Страница:
Пока длился ремонт, дети жили у Лаврентьевых. Одну из кухонь превратили в спальню мальчиков, угловую комнату — в кабинет главы семьи. В нем по сей день сохранился письменный стол со старомодной настольной лампой, фигурирующий на многих фотографиях Сергея Алексеевича. Несмотря на такие роскошные жилищные условия, Лебедев предпочитал по-прежнему работать там, где находилась вся семья и гуляли гости.
Гостей у Лебедевых всегда было много — в большой гостиной, составленной из двух комнат, собирались артисты, музыканты, опальные художники-авангардисты. В кругу друзей Лебедевых находились многие знаковые фигуры той эпохи: режиссер Сергей Бондарчук, знаменитый танцовщик Махмуд Эсамбаев, артист Зиновий Гердт, писатель и рассказчик Ираклий Андроников, академик Лев Андреевич Арцимович. Не забывали и киевские друзья: Юрий Тимошенко и Ефим Березин, Борис Сичкин, Лев Олевский по-прежнему регулярно посещали гостеприимную семью. Сам собой организовался художественный салон — молодые художники, отвергнутые официальным Союзом художников, с удовольствием развешивали картины на стенах квартиры Лебедевых. Гости писали в книгу отзывов, покупали понравившиеся картины, а гонорары складывали в китайскую вазу на рояле, откуда голодные художники и поэты выуживали деньги по мере необходимости.
В Киеве летний отдых детей был решен наличием лаборатории в пригородной Феофании. Потому в Москве пришлось обзаводиться дачей в Луцино, под Звенигородом. Времена, когда дача входила в «джентльменский набор», вручаемый каждому советскому «вельможе», уже миновали — дачу надо было покупать, потому пришлось залезать в долги и продавать кое-какие вещи. На даче Сергей Алексеевич занялся благоустройством территории, а Алиса Григорьевна — интерьера.
Сергей Алексеевич занимался садом так же неторопливо и обстоятельно, как строил вычислительные машины. Родные его рассказывают: когда на крыжовник напали вредители, он сначала терпеливо обирал жуков по одному. На следующий год их не убавилось, и он обрезал пораженные ветки. Когда и это не помогло, он выкорчевал больные кусты и посадил новые. Его не угнетала рутина: как пишут Екатерина Сергеевна с ее мужем Игорем, «очень может быть, что принципы ЭВМ еще до окончания войны вызрели в бесконечных свердловских очередях за хлебом».
В 1952 году была издана книга С. А. Лебедева, Л. Н. Дашевского, Е. А. Шкабары «Малая электронная счетная машина» [1.10], ставшая для многих первым учебником по цифровой вычислительной технике. Эта книга, возможно, единственная среди всех пособий по цифровым вычислительным машинам, где их построение описывается во всех подробностях, вплоть до детального разбора принципиальных схем узлов. Аналогичная книга с описанием БЭСМ появилась лишь в 1959 году и была гораздо большей по объему — она состояла из трех томов [1.11].
23 октября 1953 года общее собрание АН СССР избрало Лебедева действительным членом Академии наук (как уже говорилось, он стал академиком, минуя стадию членакорреспондента). На том же заседании в академики выбрали Андрея Дмитриевича Сахарова. Профессор Сигурд Оттович Шмидт, сын известного ученого Отто Юльевича Шмидта, передал своей дипломнице Наталье Лебедевой слова отца: «Сегодня мы избрали в академики двух действительно выдающихся ученых — Лебедева и Сахарова».
С избранием Лебедева связана любопытная история. На том же самом заседании в действительные члены АН баллотировался другой советский компьютерный пионер — Иссак Семенович Брук, бывший к тому времени членом-корреспондентом. Но, как рассказывают, вакантных мест было предусмотрено только два, и выбрали Лебедева, а не Брука. У Брука была договоренность с завкафедрой вычислительной математики МГУ академиком С. Л. Соболевым о передаче в университет машины М-2, однако Соболев был одним из тех, кто голосовал за Лебедева. Брук обиделся и отказался от передачи М-2 в ведение МГУ. Тогда у Соболева возникла идея самостоятельной разработки малой ЭВМ специально для использования в учебных заведениях, в результате чего сотрудник СКБ МГУ Николай Петрович Брусенцов оказался прикомандированным к ИТМ и ВТ, к лаборатории того самого Л. И. Гутенмахера, пытавшегося построить ЭВМ на основе феррит-диодных элементов. Отсюда, как мы уже рассказывали, и родилась троичная машина «Сетунь» на ферритовых логических элементах — одна из самых оригинальных ЭВМ в мировой истории.
В июне 1953 года С. А. Лебедев сменил выбранного вице-президентом АН СССР М. А. Лаврентьева на посту директора ИТМ и ВТ по его собственной рекомендации. На этом посту он оставался еще двадцать с лишним лет, потому впоследствии Институт точной механики и вычислительной техники заслуженно получил его имя. Все эти двадцать лет его бессменной помощницей оставалась секретарь-референт Валентина Семеновна Элькснин, вошедшая в число ближайших друзей семьи Лебедевых. Начавшая работу в ИТМ и ВТ еще в 1950 году, когда директором был М. А. Лаврентьев, Валентина Семеновна работала на должности референта директора еще много лет после смерти Сергея Алексеевича, когда руководителем института стал В. С. Бурцев.
В своих воспоминаниях Элькснин пишет о Лебедеве: «Работать с ним было и трудно, и в то же время легко. Трудно потому, что он был очень требовательным, а легко оттого, что Сергей Алексеевич своей организованностью и чутким, внимательным отношением воодушевлял на хорошую работу. Требовательность Сергея Алексеевича сочеталась с редкой деликатностью. Сергей Алексеевич никогда не повышал голоса, говорил немного, тихо, но всегда убедительно».
Те же самые черты отмечает и работавший с Лебедевым еще в Феофании И. М. Лисовский:
«Работать с Сергеем Алексеевичем было очень легко. Он никогда не повышал голоса даже на явно провинившихся. Относился ко всем исключительно ровно и справедливо. Не было у него любимчиков, основных или ближайших, все были равны. Всегда отмечал даже небольшие успехи своих сотрудников. Не чужд был озорным проделкам и шуткам (во время отдыха или в туристских походах), которые произносил абсолютно серьезно. Привлекал откровенностью, доброжелательностью, увлеченностью, а также умением увлечь других и создать в каждом убежденность равного участия в общем деле».
На ум невольно приходит сравнение со стилем работы основоположника советской космонавтики Сергея Павловича Королева. Приведем здесь слова академика Бориса Викторовича Раушенбаха, характеризовавшего Королева, как «полководца»: «Работать с Сергеем Павловичем было трудно, но интересно — и повышенная требовательность, короткие сроки, в которые он считал нужным завершить очередное задание, и новизна, таящая в себе не только приятные неожиданности, все это заставляло всех работавших с ним постоянно находиться в состоянии сильнейшего нервного напряжения» [1.12]. (Выделено автором. — Ю. Р.)
БЭСМ
На конец 1950 года пришелся разгар работ по изготовлению макетов отдельных устройств БЭСМ. Новая машина создавалась в обычном стиле Лебедева: сотрудники лаборатории работали, не считаясь со временем. Лебедев никого не заставлял выходить сверхурочно и выполнять дополнительную работу — это получалось само по себе, потому что так вел себя руководитель. O. K. Гущин (тогда техник-монтажник) вспоминает: «Сами изготавливали шасси и стенды, сверлили и клепали; монтировали и отлаживали различные варианты триггеров, счетчиков, сумматоров и проверяли их на надежность в работе. На всех этапах работы Сергей Алексеевич показывал личный пример самоотверженности. После насыщенного трудового дня он до 3–4 часов ночи просиживал за пультом или осциллографом, активно участвуя в отладке машины. Работая в смене дежурным техником, я не раз наблюдал, как Сергей Алексеевич брал в руки паяльник и перепаивал схемы, внося в них необходимые изменения. На все предложения помочь он неизменно отвечал: „Сам сделаю“. После его ухода я по своим прямым обязанностям проверял его работу, и, надо сказать, она всегда была выполнена на совесть».
21 апреля 1951 года была назначена Государственная комиссия для приемки эскизных проектов БЭСМ и «Стрелы», в состав которой входили академик М. В. Келдыш, министр машиностроения и приборостроения П. И. Паршин, академик А. А. Благонравов и др. Как уже упоминалось, в мае 1951 года члены комиссии побывали в Киеве, где Сергей Алексеевич продемонстрировал уже работающую МЭСМ. Академик А. А. Дородницын позже вспоминал подробности заседания комиссии. Заявленная производительность «Стрелы» была в пять раз меньше, чем у БЭСМ — 2000 операций/с. Обосновывая это, Ю. Я. Базилевский заявил, что большая производительность и не нужна, и БЭСМ можно не строить, потому что «Стрела» и так «все задачи в стране перерешает». Лебедев ехидно отвечал, что «Стрела» просто не успеет решить ни одной задачи между двумя сбоями. Скорость работы электронных машин в те времена действительно казалась фантастической: М. В. Келдыш во время одной из бесед в 1954 году заметил, что «если бы таких ЭВМ выпустить 5–7 штук, то для Советского Союза этого было бы вполне достаточно». Подобные оценки необходимой вычислительной мощности не были характерны лишь для отечественных деятелей: известно, что в те годы в корпорации IBM в те самые же 5–7 штук в год оценивали емкость всего мирового рынка компьютеров.
Известная фотография Сергея Алексеевича в кабинете на Новопесчаной сделана в 1953 году вскоре после избрания академиком
БЭСМ имела 39 двоичных разрядов для представления чисел в виде «мантисса — порядок», из них 32 разряда отводилось для значащей части и 5 для порядка. Еще по одному разряду отводилось для знаков мантиссы и порядка. 5 двоичных разрядов со знаком могут представлять числа от –32 до +32, то есть общий диапазон представленных в машине чисел находился от 2–32 до 232, или примерно от 10–9 до 109. Выход результата какой-либо операции за пределы этого диапазона означал аварийную ситуацию, что доставляло немало хлопот программистам того времени.
С. А. Лебедев и В. А. Мельников за отладкой БЭСМ, конец 1951 года
Лебедеву пришлось прибегнуть к запасному варианту: использовать для устройства памяти ЗУ на акустических (ртутных) трубках, что снизило быстродействие машины до уровня «Стрелы» — 2000 операций в секунду (ниже даже, чем у МЭСМ). Ртутные трубки были разработаны в 1949 году по его заказу в Институте автоматики ВСНИТО. Они весили несколько сотен килограммов и требовали размещения в огромном термостате, смонтированном в специальном помещении с вытяжными шкафами во избежание попадания паров ртути в воздух производственных помещений. Внушительных размеров стойка ЗУ занимала целую комнату, расположенную в конце коридора первого этажа, довольно далекого от арифметического устройства, связь с которым осуществлялась по кабелям, вносившим дополнительные задержки.
Дополнительно к основной (оперативной) памяти была предусмотрена внешняя память на магнитных барабанах (2 штуки по 512 39-разрядных слова) и магнитных лентах (4 штуки по 30 тыс. слов), устройство ввода с перфоленты (1200 чисел в минуту). Для вывода результатов была предусмотрена цифропечать (1200 чисел в минуту) и быстродействующее фотопечатающее устройство (200 чисел в секунду). Всего в составе БЭСМ использовалось 4 тыс. электронных ламп и 5 тыс. полупроводниковых диодов. В 1957 году ОЗУ на потенциалоскопах было заменено значительно более надежной и компактной памятью на ферромагнитных сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса. Такой тип памяти (см. фото 3 на цветной вклейке) стал стандартным для всех ЭВМ периода от конца пятидесятых до конца шестидесятых годов, когда создатели компьютеров перешли на полупроводники.
В наладке каждой составляющей этого капризного хозяйства Сергей Алексеевич участвовал лично, при необходимости шел на большие дополнительные механические и монтажные работы. В сравнении с отладкой МЭСМ ничего не изменилось — по-прежнему отладчики шли наперегонки с отказами электронных ламп (воспоминания Всеволода Сергеевича Бурцева, приведенные в разделе про МЭСМ, относятся именно к этому периоду). Для помощи москвичам из Феофании пригласили ряд сотрудников (Е. А. Шкабару, С. Б. Погребинского и др.), и отладка пошла быстрее.
Летом 1952 года изготовление машины в основном было завершено. В I квартале 1953 года БЭСМ была налажена, а в апреле была принята Государственной комиссией в эксплуатацию. Интересно, что в комиссию под председательством М. В. Келдыша в числе других входил и Исаак Семенович Брук, создатель первой ЭВМ в Москве под названием М-1.
Искусственная задержка с поставкой памяти все-таки позволила СКБ-245 обойти конкурентов: запущенная на год раньше, «Стрела» получила три (!) Государственных премии I, II и III степени, а главный конструктор машины Ю. Я. Базилевский — звание Героя Социалистического Труда. «Стрела» была рекомендована для серийного производства. Было выпущено 7 экземпляров, которые сегодня заслуженно вспоминают добрым словом — с них начинались многие вычислительные центры страны. Но потом низкая производительность и крайняя ненадежность машины сделали свое дело, и выпуск «Стрелы» был прекращен.
Награды коллективу ИТМ и ВТ последовали лишь в 1956 году: когда БЭСМ, уже снабженная памятью на потенциалоскопах и достигшая своего расчетного быстродействия в 8–10 тыс. операций/с, была принята Государственной комиссией вторично. Вот тогда С. А. Лебедеву присвоили звание Героя Социалистического Труда, а основные разработчики были награждены орденами.
Наверное, одним из высших взлетов в жизни Лебедева следует считать международную конференцию в Дармштадте в октябре 1955 года, где ему довелось сделать доклад о БЭСМ. Выступление произвело сенсацию — никому не известная за пределами СССР БЭСМ оказалась самой быстродействующей ЭВМ в Европе. Это почти через три года после ввода ее в эксплуатацию! Лев Николаевич Королёв (ученик Лебедева, впоследствии — член-корреспондент АН СССР) свидетельствует: «Это было время, когда спроектированные под руководством С. А. Лебедева электронно-вычислительные машины по быстродействию превосходили зарубежные серийные образцы. Причем они никогда не были копией какого-либо зарубежного типа ЭВМ. Это был продукт собственного оригинального творчества советских специалистов». В своем докладе Лебедев также изложил принцип конвейерной организации вычислений («принцип водопровода», как он его называл[13]), который уже был частично реализован в семействе БЭСМ, а на Западе получил широкое распространение лишь через десяток лет.
С. А. Лебедев во время конференции в Дармштадте (ФРГ), октябрь 1955 года
БЭСМ, 1952 год
21 апреля 1951 года была назначена Государственная комиссия для приемки эскизных проектов БЭСМ и «Стрелы», в состав которой входили академик М. В. Келдыш, министр машиностроения и приборостроения П. И. Паршин, академик А. А. Благонравов и др. Как уже упоминалось, в мае 1951 года члены комиссии побывали в Киеве, где Сергей Алексеевич продемонстрировал уже работающую МЭСМ. Академик А. А. Дородницын позже вспоминал подробности заседания комиссии. Заявленная производительность «Стрелы» была в пять раз меньше, чем у БЭСМ — 2000 операций/с. Обосновывая это, Ю. Я. Базилевский заявил, что большая производительность и не нужна, и БЭСМ можно не строить, потому что «Стрела» и так «все задачи в стране перерешает». Лебедев ехидно отвечал, что «Стрела» просто не успеет решить ни одной задачи между двумя сбоями. Скорость работы электронных машин в те времена действительно казалась фантастической: М. В. Келдыш во время одной из бесед в 1954 году заметил, что «если бы таких ЭВМ выпустить 5–7 штук, то для Советского Союза этого было бы вполне достаточно». Подобные оценки необходимой вычислительной мощности не были характерны лишь для отечественных деятелей: известно, что в те годы в корпорации IBM в те самые же 5–7 штук в год оценивали емкость всего мирового рынка компьютеров.
БЭСМ имела 39 двоичных разрядов для представления чисел в виде «мантисса — порядок», из них 32 разряда отводилось для значащей части и 5 для порядка. Еще по одному разряду отводилось для знаков мантиссы и порядка. 5 двоичных разрядов со знаком могут представлять числа от –32 до +32, то есть общий диапазон представленных в машине чисел находился от 2–32 до 232, или примерно от 10–9 до 109. Выход результата какой-либо операции за пределы этого диапазона означал аварийную ситуацию, что доставляло немало хлопот программистам того времени.
Современного читателя, знакомого с устройством микропроцессоров, может удивить, что в линейке БЭСМ (включая и знаменитую БЭСМ-6) не было поддержки целочисленной арифметики, аппаратная реализация которой гораздо проще, чем для чисел «с плавающей точкой» (Лебедев называл последние «представлением чисел с учетом порядков»). Сейчас операции с целыми числами относятся к базовой функциональности, а ряд популярных моделей процессоров, относящихся к так называемой RISC-архитектуре, наоборот, не имеют аппаратной поддержки чисел с плавающей точкой, предоставляя реализацию соответствующих команд на откуп программистам. Но надо учесть, что во времена Лебедева аппаратная часть была весьма дорога, а БЭСМ, как писал сам Сергей Алексеевич, была «предназначена для решения математических задач», где операции с действительными числами доминировали и отказ от целочисленной арифметики приводил к существенному упрощению схем и экономии компонентов.С оперативной памятью, от которой во многом зависело быстродействие машины, сначала случилась незадача. Память проектировали на самых быстрых запоминающих устройствах того времени: потенциалоскопах. Так называли электронно-лучевые трубки специальной конструкции, где информация запоминалась путем накопления электрических зарядов на поверхности мишени (обычно из диэлектрика или из изолированных зерен проводника). Для объема 1024 слов требовалось 50 потенциалоскопов. Однако выпускало их Министерство машиностроения и приборостроения, и, разумеется, в первую очередь обеспечило дефицитными изделиями своих разработчиков из СКБ-245. Заказ из ИТМ и ВТ не выполнялся до конца 1954 — начала 1955 года, и не помог даже М. А. Лаврентьев. Никто не сомневался, что Минмашприбор хочет таким способом обеспечить фору своей «Стреле».
Лебедеву пришлось прибегнуть к запасному варианту: использовать для устройства памяти ЗУ на акустических (ртутных) трубках, что снизило быстродействие машины до уровня «Стрелы» — 2000 операций в секунду (ниже даже, чем у МЭСМ). Ртутные трубки были разработаны в 1949 году по его заказу в Институте автоматики ВСНИТО. Они весили несколько сотен килограммов и требовали размещения в огромном термостате, смонтированном в специальном помещении с вытяжными шкафами во избежание попадания паров ртути в воздух производственных помещений. Внушительных размеров стойка ЗУ занимала целую комнату, расположенную в конце коридора первого этажа, довольно далекого от арифметического устройства, связь с которым осуществлялась по кабелям, вносившим дополнительные задержки.
Дополнительно к основной (оперативной) памяти была предусмотрена внешняя память на магнитных барабанах (2 штуки по 512 39-разрядных слова) и магнитных лентах (4 штуки по 30 тыс. слов), устройство ввода с перфоленты (1200 чисел в минуту). Для вывода результатов была предусмотрена цифропечать (1200 чисел в минуту) и быстродействующее фотопечатающее устройство (200 чисел в секунду). Всего в составе БЭСМ использовалось 4 тыс. электронных ламп и 5 тыс. полупроводниковых диодов. В 1957 году ОЗУ на потенциалоскопах было заменено значительно более надежной и компактной памятью на ферромагнитных сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса. Такой тип памяти (см. фото 3 на цветной вклейке) стал стандартным для всех ЭВМ периода от конца пятидесятых до конца шестидесятых годов, когда создатели компьютеров перешли на полупроводники.
В наладке каждой составляющей этого капризного хозяйства Сергей Алексеевич участвовал лично, при необходимости шел на большие дополнительные механические и монтажные работы. В сравнении с отладкой МЭСМ ничего не изменилось — по-прежнему отладчики шли наперегонки с отказами электронных ламп (воспоминания Всеволода Сергеевича Бурцева, приведенные в разделе про МЭСМ, относятся именно к этому периоду). Для помощи москвичам из Феофании пригласили ряд сотрудников (Е. А. Шкабару, С. Б. Погребинского и др.), и отладка пошла быстрее.
Летом 1952 года изготовление машины в основном было завершено. В I квартале 1953 года БЭСМ была налажена, а в апреле была принята Государственной комиссией в эксплуатацию. Интересно, что в комиссию под председательством М. В. Келдыша в числе других входил и Исаак Семенович Брук, создатель первой ЭВМ в Москве под названием М-1.
Искусственная задержка с поставкой памяти все-таки позволила СКБ-245 обойти конкурентов: запущенная на год раньше, «Стрела» получила три (!) Государственных премии I, II и III степени, а главный конструктор машины Ю. Я. Базилевский — звание Героя Социалистического Труда. «Стрела» была рекомендована для серийного производства. Было выпущено 7 экземпляров, которые сегодня заслуженно вспоминают добрым словом — с них начинались многие вычислительные центры страны. Но потом низкая производительность и крайняя ненадежность машины сделали свое дело, и выпуск «Стрелы» был прекращен.
Награды коллективу ИТМ и ВТ последовали лишь в 1956 году: когда БЭСМ, уже снабженная памятью на потенциалоскопах и достигшая своего расчетного быстродействия в 8–10 тыс. операций/с, была принята Государственной комиссией вторично. Вот тогда С. А. Лебедеву присвоили звание Героя Социалистического Труда, а основные разработчики были награждены орденами.
Наверное, одним из высших взлетов в жизни Лебедева следует считать международную конференцию в Дармштадте в октябре 1955 года, где ему довелось сделать доклад о БЭСМ. Выступление произвело сенсацию — никому не известная за пределами СССР БЭСМ оказалась самой быстродействующей ЭВМ в Европе. Это почти через три года после ввода ее в эксплуатацию! Лев Николаевич Королёв (ученик Лебедева, впоследствии — член-корреспондент АН СССР) свидетельствует: «Это было время, когда спроектированные под руководством С. А. Лебедева электронно-вычислительные машины по быстродействию превосходили зарубежные серийные образцы. Причем они никогда не были копией какого-либо зарубежного типа ЭВМ. Это был продукт собственного оригинального творчества советских специалистов». В своем докладе Лебедев также изложил принцип конвейерной организации вычислений («принцип водопровода», как он его называл[13]), который уже был частично реализован в семействе БЭСМ, а на Западе получил широкое распространение лишь через десяток лет.
БЭСМ-2 и М-20
В 1958 году БЭСМ была подготовлена к серийному производству. К работе по запуску машины в серию Лебедев подключил ведущих специалистов, принимавших участие в создании БЭСМ, и она была выполнена в рекордно короткие сроки — за два-три квартала. Такая спешка была вызвана тем, что в стране серийно не выпускалось ни одной марки мощных ЭВМ — «Стрела» была давно снята с производства, а проектируемая в ИТМ и ВТ новая модель М-20 запаздывала. Серийная версия получила название БЭСМ-2 и выпускалась на заводе им. Володарского (Ульяновск) вплоть до 1962 года. Было выпущено несколько десятков экземпляров БЭСМ-2, ею оснащалось большинство крупных вычислительных центров страны. На БЭСМ-2 осуществлялись расчеты, связанные с запуском искусственных спутников и первых пилотируемых космических кораблей.
Новая ЭВМ М-20 (то есть с производительностью 20 тыс. операций в секунду), задуманная С. А. Лебедевым вскоре после временного поражения в соревновании с СКБ-245, была изначально предназначена для серийного выпуска. Для ускорения процесса разработки Сергей Алексеевич добился постановления правительства, обязывавшего Минмашприбор и Минрадиопром работать совместно с Академией наук в лице ИТМ и ВТ. Институт должен был разработать идеологию машины, ее структуру, схемы, элементную базу, а СКБ-245 — техническую документацию и изготовить опытный образец. Согласно постановлению Совета Министров СССР от 15 июля 1955 года, первый образец М-20 должен был быть подготовлен во втором квартале 1956 года.
Главным конструктором был назначен С. А. Лебедев, его заместителем — М. К. Сулим из СКБ-245. Позднее в число заместителей главного конструктора вошел руководитель отдела программирования Математического института им. В. А. Стеклова Михаил Романович Шура-Бура, математик, имевший дело с цифровыми вычислительными машинами с момента их появления. Михаил Романович к этому времени уже был в числе авторов первого в СССР учебника по программированию цифровых вычислительных машин (1952 год, совместно с Л. А. Люстерником, А. А. Абрамовым, В. И. Шестаковым) и активно участвовал в решении большого количества прикладных задач — от расчета энергии ядерных взрывов до траекторий ракет и искусственных спутников. М. Р. Шура-Бура стал соавтором архитектуры М-20 и разработчиком системы команд для нее.
Благодаря Михаилу Романовичу М-20 стала первой советской машиной, поставлявшейся в комплекте со специальным математическим обеспечением, тогда еще не носившим название операционной системы (ОС). Считается, что первая ОС была создана в середине 1950-х годов в исследовательской лаборатории компании General Motors для компьютера IBM-702, однако, в целом наличие операционных систем для машин первого поколения было нехарактерно из-за их низкого быстродействия и малого объема оперативной памяти. В 1959 году М. Р. Шура-Бура разработал ОС для машины М-20, учитывающую эти особенности. Система под названием ИС-2 («Интерпретирующая Система-2») состояла из библиотеки стандартных подпрограмм (СП) и программы-библиотекаря, имевшей довольно разветвленную функциональность. Программа-библиотекарь интерпретировала вызовы СП, выполняла автоматическое распределение и перераспределение динамической области оперативной памяти с сохранением вытесненных из нее СП на внешнем накопителе (магнитном барабане либо ленте) и автоматическим возвратом СП в оперативную память по мере обращения к ним.
В новой машине Лебедевым был заложен ряд конструктивных решений, позволивших значительно расширить функциональность, практически не увеличивая количество электронных ламп и даже снизив его в сравнении с БЭСМ (в М-20 было использовано 1600 пальчиковых ламп, меньшего размера и менее потребляющих, чем использовавшиеся ранее).
П. П. Головистиков превращал решения Лебедева и Шуры-Буры в конкретные схемы, основанные на разработанных им динамических логических элементах на пальчиковых лампах. Логика была реализована на хорошо освоенных к тому времени германиевых диодах, миниатюрных, малопотребляющих и надежных.
М-20
В 1956 году был изготовлен и отлажен макет М-20 в ИТМ и ВТ, а к началу 1957 года в СКБ-245 закончен опытный образец. На этот раз конкуренция была отодвинута в сторону — в отладке принимали участие специалисты многих организаций. Но отладка опытного образца затянулась на целый год: еще при наладке макета М-20 в институте заметили, что многократно проверенные на стенде динамические элементы сбоят при работе в большом комплексе. Как это всегда бывает, неустраненные из-за спешки недостатки на следующем этапе проявились в полной мере. К тому же начала сбоить и новая и еще не до конца освоенная в производстве ферритовая память. Засуетились недоброжелатели, которых в СКБ-245 было предостаточно — они распространяли мнение о непригодности динамических элементов и неправильно выбранной элементной базе, предлагали применять проверенные схемы, то есть увеличивать количество ламп. Возникли неприятности у Сулима, начальство которого требовало скорейшего завершения работ.
Эти задержки и привели к тому, что Лебедев принял решение готовить к серийному выпуску БЭСМ, не дожидаясь окончания работ по М-20. БЭСМ-2 оказалась внешне очень похожей на М-20. В результате страна только выиграла — потребность в ЭВМ была такой, что обе машины, законченные почти одновременно, только-только смогли закрыть самые важные направления. На М-20 выполнялись самые первоочередные работы, и существование БЭСМ-2, как пишет Б. Н. Малиновский, «намного снижало вычислительный голод».
К началу 1958 года М-20, наконец, заработала надежно, в том же году была успешно принята Государственной комиссией с оценкой «самая быстродействующая в мире»[14] и запущена в серию. Оригинальная модель выпускалась до 1964 года, всего за это время было выпущено 20 экземпляров. Архитектура М-20 на много лет стала классической — на основе ее архитектуры было построено несколько машин второго поколения (то есть на полупроводниковых элементах) — БЭСМ-3М, БЭСМ-4, М-220, М-222. Учебник С. С. Лаврова «Введение в программирование», первое издание которого вышло в 1973 году, иллюстрирован многочисленными примерами из архитектуры М-20. Они были сохранены и во втором издании 1977 года.
БЭСМ-2
В машинах БЭСМ-2 и М-20 были реализованы, как мы сейчас говорим, сетевые функции — возможность ввода информации, поступающей с большого количества асинхронно работающих линий связи. Опираясь именно на эти возможности ЭВМ, начальник ВЦ Минобороны Анатолий Иванович Китов смог представить в 1959 году проект глобальной компьютерной сети, предназначенной для управления экономикой СССР, позднее переросший в проект ОГАС Виктора Михайловича Глушкова. Компьютерная сеть, одна из первых в мире (причем с элементами скоростной беспроводной связи), была реализована в другом проекте, носившем строго секретный характер — системе противоракетной обороны под названием «Система А».
БЭСМ-2 при участии самого Лебедева и его сотрудников воспроизводилась в Китае — она стала первой ЭВМ в этой тогда еще очень отсталой стране. Первоначально было принято решение строить в Китае М-20, однако Лебедев быстро понял (и, главное, сумел доказать и в наших, и в китайских руководящих инстанциях), что БЭСМ-2 с точки зрения наладки, приобретения основных инженерных навыков, да и эксплуатации обладает рядом важных преимуществ перед машиной М-20. В Китае в то время не было промышленности, способной обеспечить программу строительства своей ЭВМ компонентной базой, потому детали приходилось тоже завозить из СССР. Одновременно быстрыми темпами осуществлялась программа создания собственной радиотехнической промышленности. Сейчас, когда в Китае производится большинство высокотехнологичных изделий мира, странно вспоминать, что первые китайские радиодетали появились в 1958 году при помощи советских специалистов и советников, десятки которых работали на предприятиях, возведенных с помощью СССР.
Новая ЭВМ М-20 (то есть с производительностью 20 тыс. операций в секунду), задуманная С. А. Лебедевым вскоре после временного поражения в соревновании с СКБ-245, была изначально предназначена для серийного выпуска. Для ускорения процесса разработки Сергей Алексеевич добился постановления правительства, обязывавшего Минмашприбор и Минрадиопром работать совместно с Академией наук в лице ИТМ и ВТ. Институт должен был разработать идеологию машины, ее структуру, схемы, элементную базу, а СКБ-245 — техническую документацию и изготовить опытный образец. Согласно постановлению Совета Министров СССР от 15 июля 1955 года, первый образец М-20 должен был быть подготовлен во втором квартале 1956 года.
Главным конструктором был назначен С. А. Лебедев, его заместителем — М. К. Сулим из СКБ-245. Позднее в число заместителей главного конструктора вошел руководитель отдела программирования Математического института им. В. А. Стеклова Михаил Романович Шура-Бура, математик, имевший дело с цифровыми вычислительными машинами с момента их появления. Михаил Романович к этому времени уже был в числе авторов первого в СССР учебника по программированию цифровых вычислительных машин (1952 год, совместно с Л. А. Люстерником, А. А. Абрамовым, В. И. Шестаковым) и активно участвовал в решении большого количества прикладных задач — от расчета энергии ядерных взрывов до траекторий ракет и искусственных спутников. М. Р. Шура-Бура стал соавтором архитектуры М-20 и разработчиком системы команд для нее.
Благодаря Михаилу Романовичу М-20 стала первой советской машиной, поставлявшейся в комплекте со специальным математическим обеспечением, тогда еще не носившим название операционной системы (ОС). Считается, что первая ОС была создана в середине 1950-х годов в исследовательской лаборатории компании General Motors для компьютера IBM-702, однако, в целом наличие операционных систем для машин первого поколения было нехарактерно из-за их низкого быстродействия и малого объема оперативной памяти. В 1959 году М. Р. Шура-Бура разработал ОС для машины М-20, учитывающую эти особенности. Система под названием ИС-2 («Интерпретирующая Система-2») состояла из библиотеки стандартных подпрограмм (СП) и программы-библиотекаря, имевшей довольно разветвленную функциональность. Программа-библиотекарь интерпретировала вызовы СП, выполняла автоматическое распределение и перераспределение динамической области оперативной памяти с сохранением вытесненных из нее СП на внешнем накопителе (магнитном барабане либо ленте) и автоматическим возвратом СП в оперативную память по мере обращения к ним.
В новой машине Лебедевым был заложен ряд конструктивных решений, позволивших значительно расширить функциональность, практически не увеличивая количество электронных ламп и даже снизив его в сравнении с БЭСМ (в М-20 было использовано 1600 пальчиковых ламп, меньшего размера и менее потребляющих, чем использовавшиеся ранее).
П. П. Головистиков превращал решения Лебедева и Шуры-Буры в конкретные схемы, основанные на разработанных им динамических логических элементах на пальчиковых лампах. Логика была реализована на хорошо освоенных к тому времени германиевых диодах, миниатюрных, малопотребляющих и надежных.
В 1956 году был изготовлен и отлажен макет М-20 в ИТМ и ВТ, а к началу 1957 года в СКБ-245 закончен опытный образец. На этот раз конкуренция была отодвинута в сторону — в отладке принимали участие специалисты многих организаций. Но отладка опытного образца затянулась на целый год: еще при наладке макета М-20 в институте заметили, что многократно проверенные на стенде динамические элементы сбоят при работе в большом комплексе. Как это всегда бывает, неустраненные из-за спешки недостатки на следующем этапе проявились в полной мере. К тому же начала сбоить и новая и еще не до конца освоенная в производстве ферритовая память. Засуетились недоброжелатели, которых в СКБ-245 было предостаточно — они распространяли мнение о непригодности динамических элементов и неправильно выбранной элементной базе, предлагали применять проверенные схемы, то есть увеличивать количество ламп. Возникли неприятности у Сулима, начальство которого требовало скорейшего завершения работ.
Эти задержки и привели к тому, что Лебедев принял решение готовить к серийному выпуску БЭСМ, не дожидаясь окончания работ по М-20. БЭСМ-2 оказалась внешне очень похожей на М-20. В результате страна только выиграла — потребность в ЭВМ была такой, что обе машины, законченные почти одновременно, только-только смогли закрыть самые важные направления. На М-20 выполнялись самые первоочередные работы, и существование БЭСМ-2, как пишет Б. Н. Малиновский, «намного снижало вычислительный голод».
К началу 1958 года М-20, наконец, заработала надежно, в том же году была успешно принята Государственной комиссией с оценкой «самая быстродействующая в мире»[14] и запущена в серию. Оригинальная модель выпускалась до 1964 года, всего за это время было выпущено 20 экземпляров. Архитектура М-20 на много лет стала классической — на основе ее архитектуры было построено несколько машин второго поколения (то есть на полупроводниковых элементах) — БЭСМ-3М, БЭСМ-4, М-220, М-222. Учебник С. С. Лаврова «Введение в программирование», первое издание которого вышло в 1973 году, иллюстрирован многочисленными примерами из архитектуры М-20. Они были сохранены и во втором издании 1977 года.
В машинах БЭСМ-2 и М-20 были реализованы, как мы сейчас говорим, сетевые функции — возможность ввода информации, поступающей с большого количества асинхронно работающих линий связи. Опираясь именно на эти возможности ЭВМ, начальник ВЦ Минобороны Анатолий Иванович Китов смог представить в 1959 году проект глобальной компьютерной сети, предназначенной для управления экономикой СССР, позднее переросший в проект ОГАС Виктора Михайловича Глушкова. Компьютерная сеть, одна из первых в мире (причем с элементами скоростной беспроводной связи), была реализована в другом проекте, носившем строго секретный характер — системе противоракетной обороны под названием «Система А».
БЭСМ-2 при участии самого Лебедева и его сотрудников воспроизводилась в Китае — она стала первой ЭВМ в этой тогда еще очень отсталой стране. Первоначально было принято решение строить в Китае М-20, однако Лебедев быстро понял (и, главное, сумел доказать и в наших, и в китайских руководящих инстанциях), что БЭСМ-2 с точки зрения наладки, приобретения основных инженерных навыков, да и эксплуатации обладает рядом важных преимуществ перед машиной М-20. В Китае в то время не было промышленности, способной обеспечить программу строительства своей ЭВМ компонентной базой, потому детали приходилось тоже завозить из СССР. Одновременно быстрыми темпами осуществлялась программа создания собственной радиотехнической промышленности. Сейчас, когда в Китае производится большинство высокотехнологичных изделий мира, странно вспоминать, что первые китайские радиодетали появились в 1958 году при помощи советских специалистов и советников, десятки которых работали на предприятиях, возведенных с помощью СССР.