженером и заместителем директора по научной работе НИИ математических машин (вначале Пензенского филиала СКБ-245, потом Пензенского НИИ управляющих машин), под его руководством в течение тринадцати лет одна за другой рождались и выпускались новые ЭВМ - за "Уралом-1" "Урал-2", "Урал-4", ряд специализированных ЭВМ, а затем "Урал-П", "Урал-14", "Урал-16" - целое семейство совместимых ЭВМ, в котором воплотились его идеи, опережавшие в ряде случаев то, что было за рубежом.
ЭВМ "Урал-16"
В письме на мое имя он сообщил: "Коллектив разработчиков, который составил затем Пензенскую школу, начал складываться в 1952-1954 годах еще в Москве в СКБ-245. Часть ребят, которые учились у меня в МИФИ и проходили преддипломную практику в моем отделе, после окончания института были направлены в СКБ-245 и приняли участие в наладке арифметического устройства "Стрелы". К ним присоединились молодые специалисты-выпускники других институтоа В 1953-1954 гг. начались работы над "Уралом-1". Учитывая, что машина предназначалась для серийного производства, я обращал особое внимание на унификацию ячеек, узлов и конструкций. На этой стадии лично участвовал в разработке схем, экспериментах и наладке. Активное участие в разработке "Урал-1" принимали В.С. Антонов, В.И. Мухин, А.Н. Невский, А.А. Лазарев и другие. В Пензе, по мере того, как они набирались опыта и вырастали в талантливых разработчиков, я стал доверять им разработку машин, вначале специализированных. На унифицированных элементах были разработаны специализированная ЭВМ для метеорологических расчетов "Погода" (ведущий разработчик Н.Г.Маслов); специализированная ЭВМ для расчета вероятностных характеристик результатов наблюдений "Гранит" (ведущий разработчик Ю.Н. Беликов, продолжал в Пензе - В.В. Пржиалковский); специализированная ЭВМ для рентгеноструктурного анализа кристаллов "Кристалл" (ведущий разработчик Е.Т. Семенова); специализированная ЭВМ для определения координат по радиопеленгам (ведущий разработчик В.С. Маккавеев); ЭВМ специального назначения No 56 (ведущий разработчик В.С. Антонов); ЭВМ специального назначения No 46 (ведущий разработчик А.И. Лазарев); ЭВМ специального назначения No 17 (ведущий разработчик В.С. Маккавеев); ЭВМ специального назначения No 27 (ведущий разработчик В.С. Маккавеев).
На той же элементной базе (ламповой) были разработаны универсальные ЭВМ "Урал-2" (1959 г.), "Урал-4" (1961 г.). Основными разработчиками были: А.Н. Невский, В.И. Мухин, Г.С. Смирнов, А.С. Горшков, А.Г. Калмыков, Л.Н. Богословский, М.Н. Князев, О.Ф. Лобов и другие.
Владимир Иванович Бурков
Благодаря сложившемуся молодому и талантливому коллективу за первые 10 лет моей работы в Пензе были созданы, сданы заказчику и внедрены в производство 11 ЭВМ и около 100 периферийных устройств.
В это же время начались работы над системами. По заказу Центральной аэрологической лаборатории под руководством Ю.Н. Беликова была создана система для обработки результатов вертикального зондирования атмосферы с помощью шаропилотных зондов - "Централизованно-кустовая вычислительно-телеметрическая система "Атмосфера".
В 1960 году были начаты работы по созданию семейства полупроводниковых "Уралов". Основные черты нового
поколения машин были сформулированы мною еще в 1959 г. В соответствии с ними я определил состав семейства машин, их структуру, архитектуру, интерфейсы, установил принципы унификации, утвердил технические задания на устройства, ограничения на типономиналы используемых комплектующих изделий, некоторые другие документы. В процессе проектирования обсуждал с разработчиками основные решения и ход работы. В остальном ведущие разработчики и руководители подразделений имели полную свободу.
В ноябре 1962 г. была закончена разработка унифицированного комплекса элементов "Урал-10", рассчитанного на автоматизированное производство. Хотя элементы разрабатывались для использования в серии ЭВМ "Урал-П"- "Урал-16", они нашли широкое применение и в других средствах вычислительной техники и автоматике. Для этих целей было выпущено несколько миллионов штук элементов.
В апреле 1963 г. была закончена разработка аван-проекта новой серии "Уралов", который состоял из 5 частей: элементы, узлы и блоки; устройства; машины; системы передачи дискретной информации по линиям связи; материалы по стоимости и трудоемкости изготовления элементов, блоков, устройства и машин, рассмотренных в аван-проекте.
21-22 мая 1963 года аван-проект был рассмотрен на Координационном междуведомственном НТС Госкомитета по радиоэлектронике СССР.
НТС постановил:
1. Одобрить аван-проект ряда универсальных цифровых вычислительных машин на полупроводниковых элементах для народного хозяйства и рекомендовать положить в основу для проведения ОКР.
7. С целью сокращения сроков разработки машин и освоения их в серийном производстве просить Госкомитет по радиоэлектронике СССР, СНХ СССР и СНХ РСФСР решить вопрос о подключении к разработке научно-исследовательских институтов ГКРЭ и КБ заводов совнархозов, имея в виду окончание разработки и внедрения в серийное производство всех машин ряда в 1964-1965 гг.
8. Считать первоочередной задачей, с целью удовлетворения текущих потребностей народного хозяйства, разработку и внедрение в народное хозяйство машин типа "Урал-11" и "Урал-14" с учетом обеспечения их серийного производства с 1964-1965 гг. взамен выпускаемых в настоящее время ламповых машин. (Краткие данные о семействе ЭВМ "Урал" приведены в Приложении 13. Прим.авт.)
С 1964 г. "Урал-11" и "Урал-14" выпускались серийно, а производство "Урал-16" началось с 1969 г. Вот фамилии тех, кто сделал основной вклад в создание семейства ЭВМ "Урал-П" - "Урал-16" и составлял основной костяк
Пензенской школы цифровых вычислительных машин: Б.И. Рамеев - руководитель разработки, главный конструктор машин "Урал", В.И. Бурков, А.Н. Невский, Г.С. Смирнов, А.С. Горшков, В.И. Мухин - заместители Главного конструктора, Л.Н. Богословский, В.К. Елисеев, В.Г. Жел-нов, А.Г. Калмыков, М.П. Князев, Н.М. Коноплян, О.Ф. Лобов, А.И. Плет-минцев, Ю.В. Пинигин.
Особо хотел бы отметить выдающиеся способности и вклад В.И. Буркова в разработку структуры, системы команд, операционной системы и программное обеспечение. Им предложено, кажется, впервые в СССР, формальное описание команд для одинакового понимания их как математиками, так и конструкторами.
Важно отметить, что Пензенский институт явился "кузницей кадров" для многих институтов по вычислительной технике в ряде городов Союза: в Минске (Пржиалковский, братья А.Я. и В.Я. Пыхтины и другие, до 10 человек), Ереване (Цехновицер, Торопов и др.), Тбилиси (Бруси-ловский и др.), Лисичанске (Рязанов и др.).
С удовольствием отмечаю, что в период моей конструкторской деятельности и в Москве и в Пензе я работал в организациях, которые с полным основанием можно назвать научно-производственными объединениями. Научно-исследовательский институт, СКВ и завод возглавлялись одним директором (в Москве - М.А. Лесечко, в Пензе - Н.А. Разумов и позже В.А. Шумов) и поэтому не возникало проблем с внедрением в серийное производство новых разработок. В этом отношении я, возможно, был в лучшем положении, чем другие главные конструкторы. Во всей конструкторской деятельности одним из главных принципов я считал унификацию. Так было, когда разрабатывали ламповые "Ура-лы", и это позволило на базе унифицированных элементов и конструкций в короткий срок создать ряд ЭВМ. Вопросу унификации было уделено особое внимание, когда разрабатывали новую серию "Урал-11" - "Урал-16". Максимальная унификация элементов, узлов, устройств, машин, стандартизация связей (интерфейсов) дала возможность минимизировать номенклатуру и тем самым облегчить компоновку систем и облегчить серийное производство. Расширение и развитие идей такой глубокой унификации и стандартизации и привели меня к определению основных системных, структурных, логических, конструктивных и технологических особенностей будущих ЭВМ".
Лев Николаевич Богословский
Александр Степанович Горшков
Основные черты нового поколения машин, воплощенные Б.И. Рамеевым в новой серии "Уралов", кратко сводятся к следующему:
машины должны представлять собой конструктивно, схемно и программно совместимый ряд ЭВМ различной производительности, с гибкой блочной структурой и широкой номенклатурой устройств со стандартизованным способом подключения, позволяющим подобрать комплект машины, наиболее подходящей для данного конкретного применения, и поддержать в процессе эксплуатации параметры машины на уровне изменяющихся потребностей заказчика и новых разработок устройств;
конструктивные и схемные возможности должны позволять комплектовать системы обработки информации, состоящие из нескольких одинаковых или разных машин, обеспечивая плавное изменение количественных характеристик ряда и существенно расширяя ряд в сторону увеличения производительности, расширения круга решаемых задач и областей применения;
возможности резервирования отдельных устройств и машин должны обеспечить создание систем повышенной надежности для обработки информации в заданное время.
Должны быть предусмотрены:
система схемной защиты информации, независимость программ от места в памяти, система относительных адресов, развитая система прерываний и приостановок и соответствующая система команд, позволяющая организовать сложную систему одновременно работающих устройств и одновременное решение многих задач;
возможность работы в режимах с плавающей и фиксированной запятой, в двоичной и десятичной системах счисления, выборку и выполнение операций со словами фиксированной и переменной длины, что позволяет эффективно решать как планово-экономические, информационные, так и научно-технические задачи;
система аппаратного контроля устройств хранения, адресации, передачи, ввода и обработки информации;
большая емкость оперативной памяти с непосредственной выборкой слов переменной длины, эффективные аппаратные средства контроля и защиты программ друг от друга, ступенчатая адресация, развитая система прерываний и приостановок, возможность подключения памяти большой емкости с произвольной выборкой на магнитных барабанах и дисках, наличие датчика времени, аппаратуры сопряжения с каналами связи и пультов операторов для связи с машиной, что дает возможность строить различные системы обработки информации коллективного пользования, работающие в режиме разделения времени;
высокая степень унификации элементов, блоков и устройств для организации технологичных, хорошо контролируемых и рассчитанных на массовое производство технологических процессов, обеспечивающих качество и надежность изделия.
Основные черты нового поколения машин были изложены в аван-проекте на семейство ЭВМ "Урал-П", "Урал-14", "Урал-16" (см. копию титульного листа аванпроекта. Приложение 14.). Он появился на полтора года раньше публикаций об американском семействе машин IBM-360. Таким образом идея создания семейства программно и конструктивно совместимых ЭВМ была высказана Рамеевым независимо от американских ученых и реализована практически одновременно. Важно отметить и то, что в отличие от первых моделей семейства IBM-360 семейство "Уралов" обеспечивало возможность создания систем обработки информации, состоящих из нескольких одинаковых или разных машин, было рассчитано на работу в сетях и, наконец, было "открытым" для дальнейшего наращивания технических средств. Математическое обеспечение "Уралов" находилось на достаточно высоком уровне, о чем свидетельствует акт Государственной комиссии, подписанный академиком А.А. Дородницыным:
"Впервые в СССР реализован системный подход к разработке математического обеспечения для ряда ЭВМ. В разработанной системе использованы собственные оригинальные решения. Разработанная операционная система выполняет основные функции, реализуемые в современных операционных системах. Документация по математическому обеспечению отличается высоким качеством, полнотой и единством оформления".
Пензенский НИИММ занимался также разработкой многочисленных систем для народного хозяйства и обороны. Не случайно академик В.С. Семенихин как-то сказал: "С точки зрения систем ИММ - самый сильный". Эта сторона деятельности Б.И. Рамеева заслуживает отдельного описания.
В 1962 г. ему была присвоена ученая степень доктора технических наук без защиты диссертации.
Академик А.И. Берг в своем отзыве о научно-технической деятельности Рамеева писал:
"Башира Искандаровича Рамеева я знаю в течение 17-ти лет. ... По характеру научно-технической деятельности и объему выполненных работ Б.И. Рамеев давно находится на уровне требований, предъявляемых к доктору наук. Поэтому считаю, что Б.И. Рамеев вполне заслуживает присвоения ему ученой степени доктора технических наук без защиты диссертации".
Академик Лебедев и член-корреспондент АН СССР Брук в своих отзывах также сочли, что Рамеев безусловно заслуживает присвоения степени доктора наук без защиты диссертации.
Казалось, справедливость восторжествовала. Сорокачетырехлетний уче ный был полон сил и новых творческих замыслов...
Несбывшиеся надежды
Накопленный огромный опыт по созданию. "Уралов", сравнение достигнутого с новыми средствами зарубежной вычислительной техники подсказывали Рамееву, что есть возможность создать вычислительные средства нового поколения, отвечающие мировому техническому уровню. Так думал не только он, но и многие другие выдающиеся ученые того времени - Лебедев, Дородницын, Глушков и др. Они исходили из весьма благоприятной ситуации, сложившейся в стране.
Правительство выделяло на развитие важной отрасли науки и техники значительные средства. Существовали (частично - в стадии завершения) десятки заводов, несколько крупных научно-исследовательских институтов в Москве, Минске, Киеве, Ленинграде, Пензе, Ереване, получивших опыт разработки ЭВМ второго поколения, и только что развернутая в Москве самая
крупная научная организация страны - НИЦЭВТ. К этому следует добавить немаловажную деталь: отрицание кибернетики (а вместе с ней и вычислительной техники) ушло в прошлое. Компьютеризация народного хозяйства, науки, техники рассматривалась как одна из самых актуальных задач. На правительственном уровне было принято решение о создании Единой системы ЭВМ (ЕС ЭВМ, сокращенно - РЯД) - нового поколения машин на интегральных схемах.
К созданию семейств (систем, рядов) ЭВМ в странах Запада первыми приступили США, затем подключились Англия и ФРГ. В США в 1963-1964 гг. фирмой IBM была разработана система машин (моделей) IBM-360. Она включала модели различной производительности, для которых было разработано обширное математическое обеспечение. Для малых моделей предлагалась операционная система ДОС/360 (объем программ до 1 млн. команд), для больших - ОС/360 (объем программ до 2 млн. команд). Последняя понадобилась потому, что ДОС/360 оказалась недостаточной для больших моделей. Опыт разработки сложных и объемных операционных систем показал, что на их создание требуется труда даже больше (тысячи человеко-лет), чем на разработку собственно технических средств.
А.М.Литвинов
Несколько позднее в Англии фирмой ICL был разработан более простой в плане математического обеспечения ряд ЭВМ третьего поколения под названием "Система-4". В ФРГ почти одновременно появился аналогичный ряд ЭВМ фирмы "Сименс".
Первой страной в Восточной Европе, приступившей к разработке ряда совместимых ЭВМ, стала ГДР, которая решила скопировать одну из моделей американской системы IBM-360.
Дискуссия о третьем поколении ЭВМ - по их структуре и архитектуре развернулась в СССР в конце 60-х годов. 26 января 1967 г. состоялось совместное заседание Комиссии по вычислительной технике АН СССР (председатель А.А. Дородницын ) и Совета по вычислительной технике ГКНТ при Совете Министров СССР (председатель В.М. Глушков). Вел его Глушков. Обсуждался единственный вопрос: какой должна быть ЕС ЭВМ, которая намечалась к созданию в СССР совместно со странами СЭВ? Было принято решение использовать как прототип логическую структуру и систему команд, принятую в IBM-360. Единственным оппонентом, написавшим свое особое (отрицательное) мнение, был... председательствующий на дискуссии Глушков, считавший, что использовать зарубежный опыт, безусловно, надо, но не в такой степени, чтобы просто копировать зарубежные системы, к тому же созданные несколько лет назад.
Кстати, в Академии наук СССР силы специалистов в области электронной техники в то время были значительно ослаблены, если не с'казать жестче подорваны. По правительственному решению, инициатором которого был Н.С. Хрущев, ряд институтов был передан промышленным министерствам. Так, ИТМ и ВТ АН СССР был передан Минрадиопрому и лишь номинально оставался в составе Академии наук СССР.
Разработчики "Уралов" во главе с Рамеевым так же, как Глушков, предложили вести новую разработку на основе отечественного опыта с учетом зарубежных достижений. В октябре 1967 г. они написали в Минрадиопром, которому была поручена разработка ЕС ЭВМ:
"Решение о разработке единого ряда электронных математических машин, предназначенных для использования в народном хозяйстве, правильное и своевременное. Оно призывает к объединению усилий коллективов разработчиков математических машин. Нужно ожидать, что это позволит резко увеличить производство математических машин благодаря единой технологической и конструктивной основе и даст возможность использовать единое математическое обеспечение для большинства применений.
Успех, который предполагается достигнуть в результате разработки единого ряда машин, целиком определяется путями решения этого вопроса. Не может не вызвать серьезных возражений решение о копировании моделей машин системы IBM-360, предложенное комиссией по вычислительной технике при Президиуме АН СССР 26.1.67 г.
Необходимо учитывать, что система IBM-360, являясь разработкой 1963-1964 годов, уже в настоящий момент начинает отставать от уровня требований, предъявляемых к математическим машинам.
... Предложение о копировании системы IBM-360 эквивалентно планированию производства математических машин в семидесятые годы на уровне математических машин начала шестидесятых годов. Учитывая тенденцию развития науки и техники, можно смело утверждать, что в семидесятые годы архитектура системы IBM-360 будет устаревшей, не способной удовлетворить требования, предъявляемые к вычислительной технике.
Андрей Николаевич Невский
...Архитектура системы IBM-360 имеет ряд недостатков, без устранения которых недопустима разработка ряда машин, предназначенных для использования в ближайшее десятилетие, так как совокупность этих недостатков делает систему не соответствующей даже сегодняшним требованиям.
Копирование зарубежной разработки исключит возможность использования собственного опыта, накопленного коллективами разработчиков математических машин, и на ближайшие годы приведет к отказу от начала разработок, использующих новые принципы. Все это приведет к торможению развития вычислительной техники в стране.
Коллективы разработчиков отечественных математических машин имеют достаточный опыт для разработки рядов машин, соответствующих уровню требований, которые будут предъявлены к вычислительной технике в ближайшие годы.
...Правильным явилось бы решение о разработке архитектуры единого ряда отечественных машин на базе опыта, накопленного в стране с учетом новейших зарубежных достижений".
Разработчики "Уралов" имели все основания для такого вывода. Они уже реализовали идею ряда программно совместимых ЭВМ в полупроводниковых "Уралах-П",-14,-16. При всех обсуждениях серии "Уралов" в АН СССР, НТС Госкомрадиокомитета и междуведомственных комиссиях не было ни одного принципиального замечания по техническим решениям, структуре, функциональным возможностям, операционной системе и т.д. Сравнение архитектурных решений и функциональных возможностей "Уралов" с соответствующими параметрами зарубежных систем (IBM-360 и "Система-4") показывало, что "Уралы" не уступают им по этим показателям, а по некоторым даже превосходят их (возможность создания многомашинных систем, работа по каналам связи и др.). К тому же в Пензенском НИИ математических машин заканчивалась разработка проекта многопроцессорной ЭВМ "Урал-25", завершавшей серию "Урал-11" - "Урал-16" (разработчики - ученики Б.И. Рамеева В.И. Бурков, А.С. Горшков, А.Н. Невский), успешно шла проработка ЭВМ "Урал-21" на интегральных схемах.
Олег Федорович Лобов
Василий Иванович Мухин
Системные возможности семейства ЭВМ' "Урал 11-25" обеспечивали создание мощных многомашинных автоматизированных систем, в которых ЭВМ объединялись через каналы связи. Пензенские "Уралы" уже работали в многочисленных вычислительных центрах, на заводах, в банках, в системах военного назначения. На полупроводниковых "Уралах" были созданы многомашинные системы "Банк", "Строитель", специальные системы для обработки данных со спутников и др.
На ЭВМ семейства IBM-360, выпускаемых в те годы, такие системы построить было невозможно! Они предназначались в основном для пакетной обработки в вычислительных центрах.
Переход на интегральную элементную базу и дальнейшее развитие структуры и архитектуры "Уралов" безусловно обеспечили бы возможность создания весьма совершенной системы средств вычислительной техники. Что касается отмечавшейся недостаточности библиотеки программ, то этот недостаток по мере серийного выпуска "Уралов" и расширения круга пользователей постепенно перестал бы быть существенным.
Идея создания ЕС ЭВМ получила полную поддержку стран СЭВ. Причем все они (за исключением ГДР) высказались против копирования IBM-360. Это видно из сохранившихся у Б.И. Рамеева протоколов двухсторонних совещаний (даются в сокращении).
Народная Республика Болгария
"...Так как в функциональном отношении серия машин "Ряд" проектируется в виде, напоминающем в значительной степени серию машины IBM-360, представляет интерес вопрос об уместности использования полностью разработанного фирмой IBM математического обеспечения. По нашему мнению, это нецелесообразно, а в известном смысле, и невозможно по следующим причинам:
1. Нельзя рассчитывать, что серии "Ряд" и IBM-360 будут вполне идентичны, а, как известно, даже незначительные несоответствия между двумя машинами приводят к серьезным переменам в математическом обеспечении. Внесение этих перемен предполагает глубокое изучение соответствующих служебных программ, что требует много времени и затрудняется невозможностью рассчитывать на наличие полной документации для математического обеспечения серии IBM-360.
2. Основная структура математического обеспечения IBM в некоторых отношениях морально устареет к моменту окончания серии "Ряд" и будет исключать удобное и эффективное включение современных средств математического обеспечения.
ЭВМ "Урал-1"
Ю.Я. Базилевскому было присвоено звание Героя Социалистического труда. "Стрела" стала первой ЭВМ, выпущенной промышленностью.
Рамееву запомнился такой любопытный эпизод. В 1954 г., когда сдавали первую ЭВМ "Стрела", установленную в ИПМ АН СССР, во время отладочных работ часто заходили М.В. Келдыш и М.А. Лесечко. Результаты решения контрольных задач из области ядерной физики были чрезвычайно впечатляющими и, по-видимому, в связи с этим Келдыш во время одной из бесед сказал: "Если бы таких ЭВМ выпустить 5-7 штук, то для Советского Союза этого было бы вполне достаточно". А ведь "Стрела" по своим возможностям была меньше первых моделей персональных ЭВМ!
В 1951-1953 гг. Б.И. Рамеев прочитал курс лекций по цифровой вычислительной технике в МИФИ (по совместительству). В эти годы лекции по только что возникшей новой области знаний читались лишь в двух институтах МИФИ и МЭИ (в последнем их организовал С.А. Лебедев). Для слушания курса отбирались лучшие студенты, среди них было немало бывших фронтовиков. По предложению Башира Искандаровича был проведен эксперимент - дипломники объединялись в группу, которой предлагалось спроектировать ЭВМ. Таким образом достигалась главная цель - освоение студентами не только отдельных устройств, но и ЭВМ в целом.
Многие из подготовленных им молодых специалистов впоследствии стали ведущими разработчиками отечественных ЭВМ.
Работа на кафедре МИФИ привела его к мысли обратиться в Министерство культуры (тогда в его составе было Главное управление высшего образования) с просьбой разрешить завершить свое образование сдачей необходимых экзаменов экстерном. Его просьбу поддержали М.А. Лесечко и кафедра МИФИ, где он читал лекции.
Ответ чиновников от культуры был не только неутешителен, но и оскорбителен, - ему не разрешили сдану экзаменов экстерном и запретили чтение лекций как не имеющему высшее образование.
Главный конструктор "Уралов"
После завершения работ по "Стреле" он с удвоенной энергией берется за создание машины "Урал-1" (той самой, что на много лет стала потом "рабочей лошадкой" во многих ВЦ страны) с дальним прицелом создать семейство машин начиная от ЭВМ малой производительности и кончая мощными универсальными ЭВМ. На этот раз он назначается главным конструктором новой машины.
Для производства "Урала-1" был выделен завод в Пензе. В 1955 г. Башир Искандарович переехал в этот город вместе с группой талантливых молодых специалистов, работавших с ним в Москве в СКБ-245. Именно здесь, в. Пензе, где он стал главным инженером и заместителем директора по научной работе НИИ математических машин (вначале Пензенского филиала СКБ-245, потом Пензенского НИИ управляющих машин), под его руководством в течение тринадцати лет одна за другой рождались и выпускались новые ЭВМ - за "Уралом-1" "Урал-2", "Урал-4", ряд специализированных ЭВМ, а затем "Урал-П", "Урал-14", "Урал-16" - целое семейство совместимых ЭВМ, в котором воплотились его идеи, опережавшие в ряде случаев то, что было за рубежом.
ЭВМ "Урал-16"
В письме на мое имя он сообщил: "Коллектив разработчиков, который составил затем Пензенскую школу, начал складываться в 1952-1954 годах еще в Москве в СКБ-245. Часть ребят, которые учились у меня в МИФИ и проходили преддипломную практику в моем отделе, после окончания института были направлены в СКБ-245 и приняли участие в наладке арифметического устройства "Стрелы". К ним присоединились молодые специалисты-выпускники других институтоа В 1953-1954 гг. начались работы над "Уралом-1". Учитывая, что машина предназначалась для серийного производства, я обращал особое внимание на унификацию ячеек, узлов и конструкций. На этой стадии лично участвовал в разработке схем, экспериментах и наладке. Активное участие в разработке "Урал-1" принимали В.С. Антонов, В.И. Мухин, А.Н. Невский, А.А. Лазарев и другие. В Пензе, по мере того, как они набирались опыта и вырастали в талантливых разработчиков, я стал доверять им разработку машин, вначале специализированных. На унифицированных элементах были разработаны специализированная ЭВМ для метеорологических расчетов "Погода" (ведущий разработчик Н.Г.Маслов); специализированная ЭВМ для расчета вероятностных характеристик результатов наблюдений "Гранит" (ведущий разработчик Ю.Н. Беликов, продолжал в Пензе - В.В. Пржиалковский); специализированная ЭВМ для рентгеноструктурного анализа кристаллов "Кристалл" (ведущий разработчик Е.Т. Семенова); специализированная ЭВМ для определения координат по радиопеленгам (ведущий разработчик В.С. Маккавеев); ЭВМ специального назначения No 56 (ведущий разработчик В.С. Антонов); ЭВМ специального назначения No 46 (ведущий разработчик А.И. Лазарев); ЭВМ специального назначения No 17 (ведущий разработчик В.С. Маккавеев); ЭВМ специального назначения No 27 (ведущий разработчик В.С. Маккавеев).
На той же элементной базе (ламповой) были разработаны универсальные ЭВМ "Урал-2" (1959 г.), "Урал-4" (1961 г.). Основными разработчиками были: А.Н. Невский, В.И. Мухин, Г.С. Смирнов, А.С. Горшков, А.Г. Калмыков, Л.Н. Богословский, М.Н. Князев, О.Ф. Лобов и другие.
Владимир Иванович Бурков
Благодаря сложившемуся молодому и талантливому коллективу за первые 10 лет моей работы в Пензе были созданы, сданы заказчику и внедрены в производство 11 ЭВМ и около 100 периферийных устройств.
В это же время начались работы над системами. По заказу Центральной аэрологической лаборатории под руководством Ю.Н. Беликова была создана система для обработки результатов вертикального зондирования атмосферы с помощью шаропилотных зондов - "Централизованно-кустовая вычислительно-телеметрическая система "Атмосфера".
В 1960 году были начаты работы по созданию семейства полупроводниковых "Уралов". Основные черты нового
поколения машин были сформулированы мною еще в 1959 г. В соответствии с ними я определил состав семейства машин, их структуру, архитектуру, интерфейсы, установил принципы унификации, утвердил технические задания на устройства, ограничения на типономиналы используемых комплектующих изделий, некоторые другие документы. В процессе проектирования обсуждал с разработчиками основные решения и ход работы. В остальном ведущие разработчики и руководители подразделений имели полную свободу.
В ноябре 1962 г. была закончена разработка унифицированного комплекса элементов "Урал-10", рассчитанного на автоматизированное производство. Хотя элементы разрабатывались для использования в серии ЭВМ "Урал-П"- "Урал-16", они нашли широкое применение и в других средствах вычислительной техники и автоматике. Для этих целей было выпущено несколько миллионов штук элементов.
В апреле 1963 г. была закончена разработка аван-проекта новой серии "Уралов", который состоял из 5 частей: элементы, узлы и блоки; устройства; машины; системы передачи дискретной информации по линиям связи; материалы по стоимости и трудоемкости изготовления элементов, блоков, устройства и машин, рассмотренных в аван-проекте.
21-22 мая 1963 года аван-проект был рассмотрен на Координационном междуведомственном НТС Госкомитета по радиоэлектронике СССР.
НТС постановил:
1. Одобрить аван-проект ряда универсальных цифровых вычислительных машин на полупроводниковых элементах для народного хозяйства и рекомендовать положить в основу для проведения ОКР.
7. С целью сокращения сроков разработки машин и освоения их в серийном производстве просить Госкомитет по радиоэлектронике СССР, СНХ СССР и СНХ РСФСР решить вопрос о подключении к разработке научно-исследовательских институтов ГКРЭ и КБ заводов совнархозов, имея в виду окончание разработки и внедрения в серийное производство всех машин ряда в 1964-1965 гг.
8. Считать первоочередной задачей, с целью удовлетворения текущих потребностей народного хозяйства, разработку и внедрение в народное хозяйство машин типа "Урал-11" и "Урал-14" с учетом обеспечения их серийного производства с 1964-1965 гг. взамен выпускаемых в настоящее время ламповых машин. (Краткие данные о семействе ЭВМ "Урал" приведены в Приложении 13. Прим.авт.)
С 1964 г. "Урал-11" и "Урал-14" выпускались серийно, а производство "Урал-16" началось с 1969 г. Вот фамилии тех, кто сделал основной вклад в создание семейства ЭВМ "Урал-П" - "Урал-16" и составлял основной костяк
Пензенской школы цифровых вычислительных машин: Б.И. Рамеев - руководитель разработки, главный конструктор машин "Урал", В.И. Бурков, А.Н. Невский, Г.С. Смирнов, А.С. Горшков, В.И. Мухин - заместители Главного конструктора, Л.Н. Богословский, В.К. Елисеев, В.Г. Жел-нов, А.Г. Калмыков, М.П. Князев, Н.М. Коноплян, О.Ф. Лобов, А.И. Плет-минцев, Ю.В. Пинигин.
Особо хотел бы отметить выдающиеся способности и вклад В.И. Буркова в разработку структуры, системы команд, операционной системы и программное обеспечение. Им предложено, кажется, впервые в СССР, формальное описание команд для одинакового понимания их как математиками, так и конструкторами.
Важно отметить, что Пензенский институт явился "кузницей кадров" для многих институтов по вычислительной технике в ряде городов Союза: в Минске (Пржиалковский, братья А.Я. и В.Я. Пыхтины и другие, до 10 человек), Ереване (Цехновицер, Торопов и др.), Тбилиси (Бруси-ловский и др.), Лисичанске (Рязанов и др.).
С удовольствием отмечаю, что в период моей конструкторской деятельности и в Москве и в Пензе я работал в организациях, которые с полным основанием можно назвать научно-производственными объединениями. Научно-исследовательский институт, СКВ и завод возглавлялись одним директором (в Москве - М.А. Лесечко, в Пензе - Н.А. Разумов и позже В.А. Шумов) и поэтому не возникало проблем с внедрением в серийное производство новых разработок. В этом отношении я, возможно, был в лучшем положении, чем другие главные конструкторы. Во всей конструкторской деятельности одним из главных принципов я считал унификацию. Так было, когда разрабатывали ламповые "Ура-лы", и это позволило на базе унифицированных элементов и конструкций в короткий срок создать ряд ЭВМ. Вопросу унификации было уделено особое внимание, когда разрабатывали новую серию "Урал-11" - "Урал-16". Максимальная унификация элементов, узлов, устройств, машин, стандартизация связей (интерфейсов) дала возможность минимизировать номенклатуру и тем самым облегчить компоновку систем и облегчить серийное производство. Расширение и развитие идей такой глубокой унификации и стандартизации и привели меня к определению основных системных, структурных, логических, конструктивных и технологических особенностей будущих ЭВМ".
Лев Николаевич Богословский
Александр Степанович Горшков
Основные черты нового поколения машин, воплощенные Б.И. Рамеевым в новой серии "Уралов", кратко сводятся к следующему:
машины должны представлять собой конструктивно, схемно и программно совместимый ряд ЭВМ различной производительности, с гибкой блочной структурой и широкой номенклатурой устройств со стандартизованным способом подключения, позволяющим подобрать комплект машины, наиболее подходящей для данного конкретного применения, и поддержать в процессе эксплуатации параметры машины на уровне изменяющихся потребностей заказчика и новых разработок устройств;
конструктивные и схемные возможности должны позволять комплектовать системы обработки информации, состоящие из нескольких одинаковых или разных машин, обеспечивая плавное изменение количественных характеристик ряда и существенно расширяя ряд в сторону увеличения производительности, расширения круга решаемых задач и областей применения;
возможности резервирования отдельных устройств и машин должны обеспечить создание систем повышенной надежности для обработки информации в заданное время.
Должны быть предусмотрены:
система схемной защиты информации, независимость программ от места в памяти, система относительных адресов, развитая система прерываний и приостановок и соответствующая система команд, позволяющая организовать сложную систему одновременно работающих устройств и одновременное решение многих задач;
возможность работы в режимах с плавающей и фиксированной запятой, в двоичной и десятичной системах счисления, выборку и выполнение операций со словами фиксированной и переменной длины, что позволяет эффективно решать как планово-экономические, информационные, так и научно-технические задачи;
система аппаратного контроля устройств хранения, адресации, передачи, ввода и обработки информации;
большая емкость оперативной памяти с непосредственной выборкой слов переменной длины, эффективные аппаратные средства контроля и защиты программ друг от друга, ступенчатая адресация, развитая система прерываний и приостановок, возможность подключения памяти большой емкости с произвольной выборкой на магнитных барабанах и дисках, наличие датчика времени, аппаратуры сопряжения с каналами связи и пультов операторов для связи с машиной, что дает возможность строить различные системы обработки информации коллективного пользования, работающие в режиме разделения времени;
высокая степень унификации элементов, блоков и устройств для организации технологичных, хорошо контролируемых и рассчитанных на массовое производство технологических процессов, обеспечивающих качество и надежность изделия.
Основные черты нового поколения машин были изложены в аван-проекте на семейство ЭВМ "Урал-П", "Урал-14", "Урал-16" (см. копию титульного листа аванпроекта. Приложение 14.). Он появился на полтора года раньше публикаций об американском семействе машин IBM-360. Таким образом идея создания семейства программно и конструктивно совместимых ЭВМ была высказана Рамеевым независимо от американских ученых и реализована практически одновременно. Важно отметить и то, что в отличие от первых моделей семейства IBM-360 семейство "Уралов" обеспечивало возможность создания систем обработки информации, состоящих из нескольких одинаковых или разных машин, было рассчитано на работу в сетях и, наконец, было "открытым" для дальнейшего наращивания технических средств. Математическое обеспечение "Уралов" находилось на достаточно высоком уровне, о чем свидетельствует акт Государственной комиссии, подписанный академиком А.А. Дородницыным:
"Впервые в СССР реализован системный подход к разработке математического обеспечения для ряда ЭВМ. В разработанной системе использованы собственные оригинальные решения. Разработанная операционная система выполняет основные функции, реализуемые в современных операционных системах. Документация по математическому обеспечению отличается высоким качеством, полнотой и единством оформления".
Пензенский НИИММ занимался также разработкой многочисленных систем для народного хозяйства и обороны. Не случайно академик В.С. Семенихин как-то сказал: "С точки зрения систем ИММ - самый сильный". Эта сторона деятельности Б.И. Рамеева заслуживает отдельного описания.
В 1962 г. ему была присвоена ученая степень доктора технических наук без защиты диссертации.
Академик А.И. Берг в своем отзыве о научно-технической деятельности Рамеева писал:
"Башира Искандаровича Рамеева я знаю в течение 17-ти лет. ... По характеру научно-технической деятельности и объему выполненных работ Б.И. Рамеев давно находится на уровне требований, предъявляемых к доктору наук. Поэтому считаю, что Б.И. Рамеев вполне заслуживает присвоения ему ученой степени доктора технических наук без защиты диссертации".
Академик Лебедев и член-корреспондент АН СССР Брук в своих отзывах также сочли, что Рамеев безусловно заслуживает присвоения степени доктора наук без защиты диссертации.
Казалось, справедливость восторжествовала. Сорокачетырехлетний уче ный был полон сил и новых творческих замыслов...
Несбывшиеся надежды
Накопленный огромный опыт по созданию. "Уралов", сравнение достигнутого с новыми средствами зарубежной вычислительной техники подсказывали Рамееву, что есть возможность создать вычислительные средства нового поколения, отвечающие мировому техническому уровню. Так думал не только он, но и многие другие выдающиеся ученые того времени - Лебедев, Дородницын, Глушков и др. Они исходили из весьма благоприятной ситуации, сложившейся в стране.
Правительство выделяло на развитие важной отрасли науки и техники значительные средства. Существовали (частично - в стадии завершения) десятки заводов, несколько крупных научно-исследовательских институтов в Москве, Минске, Киеве, Ленинграде, Пензе, Ереване, получивших опыт разработки ЭВМ второго поколения, и только что развернутая в Москве самая
крупная научная организация страны - НИЦЭВТ. К этому следует добавить немаловажную деталь: отрицание кибернетики (а вместе с ней и вычислительной техники) ушло в прошлое. Компьютеризация народного хозяйства, науки, техники рассматривалась как одна из самых актуальных задач. На правительственном уровне было принято решение о создании Единой системы ЭВМ (ЕС ЭВМ, сокращенно - РЯД) - нового поколения машин на интегральных схемах.
К созданию семейств (систем, рядов) ЭВМ в странах Запада первыми приступили США, затем подключились Англия и ФРГ. В США в 1963-1964 гг. фирмой IBM была разработана система машин (моделей) IBM-360. Она включала модели различной производительности, для которых было разработано обширное математическое обеспечение. Для малых моделей предлагалась операционная система ДОС/360 (объем программ до 1 млн. команд), для больших - ОС/360 (объем программ до 2 млн. команд). Последняя понадобилась потому, что ДОС/360 оказалась недостаточной для больших моделей. Опыт разработки сложных и объемных операционных систем показал, что на их создание требуется труда даже больше (тысячи человеко-лет), чем на разработку собственно технических средств.
А.М.Литвинов
Несколько позднее в Англии фирмой ICL был разработан более простой в плане математического обеспечения ряд ЭВМ третьего поколения под названием "Система-4". В ФРГ почти одновременно появился аналогичный ряд ЭВМ фирмы "Сименс".
Первой страной в Восточной Европе, приступившей к разработке ряда совместимых ЭВМ, стала ГДР, которая решила скопировать одну из моделей американской системы IBM-360.
Дискуссия о третьем поколении ЭВМ - по их структуре и архитектуре развернулась в СССР в конце 60-х годов. 26 января 1967 г. состоялось совместное заседание Комиссии по вычислительной технике АН СССР (председатель А.А. Дородницын ) и Совета по вычислительной технике ГКНТ при Совете Министров СССР (председатель В.М. Глушков). Вел его Глушков. Обсуждался единственный вопрос: какой должна быть ЕС ЭВМ, которая намечалась к созданию в СССР совместно со странами СЭВ? Было принято решение использовать как прототип логическую структуру и систему команд, принятую в IBM-360. Единственным оппонентом, написавшим свое особое (отрицательное) мнение, был... председательствующий на дискуссии Глушков, считавший, что использовать зарубежный опыт, безусловно, надо, но не в такой степени, чтобы просто копировать зарубежные системы, к тому же созданные несколько лет назад.
Кстати, в Академии наук СССР силы специалистов в области электронной техники в то время были значительно ослаблены, если не с'казать жестче подорваны. По правительственному решению, инициатором которого был Н.С. Хрущев, ряд институтов был передан промышленным министерствам. Так, ИТМ и ВТ АН СССР был передан Минрадиопрому и лишь номинально оставался в составе Академии наук СССР.
Разработчики "Уралов" во главе с Рамеевым так же, как Глушков, предложили вести новую разработку на основе отечественного опыта с учетом зарубежных достижений. В октябре 1967 г. они написали в Минрадиопром, которому была поручена разработка ЕС ЭВМ:
"Решение о разработке единого ряда электронных математических машин, предназначенных для использования в народном хозяйстве, правильное и своевременное. Оно призывает к объединению усилий коллективов разработчиков математических машин. Нужно ожидать, что это позволит резко увеличить производство математических машин благодаря единой технологической и конструктивной основе и даст возможность использовать единое математическое обеспечение для большинства применений.
Успех, который предполагается достигнуть в результате разработки единого ряда машин, целиком определяется путями решения этого вопроса. Не может не вызвать серьезных возражений решение о копировании моделей машин системы IBM-360, предложенное комиссией по вычислительной технике при Президиуме АН СССР 26.1.67 г.
Необходимо учитывать, что система IBM-360, являясь разработкой 1963-1964 годов, уже в настоящий момент начинает отставать от уровня требований, предъявляемых к математическим машинам.
... Предложение о копировании системы IBM-360 эквивалентно планированию производства математических машин в семидесятые годы на уровне математических машин начала шестидесятых годов. Учитывая тенденцию развития науки и техники, можно смело утверждать, что в семидесятые годы архитектура системы IBM-360 будет устаревшей, не способной удовлетворить требования, предъявляемые к вычислительной технике.
Андрей Николаевич Невский
...Архитектура системы IBM-360 имеет ряд недостатков, без устранения которых недопустима разработка ряда машин, предназначенных для использования в ближайшее десятилетие, так как совокупность этих недостатков делает систему не соответствующей даже сегодняшним требованиям.
Копирование зарубежной разработки исключит возможность использования собственного опыта, накопленного коллективами разработчиков математических машин, и на ближайшие годы приведет к отказу от начала разработок, использующих новые принципы. Все это приведет к торможению развития вычислительной техники в стране.
Коллективы разработчиков отечественных математических машин имеют достаточный опыт для разработки рядов машин, соответствующих уровню требований, которые будут предъявлены к вычислительной технике в ближайшие годы.
...Правильным явилось бы решение о разработке архитектуры единого ряда отечественных машин на базе опыта, накопленного в стране с учетом новейших зарубежных достижений".
Разработчики "Уралов" имели все основания для такого вывода. Они уже реализовали идею ряда программно совместимых ЭВМ в полупроводниковых "Уралах-П",-14,-16. При всех обсуждениях серии "Уралов" в АН СССР, НТС Госкомрадиокомитета и междуведомственных комиссиях не было ни одного принципиального замечания по техническим решениям, структуре, функциональным возможностям, операционной системе и т.д. Сравнение архитектурных решений и функциональных возможностей "Уралов" с соответствующими параметрами зарубежных систем (IBM-360 и "Система-4") показывало, что "Уралы" не уступают им по этим показателям, а по некоторым даже превосходят их (возможность создания многомашинных систем, работа по каналам связи и др.). К тому же в Пензенском НИИ математических машин заканчивалась разработка проекта многопроцессорной ЭВМ "Урал-25", завершавшей серию "Урал-11" - "Урал-16" (разработчики - ученики Б.И. Рамеева В.И. Бурков, А.С. Горшков, А.Н. Невский), успешно шла проработка ЭВМ "Урал-21" на интегральных схемах.
Олег Федорович Лобов
Василий Иванович Мухин
Системные возможности семейства ЭВМ' "Урал 11-25" обеспечивали создание мощных многомашинных автоматизированных систем, в которых ЭВМ объединялись через каналы связи. Пензенские "Уралы" уже работали в многочисленных вычислительных центрах, на заводах, в банках, в системах военного назначения. На полупроводниковых "Уралах" были созданы многомашинные системы "Банк", "Строитель", специальные системы для обработки данных со спутников и др.
На ЭВМ семейства IBM-360, выпускаемых в те годы, такие системы построить было невозможно! Они предназначались в основном для пакетной обработки в вычислительных центрах.
Переход на интегральную элементную базу и дальнейшее развитие структуры и архитектуры "Уралов" безусловно обеспечили бы возможность создания весьма совершенной системы средств вычислительной техники. Что касается отмечавшейся недостаточности библиотеки программ, то этот недостаток по мере серийного выпуска "Уралов" и расширения круга пользователей постепенно перестал бы быть существенным.
Идея создания ЕС ЭВМ получила полную поддержку стран СЭВ. Причем все они (за исключением ГДР) высказались против копирования IBM-360. Это видно из сохранившихся у Б.И. Рамеева протоколов двухсторонних совещаний (даются в сокращении).
Народная Республика Болгария
"...Так как в функциональном отношении серия машин "Ряд" проектируется в виде, напоминающем в значительной степени серию машины IBM-360, представляет интерес вопрос об уместности использования полностью разработанного фирмой IBM математического обеспечения. По нашему мнению, это нецелесообразно, а в известном смысле, и невозможно по следующим причинам:
1. Нельзя рассчитывать, что серии "Ряд" и IBM-360 будут вполне идентичны, а, как известно, даже незначительные несоответствия между двумя машинами приводят к серьезным переменам в математическом обеспечении. Внесение этих перемен предполагает глубокое изучение соответствующих служебных программ, что требует много времени и затрудняется невозможностью рассчитывать на наличие полной документации для математического обеспечения серии IBM-360.
2. Основная структура математического обеспечения IBM в некоторых отношениях морально устареет к моменту окончания серии "Ряд" и будет исключать удобное и эффективное включение современных средств математического обеспечения.