«По существу, произошло государственное преступление»

Где использовались советские ЭВМ, как они обгоняли американские аналоги и почему их разработку прекратили, в интервью Indicator.Ru рассказывают главный научный сотрудник Института системного программирования имени В.П. Иванникова РАН, профессор МГУ имени М.В. Ломоносова Александр Томилин и руководитель отдела архитектуры вычислительных систем Института системного программирования имени В.П. Иванникова РАН Виктор Шнитман.

— Как развивались ЭВМ, когда вы только начали работать в этой области?

Александр Томилин: В СССР активное строительство универсальных машин пришлось на 70-80-е годы. Мы непосредственно принимали участие в разработке некоторых универсальных машин, в том числе основной машины того периода — БЭСМ-6. Это была самая крупная разработка 60-х годов, в следующие десятилетия было выпущено 355 экземпляров. На основе БЭСМ-6 появилась аппаратура, с которой вместе они составляли комплекс БЭСМ-6 — АС-6. АС-6 не выпускали в сотнях экземпляров, был десяток таких систем, может, два, которые использовались в самых ответственных работах, например при обработке информации о полетах космических аппаратов в Центрах управления полетами (ЦУПах). К выполнению этих задач по правительственным постановлениям подключался и Институт точной механики и вычислительной техники Академии наук СССР (ИТМиВТ), в котором мы работали.

Я не видел, как делались самые первые машины. Группа под руководством Сергея Алексеевича Лебедева в Киеве разрабатывала машину МЭСМ. В Москве под руководством Исаака Семеновича Брука разрабатывали машину М1. Они были готовы фактически одновременно, в конце 1951 года. Затем группа Лебедева перевелась из Киева в Москву в ИТМиВТ, где появилась БЭСМ-1. Расшифровка этого названия до сих пор не ясна: то ли «быстродействующая», то ли «большая» электронная счетная машина.

Я пришел в Институт и начал работать на БЭСМ-1 в конце 1956 года, когда она, начав работать в 1953 году, достигла производительности в 10 000 операций в секунду. Затем уже были БЭСМ-2 (60 экземпляров), и тут я уже участвовал в испытаниях (сдаче) машины на заводе имени Володарского в Ульяновске.

БЭСМ-6 — это уже самая массовая машина того времени. Она производилась 17 лет: с 1967-го по 1980-е годы, работала в организациях по 25 и больше лет. Надежная была машина, долго просуществовала. То, что за БЭСМ-6 не появилась новая, более производительная ЭВМ — это момент нехороший, но для самой машины такое долголетие в использовании — большой плюс.

— А как и где в то время разрабатывались такие специализированные ЭВМ?

АТ: В Институте точной механики и вычислительной техники. Он был создан по приказу Сталина в 1948 году, и возглавил институт академик Бруевич. До этого он занимался машинами для управления артиллерийскими стрельбами. Чтобы механика не препятствовала электронике, вскоре главой Института поставили крупнейшего математика Михаила Алексеевича Лаврентьева. «Академик-прима», так его называли. Первую лабораторию института, а потом и руководство в целом он отдал Сергею Алексеевичу Лебедеву, а сам уехал в Сибирь, возглавил Сибирское отделение АН СССР и строительство Академгородка. Его тогда называли Дед: огромный, высоченный.

Когда Лебедев возглавил Институт, первую лабораторию он передал одному из лучших своих учеников — Владимиру Андреевичу Мельникову. Образовалась и вторая лаборатория. Нужны были машины, как тогда считалось, специализированные — для поддержки ПРО, а потом уже и ПВО.

Мне даже доводилось бывать на полигоне противоракетной обороны в Сары-Шагане (это на западной оконечности озера Балхаш). Там были машины М40 и М50, разработанные в ИТМиВТ под руководством Всеволода Сергеевича Бурцева, другого ученика Лебедева. Машина М4, разработанная под руководством замечательного конструктора Михаила Александровича Карцева из коллектива Исаака Брука, использовалась на средствах системы дальнего обнаружения.

4 марта 1961 года противоракета впервые успешно поразила баллистическую ракету. Ее запускали из полигона Капустин Яр (под Волгоградом), ракета через космос шла на Балхаш, где ее поразила противоракета. В области ПВО мы опережали американцев на 20 лет, и они сразу же запросили договор об ограничении систем ПРО. В 1972 году был подписан договор о создании двух центров ПРО: одного в СССР — вокруг Москвы, другого в Америке — вокруг Гранд-Форкс. Но со временем американцы вышли из этого договора.

Потом мы вместе с частью ИТМиВТ во главе с Владимиром Андреевичем Мельниковым стали работать в двух организациях: НИИ «Дельта» Министерства электронной промышленности и академическом Институте проблем кибернетики — и делать уже новые машины — суперЭВМ. К сожалению, работа не привела к заметному производству и использованию этих машин. Несколько первых ЭВМ было построено, но в 1991 году в России наступило время капитализма, и все работы, которые развивались по вычислительной теме, были отставлены в сторону. Все недостатки прошлого к тому времени периода я не отрицаю, но… У нас и в ИТМиВТ первые суперЭВМ были уже готовы, но разработки были прекращены.

На производство и использование таких крупных систем требуются значительные средства, а в 1991 году прекратилось существование основных союзных министерств: Министерства электронной промышленности (МЭП) и Министерства радиопромышленности (остались от них департаменты в Министерстве промышленности и торговли). Финансовые потоки, которые шли на вычислительные дела, пошли еще куда-то, и получился провал отечественного развития в 90-х.

— Кстати, о суперЭВМ. Расскажите подробнее о разработке машины «Электроника ССБИС», в которой вы участвовали. Например, почему она так называется?

АТ: Я участвовал в программистских делах так же, как и по БЭСМ-6. Почему система называется «Электроника ССБИС», никто не знает. Тогда министром был Александр Шокин, видимо, он и придумал название. Все расшифровывают его как «сверхскоростная, большие интегральные схемы», но никто уже не помнит, как было на самом деле. Верно ли я говорю, Виктор Зиновьевич?

Виктор Шнитман: Да. А «Электроника» потому, что все машины, выпускавшиеся МЭПом, назывались «Электроника».

АТ: Разрабатываемые суперЭВМ по архитектуре были похожи на серию американских машин Cray, но это были наши разработки, использовалась только идея векторно-конвейерной обработки данных. ИТМиВТ всегда работал так: рассматривались удачные и неудачные решения в отечественных и зарубежных разработках, а далее осуществлялись оригинальные разработки.

ВШ: Была поставлена задача разработать машину с производительностью в 100 миллионов операций с плавающей запятой в секунду. Для этого нужно было разработать новую элементную базу. В стране появились БИС, содержащие примерно 200 эквивалентных вентилей на кристалле (тогда это считалось схемой большой интеграции) и сопутствующие схемы средней степени интеграции.

Этим мы начали заниматься в 1980 году. Я тогда руководил подразделением, которое разрабатывало процессор и контроллер внешней полупроводниковой памяти. У нас уже был опыт разработки центрального процессора системы АС-6, в ходе которой мы столкнулись с проблемой наладки асинхронных вычислений. Конструкцию, структуру машины мы решили упростить, она была полностью синхронная. Интересной особенностью «Электроники ССБИС» была система внешней полупроводниковой памяти с интеллектуальным контроллером.

АТ: Такое устройство американцы сделали независимо от нас, и, как мне кажется, позже. Оно позволяет преодолеть дисбаланс между высокой скоростью обработки данных в процессоре и медленным выполнением обменов между магнитными дисками и оперативной памятью. Есть задачи, для которых, чтобы не простаивал процессор, нужна очень высокая скорость передачи данных. Например, в экономике, где нужна многократная обработка очень большого количества данных. Поэтому и было принято решение размещать такие данные в массовой полупроводниковой памяти, промежуточной между дисками и оперативной памятью, обмен данными с которой осуществляется значительно быстрее, чем с дисками.

На одном функциональном устройстве процессора за счет конвейера выполнения операций была достигнута скорость в 100 миллионов операций в секунду. При параллельной работе таких «конвейеров» производительность ЭВМ увеличивалась в два-три раза.

Мы сделали несколько экземпляров «Электроники ССБИС» и отправили их заказчикам. Закон производства больших систем: параллельно с подготовкой к сдаче Госкомиссии головного образца системы создавались несколько ее экземпляров для «раскручивания» производственного конвейера.

— И как все закончилось?

АТ: В Калининграде, где создавались эти ЭВМ, у нас была романтическая жизнь: наладка машины велась вахтовым методом, приезжали бригады инженеров и программистские команды. Раз вас интересуют подробности конца разработки, то могу сказать, что в поздний вечер какого-то дня 91-го года пришел директор завода. Мы готовились к испытаниям, операционная система машины уже работала. Директор показал противную бумажку и сказал: «Это телефонограмма о том, что с завтрашнего дня прекращается деятельность Министерства электронной промышленности, Министерства радиопромышленности. Прекращается финансирование разработки, производства и использования систем "Электроника ССБИС". С завтрашнего дня на участке наладки будет отключены электропитание и система охлаждения устройств машины. Я в течение месяца вас отсюда не гоню, можете собирать документацию, делать, что вам там нужно, потом перепланируем работу завода».

Я оцениваю ситуацию так: при развале СССР многим хотелось купить за границей, продать здесь, навар получить себе. При этом экономика страны существенно страдает. На верхних уровнях власти это «не поняли». По существу, произошло государственное преступление.

ВШ: Этот завод не работает с 1991 года. Когда прекратилось финансирование, все законсервировали. В 1993 году мы туда ездили, открывали, смотрели, в каком это все состоянии. Выглядело это так: все лежит на местах, даже журналы наладки, а людей нет.

— А как применялись ЭВМ? Помните ли вы о каких-нибудь интересных случаях?

АТ: Конечно, все это было очень романтично. Комплекс БЭСМ-6 — АС-6 использовался в Центрах управления полетами космических кораблей, мы чувствовали, что находились в Истории. Апогеем был советско-американский полет «Союз — Аполлон». В начале полета была ситуация, когда мы существенно обогнали американцев в расчетах. Космонавты Леонов и Кубасов вылетели на встречу с американским «Аполлоном», который должен был стартовать несколькими часами позже. Данные баллистических измерений траектории подъема их корабля «Союз-19» передавались с наших центров измерений в советские центры обработки и в Хьюстон, где рассчитывали траектории подъема и затем орбиты корабля.

Я находился непосредственно у терминала комплекса, где отражались результаты анализа качества измерений. Были прекраснейшие измерения! Я от этого терминала с периферийной машины комплекса АС-6 по громкой связи передавал на другой этаж на БЭСМ-6 сведения о качестве измерений. На полученные сведения о качестве измерений оттуда последовало: «Есть, берем!», и операторы комплекса баллистических программ нажимали на клавиши пультовых регистров и тем самым направляли программы баллистических расчетов по оптимальному по времени пути получения требуемых результатов (регистры опрашивались операционной системой 250 раз в секунду, и указания операторов немедленно передавались в программы расчетов). В результате расчеты были выполнены на 20 минут быстрее, чем у американцев (результаты совпали), на что из Хьюстона последовало: «Как же так?! Что же за машины у вас такие?» Решение было получено быстрее за счет человеко-машинного взаимодействия.

Были, конечно, и трудные случаи. Недавно случилась авария ракеты с космическим кораблем, а когда подобная ситуация была при старте космического корабля с космонавтами Макаровым и Лазаревым, я находился в ЦУП (речь идет об аварийном старте Союза-18-1, — прим. Indicator.Ru). Когда они спускались в Алтай, система спасения их выручила, хотя были перегрузки больше 20 g.

Еще был случай, когда оживляли космическую станцию. Одна из станций, «Салют-7», была законсервирована (кстати, и сейчас обсуждается вопрос о возможности эвакуации экипажа МКС на пристыкованных к станции двух «Союзах»). К станции отправился «Союз». Его вел замечательный человек, Владимир Джанибеков. Огромное количество людей в зале. Все ждут, идет отсчет времени: до тени осталось столько-то. А он свой полет комментирует: разворачиваюсь, захожу, придется отойти… Когда удалась стыковка, какой был восторг! Незабываемые моменты.

Все понимали, что они при большом деле, что надо служить отечеству и мировой науке, старались самоотверженно работать, поддерживая друг друга. Марку Тяпкину, который разрабатывал машины М-20, БЭСМ-6 и ее «интегральные» варианты, АС-6, сейчас 90. Ходит на работу в ИТМиВТ, садится на рабочее место, включает современные средства. В наши организации приходили студенты из МФТИ, из МГУ, начинали работать, воспринимая дух и опыт творчества коллективов.

— А сейчас?

АТ: Капитализм чреват кризисами, и сейчас происходит очередной кризис капитализма. Не банковский кризис, а постоянная международная напряженность. Это не Трамп и не другой отдельный человек, это природа вещей капитализма. Есть и другой вариант, когда все согласованы друг с другом и идут единым маршем к светлому будущему земного шара. У нас была попытка, но не все удалось. Может быть, не дозрел еще контингент людской. Включаешь телевизор, и тебе говорят, как жульничают, мошенничают, могут украсть денежные средства в банке через ту же операционную систему Android, которая здесь и у Виктора Зиновьевича стоит на приборе.

ВШ: И у всех стоит на телефонах, и у тебя тоже.

АТ: А у меня нет, я отказался, но не по этой причине. Оказалось неудобным работать со сверхсенсорной машиной: чуть-чуть пальцем не так попадешь — она уже летит куда-то. Был Samsung Galaxy 2, но все отложил в сторону, пользуюсь обычным телефоном плюс электронной почтой. Так что средства контактов у меня есть, мне достаточно. Игры и прочие штучки — эксплуатация мало значащих интересов.

— Но есть же у нас какие-то успехи? Понятно, что по производству персональных компьютеров мы даже в гонку не ввязываемся. А что с микропроцессорами, суперкомпьютерами?

АТ: Есть и сегодня компьютеры с отечественными микропроцессорами: «Эльбрус», «Байкал». В ИТМиВТ раньше я видел молодых товарищей, которые конструировали машины. Один говорит: «А я хитрый сделал скрытый стек». Другой: «Ты так сделал, а я еще и вот так сделаю». В итоге получается очень накрученно. Андрей Соколов в ИТМиВТ, один из величайших инженеров Советского Союза, после анализа опыта конструирования ЭВМ сказал: «Машина не должна превышать разумного уровня сложности». Слова гения! Мне кажется, что заметная сложность машины вместе с другими причинами повлияла на задержке с «Эльбрусами».

По поводу суперкомпьютеров: этот термин начали употреблять с появлением машины Cray-1. Если определять суперкомпьютеры как группу самых быстродействующих машин в мире, то суперкомпьютерами своего времени были БЭСМ-6 и БЭСМ-1. Шутят еще, что суперкомпьютер — это та машина, которая умеет решать задачи на порядок менее сложные, чем те, которые надо решать.

Суперкомпьютеры и сегодня делаются: в МГУ стоят два «Ломоносова» с производительностью по 2 петафлопса, собираются их расширять. Петафлопс — это 10¹⁵ операций в секунду. БЭСМ-6 — 10⁶ операций в секунду. В миллиарды раз быстрее! За эти годы вычислительная техника шагнула далеко вперед.

Есть такой исследователь Джек Дангарра. Он два раза в год выпускает список «Топ-500» — 500 самых высокопроизводительных вычислительных систем в мире. В каком-то году я сравнил оба списка: одна система за полгода подняла производительность в два раза и опустилась в списке на шесть позиций вниз, поскольку появились системы с более высокой производительностью.

В Америке была достигнута производительность 1 терафлопс (10¹² операций в секунду). Вскоре японцы сделали машину Earth Simulator с производительностью 36 терафлопс. Американцы: «Караул, нас обгоняют!» Поднатужились, поднапряглись и сделали лучше машины. Петафлопс они первые прошли. И тут — бах! Китайцы делают 100 петафлопс, 125 петафлопс. И снова «Караул!», и делают систему в 200 петафлопс. Все стремятся к эксафлопсу — 10¹⁸ операций в секунду.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.