Потерянное поколение советских ЭВМ

Как желание навести порядок в «биоразнообразии» советских ЭВМ обернулось таким глубоким отставанием страны в компьютерной технике, что даже траты на сложные машины для обороны не смогли вывести ситуацию из тупика, читайте в материале Indicator.Ru.

Проблема несовместимости

В самом начале компьютерной эры Советский Союз находился в числе лидеров мировой гонки. Работы Сергея Лебедева и немного опередившего его Исаака Брука вывели нашу страну на первые роли в разработке ЭВМ. Однако всего через полтора десятка лет в СССР, несмотря на заблуждение о жесткой централизованности всего и вся, было много компьютеров второго поколения. И все они были несовместимы друг с другом. У них даже байты были разными: в БЭСМ-6 и «Мир» байт был шестибитным, в «Минск-32» — семибитным, а в серии «Урал» длина «слова» была произвольной, от 1 до 48 бит. Говорить об общем программном обеспечении, переносе баз данных или библиотек не приходилось. С периферией была та же история: переставить печатающее устройство или внешнюю память от БЭСМ к «Минску» было принципиально невозможно.

Хотя, конечно, не только у нас с совместимостью было не все гладко. В США сравниваемый по успешности с Ford Model T компьютер Model 1401, выпущенный компанией IBM в 60-х, был несовместим с более «старшими» версиями, которые использовались в государственных проектах: Model 7070 и 7090. Периферические устройства других моделей тоже не подключались к новому компьютеру без значительных модификаций.

Чтобы решить проблему совместимости, IBM в 1964 году применила технологию микрокода, когда каждая машинная инструкция реализовывалась в виде серий более мелких программ (микрокода). Благодаря этой идее с появлением новых моделей пользователь мог обновлять программное обеспечение на более старых компьютерах, и совместимость не терялась. Такое чудесное свойство реализовали в компьютерах семейства IBM System/360. Второй по стоимости американский НИОКР 60-х (после программы Apollo), этот проект представлял собой целую линейку компьютеров для разных нужд, с разной производительностью, объемом памяти и возможностями. В компьютерах этой серии, относящихся к третьему поколению, использовались уже не транзисторы, а недавно изобретенные интегральные микросхемы, впервые применялась виртуальная память и могли работать виртуальные машины.

Для компьютеров IBM/360 инженеры компании разработали восьмибитные символы, в них использовался ставший стандартным восьмибитный байт. Архитектура была так удачна, что многие другие компании стали делать совместимые с ней модели, а шестнадцатеричная система, которая использовалась в IBM/360, вытеснила господствующую раньше восьмеричную. Теперь эти компьютеры стали совместимы не только между собой, но и с машинами других компаний.

Цена единства

Конечно, нашей стране нельзя было отставать, и появился запрос на создание единой системы советских ЭВМ. Поначалу идея носила название «Ряд». Задание на разработку сформулировал в плане на 1966 год руководитель 8-го Главного управления Министерства радиопромышленности СССР Михаил Сулим. Задание, которое впоследствии трансформировалось в «Единую систему» (ЕС) ЭВМ, звучало так: «Разработка комплекса типовых высоконадежных информационных вычислительных машин с диапазоном по производительности от 10 тысяч до 1 миллиона операций в секунду, построенных на единой структурной и микроэлектронной технологической базе и совместимых системах программирования». Проработать идею поручили Институту точной механики и вычислительной техники во главе с Сергеем Лебедевым, который в то время был с головой погружен в работу над БЭСМ-6.

Сулим знал, что говорил, ведь он не был просто «человеком из министерства», до конца 1950-х годов он был соратником Башира Рамеева, который первым в СССР начал стандартизацию компьютеров. Рамеев в Пензе разрабатывал линейку ЭВМ «Урал» и пытался унифицировать как программное обеспечение под все компьютеры линейки, так и внешние устройства и протоколы ввода-вывода.

Ну а какая же Единая система в условиях Советского Союза без головного предприятия? Так, в 1968 году появился Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники (НИЦЭВТ). Об этом возвестил приказ Министра радиопромышленности №138. Этот институт фактически заменил собой Научно-исследовательский институт электронных математических машин (НИЭМ), который разработал одну из первых советских ЭВМ «Стрела». НИЭМ вошел в состав НИЦЭВТ, а его директор возглавил новый институт. Сергей Крутовских стал и генеральным конструктором ЕС ЭВМ.

Первый вопрос, который встал перед конструкторами, — это вопрос «Как будем работать?» Вариантов было три. Разрабатывать собственную систему ЭВМ третьего поколения с нуля или копировать западные образцы? Если второе, то какие — американские или английские. Отечественные разработчики Башир Рамеев и Сергей Лебедев были против копирования, Крутовских, как и его непосредственный начальник, министр радиопромышленности Валерий Калмыков, хотели копировать, причем они сразу же нацелились на IBM/360. Американская фирма отказывалась сотрудничать, были и трудности с покупкой «образца». А вот англичане захотели сотрудничать и предложили СССР для производства свою машину ICL.

Мы не ищем легких путей

На ключевом совещании в Минрадиопроме в декабре 1969 года разыгралась настоящая драма. Благодаря тому, что стенограмма заседания была опубликована, мы можем почувствовать весь накал страстей.

Михаил Сулим изложил факты: «О состоянии переговоров с ГДР и ICL. Вариант IBM/360. В ГДР принята ориентация на IBM/360. Успешно разрабатывается одна из моделей (Р-40). У нас есть задел, есть коллектив, способный начать работу. На освоение операционной системы IBM/360 потребуется 2200 человеко-лет и 700 разработчиков. С фирмой IBM отсутствуют всякие контакты. Возникнут трудности в приобретении машины-аналога. Ее стоимость — 4–5 млн долларов. В ГДР имеется только часть необходимой документации.

Вариант ICL. Получим всю техническую документацию, помощь в ее освоении. Придется провести небольшие переделки. Фирма предлагает закупить партию выпускаемых ею машин. Есть возможность использовать коллектив программистов для подготовки прикладных программ. Группа наших программистов уже проходит стажировку на фирме. В перспективе — совместная разработка ЭВМ четвертого поколения. Фирма старается помочь во всем, поскольку надеется в союзе с европейскими фирмами, в том числе нами, выступить конкурентом IBM. Согласие фирм Италии и Франции об участии в создании вычислительной техники четвертого поколения имеется».

Создатель МЭСМ Сергей Лебедев резко выступил против «американского варианта»: «Система IBM/360 — это ряд ЭВМ десятилетней давности. Создаваемый у нас ряд машин надо ограничить машинами малой и средней производительности. Архитектура IBM/360 не приспособлена для больших моделей (суперЭВМ). Англичане хотят конкурировать с американцами при переходе к ЭВМ четвертого поколения. Чем выше производительность машины, тем в ней больше структурных особенностей. Англичане закладывают автоматизацию проектирования. Система математического обеспечения для "Системы-4" динамична, при наличии контактов ее вполне можно разработать. Это будет способствовать подготовке собственных кадров. Их лучше обучать путем разработки собственной системы (совместно с англичанами)».

Тем не менее ни Крутовских, ни Калмыков не поддержали этот вариант. Судя по всему, они пришли на заседание с готовым решением. У них были и свои аргументы «за»: программы для IBM/360 требовали меньше памяти, да и сама система обладала неоспоримыми достоинствами. Большинство элементов ее архитектуры советские разработчики знали (архитектура тогда не патентовалась), к тому же ее поддерживали многие зарубежные фирмы, и компьютерам на IBM/360 было легко «найти общий язык» с компьютерами, производимыми в Англии, ФРГ и ГДР. Но пока у нас рассматривали варианты и придумывали исполнение, когда-то очень продуманная и передовая машина успела устареть.

Моя оборонка

Параллельно описываемым событиям в СССР активно развивались суперЭВМ. Пока предприятия ВПК были в приоритете, мощные государственные компьютеры интересовали страну не в пример больше, чем доступные гражданские.

Упомянутый выше БЭСМ-6 разрабатывала группа Сергея Лебедева, трудившегося в Институте точной механики и вычислительной техники. Вместе с ним большую роль в разработках сыграли тогда еще сравнительно молодые конструкторы Виктор Иванников и Александр Томилин.

Компьютер БЭСМ-6 был основан на технологиях второго поколения (транзисторах) и занимал площадь 225 квадратных метров. Несмотря на это, по быстродействию Большая электронно-счетная машина (а именно так расшифровывалась аббревиатура) не уступала самой проворной американской современнице — CDC 6600, первому в мире суперкомпьютеру, который разработал инженер-электронщик Сеймур Крей. Оба компьютера производили до миллиона операций в секунду.

Конвейерная организация центрального процессора дала БЭСМ-6 возможность параллельно совершать обработку нескольких команд, находящихся на разных стадиях выполнения. Также компьютер обладал виртуальной памятью, которая позволяла производить больше операций, чем «вмещает» оперативная память. Это достигалось благодаря тому, что часть программы могла автоматически перемещаться с оперативной памяти в хранилище и обратно.

Под руководством Льва Королева те же Томилин и Иванников разработали первую операционную систему для БЭСМ-6, Диспетчер-68 (или попросту Д-68), а также комплекс аппаратуры сопряжения, АС-6, который помогал координировать и совмещать работу БЭСМ, общих модулей памяти и периферийных машин.

Позже Виктор Иванников стал директором Института системного программирования, созданного на базе бывшего Института проблем кибернетики РАН. Умер он совсем недавно, в 2016 году, а институт теперь носит его имя, в то время как Институт точной механики и вычислительной техники носит имя ушедшего в 1974 году Лебедева. Александр Томилин жив и по сей день. Доктор математических наук, он читает курсы на факультете ВМК МГУ имени М.В. Ломоносова.

Микропроцессоры, которые мы потеряли

Бесконечно повышать производительность на транзисторах и даже интегральных микросхемах нельзя: у них есть свой «потолок». Выход на качественно новый уровень обеспечивали микропроцессоры, которые ученые из СССР могли бы создавать рука об руку с англичанами. Когда выбор пал на IBM/360, шанс на совместные разработки с ICL был упущен.

В итоге ЕС-1022, которую начали производить в СССР в 1974 году, представляла собой аналог американской IBM-360/50, выпуск которой начался в 1965 году. А ведь к тому моменту уже три года длилась эпоха четвертого поколения компьютеров, использующих уже не интегральные схемы, а изобретенные Intel микропроцессоры. По подсчетам специалистов, компьютеры уровня середины 1960-х годов составляли четверть парка всех ЭВМ в нашей стране на 1989 год! Процитируем исследование Башира Рамеева 1991 года: «Таким образом, структура парка ЭВМ на базе процессоров общего назначения по техническому уровню характеризуется так: 50% парка состоит из ЭВМ, которые по техническому уровню отстают на 20-25 лет; 49% — более чем на 10-15 лет».

Неудивительно, что после того памятного заседания 18 декабря 1969 года Михаил Сулим в тот же день подал в отставку с поста заместителя министра (редчайший случай для СССР), а Башир Рамеев, автор очень перспективной отечественной серии ЭВМ «Урал», перечеркнутой ЕС ЭВМ, больше никогда не занимался конструированием компьютеров.

Оставшись не у дел при переходе всего мира к микропроцессорам, Советский Союз потерял лидирующие позиции в области компьютерных разработок, не выдержав конкуренции с производителями компьютеров четвертого поколения. В результате мы имеем то, что имеем сегодня: несколько мощных научных суперкомпьютеров, которыми мы очень гордимся, и ни одного производителя обычных пользовательских ПК.

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.