4 декабря 1948 года Государственный комитет Совета министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство зарегистрировал 30 номером 10475 изобретение И. С. Бруком и Б. И. Рамеевым цифровой электронной вычислительной машины.

В советской научно-технической литературе термин «информатика» появился в 1968 году, а в школах соответствующая учебная дисциплина появилась в 1985 году.

В начале 1947 года, слушая передачи «Би-Би-Си», Б.И. Рамеев узнал о том, что в США создана ЭВМ ЭНИАК, и принял решение заняться этой новой тогда областью науки и техники. По рекомендации А.И. Берга Б.И. Рамеев обратился к члену-корреспонденту АН СССР И.С. Бруку и в мае 1948 г. был принят инженером-конструктором в Лабораторию электросистем Энергетического института АН СССР.

Уже в августе 1948 г. И.С. Брук и Б.И. Рамеев представили первый в СССР проект «Автоматическая цифровая электронная машина». В нем было дано описание принципиальной схемы машины, определены арифметические операции в двоичной системе счисления, управление работой машины от главного программного датчика, считывающего программу, записанную на перфоленту и обеспечивающего выдачу результатов на такую же ленту и ввод с нее полученных чисел снова в машину для последующих вычислений. Продолжить совместные работы с И.С. Бруком Б.И. Рамееву не удалось из-за того, что в начале 1949 г. его снова призвали в армию как специалиста по радиолокации, работавшего в ЦНИИ № 108 у А.И. Берга, и зачислили преподавателем в школу подводников на Дальнем Востоке.

В начале 1950 г. на базе Московского завода САМ было создано СКБ-245, которому поручалось создание цифровых вычислительных машин. На должность заведующего одной из лабораторий СКБ-245 был приглашен Б.И. Рамеев, возвращенный из армии по ходатайству министра машиностроения и приборостроения СССР П.И. Паршина. При этом министр дал подписку о своей личной ответственности за деятельность Б.И.Рамеева, чего требовали правила выполнения секретных исследований, которые в те годы распространялись на разработки ЭВМ.

Б.И. Рамеев предложил эскизный проект машины, использовав ряд идей, выдвинутых им ранее совместно с И.С. Бруком. Этот проект, утвержденный Техническим советом СКБ-245, был положен в основу машины «Стрела», первой ЭВМ, освоенной в промышленном производстве в СССР. Как заместитель главного конструктора «Стрелы» Б.И. Рамеев участвовал в создании машины в целом. Под его руководством и при непосредственном участии были разработаны арифметическое устройство машины и память на магнитном барабане. Решение по выбору элементной базы на электронных лампах (а не на реле) было предложено Б.И. Рамеевым.

Как только человек открыл для себя понятие "количество", он сразу же принялся подбирать инструменты, оптимизирующие и облегчающие счёт. Сегодня сверхмощные компьютеры, основываясь на принципах математических вычислений, обрабатывают, хранят и передают информацию - важнейший ресурс и двигатель прогресса человечества. Нетрудно составить представление о том, как происходило развитие вычислительной техники, кратко рассмотрев основные этапы этого процесса.

Основные этапы развития вычислительной техники

Самая популярная классификация предлагает выделить основные этапы развития вычислительной техники по хронологическому принципу:

• Ручной этап. Он начался на заре человеческой эпохи и продолжался до середины XVII столетия. В этот период возникли основы счёта. Позднее, с формированием позиционных систем счисления, появились приспособления (счёты, абак, позднее - логарифмическая линейка), делающие возможными вычисления по разрядам.
• Механический этап. Начался в середине XVII и длился почти до конца XIX столетия. Уровень развития науки в этот период сделал возможным создание механических устройств, выполняющих основные арифметические действия и автоматически запоминающих старшие разряды.
• Электромеханический этап - самый короткий из всех, какие объединяет история развития вычислительной техники. Он длился всего около 60 лет. Это промежуток между изобретением в 1887 году первого табулятора до 1946 года, когда возникла самая первая ЭВМ (ENIAC). Новые машины, действие которых основывалось на электроприводе и электрическом реле, позволяли производить вычисления со значительно большей скоростью и точностью, однако процессом счёта по-прежнему должен был управлять человек.
• Электронный этап начался во второй половине прошлого столетия и продолжается в наши дни. Это история шести поколений электронно-вычислительных машин - от самых первых гигантских агрегатов, в основе которых лежали электронные лампы, и до сверхмощных современных суперкомпьютеров с огромным числом параллельно работающих процессоров, способных одновременно выполнить множество команд.

Этапы развития вычислительной техники разделены по хронологическому принципу достаточно условно. В то время, когда использовались одни типы ЭВМ, активно создавались предпосылки для появления следующих.

Самые первые приспособления для счёта

Наиболее ранний инструмент для счёта, который знает история развития вычислительной техники, - десять пальцев на руках человека. Результаты счёта первоначально фиксировались при помощи пальцев, зарубок на дереве и камне, специальных палочек, узелков.

С возникновением письменности появлялись и развивались различные способы записи чисел, были изобретены позиционные системы счисления (десятичная - в Индии, шестидесятиричная - в Вавилоне).

Примерно с IV века до нашей эры древние греки стали вести счёт при помощи абака. Первоначально это была глиняная плоская дощечка с нанесёнными на неё острым предметом полосками. Счёт осуществлялся путём размещения на этих полосах в определённом порядке мелких камней или других небольших предметов.

В Китае в IV столетии нашей эры появились семикосточковые счёты - суанпан (суаньпань). На прямоугольную деревянную раму натягивались проволочки или верёвки - от девяти и более. Ещё одна проволочка (верёвка), натянутая перпендикулярно остальным, разделяла суанпан на две неравные части. В большем отделении, именуемом "землёй", на проволочки было нанизано по пять косточек, в меньшем - "небе" - их было по две. Каждая из проволочек соответствовала десятичному разряду.

Традиционные счёты соробан стали популярными в Японии с XVI века, попав туда из Китая. В это же время счёты появились и в России.

В XVII столетии на основании логарифмов, открытых шотландским математиком Джоном Непером, англичанин Эдмонд Гантер изобрёл логарифмическую линейку. Это устройство постоянно совершенствовалось и дожило до наших дней. Оно позволяет умножать и делить числа, возводить в степень, определять логарифмы и тригонометрические функции.

Логарифмическая линейка стала прибором, завершающим развитие средств вычислительной техники на ручном (домеханическом) этапе.

Первые механические счётные устройства

В 1623 году немецким учёным Вильгельмом Шиккардом был создан первый механический "калькулятор", который он назвал считающими часами. Механизм этого прибора напоминал обычный часовой, состоящий из шестерёнок и звёздочек. Однако известно об этом изобретении стало только в середине прошлого столетия.

Качественным скачком в области технологии вычислительной техники стало изобретение суммирующей машины "Паскалины" в 1642 году. Её создатель, французский математик Блез Паскаль, начал работу над этим устройством, когда ему не было и 20 лет. "Паскалина" представляла собой механический прибор в виде ящичка с большим количеством взаимосвязанных шестерёнок. Числа, которые требовалось сложить, вводились в машину поворотами специальных колёсиков.

В 1673 году саксонский математик и философ Готфрид фон Лейбниц изобрёл машину, выполнявшую четыре основных математических действия и умевшую извлекать квадратный корень. Принцип её работы был основан на двоичной системе счисления, специально придуманной учёным.

В 1818 году француз Шарль (Карл) Ксавье Тома де Кольмар, взяв за основу идеи Лейбница, изобрёл арифмометр, умеющий умножать и делить. А ещё спустя два года англичанин Чарльз Бэббидж приступил к конструированию машины, которая способна была бы производить вычисления с точностью до 20 знаков после запятой. Этот проект так и остался неоконченным, однако в 1830 году его автор разработал другой - аналитическую машину для выполнения точных научных и технических расчётов. Управлять машиной предполагалось программным путём, а для ввода и вывода информации должны были использоваться перфорированные карты с разным расположением отверстий. Проект Бэббиджа предугадал развитие электронно-вычислительной техники и задачи, которые смогут быть решены с её помощью.

Примечательно, что слава первого в мире программиста принадлежит женщине - леди Аде Лавлейс (в девичестве Байрон). Именно она создала первые программы для вычислительной машины Бэббиджа. Её именем впоследствии был назван один из компьютерных языков.

Разработка первых аналогов компьютера

В 1887 году история развития вычислительной техники вышла на новый этап. Американскому инженеру Герману Голлериту (Холлериту) удалось сконструировать первую электромеханическую вычислительную машину - табулятор. В её механизме имелось реле, а также счётчики и особый сортировочный ящик. Прибор считывал и сортировал статистические записи, сделанные на перфокартах. В дальнейшем компания, основанная Голлеритом, стала костяком всемирно известного компьютерного гиганта IBM.

В 1930 году американец Ванновар Буш создал дифференциальный анализатор. В действие его приводило электричество, а для хранения данных использовались электронные лампы. Эта машина способна была быстро находить решения сложных математических задач.

Ещё через шесть лет английским учёным Аланом Тьюрингом была разработана концепция машины, ставшая теоретической основой для нынешних компьютеров. Она обладала всеми главными свойствами современного средства вычислительной техники: могла пошагово выполнять операции, которые были запрограммированы во внутренней памяти.

Спустя год после этого Джордж Стибиц, учёный из США, изобрёл первое в стране электромеханическое устройство, способное выполнять двоичное сложение. Его действия основывались на булевой алгебре - математической логике, созданной в середине XIX века Джорджем Булем: использовании логических операторов И, ИЛИ и НЕ. Позднее двоичный сумматор станет неотъемлемой частью цифровой ЭВМ.

В 1938 году сотрудник университета в Массачусетсе Клод Шеннон изложил принципы логического устройства вычислительной машины, применяющей электрические схемы для решения задач булевой алгебры.

Начало компьютерной эры

Правительства стран, участвующих во Второй мировой войне, осознавали стратегическую роль вычислительных машин в ведении военных действий. Это послужило толчком к разработкам и параллельному возникновению в этих странах первого поколения компьютеров.

Пионером в области компьютеростроения стал Конрад Цузе - немецкий инженер. В 1941 году им был создан первый вычислительный автомат, управляемый при помощи программы. Машина, названная Z3, была построена на телефонных реле, программы для неё кодировались на перфорированной ленте. Этот аппарат умел работать в двоичной системе, а также оперировать числами с плавающей запятой.

Первым действительно работающим программируемым компьютером официально признана следующая модель машины Цузе - Z4. Он также вошёл в историю как создатель первого высокоуровневого языка программирования, получившего название "Планкалкюль".

В 1942 году американские исследователи Джон Атанасов (Атанасофф) и Клиффорд Берри создали вычислительное устройство, работавшее на вакуумных трубках. Машина также использовла двоичный код, могла выполнять ряд логических операций.

В 1943 году в английской правительственной лаборатории, в обстановке секретности, была построена первая ЭВМ, получившая название "Колосс". В ней вместо электромеханических реле использовалось 2 тыс. электронных ламп для хранения и обработки информации. Она предназначалась для взлома и расшифровки кода секретных сообщений, передаваемых немецкой шифровальной машиной "Энигма", которая широко применялась вермахтом. Существование этого аппарата ещё долгое время держалось в строжайшей тайне. После окончания войны приказ о его уничтожении был подписан лично Уинстоном Черчиллем.

Разработка архитектуры

В 1945 году американским математиком венгерско-немецкого происхождения Джоном (Яношем Лайошем) фон Нейманом был создан прообраз архитектуры современных компьютеров. Он предложил записывать программу в виде кода непосредственно в память машины, подразумевая совместное хранение в памяти компьютера программ и данных.

Архитектура фон Неймана легла в основу создаваемого в то время в Соединённых Штатах первого универсального электронного компьютера - ENIAC. Этот гигант весил около 30 тонн и располагался на 170 квадратных метрах площади. В работе машины были задействованы 18 тыс. ламп. Этот компьютер мог произвести 300 операций умножения или 5 тыс. сложения за одну секунду.

Первая в Европе универсальная программируемая ЭВМ была создана в 1950 году в Советском Союзе (Украина). Группа киевских учёных, возглавляемая Сергеем Алексеевичем Лебедевым, сконструировала малую электронную счётную машину (МЭСМ). Её быстродействие составляло 50 операций в секунду, она содержала около 6 тыс. электровакуумных ламп.

В 1952 году отечественная вычислительная техника пополнилась БЭСМ - большой электронной счётной машиной, также разработанной под руководством Лебедева. Эта ЭВМ, выполнявшая в секунду до 10 тыс. операций, была на тот момент самой быстродействующей в Европе. Ввод информации в память машины происходил при помощи перфоленты, выводились данные посредством фотопечати.

В этот же период в СССР выпускалась серия больших ЭВМ под общим названием "Стрела" (автор разработки - Юрий Яковлевич Базилевский). С 1954 года в Пензе началось серийное производство универсальной ЭВМ "Урал" под руководством Башира Рамеева. Последние модели были аппаратно и программно совместимы друг с другом, имелся широкий выбор периферических устройств, позволяющий собирать машины различной комплектации.

Транзисторы. Выпуск первых серийных компьютеров

Однако лампы очень быстро выходили из строя, весьма затрудняя работу с машиной. Транзистор, изобретённый в 1947 году, сумел решить эту проблему. Используя электрические свойства полупроводников, он выполнял те же задачи, что и электронные лампы, однако занимал значительно меньший объём и расходовал не так много энергии. Наряду с появлением ферритовых сердечников для организации памяти компьютеров, использование транзисторов дало возможность заметно уменьшить размеры машин, сделать их ещё надёжнее и быстрее.

В 1954 году американская фирма "Техас Инструментс" начала серийно производить транзисторы, а два года спустя в Массачусетсе появился первый построенный на транзисторах компьютер второго поколения - ТХ-О.

В середине прошлого столетия значительная часть государственных организаций и крупных компаний использовала компьютеры для научных, финансовых, инженерных расчётов, работы с большими массивами данных. Постепенно ЭВМ приобретали знакомые нам сегодня черты. В этот период появились графопостроители, принтеры, носители информации на магнитных дисках и ленте.

Активное использование вычислительной техники привело к расширению областей её применения и потребовало создания новых программных технологий. Появились языки программирования высокого уровня, позволяющие переносить программы с одной машины на другую и упрощающие процесс написания кода ("Фортран", "Кобол" и другие). Появились особые программы-трансляторы, преобразовывающие код с этих языков в команды, прямо воспринимаемые машиной.

Появление интегральных микросхем

В 1958-1960 годах, благодаря инженерам из Соединённых Штатов Роберту Нойсу и Джеку Килби, мир узнал о существовании интегральных микросхем. На основе из кремниевого или германиевого кристалла монтировались миниатюрные транзисторы и другие компоненты, порой до сотни и тысячи. Микросхемы размером чуть более сантиметра работали гораздо быстрее, чем транзисторы, и потребляли намного меньше энергии. С их появлением история развития вычислительной техники связывает возникновение третьего поколения ЭВМ.

В 1964 году фирмой IBM был выпущен первый компьютер семейства SYSTEM 360, в основу которого легли интегральные микросхемы. С этого времени можно вести отсчёт массового выпуска ЭВМ. Всего было произведено более 20 тыс. экземпляров данного компьютера.

В 1972 году в СССР была разработана ЕС (единая серия) ЭВМ. Это были стандартизированные комплексы для работы вычислительных центров, имевшие общую систему команд. За основу была взята американская система IBM 360.

В следующем году компания DEC выпустила мини-компьютер PDP-8, ставший первым коммерческим проектом в этой области. Относительно низкая стоимость мини-компьютеров дала возможность использовать их и небольшим организациям.

В этот же период постоянно совершенствовалось программное обеспечение. Разрабатывались операционные системы, ориентированные на то, чтобы поддерживать максимальное количество внешних устройств, появлялись новые программы. В 1964 году разработали Бейсик - язык, предназначенный специально для подготовки начинающих программистов. Через пять лет после этого возник Паскаль, оказавшийся очень удобным для решения множества прикладных задач.

Персональные компьютеры

После 1970 года начался выпуск четвёртого поколения ЭВМ. Развитие вычислительной техники в это время характеризуется внедрением в производство компьютеров больших интегральных схем. Такие машины теперь могли совершать за одну секунду тысячи миллионов вычислительных операций, а ёмкость их ОЗУ увеличилась до 500 миллионов двоичных разрядов. Существенное снижение себестоимости микрокомпьютеров привело к тому, что возможность их купить постепенно появилась у обычного человека.

Одним из первых производителей персональных компьютеров стала компания Apple. Создавшие её Стив Джобс и Стив Возняк сконструировали первую модель ПК в 1976 году, дав ей название Apple I. Стоимость его составила всего 500 долларов. Через год была представлена следующая модель этой компании - Apple II.

Компьютер этого времени впервые стал похожим на бытовой прибор: помимо компактного размера, он имел изящный дизайн и интерфейс, удобный для пользователя. Распространение персональных компьютеров в конце 1970 годов привело к тому, что спрос на большие ЭВМ заметно упал. Этот факт всерьёз обеспокоил их производителя - компанию IBM, и в 1979 году она выпустила на рынок свой первый ПК.

Два года спустя появился первый микрокомпьютер этой фирмы с открытой архитектурой, основанный на 16-разрядном микропроцессоре 8088, производимом компанией "Интел". Компьютер комплектовался монохромным дисплеем, двумя дисководами для пятидюймовых дискет, оперативной памятью объемом 64 килобайта. По поручению компании-создателя фирма "Майкрософт" специально разработала операционную систему для этой машины. На рынке появились многочисленные клоны IBM PC, что подтолкнуло рост промышленного производства персональных ЭВМ.

В 1984 году компанией Apple был разработан и выпущен новый компьютер - Macintosh. Его операционная система была исключительно удобной для пользователя: представляла команды в виде графических изображений и позволяла вводить их с помощью манипулятора - мыши. Это сделало компьютер ещё более доступным, поскольку теперь от пользователя не требовалось никаких специальных навыков.

ЭВМ пятого поколения вычислительной техники некоторые источники датируют 1992-2013 годами. Вкратце их основная концепция формулируется так: это компьютеры, созданные на основе сверхсложных микропроцессоров, имеющие параллельно-векторную структуру, которая делает возможным одновременное выполнение десятков последовательных команд, заложенных в программу. Машины с несколькими сотнями процессоров, работающих параллельно, позволяют ещё более точно и быстро обрабатывать данные, а также создавать эффективно работающие сети.

Развитие современной вычислительной техники уже позволяет говорить и о компьютерах шестого поколения. Это электронные и оптоэлектронные ЭВМ, работающие на десятках тысяч микропроцессоров, характеризующиеся массовым параллелизмом и моделирующие архитектуру нейронных биологических систем, что позволяет им успешно распознавать сложные образы.

Последовательно рассмотрев все этапы развития вычислительной техники, следует отметить интересный факт: изобретения, хорошо зарекомендовавшие себя на каждом из них, сохранились до наших дней и с успехом продолжают использоваться.

Классы вычислительной техники

Существуют различные варианты классификации ЭВМ.

Так, по назначению компьютеры делятся:

• на универсальные - те, которые способны решать самые различные математические, экономические, инженерно-технические, научные и другие задачи;
• проблемно-ориентированные - решающие задачи более узкого направления, связанные, как правило, с управлением определёнными процессами (регистрация данных, накопление и обработка небольших объёмов информации, выполнение расчётов в соответствии с несложными алгоритмами). Они обладают более ограниченными программными и аппаратными ресурсами, чем первая группа компьютеров;
• специализированные компьютеры решают, как правило, строго определённые задачи. Они имеют узкоспециализированную структуру и при относительно низкой сложности устройства и управления достаточно надёжны и производительны в своей сфере. Это, к примеру, контроллеры или адаптеры, управляющие рядом устройств, а также программируемые микропроцессоры.

По размерам и производительной мощности современная электронно-вычислительная техника делится:

• на сверхбольшие (суперкомпьютеры);
• большие компьютеры;
• малые компьютеры;
• сверхмалые (микрокомпьютеры).

Таким образом, мы увидели, что устройства, сначала изобретённые человеком для учёта ресурсов и ценностей, а затем - быстрого и точного проведения сложных расчётов и вычислительных операций, постоянно развивались и совершенствовались.

«Если рассмотреть образцы вооружений разных родов войск, да еще в историческом аспекте, сколько образцов советской военной техники были лучшими сравнительно с теми же американскими? Где больше было денег, современного исследовательского и производственного оборудования, ученых? Может СССР лидировал в создании компьютеров, программного обеспечения?»

Хочу сказать отдельное спасибо sevtrash, который сподвиг меня на написание данной статьи, и чьи фразы из комментариев я использовал в качестве эпиграфа.

Словосочетания «российский процессор» или «советский компьютер», к сожалению, вызывают ряд специфических ассоциаций, внедренных нашими СМИ, бездумно (или напротив сознательно) тиражирующими западные статьи. Все уже привыкли считать, что это допотопные устройства, громоздкие, слабые, неудобные, да и вообще, отечественная техника - это всегда повод для сарказма и иронии. К сожалению, мало кто знает, что СССР в определенные моменты вычислительной техники был «впереди планеты всей». И еще меньше информации вы найдете о современных отечественных разработках в этой области.

Советский Союз называют страной, обладавшей одной из самых сильных научных школ в мире, не только «квасные» патриоты. Это объективный факт, основанный на глубоком анализе системы образования экспертами Британской ассоциации педагогов. Исторически в СССР особый упор делался на подготовку специалистов в области естественных наук, инженеров и математиков. В середине XX века в стране Советов существовало несколько школ разработки вычислительной техники, и недостатка квалифицированных кадров для них не наблюдалось, именно поэтому были все предпосылки для успешного развития новой отрасли. Десятки талантливых ученых и инженеров участвовали в создании различных систем электронных счетных машин. Речь сейчас пойдет только об основных вехах развития в СССР цифровых ЭВМ. Работа же над аналоговыми машинами была начата еще до войны и в 1945 году первая в СССР аналоговая машина уже работала. До войны же были начаты исследования и разработки быстродействующих триггеров - основных элементов цифровых ЭВМ.

Сергея Алексеевича Лебедева (1902 - 1974 гг.) небезосновательно называют основоположником развития вычислительной техники в Советском Союзе - под его руководством были разработаны 15 типов ЭВМ, от простейших ламповых до суперкомпьютеров на интегральных схемах

В СССР было известно о создании американцами в 1946 году машины ENIAC - первой в мире ЭВМ с электронными лампами в качестве элементной базы и автоматическим программным управлением. Несмотря на то, что Советские ученые знали о существовании этой машины, тем не менее, как и любая другая информация, просачивавшаяся в Россию во времена холодной войны, эти данные были весьма скудными и невнятными. Поэтому разговоры о том, что советская вычислительная техника копировалась с западных образцов, - не более чем инсинуации. Да и о каких «образцах» может идти речь, если действующие модели компьютеров в то время занимали два-три этажа и доступ к ним имел лишь весьма ограниченный круг лиц? Максимум, который могли получить отечественные шпионы, - отрывочные сведения из технической документации и стенограммы с научных конференций.

В конце 1948 года академик С.А.Лебедев начал работу над первой отечественной машиной. Через год была разработана архитектура (с нуля, без каких-либо заимствований), а также принципиальные схемы отдельных блоков. В 1950 году ЭВМ была в рекордные сроки смонтирована силами всего лишь 12 научных сотрудников и 15 техников. Свое детище Лебедев назвал «Малая электронная счетная машина», или МЭСМ. «Ребеночек», состоявший из шести тысяч электронных ламп, занял целое крыло двухэтажного здания. Пусть никого не шокируют такие размеры. Западные образцы были ничуть не меньше. На дворе стоял пятидесятый год и балом еще правили радиолампы.

Следует отметить, что в СССР МЭСМ была запущена в то время, когда в Европе была только одна ЭВМ - английская ЭДСАК, запущенная всего на год раньше. Но процессор МЭСМ был намного мощнее за счет распараллеливания вычислительного процесса. Аналогичная ЭДСАК машина - ЦЭМ-1 - была принята в эксплуатацию в Институте атомной энергии в 1953 году - и она также превосходила ЭДСАК по ряду параметров.

При создании МЭСМ были использованы все основополагающие принципы создания компьютеров, такие как наличие устройств ввода и вывода, кодирование и хранение программы в памяти, автоматическое выполнение вычислений на основе хранимой в памяти программы и т.д. Главное, это была ЭВМ на основе использующейся и в настоящее время в вычислительной технике двоичной логики (американская ENIAC использовал десятичную систему(!!!), и кроме того на ней был применен разработанный С.А. Лебедевым принцип конвейерной обработки, когда потоки команд и операндов обрабатываются параллельно, применяется сейчас во всех ЭВМ в мире.

Вслед за малой электронно-счетной машиной последовала и большая - БЭСМ-1. Разработка была завершена осенью 1952 года, после чего Лебедев стал действительным членом Академии наук СССР.

В новой машине был учтен опыт создания МЭСМ и применена улучшенная элементная база. Компьютер обладал быстродействием в 8-10 тысяч операций в секунду (против всего лишь 50 операций в секунду у МЭСМ), внешние запоминающие устройства были выполнены на основе магнитных лент и магнитных барабанов. Несколько позже ученые экспериментировали с накопителями на ртутных трубках, потенциалоскопах и ферритовых сердечниках.
Если в СССР о западных ЭВМ знали мало, то в Европе и США о советских компьютерах не знали практически ничего. Поэтому доклад Лебедева на научной конференции в Дармштадте стал настоящей сенсацией: оказалось, что собранная в Советском Союзе БЭСМ-1 является самым производительным и мощным компьютером в Европе.

В 1958 году после еще одной модернизации оперативной памяти БЭСМ, уже получившая название БЭСМ-2 производилась серийно на одном из заводов Союза. Результатом дальнейшей работы коллектива под руководством Лебедева стало развитие и усовершенствование первых БЭСМ. Было создано новое семейство суперкомпьютеров под маркой «М», чей серийный образец М-20, выполнявший до 20 тысяч операций в секунду, стал на тот момент самой быстройдействующей ЭВМ в мире.

1958 год стал еще одной важной, хоть и малоизвестной вехой в развитии вычислительной техники. Под руководством В. С. Бурцева, ученика Лебедева, комплекс, состоявший из нескольких машин М-40 и М-50 (глубокая модернизации М-20), в том числе расположенных на мобильной платформе, был объединен между собой в беспроводную сеть, работавшую на расстояниях до 200 км. При этом официально считается, что первая в мире компьютерная сеть заработала только в 1965 году, когда были соединены компьютеры TX-2 Массачусетского технологического института и Q-32 корпорации SDC в Санта-Монике. Таким образом, вопреки американскому мифу, компьютерная сеть была впервые разработана и воплощена в СССР, на целых 7 лет раньше.

Специально для нужд военных, в том числе для Центра контроля космического пространства, было разработано несколько моделей ЭВМ на базе М-40 и М-50, ставшие «кибернетическим мозгом» советской противоракетной системы, созданной под руководством В.Г. Кисунько и сбившей в 1961 году реальную ракету - американцы смогли повторить это только через 23 года.

Первой полноценной машиной второго поколения (на полупроводниковой основе) стала БЭСМ-6. Эта машина обладала рекордным для того времени быстродействием - около миллиона операций в секунду. Многие принципы ее архитектуры и структурной организации стали настоящей революцией в вычислительной технике того периода и, по сути, были уже шагом в третье поколение ЭВМ.

БЭСМ-6, созданная в СССР в 1966 году, обладала рекордным для того времени быстродействием - около миллиона операций в секунду

В БЭСМ-6 было реализовано расслоение оперативной памяти на блоки, допускающие одновременную выборку информации, что позволило резко увеличить скорость обращений к системе памяти, широко использован принцип совмещения выполнения команд (до 14 машинных команд могли одновременно находиться в процессоре на разных стадиях выполнения). Этот принцип, названный главным конструктором БЭСМ-6 академиком С.А.Лебедевым принципом "водопровода", стал впоследствии широко использоваться для повышения производительности универсальных ЭВМ, получив в современной терминологии название "конвейера команд". Был впервые внедрен метод буферизации запросов, создан прообраз современной кэш-памяти, реализована эффективная система многозадачности и обращения к внешним устройствам и многие другие инновации, некоторые из которых применяются до сих пор. БЭСМ-6 оказалась настолько удачной, что серийно выпускалась в течение 20 лет и эффективно работала в различных государственных структурах и институтах.

К слову, созданный в Швейцарии Международный центр ядерных исследований пользовался для расчетов машинами БЭСМ. И еще один показательный факт, бьющий по мифу об отсталости нашей вычислительной техники… Во время советско-американского космического полета «Союз-Аполлон» советская сторона, пользующаяся БЭСМ-6, получала обработанные результаты телеметрической информации за минуту - на полчаса раньше, чем американская сторона.

Интересна в этой связи статья куратора Музея вычислительной техники в Великобритании Дорона Свейда о том, как он покупал в Новосибирске одну из последних работающих БЭСМ-6. Заголовок статьи говорит сам за себя: "Российская серия суперкомпьютеров БЭСМ, разрабатывавшаяся более чем 40 лет тому назад, может свидетельствовать о лжи Соединенных Штатов, объявлявших технологическое превосходство в течение лет холодной войны".

В СССР действовало множество творческих коллективов. Институты С.А.Лебедева, И.С.Брука, В.М.Глушкова - только крупнейшие из них. Иногда они конкурировали, иногда дополняли друг друга. И все работали на острие мировой науки. Мы пока говорили в основном о разработках академика Лебедева, но и остальные коллективы в своей работе опережали зарубежные разработки.

Так, например, в конце 1948 года сотрудники Энергетического института им. Крижижановского Брук и Рамеев получают авторское свидетельство на ЭВМ с общей шиной, а в 1950-1951 гг. создают ее. В этой машине впервые в мире вместо электронных ламп используются полупроводниковые (купроксные) диоды.

А в тот же период, когда С.А..Лебедевым создавалась БЭСМ-6, академик В.М. Глушков завершил разработку большой ЭВМ «Украина», идеи устройства которой позднее были использованы в больших американских ЭВМ 1970-х годов. Созданное же академиком Глушковым семейство ЭВМ «МИР» опередило на двадцать лет американцев - это были прообразы персональных компьютеров. В 1967 году фирма IBM купила «МИР-1» на выставке в Лондоне: у IBM был спор о приоритете с конкурентами, и машина была куплена для того, чтобы доказать, что принцип ступенчатого микропрограммирования, запатентованный конкурентами в 1963 году, давным-давно известен русским и применяется в серийных машинах.

Пионер информатики и кибернетики, академик Виктор Михайлович Глушков (1923-1982) известен специалистам во всем мире своими научными результатами мирового значения в математике, информатике и кибернетике, вычислительной технике и программировании

Следующим этапом развития вычислительной техники в СССР стали работы по созданию супер-ЭВМ, семейство которых получило название «Эльбрус». Этот проект был начат еще Лебедевым, а после его смерти был возглавлен Бурцевым.

Первый многопроцессорный вычислительный комплекс «Эльбрус-1» был запущен в 1979 году. Он включал в себя 10 процессоров и обладал быстродействием порядка 15 миллионов операций в секунду. Эта машина на несколько лет опередила ведущие западные образцы ЭВМ. Симметричная многопроцессорная архитектура с общей памятью, реализация защищенного программирования с аппаратными типами данных, суперскалярность процессорной обработки, единая операционная система для многопроцессорных комплексов - все эти возможности, реализованные в серии "Эльбрус", появились значительно раньше, чем на Западе, принцип которой используется по сей день в современных суперкомпьютерах.

«Эльбрусы» вообще внесли в теорию вычислительных машин ряд революционных новшеств. Это суперскалярность (обработка за один такт более одной инструкции), реализация защищенного программирования с аппаратными типами данных, конвейеризация (параллельная обработка нескольких инструкций) и др. Все эти возможности впервые появились в советских компьютерах. Еще одним основным отличием системы «Эльбрус» от ей подобных, выпускавшихся в Союзе ранее, является ориентация на языки программирования высокого уровня. Базовый язык («Автокод Эльбрус Эль-76») был создан В. М. Пентковским, и впоследствии ставшим главным архитектором процессоров Pentium.

Следующая модель этой серии, "Эльбрус-2", выполнял уже 125 миллионов операций в секунду. "Эльбрусы" работали в целом ряде важных систем, связанных с обработкой радиолокационной информации, на них считали в номерных Арзамасе и Челябинске, а многие компьютеры этой модели до сих пор обеспечивают функционирование систем противоракетной обороны и космических войск.

Последней моделью этой серии стал "Эльбрус 3-1", отличавшийся модульностью конструкции и предназначавшийся для решения больших научных и экономических задач, в том числе моделирования физических процессов. Его быстродействие достигло 500 миллионов операций в секунду (на некоторых командах), в два раза более быстро, чем самая производительная американская супермашина того времени Cray Y-MP.

После развала СССР, один из разработчиков Эльбрусов, Владимир Пентковский эмигрировал в США и устроился на работу в корпорацию Intel. Вскоре он стал ведущим инженером корпорации и под его руководством в 1993 году в Intel разработали процессор Pentium, по слухам, названный так именно в честь Пентковского.

Пентковский воплощал в Intel"овских процессорах те советские ноу-хау, которые знал, и к 1995 году фирма Intel выпустила более совершенный процессор Pentium Pro, который вплотную приблизился по своим возможностям к российскому микропроцессору 1990 года Эль-90, но так и не догнал его, хотя и был создан на 5 лет позже.

По словам Кейта Диффендорфа, редактора бюллетеня Microprocessor Report, компания Intel переняла огромный опыт и совершенные технологии, разработанные в Советском Союзе, в том числе основополагающие принципы современных архитектур, такие как SMP (симметричная мультипроцессорная обработка), суперскалярная и EPIC (Explicitly Parallel Instruction Code - код с явным параллелизмом инструкций) архитектуры. На основе этих принципов в Союзе уже выпускались компьютеры, в то время как в США эти технологии только «витали в умах ученых (!!!)».

Хочу подчеркнуть, что в статье говорилось исключительно о воплощенных в «железе» и выпускавшихся серийно компьютерах. Поэтому, зная фактическую историю советской вычислительной техники, сложно согласиться с мнением об ее отсталости. Более того, ясно видно, что в этой отрасли мы стабильно были в авангарде. Вот только об этом, к сожалению, мы не слышим ни с экранов телевизоров, ни из иных СМИ.

Своим сокурсникам группы 8-ЭВМ-49 посвящаю.

4 декабря 1948 года Государственный комитет СССР по изобретениям (тогда он назывался «Государственный комитет Совета министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство») зарегистрировал за номером 10475 изобретение Б.И.Рамеевым и И.С.Бруком цифровой электронной вычислительной машины (ЦЭВМ). Этот день с полным правом можно считать Днём рождения советских ЭВМ.

Компьютеры пришли в нашу жизнь значительно позже, они внуки и правнуки тех громадных ЭВМ, которые потребляли киловатты электроэнергии, занимали огромные помещения и обогревали их, поскольку были построены на электронных радиолампах. Это было т.н. первое поколение ЭВМ .

Первое поколение

Самые первые ЭВМ появились в конце 40-х годов прошлого века, в них использовались вакуумные электронные лампы (диоды и триоды) и реле, а быстродействие было в среднем 2-10 тысяч арифметических (элементарных) операций в секунду. Эти ЭВМ имели невысокую надёжность. Ввод данных осуществлялся либо вручную с клавиатуры (штекерной или кнопочных выключателей), либо с помощью перфолент или перфокарт, а программирование велось в машинных кодах.

Второе поколение

Начало второму поколению положила ЭВМ RCA-501, созданная в США на полупроводниках в 1959 г. Полупроводники, заменившие электронные лампы, позволили резко повысить надёжность ЭВМ, уменьшить потребляемую мощность и значительно повысить быстродействие - до миллиона операций в секунду. Это способствовало распространению сферы применения ЭВМ для решения планово-экономических задач, управления производственными процессами (например, управление Щёкинской ГРЭС), в космической отрасли и других задач.

Более чётко проявилось разделение ЭВМ на большие (БЭСМ-4, БЭСМ-6), средние (Минск-2, Минск-22, Минск-32) и малые (Наири, Проминь, Мир).

В качестве оперативной памяти (ОЗУ) использовались, как правило, ферритовые сердечники, например, в ЭВМ «Минск-2» это был «магнитный куб» общим объёмом 4096 двоичных разрядов (бит). Для долговременной памяти использовались магнитные ленты, перфоленты, перфокарты.

Программирование претерпело значительные изменения: сначала появились автокоды и ассемблеры, затем появились алгоритмические языки программирования Фортран (1957 г.), Алгол-60, Кобол и другие.

В Советском Союзе это было время расцвета вычислительной техники. ЗВМ экспонировались на ВДНХ, где был для них построен специальный павильон. Средние и малые ЭВМ поступали в ВЦ (вычислительные центры) министерств, НИИ, крупных заводов, и в учебные институты.

Третье поколение

Интегральные микросхемы (ИС) породили третье поколение ЭВМ, значительно уменьшив габариты и потребляемую мощность.

Программное обеспечение стало значительно более мощным, появились новые языки и системы программирования. Появились пакеты прикладных программ (ППП) различного назначения, системы автоматизации проектных работ (САПРы) и системы управления базами данных (СУБД).

С этого времени Советский Союз, как это ни прискорбно, стал всё более и более отставать от западных стран в развитии вычислительной техники.

Четвёртое поколение

Вычислительная техника четвёртого поколения основана на больших (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральных схемах. Появление БИС дало возможность создать универсальный процессор на одном кристалле (микропроцессор).

Первый микропроцессор Intel-4004 был создан в 1971 г., а в 1974 г. - Intel-8080, первый универсальный микропроцессор, ставший стандартом микрокомпьютерной технологии и основой для создания первых персональных компьютеров (ПК).

В 1981 г. фирма IBM начала выпуск популярных серий персональных компьютеров IBM PC/XT/AT и PS/2, а впоследствии IBM/360 и IBM/370, в которых большое внимание уделялось унификации и развитому программному обеспечению.

По проекту автоматической цифровой вычислительной машины Б.И.Рамеева и И.С.Брука (свидетельство 10475, см. выше) Президиум АН СССР 22 апреля 1950 года вынес постановление о начале разработки машины М-1. Разработка, сборка и наладка проходили в лаборатории электросистем Энергетического института АН СССР им. Кржижановского.

Уже летом 1951 года М-1 могла выполнять основные арифметические операции, а в январе 1952 года началась опытная эксплуатация.

Первые задачи на М-1 решал С.Л. Соболев, заместитель академика И.В. Курчатова по научной работе для исследований в области ядерной физики.

«М-1» была изготовлена в единственном экземпляре.

В ней использовалось 730 электровакуумных ламп, а также немецкие купроксные выпрямители, полученные по репарациям после войны, что позволило значительно уменьшить количество ламп.

Система счисления - двоичная, 25 разрядов в машинном слове, система команд - двухадресная.

Быстродействие порядка 15-20 арифметических операций в секунду над 25-разрядными словами.

Оперативная память рассчитана на 512 чисел из 25 разрядов: 256 на магнитном барабане («медленная» память) и 256 на электростатических трубках («быстрая» память)

Потребляемая мощность: 8 КВт. Занимаемая площадь: непосредственно «М-1» - 4 кв.м., а с учётом обслуживания - порядка 15 кв.м.

Конструктивно «М-1» выполнена в виде трёх стоек (без защитных шкафов), в которых располагались: устройство управления машиной, арифметический узел и запоминающие устройства. Устройства ввода и вывода информации (фототрасмиттер ввода с перфоленты и телетайп) располагались на отдельном столе.

МЭСМ

Практически параллельно с разработкой и сборкой «М-1», в Киеве рождалась МЭСМ (Малая электронная счётная машина). Слово «малая» в её названии появилось позже, взамен слова «модель».

Когда С.А. Лебедева избрали действительным членом Академии Наук УССР, он переехал в Киев и стал директором Института электротехники АН УССР, где стал также руководить лабораторией моделирования и вычислительной техники. Именно там, по задумке Лебедева в конце 1948 года началось создание МЭСМ, как модели будущей Большой электронной счётной машины (БЭСМ). Но, после получения положительных результатов, было решено доделать модель до полноценной машины, способной решать реальные задачи.

Разработка, сборка и наладка МЭСМ велись более быстрыми темпами, чем М-1, поэтому МЭСМ считается первой в СССР и континентальной Европе электронно-вычислительной машиной.

В Советском Союзе в то время единственными работающими ЭВМ были М-1 и МЭСМ .

МЭСМ эксплуатировалась до 1957 г., после чего была передана в КПИ для учебных целей. Как вспоминал академик Борис Малиновский: «Машину разрезали на куски, организовали ряд стендов, а потом… выбросили».

Кстати, подобное варварское отношение к собственной истории не единственное. В конце 60-х годов автор лично наблюдал, как в Московском Лесотехническом институте с горечью «гордились» блоками от ЭВМ, пылящимися на антресолях: «Эта машина запускала Гагарина».

Стрела

Эта ЭВМ была разработана в Московском СКБ-245 (c 1958 года это НИИ электронных математических машин - НИЭМ, с 1968 года - НИЦЭВТ). Главным конструктором был Ю.Я. Базилевский, а его помощником был Б.И. Рамеев.

Серия из семи машин была изготовлена с 1953 по 1956 гг. на Московском заводе счётно-аналитических машин (завод «САМ»). Первая ЭВМ «Стрела» была установлена в отделении прикладной математики МИАН (математического института Академии наук СССР), где на ней решались в т.ч. задачи баллистики при подготовке к запуску Первого Спутника Земли , другие были установлены в МГУ, в вычислительном центре АН СССР, в вычислительных центрах нескольких министерств, в т.ч. МО.

В «Стреле» использовалось 6200 электровакуумных радиоламп и 60 000 полупроводниковых диодов.

Оперативная память составляла 2048 чисел (слов) из 43 двоичных разрядов, построена на электронно-лучевых трубках.

Память: ПЗУ на полупроводниковых диодах, где хранились подпрограммы и константы и внешнее ЗУ из двух накопителей на магнитной ленте.

Быстродействие машины - 2000 оп/с.

Разработчики «Стрелы» в 1954 году были удостоены Сталинской премии, а главному конструктору машины Ю.Я. Базилевскому было присвоено звание Героя социалистического труда.

Урал-1

Считалась малой ЭВМ и предназначалась для решения инженерно-технических и экономических задач.

Была разработана в 1954-55 годах в СКБ-245 под руководством главного конструктора Б.И. Рамеева, и была следующим шагом после ЭВМ «Стрела».

Первый образец был создан в 1955 г. на Московском заводе САМ, а наладка осуществлялась в СКБ-245. Но, не завершив наладку первого образца, его отправили в Пензенский филиал (будущий Пензенский НИИ математических машин) для организации серийного производства. Там с 1957 по 1961 год было произведено 183 машины.

ЭВМ «Урал» применялась на производствах, в вычислительных центрах различных НИИ и конструкторских бюро. Одна из ЭВМ «Урал» использовалась на космодроме «Байконур» для расчёта траекторий полёта ракет. На фото: ЭВМ «Урал» в Политехническом музее.

БЭСМ-1

Когда С.А. Лебедев заканчивал основные работы по МЭСМ, он перешёл в Московский Институт точной механики и вычислительной техники (ИТМ и ВТ), где создал специальную лабораторию для разработки БЭСМ.

«БЭСМ-1» вступила в строй в 1953 году, хотя реальное использование началось уже с 1952 года. Её быстродействие составляло 8-10 тыс. оп/с.

Конструктивно машина строилась на двух- и четырехламповых ячейках (триггеры, вентили, усилители и т. д.). Всего в «БЭСМ-1» было около 5 тыс. электронных ламп.

Ввод информации в машину осуществлялся на фототрансмиттере с перфоленты. Вывод результатов производился на электромеханическое печатающее устройство со скоростью до 20 чисел в секунду.

Внешняя память состояла из накопителей на магнитных барабанах (2 барабана по 5120 слов) и на магнитных лентах (4 по 30 000 слов).

«БЭСМ-1» потребляла мощность около 35 КВт и занимала площадь - до 100 кв.м.

В ходе работ машина постоянно совершенствовалась. В 1953 году для ОЗУ использовались электронно-акустические ртутных трубки (1024 слова), дававших небольшое быстродействие (в средним 1 тыс. оп/с.). В начале 1955 года ОЗУ на потенциалоскопах (электронно-лучевых трубках) позволило повысить быстродействие до 10 тыс. оп/с, а в 1957 году ОЗУ на ферритовых сердечниках увеличило память вдвое (2047 слов).

Для машины «БЭСМ-1» была разработана система контрольных задач (тестов), позволяющих быстро находить неисправности в машине, а также система профилактических тестов для обнаружения мест возможных неисправностей. В дальнейшем это стало обязательным для серийных ЭВМ.

Первой задачей, решённой на «БЭСМ-1», был расчёт оптимального уклона скоса гидроканала, имевшей в то время большое народнохозяйственное значение. При решении этой задачи задавались параметры сыпучести грунта, глубины канала и некоторые другие. затем на ней решались разнообразные задачи, в т.ч. подсчитаны орбиты движения 700 малых планет Солнечной системы, выполнены громоздкие геодезические расчёты и др.

«БЭСМ-1» была изготовлена в единственном экземпляре, её модифицированный вариант назывался уже «БЭСМ-2». Впоследствии, слово «большая» в наименовании машины вполне справедливо заменили словом «быстродействующая». «БЭСМ-1» была первой отечественной быстродействующей машиной (8-10 тыс. операций в секунду), самой быстродействующей в Европе, уступавшей только американской IBM 701.

Важный элемент ЭВМ - внешняя память. Чего только не пробовали изобретатели и конструкторы первых ЭВМ, но магнитные ленты, перфокарты и перфоленты стали основой внешней памяти на пару десятилетий.

Слово «компьютер» уже давно и плотно укоренилось в мозгах даже самых «темных» слоев населения. Что это такое, на сегодняшний день хотя бы в общих чертах представляют даже папуасы Новой Гвинеи, что уж говорить о жителях нашей необъятной родины. Однако словосочетания «российский процессор» или «советский компьютер», к сожалению, вызывают ряд специфических ассоциаций. Допотопные устройства, громоздкие, слабые, неудобные, да и вообще, отечественная техника - это всегда повод для сарказма и иронии. К сожалению, мало кто знает, что СССР в определенные моменты истории вычислительной техники был «впереди планеты всей». И еще меньше информации вы найдете о современных отечественных разработках в этой области.

«Нет пророка в своем отечестве»

Советский Союз называют страной, обладавшей одной из самых сильных научных школ в мире, не только «квасные» патриоты. Это объективный факт, основанный на глубоком анализе системы образования экспертами Британской ассоциации педагогов. Исторически в СССР особый упор делался на подготовку специалистов в области естественных наук, инженеров и математиков. В середине XX века в стране Советов существовало несколько школ разработки вычислительной техники, и недостатка квалифицированных кадров для них не наблюдалось. Десятки талантливых ученых и инженеров участвовали в создании различных систем электронных счетных машин.

Разработки велись сразу в нескольких направлениях, от вычислительной техники высокой производительности до внедрения новых способов хранения данных. Здесь можно отметить и работы выдающегося ученого В.М.Глушкова, впервые выдвинувшего идею создания глобальной информационной инфраструктуры, и проектирование узкоспециализированных ЭВМ Н.Я.Матюхиным и М.А.Карцевым, и создание нетрадиционных архитектур вычислительных машин, в том числе уникального компьютера «Сетунь» на основе троичной логики, разработанного под руководством Н.П.Бруснецова.

Сергея Алексеевича Лебедева (1902 - 1974 гг.) небезосновательно называют основоположником развития вычислительной техники в Советском Союзе - под его руководством были разработаны 15 типов ЭВМ, от простейших ламповых до суперкомпьютеров на интегральных схемах.

Заря новой эпохи

Первые образцы электронных вычислительных машин были созданы примерно в одно и то же время в США и Великобритании. Чуть позже ЭВМ появились и в СССР. Разумеется, советские ученые знали, что на Западе такая техника уже существует, но, как и любая другая информация, просачивавшаяся в Россию во времена холодной войны, эти данные были весьма скудными и невнятными. Основная часть информации поступала от разведчиков, однако у них в те времена приоритетной задачей был военный шпионаж и исследования в области ядерного оружия. ЭВМ их интересовали только потому, что они находились в ведении американского военно-промышленного комплекса и были строго засекречены. Поэтому разговоры о том, что советская вычислительная техника копировалась с западных образцов, - не более чем инсинуации. Да и о каких «образцах» может идти речь, если действующие модели компьютеров в то время занимали два-три этажа и доступ к ним имел лишь весьма ограниченный круг лиц? Максимум, который могли получить отечественные шпионы, - отрывочные сведения из технической документации и стенограммы с научных конференций.

В конце 40-х годов в СССР сформировались основные научные школы, создававшие ЭВМ первого и второго поколений, появились первые проекты и их практическое воплощение. Это Пензенский НИИ математических машин, под руководством Б.И.Рамеева, занимавшийся разработкой универсальной вычислительной техники общего назначения. Это школа И.С.Брука, под руководством которого создавались малые и управляющие ЭВМ. И, конечно, коллектив выдающегося ученого академика С.А.Лебедева, являющегося основоположником центральных вычислительных машин в нашей стране.

Именно под руководством Лебедева была создана универсальная электронная счетная машина - первая в Европе.

МЭСМ И БЭСМ

В СССР было известно о создании американцами в 1946 году машины ENIAC - первой в мире ЭВМ с электронными лампами в качестве элементной базы и автоматическим программным управлением. В конце 1948 года Лебедев начал работу над своей машиной. Через год была разработана архитектура (практически с нуля, без каких-либо заимствований), а также принципиальные схемы отдельных блоков. В 1950 году ЭВМ была в рекордные сроки смонтирована силами всего лишь 12 научных сотрудников и 15 техников.

Свое детище Лебедев назвал «Малая электронная счетная машина», или МЭСМ. «Ребеночек», состоявший из шести тысяч электронных ламп, занял целое крыло двухэтажного здания. По сути это был лишь первый пробный шар в создании советских ЭВМ, можно сказать макет (кстати, буква «М» в аббревиатуре «МЭСМ» первоначально и означала «макет»). Однако вычислительные мощности этой машины сразу оказались востребованными - к ней выстраивались целые очереди из математиков с различными задачами, для решения которых требовался быстродействующий вычислитель.

При создании МЭСМ были использованы все основополагающие принципы создания компьютеров, такие как наличие устройств ввода и вывода, кодирование и хранение программы в памяти, автоматическое выполнение вычислений на основе хранимой в памяти программы и т.д. Наконец, это была ЭВМ на основе использующейся и в настоящее время в вычислительной технике двоичной логики (ENIAC использовал десятичную систему).

Вслед за малой электронно-счетной машиной последовала и большая - БЭСМ-1. Разработка была завершена осенью 1952 года, после чего Лебедев стал действительным членом Академии наук СССР.

В новой машине был учтен опыт создания МЭСМ и применена улучшенная элементная база. Компьютер обладал быстродействием в 8-10 тысяч операций в секунду (против всего лишь 50 операций в секунду у МЭСМ), внешние запоминающие устройства были выполнены на основе магнитных лент и магнитных барабанов. Несколько позже ученые экспериментировали с накопителями на ртутных трубках, потенциалоскопах и ферритовых сердечниках.

Если в СССР о западных ЭВМ знали мало, то в Европе и США о советских компьютерах не знали практически ничего. Поэтому доклад Лебедева на научной конференции в Дармштадте стал настоящей сенсацией: оказалось, что собранная в Советском Союзе БЭСМ-1 является самым производительным компьютером в Европе и одним из самых мощных в мире.

Первые вычислительные машины в Союзе работали без продыху. Сверхбыстрые вычисления требовались математикам, конструкторам, ученым-термоядерщикам и многим-многим другим специалистам.

Результатом дальнейшей работы коллектива под руководством Лебедева стало развитие и усовершенствование БЭСМ-1. Был создан серийный образец суперкомпьютера М-20, выполнявший до 20 тысяч операций в секунду. Кроме того, специально для нужд военных, в том числе для Центра контроля космического пространства, было разработано несколько моделей ЭВМ с большей производительностью.

1958 год стал еще одной важной, хоть и малоизвестной вехой в развитии вычислительной техники. Под руководством В.С.Бурцева, ученика Лебедева, комплекс, состоявший из нескольких машин М-40 и М-50 (глубокая модернизации М-20), в том числе расположенных на мобильной платформе, был объединен между собой в беспроводную сеть, работавшую на расстояниях до 200 км. При этом официально считается, что первая в мире компьютерная сеть заработала только в 1965 году, когда были соединены компьютеры TX-2 Массачусетского технологического института и Q-32 корпорации SDC в Санта-Монике.

Второе поколение

К концу 50-х годов (с серьезным отставанием по времени от США) в СССР был налажен серийный выпуск транзисторов, ставших основой новой элементной базы ЭВМ взамен громоздких и ненадежных ламп. Первыми машинами на полупроводниках были БЭСМ-3М и БЭСМ-4. Правда, они почти полностью копировали архитектуру М-20, разница была лишь в использовании транзисторов вместо ламп.

Первой же полноценной машиной второго поколения стала БЭСМ-6. Эта машина обладала рекордным для того времени быстродействием - около миллиона операций в секунду. Многие принципы ее архитектуры и структурной организации стали настоящей революцией в вычислительной технике того периода и, по сути, были уже шагом в третье поколение ЭВМ.

В БЭСМ-6 было реализовано расслоение оперативной памяти на блоки, допускающие одновременную выборку информации, что позволило резко увеличить скорость обращений к системе памяти. Был впервые внедрен метод буферизации запросов, создан прообраз современной кэш-памяти, реализована эффективная система многозадачности и обращения к внешним устройствам и многие другие инновации, некоторые из которых применяются до сих пор. БЭСМ-6 оказалась настолько удачной, что серийно выпускалась в течение 20 лет и эффективно работала в различных государственных структурах и институтах.

Покорение Эльбруса

Следующим этапом стали работы по созданию супер-ЭВМ, семейство которых получило название «Эльбрус». Этот проект был начат еще Лебедевым, а после его смерти был возглавлен Бурцевым.

Первый многопроцессорный вычислительный комплекс «Эльбрус-1» был запущен в 1979 году. Он включал в себя 10 процессоров и обладал быстродействием порядка 15 миллионов операций в секунду. Эта машина на несколько лет опередила ведущие западные образцы ЭВМ. В «Эльбрус-1» была впервые в мире реализована так называемая симметричная многопроцессорная система с общей памятью, принцип которой используется по сей день в современных суперкомпьютерах.

«Эльбрусы» вообще внесли в теорию вычислительных машин ряд революционных новшеств. Это суперскалярность (обработка за один такт более одной инструкции), реализация защищенного программирования с аппаратными типами данных, конвейеризация (параллельная обработка нескольких инструкций) и др. Все эти возможности впервые появились в советских компьютерах. Еще одним основным отличием системы «Эльбрус» от ей подобных, выпускавшихся в Союзе ранее, является ориентация на языки программирования высокого уровня. Базовый язык («Автокод Эльбрус Эль-76») был создан В. М. Пентковским, который впоследствии стал главным архитектором процессоров Pentium.

Новое время, новые реалии

Из всего вышесказанного может сложиться впечатление, что история советской вычислительной техники - это череда побед и эпохальных достижений. Однако это не так. Инженеры, ученые и конструкторы, создававшие компьютеры в СССР, безусловно, были фатально недооценены как историей вообще, так и родным государством в частности. Основным заказчиком ЭВМ был военно-промышленный комплекс со своими специфическими задачами, и он дал жизнь множеству гениальных технических решений и поистине выдающимся образцам вычислительной техники. Но, к сожалению, зачастую это были узкоспециализированные машины, а требования, предъявляемые государством к компьютерам, носили декларативный характер.

Переход страны к новому времени и вовсе превратился в страшный кошмар для научно-исследовательских институтов и ученых. Работа коллективов, занимавшихся разработкой вычислительной техники, фактически остановилась на несколько лет. Многие ученые уехали за границу, где их таланты послужили развитию компьютерных технологий других стран.

По словам Кейта Диффендорфа, редактора бюллетеня Microprocessor Report, вместе с Пентковским в Intel переехал огромный опыт и совершенные технологии, разработанные в Советском Союзе, в том числе основополагающие принципы современных архитектур, такие как SMP (симметричная мультипроцессорная обработка), суперскалярная и EPIC (Explicitly Parallel Instruction Code - код с явным параллелизмом инструкций) архитектуры. На основе этих принципов в Союзе уже выпускались компьютеры, в то время как в США эти технологии только «витали в умах ученых».

Но история не терпит сослагательного наклонения, так что случилось так, как случилось, и сегодня мир пользуется не «Эльбрусами», а Pentium’ами.

Тем не менее, не все еще потеряно. В России по-прежнему ведутся разработки компьютерной техники. Информация о них отрывочна и противоречива. Так, немало уже копий сломано вокруг продолжающего свою историю «Эльбруса».

Взбудоражила общественность вышедшая в 1999 году статья все того же Кейта Диффендорфа «Русские идут» («The Russians Are Coming»), в которой он дал высокую оценку разработке российской компании МЦСТ (Московский центр SPARC-технологий), созданной на базе отделений Института точной механики и вычислительной техники имени С. А. Лебедева. Речь идет о микропроцессоре «Эльбрус-2000».

Основной отличительной чертой этого изделия является наиболее глубокое на сегодняшний день распараллеливание ресурсов для одновременно выполняющихся инструкций. В целом с этой разработкой есть множество неясностей и противоречий. Официальная версия гласит, что на реализацию проекта у МЦСТ не хватило средств. В то же время интригующие характеристики нереализованного процессора взбудоражили умы совета директоров компании Intel. Так, еще в 2002 году Борис Бабаян (руководитель группы разработчиков) в интервью ExtremeTech сообщил что «при технологических нормах 0,1 мкм процессор будет иметь тактовую частоту 3 ГГц и обеспечит производительность порядка 500 SPECint95 и 1200 SPECfp95». Согласитесь, в 2002 году тактовая частота в 3 ГГц не могла не привлечь внимания. Да и заявленные показатели производительности поражают воображение. Насколько эта информация верна - неизвестно, однако вскоре корпорация Intel заключила договор с компанией «Эльбрус МЦСТ» и объявила о зачислении их сотрудников в свой штат.

Однако история «Эльбруса» на этом не закончилась. 27 октября 2007 года появилась официальная информация о том, что российский микропроцессор «Эльбрус Е3М» прошел государственные испытания. Наиболее интригующая часть звучит следующим образом: «По архитектурно-логическим и программным решениям вычислительный комплекс «Эльбрус-3М1» находится на современном мировом уровне, а по ряду решений превосходит его». Заявлено, что по абсолютному быстродействию новый процессор ЕЗМ в среднем аналогичен Pentium 4 с частотой 2 ГГц. Что же касается архитектурного быстродействия, то новая разработка превосходит знаменитый Itanium в 2,5 раза, а Pentium 4 и Xeon - в 6,5 раз.

Какова будет дальнейшая судьба «Эльбруса», как обычно, покажет время.