Обчислювальна техніка та програмування в СРСР

Зараз, на початку 21 століття, молодим людям, що звикли бачити навколо себе тільки іноземну радіотехніку та персональні комп’ютери (ПК), важко уявити собі, що в Радянському Союзі колись була самостійна електронна промисловість, власні оригінальні комп’ютери та системи програмування. Тим не менше, але це так. Більш того, на початковому етапі розвитку СРСР майже не відставав від Заходу, а за рівнем ідей іноді випереджав іноземні розробки. Але роботи радянських вчених майже не знайшли віддзеркалення у популярній або професійній літературі. В основному це було пов’язано з тим, що історія становлення вітчизняної обчислювальної техніки та системного програмного забезпечення (ПЗ) була тісно пов’язана з розвитком оборонної промисловості. Практично всі кращі зразки обчислювальної техніки працювали на “оборонку” і були засекречені.

Історія радянської обчислювальної техніки починається з 1948 року і пов’язана з іменами трьох батьків-засновників. Видатного вченого Сергія Олексіевича Лебедєва (1902 – 1974), який багато років очолював Інститут точної механіки та обчислювальної техніки АН СРСР (ІТМіОТ, з 1953 року і до кінця життя був директором цього інституту), який зараз носить його ім’я, Ісаака Семеновича Брука (1902-1974) і Башира Іскандеровича Рамєєва (1918-1994).

У 1945 р. С.О. Лебедєв створює першу аналогову обчислювальну машину для розв'язання системи звичайних диференціальних рівнянь. У 45 років, будучи вже відомим вченим, він зайнявся зовсім новим напрямком – створенням обчислювальної техніки.

У 1946 р. С. О. Лебедєв був запрошений в Академію наук України на посаду директора Інституту енергетики. Через рік Інститут енергетики розділився на два, і С. О. Лебедєв став директором Інституту електротехніки АН України.

Перша ЕОМ, яка була створена під керівництвом Лебедєва С.О., отримала назву МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина, 1948 р.). МЕСМ була зібрана у секретній лабораторії за 15 км. від Києва у Феофанії. Там було відновлено зруйновану війною будівлю колишнього монастирського готелю, виділена прилегла до неї ділянка лісу та садиби.

Тут і були розгорнуті роботи по створенню МЕСМ (на даний час його адреса: вул. Академіка Лебедева, б. 19). Почала працювати МЕСМ з 1951 р. у Києві. Вона містила 6000 електронних ламп і займала ціле крило двоповерхової будівлі. Оперативна пам’ять налічувала 94 16-розрядних слова, швидкодія складала близько 50 оп/с. У машині Лебедєв незалежно від фон Неймана реалізував основні принципи класичної архітектури: зберігання програм в оперативній пам’яті, двійкову систему числення. У 1952 та 1953 рр. МЕСМ була єдиною ЕОМ в колишньому СРСР, на якій розв’язувалися найважливіші задачі того часу: в основному обчислення з області термоядерних процесів, космічної та ракетної техніки. Саме тоді розпочався розвиток радянської школи програмування.

Опис МЕСМ став першим підручником з обчислювальної технікі. Лабораторія С. О. Лебедєва виконала роль організаційного зародка обчислювального центру АН України, на базі якого згодом був створений один з найбільших у світі Інститут кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України.

У 1952 р. на МЕСМ вирішувалися найважливіші науково-технічні завдання з області термоядерних процесів (Я. Б. Зельдович), космічних польотів і ракетної техніки (М. В. Келдиш, А. А. Дородніцин). У 1950 р. С. О. Лебедєв почав розробку Великої (згодом перейменованої в швидкодіючу) електронно-лічильної машини – БЕСМ АН СРСР.

У 1950 році Брук приступив до практичної реалізації проекту створення ЕОМ. За два роки зусиллями 9 осіб була побудована ЕОМ М-1, яка налічує всього 750 ламп. М-1 стала першою у Москві працюючою ЕОМ і одразу викликала великий інтерес в наукових колах. Працюючи із швидкістю 15-20 операцій за секунду, вона виконувала серйозні розрахунки для відомства академіка Курчатова і для КБ під керівництвом Корольова.

Подальший розвиток обчислювальної техніки в Радянському Союзі був тісно пов’язаний з військовими розробками і оточений атмосферою таємничості. Ініціатором урядових рішень був академік Михайло Олексійович Лаврентьєв, майбутній організатор новосибірського Академмістечка. У 1950 році він звернувся до Сталіна з листом, в якому звертав увагу на велику важливість обчислювальних машин для оборони країни. Реакція вождя була негайною: ухвалою уряду було наказано почати паралельну розробку ЕОМ в Академії наук СРСР та Міністерстві машинобудування і приладобудування. Така практика була типовою для найважливіших військових замовлень, вона створювала конкуренцію між розробниками. В результаті в 1952-1953 році майже одночасно на світ з’явилися дві повномасштабні вітчизняні ЕОМ.

У Москві, в ІТМіОТ (Інститут Точної Механіки і Обчислювальної Техніки) була пущена перша черга БЭСМ (Большая Электронная Счетная Машина), проектувати яку С. О. Лебедєв почав ще у Києві, але закінчив після переїзду до Москви. БЭСМ-1 була для свого часу самою швидкодіючою машиною в Європі (8-10 тисяч операцій за секунду, у 1955 р. на міжнародній конференції в Дармштадте БЕСМ була визнана кращою в Європі ЕОМ). Закладений С. А. Лебедєвим ще у МЕСМ принцип розпаралелювання процесу обробки інформації був при цьому суттєво розвинений і залишається до цих пір одним з основних при побудові супер-ЕОМ. «Вміти дати напрям – ознака геніальності», – сказав про таких людей німецький філософ Ф. Ніцше.

«Стріла» – перша вітчизняна серійна ЕОМ середньої продуктивності зі швидкодією близько 2000 оп/с – була створена у московському СКБ-245 під керівництвом Б. І. Рамеєва. Всього було побудовано 7 примірників цієї машини.

У 1955 р. С.О. Лебедєв почав розробку М-20 (цифра в назві вказувала на очікувану швидкодію – 20 тис. операцій в секунду). Такої швидкості обчислень тоді не мала жодна машина у світі. Ідеологію і структуру М-20 розробляв С.О. Лебедєв, систему команд – М.Р. Шура-Бура, схемотехнику елементної бази – П.П. Головистиков.

“Лебедєвські” БЭСМ-1, БЭСМ-2 та М-20 (1958 р., 20 тис. опер./с.) були засновані на серійних вітчизняних електронних лампах. Потім були створені їх напівпровідникові варіанти БЭСМ-3М, БЭСМ-4, М-220 (200 тис. опер./с) та М-222.

Лампова ЕОМ М-20 з рекордною для машин того часу швидкодією 20 000 оп./с, об’ємом пам’яті у 4096 45-розрядних слів була відома цілим рядом цікавих нововведень, авторами яких був головний ідеолог машини Лебедєв та його заступник, видатний математик і один з перших радянських програмістів Михайло Романович Шура-Бура. Треба відзначити, що перші кроки по створенню основ системного програмного забезпечення Лебедєв зробив у машині М-20, де були реалізовані можливості написання програм у мнемокодах (пізніше – на Автокоді або Асемблері). І це значно розширило коло фахівців, які змогли скористатися перевагами обчислювальної техніки.

Шура-Бура разом з Лебедєвим розробляв систему команд і керував створенням математичного забезпечення М-20. Це була перша радянська ЕОМ із власним системним програмним забезпеченням – пакетом стандартних підпрограм ІС-2. Машина вважалася секретною, оскільки вона обслуговувала радянські космічні і атомні програми, але потім її розсекретили і почали встановлювати у ВНЗ та наукових організаціях.

З появою М-20 у Сибірському відділенні Академії наук СРСР (Новосибірськ), Андрій Петрович Ершов у 1960 р. заснував неформальну школу програмістів, в якій за його участю були розроблені такі мови, як “Альфа”, перша оптимізуюча система програмування для складних мов, потім Альфа-6 та транслятори до них. У 1970-х роках Єршов розробив типову схему трансляції для багатьох мов (Алгол, Симула 67, Паскаль, Ада та Модула-2) та універсальний програмуючий процесор «Бета», а також обчислювальну систему “АІСТ” (Автоматична Інформаційна Станція). Проект АІСТ поєднував у собі створення як багатопроцесорної архітектури, так і розвиненого програмного забезпечення, що використовує ті можливості, які надавала ця архітектура. Усе системне програмне забезпечення АІСТ було написане на власній мові системного програмування Епсилон.

Найвищим досягненням колективу С.А. Лебедєва з’явилася розробка у 1966 році напівпровідникової ЕОМ БЭСМ-6. Модель БЭСМ-6 була спроектована з використанням попереднього імітаційного моделювання роботи її операційної системи, що дозволило знайти безліч оригінальних технічних рішень. У розробці архітектури БЭСМ-6 активну участь приймали програмісти зі створеної за ініціативою Лебедєва лабораторії математичного забезпечення.

БЭСМ-6

Довгий час БЭСМ-6 із швидкодією 1 млн. операцій за секунду вважалася однією з кращих ЕОМ у світі. Рекордна швидкодія цієї машини була досягнута не за рахунок швидкісних елементів, а завдяки досконалій архітектурі процесора. Технічні рішення, які були знайдені при проектуванні машини, були настільки оригінальними, що ця модель побила всі рекорди живучості. Покоління ЕОМ змінювали одне одного, а легендарна БЭСМ-6 продовжувала випускатися і надійно працювати впродовж більш ніж 25 років!

Академік Корольов говорив, що без своєчасно зроблених Лебедєвим машин було б складно почати освоювати космос. Навіть у знамениту формулу 3К – так журналісти називали засекречених учених І.В. Курчатова, С.П. Корольова та М.В. Келдиша – знаючі люди і самі конструктори додавали букву Л (ім'я С.О. Лебедєва також трималося в секреті). Правомірність формули «3К+Л» не викликає сумнівів, всі розуміли, що без ЕОМ не могло б бути таких досягнень. Сергію Олексійовичу Лебедєву вдалося сформувати вітчизняну школу досліджень і розробок, яка багато років за низкою напрямків утримувала лідируючі позиції у світі. Тільки з середини 70-х рр. XX в. почалося поступове відставання від західних розробників. Багато в чому це було пов'язано з копіюванням серії IBM, а також з намітившимся розривом в області елементної бази.

В кінці 60-х рр. С. О. Лебедєв, В. А. Мельников та А. А. Соколов як головні конструктори очолили роботи із створення багатомашинної обчислювальної системи АС-6, до складу якої входила і БЕСМ-6. Вона втілила у собі багато нових ідей, які в подальшому склали основу майбутніх супер-ЕОМ. Ця система використовувалася в космічній програмі «Союз-Аполлон» та наступних запусках космічних кораблів. Вся інформація оброблялася часто значно раніше, ніж у колег із США.

Міжнародне визнання прийшло до Лебедєва через багато років після його кончини. Міжнародне комп'ютерне товариство IEEE Computer Society удостоїло С.О. Лебедєва своєю вищою нагородою – медаллю «Computer Pioneer Award» за видатні новаторські роботи в області створення обчислювальної техніки. На медалі написано: «Сергій Олексійович Лебедєв. Розробник і конструктор першого комп'ютера в Радянському Союзі. Нагороджений у 1996».

В одному з самих засекречених і закритих міст атомної галузі – Снєжинське (Челябінськ-70) в Російському федеральному ядерному центрі, – науково-дослідному інституті технічної фізики (НДІТФ) під керівництвом Володимира Федоровича Тюріна було розроблено ряд операційних систем для ЕОМ М-20, М-220 (В.Ф. Тюрін, В.С. Авраменко) та БЕСМ-6.

Розробниками операційної системи “ДІСПАК” (диспетчер пакетної обробки завдань) для родини машин БЕСМ-6, у якій вперше в СРСР була реалізована робота з магнітними дисками, були В. Ф. Тюрин, М. І. Шулепов, Ю. В. Озорнин, Л. В. Шинкарева, С. А. Зельдинова, І. Д. Бокова та В. І. Зуєв. Три розробники ОС були удостоєні Державної премії.

Плід праці системних програмістів вийшов настільки вдалим, надійним, стабільним у роботі і при цьому простим в експлуатації, що завод-виготівник вирішив використати ОС в якості основної серійної операційної системи для усього Радянського Союзу. Через чотири роки на базі ДИСПАКа була створена нова версія ОС, названа ДИАПАК (діалогово-пакетний режим роботи), яка дозволяла автоматизувати практично усі дії оператора і розділити управління проходженням завдань через ЕОМ на функціональні ділянки. Основний внесок у створення системи зробили Ю. В. Озорнин, Н. І. Шулепов, Л. В. Шинкарева, В. К. Корякин та Г. П. Охрименко. Робота була виконана на рівні світових стандартів системного програмування.

Для машини БЕСМ-6 була розроблена велика кількість пакетів прикладних програм, за допомогою яких були вирішені задачі найбільш передових напрямів науково-технічного прогресу. Був накопичений величезний фонд програм користувачів та досвід його експлуатації. Можна цілком зрозуміло сказати, що на базі БЕСМ-6 був створений "золотий фонд" програмного забезпечення, значення якого важко переоцінити.

Лебедєв розробив також основи створення багатопроцесорних комплексів, обчислювальних мереж, структурно-програмних операційних систем, алгоритмічних мов програмування. Як наслідок, вже на початку 80-х років його учнями, вперше в світі, були створені могутні багатопроцесорні суперскалярні комплекси ЕЛЬБРУС-1 (1978 р., 10 млн. опер./с, ЕЛББРУС-2 (1985 р.). 1990 рік ознаменувався випуском та введенням в експлуатацію векторно-конвеєрної супер-ЕОМ ЕЛЬБРУС-3.1 (розробники – Г.Г. Рябов, А.А. Соколов, А.Ю. Бяков), з продуктивністю у однопроцесорному варіанті – 400 мегафлоп (команд обробки дійсних даних).

Успіхи в обчислювальній техніці та програмуванні дали поштовх і для наукової діяльності. Так, до 1978 року програмістам в СРСР, які розробляли навіть чудові комплекси, практично було дуже важко захистити дисертацію на здобуття вченого ступеня кандидата (доктора) фізико-математичних наук, якщо вона не містила досліджень в області теоретичної математики або фізики.

Одного разу, а точніше 4 квітня 1978 року, на засіданні Вченої ради Обчислювального центру АН СРСР ім. С.А. Лебедєва йшов захист дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук. Тема дисертації була пов’язана зі штучним інтелектом. В процесі обговорення дисертації виникло питання, а чи може представлена дисертація претендувати на здобуття ступеня кандидата фізико-математичних наук. Математичних досліджень немає, теорем немає, а є якісь евристичні оцінки дій, що здійснюються «штучним інтелектом» і є програма, написана на мові ЛІСП, яка дозволяє визначати дії «штучного інтелекту».

Слід зазначити, що ОЦ Академії наук, не дивлячись на свою прикладну назву, був зовсім не рахунковою фабрикою, обслуговуючи інші інститути академії. Це був (і є) першокласний науково-дослідний інститут, в якому у ті роки працювали такі видатні математики, як академіки А.Дородніцин, А.Марков, Г.Поспелов. Це далеко не повний список імен, якими може пишатися російська наука і які працювали у той час у ОЦ АН.

Між членами вченої ради виникла жвава дискусія про правомірність захисту дисертації на ступінь кандидата фізико-математичних наук, а не на ступінь кандидата технічних наук. Ступінь кандидата технічних наук присуджується за роботи, в яких основою дисертації є вирішення прикладних завдань. Думки розділилися, і захист дисертації опинився під питанням. Вирішальною виявилася думка, яка була висловлена директором інституту академіком А. Дородніциним. Він висловив тезу, що кожну програму можна розглядати як теорему про можливість розв’язання деякої задачі. І якщо програма працює, то можна стверджувати, що теорема доведена. Ця теза була підтримана А. Марковим, який запропонував тільки уточнити тезу. У більшості випадків неможливо визначити, чи завжди програма дає правильну відповідь. Тому пропонувалося прийняти наступне твердження: кожна програма є теоремою, справедливість якої доведена для тих випадків, в яких програма дає правильну відповідь.

А. Марков – великий російський математик, саме він дав одне з найпоширеніших визначень поняття алгоритму, яке отримало його ім’я – нормальні алгорифми Маркова. Теза Дородніцина–Маркова одноголосно була прийнята Вченою радою як аксіома, постулат. Дисертація була успішно захищена, а претендент отримав ступінь кандидата фізико-математичних наук.

Пензенська школа сформувалася на базі створеній там у 1955 році філії СКБ-245, пізніше перейменованого в НДІ математичних машин (НДІММ). Отримавши Державну премію за машину «Стріла», туди з групою учнів поїхав Б.І. Рамеєв. Очолюваний ним колектив створював універсальні ЕОМ під фірмовою маркою «Урал». Модель «Урал-1» була завершена вже у 1954 р. Це була перша мала серійна ЕОМ, вона мала 800 електронних ламп і розміщувалася в одній стійці. Оперативна пам’ять розміром 1024 слова була виконана на магнітному барабані, тому швидкодія машини визначалася швидкістю обертання барабана і складала всього 100 оп./с («Урал-2», 200 оп./с).

Подальші моделі цієї серії – «Урал -11, -14, -16» виготовлялися на напівпровідниках, вони мали вельми пристойну продуктивність (50, 45 і 100 тис. оп./с відповідно).

Чудова особиста доля Б.І. Рамеєва. Цей талановитий інженер не мав формальної вищої освіти, він був виключений з інституту як «син ворога народу» і не мав права викладати у ВНЗ. Тільки на початку 60-х років йому без захисту дисертації був присуджений вчений ступінь доктора наук.

Київську школу очолив радянський вчений – академік Віктор Михайлович Глушков (1923-1982). У 1962 р. на базі лабораторії обчислювальної техніки і математики Української Академії наук, в якій під керівництвом С.А.Лебедєва створювалася перша радянська ЕОМ, він організував перший в країні Інститут кібернетики, який незабаром став провідним науковим центром в області кібернетики, інформатики та обчислювальної техніки.

Внесок В.М. Глушкова в інформатику величезний. Він не тільки розробляв абстрактні теоретичні питання конструювання ЕОМ, але і безпосередньо керував їх технічним проектуванням та виготовленням, створював алгоритми та методики застосування комп’ютерів у найрізноманітніших областях.

В.М.Глушковим та його колегами були створені декілька оригінальних моделей комп’ютерів: машина загального призначення «Київ», управляюча ЕОМ «Дніпро», мала напівпровідникова ЕОМ «Промінь». Найвидатнішою розробкою київської школи стала машина для інженерних розрахунків «МІР», яка перша у світовій практиці, мала апаратний інтерпретатор мови програмування високого рівня – АЛМІР.

В Білорусії був побудований інститут і завод, де під керівництвом Віктора Володимировича Пржіялковського (1960 р.) розроблялися та випускалися ЕОМ серії «Мінськ»: лампова «Мінськ-1», потім перша масова вітчизняна напівпровідникова «Мінськ-2» і, нарешті, «Мінськ-32», яка мала модульну структуру та операційну систему.

З 1969 р. Мінською філією Науково-дослідного центру електронної обчислювальної техніки (НДЦЕОТ) керував Р. П. Лопато, академік Національної академії наук Білорусії, член-кореспондент РАН, лауреат Державної премії СРСР. У 1972 р. став директором НДІЕОМ, який був перетворений у філію НДЦЕОТ. За 28 років під керівництвом Р. П. Лопато в НДІЕОМ було створено 15 моделей ЕОМ "Мінськ", п’ять моделей ЄС ЕОМ, моделі ПЕОМ, 6 обчислювальних комплексів спеціального призначення, інші засоби обчислювальної техніки та системи програмування. Р. П. Лопато по праву вважається одним із засновників Мінської школи обчислювальної техніки.

В Єреванському інституті математичних машин було створено дві родини машин: загального призначення «Раздан» та інженерних розрахунків «Наїрі», в яку також був вбудований апаратний інтерпретатор.

Оцінюючи у цілому позитивно розвиток обчислювальної техніки в СРСР у 50-і – 60-і роки, слід визнати, що, не дивлячись на багато оригінальних розробок, за загальним рівнем СРСР істотно відстав від передових країн. Причому відставання постійно збільшувалося, склавши на початок 70-х років ціле покоління ЕОМ. Тому було декілька причин, як об’єктивних, так і суб’єктивних.

По-перше, у кінці 40-х – початку 50-х років Радянський Союз одразу після Другої світової війни був втягнутий в «холодну» війну, кинувши всі ресурси на гонку озброєнь. Обстановка тотальної таємничості, відсутність реальної конкуренції, орієнтація виключно на військові застосування виявилися згубними для науково-технічного прогресу.

По-друге, холодна війна призвела до самоізоляції і зустрічної міжнародної ізоляції СРСР у світовій спільноті. Зарубіжні наукові публікації доходили до радянських вчених з великим запізненням, поїздки за кордон були практично неможливими.

На початку 70-х авторитетна комісія, проаналізувавши зарубіжний досвід, прийшла до невтішних висновків – за якістю і кількістю обчислювальної техніки СРСР відстав від цивілізованого світу на 8-10 років, до того ж не було сформовано середовище впровадження ЕОМ – не вистачало інженерів-електронщиків, програмістів, не було спеціальної літератури. І тоді уряд вирішив зробити “великий стрибок” у справі комп’ютеризації країни. Щоб виграти час, вирішено було не розвивати далі вітчизняні розробки, а копіювати конструкції передових на ті часи зарубіжних ліній ЕОМ. Була мобілізована технічна розвідка, сконцентровані сили оборонних галузей промисловості, організований міжнародний розподіл праці в рамках Ради економічної взаємодопомоги (РЕВ).

Передбачалося налагодити масове виробництво двох родин обчислювальних машин. Перша називалася Єдиною системою ЕОМ (ЄС ЕОМ) і повинна була відтворити IBM S/360. Наймолодшу модель ЄС-1010 планувалося виробляти в Угорщині, модель ЄС-1020 – в Болгарії, ЄС-1040 – в НДР, а моделі ЄС-1030, 1050 і найстаршу ЄС-1060 – в СРСР.

Друга родина повинна була покрити потребу народного господарства у міні-комп’ютерах і позначалася СМ ЕОМ (Система малих ЕОМ). Оскільки кожне з міністерств наполегливо пропонувало свій зразок для успадкування, до єдиної думки прийти не вдалося, в результаті під маркою СМ-1 та СМ-2 ховалися аналоги міні-ЕОМ фірми Hewlett-Packard, а моделі СМ-3-4 відтворювали популярні комп’ютери PDP-11 фірми DEC.

Лінію супер-ЕОМ, враховуючи передовий рівень БЭСМ-6, вирішили не припиняти і не копіювати, а залишити за вітчизняними розробниками. В рамках цього проекту в ІТМіОТ згодом були розроблені багатопроцесорні ЕОМ серії «Ельбрус». Розробники «Ельбрусов» пишаються тим, що за роки, коли у нас займалися переважно відтворенням західної архітектури, їм вдалося зберегти властиву лебедєвскому колективу творчу атмосферу і створити повністю самостійний, оригінальний проект. Висока продуктивність багатопроцесорного комплексу досягалася за рахунок оригінальних архітектурних рішень.

Другою знаковою фігурою в галузі обчислювальної техніки є учень С.О. Лебедєва академік В.С. Бурцев. Всеволод Сергійович зробив значний внесок у створення систем управління об'єктами в реальному часі.

В.С. Бурцев почав свою діяльність під керівництвом видатного вченого академіка С.О. Лебедєва ще до закінчення Московського енергетичного інституту. Темою його дипломної роботи була система управління першої радянської швидкодіючої електронної машини – БЕСМ АН СРСР. Вже на дипломному проектуванні він став одним з провідних розробників у створенні цієї системи.

У 1973-85 рр., будучи головним конструктором многопроцессороного обчислювального комплексу (МОК) «Ельбрус-1» і «Ельбрус-2», Бурцев В.С. поряд з принциповими схемотехническими питаннями велику увагу приділяв конструктивно-технологічним питанням, питанням системи охолодження та підвищення інтеграції елементної бази, а також питанням автоматизації проектування. У процесі створення МОК «Ельбрус-2» з його ініціативи та з безпосередньої участі були створені нові швидкодіючі інтегральні схеми, високочастотні групові роз'єми, багатокристальні і великі інтегральні схеми, мікрокабелі, прецизійні багатошарові друковані плати.

У 1980 р. були закінчені роботи по створенню МОК «Ельбрус-1» загальною продуктивністю 15 млн операцій за секунду. У 1985 р. успішно завершені Державні випробування десятипроцессорного МОК «Ельбрус-2» продуктивністю 125 млн операцій за секунду. Обидва комплекси були освоєні в серійному виробництві.

У 1986-98 рр. було розроблено структуру супер-ЕОМ, яка була заснована на новому не фон-неймановскому принципі і забезпечувала суттєве розпаралелювання обчислювального процесу на апаратному рівні. Ця архітектура використовувала новітні принципи оптичної обробки інформації, і дозволила досягти продуктивності 10¹⁰-10¹² операцій за секунду.

Ідеолог архітектури «Ельбрусів» Борис Арташесовіч Бабаян, який багато років також працював в колективі Лебедєва, та її головний конструктор вважали їх першими у світі комерційними (тобто такими, що вийшли за рамки наукових лабораторій) суперскалярними машинами. Більшість з цих властивостей значно пізніше будуть реалізовані у західних комп’ютерах. Перша комерційна машина такого типу на заході з’явилася лише у 1992 році (через 14 років!).

Хоча «Ельбруси» створювалися для потреб радянської системи протиракетної оборони та атомної галузі, ці машини вважалися універсальними і могли застосовуватися не тільки для оборонних потреб, але й у великих ОЦ, які працювали на науку та промисловість. Проте основними користувачами таких високих технологій залишалися ВПК та радянські атомщики. В них і досі стоять та працюють «Ельбруси».

Підводячи підсумки, можна сказати, що в Радянському Союзі були значні досягнення у використанні обчислювальної техніки та створенні програмних комплексів. Так, політ вже перших штучних супутників Землі (і, природно, усіх подальших, у тому числі і першого у світі космонавта Юрія Гагаріна) супроводжувався оперативними розрахунками траєкторій, аналізом та обробкою телеметричних вимірювань, що проводилися за допомогою ЕОМ. Літако- та ракетобудування, створення атомної та водневої зброї та інші роботи проводилися виключно за допомогою різних типів вітчизняних ЕОМ (Стріла, Весна (1 прим.), БЭСМ-4, М-20, М‑220, БЭСМ-6, ЕЛЬБРУС).

Розробки ядерної і термоядерної зброї в СРСР сприяли не лише швидкому розвитку обчислювальної техніки, але і обчислювальної математики. У реалізацію атомного проекту СРСР великий вклад внесли видатні математики академіки АН СРСР М.В. Келдиш, С.Л. Соболев, А.А. Дородніцин, М.А. Лаврентьєв.

У зв'язку з цим на закінчення слід привести висловлювання заступника наукового керівника Всеросійського науково-дослідного інституту експериментальної фізики (ВНДІЕФ) і керівника математичного відділення професора Івана Денисовича Софронова (радянський і російський учений в області прикладної математики), який був опонентом у Авраменко В. С. при захисті дисертації к.ф-м.н. у ІПМ АН СРСР імені М. В. Келдиша, і давши на неї дуже хороший відгук (система МОДІС, яка була створена Авраменко В. С., впроваджена у ВНДІЕФ).

«Математичні розрахунки при створенні атомної зброї грають особливу роль. Ну, а головна наша гордість – те, що уся ядерна зброя, яка стоїть на бойовому чергуванні, була розрахована нашими математиками, по наших методиках, по наших програмах з використанням тільки вітчизняної обчислювальної техніки. Слід зазначити, що наше відставання від американців по продуктивності обчислювальних машин було нижче на два порядки або більше. Проте, паритет у зброї був досягнутий. І заслуга в тому наших математиків та програмістів, наших фізиків-теоретиків і конструкторів.

Як ні парадоксально це звучить, але наше відставання в обчислювальній техніці зробив великий вплив на інтенсивність математичних розробок, на ефективність створюваних математичних методів. Саме воно примушувало нас винаходити економічні алгоритми рішення задач, розробляти досконалішу технологію розрахунків, нарешті, залучати до роботи більші, ніж в США, математичні колективи. Треба зазначити, що сьогодні у нас немає конкурентів в рішенні таких складних прикладних завдань. Ми маємо в розпорядженні найбільший пакет програм і методик для вирішення, у тому числі і тривимірних задач математичної фізики, механіки суцільного середовища, нейтронної фізики тощо. У нас найбільший математичний колектив в країні. І ми непогано озброєні, потужність нашого машинного парку мало кому в Росії поступиться.

Ядерна зброя, проте, вимагає до себе пильної уваги, її потрібно правильно зберігати, воно має бути безпечна і готова до застосування, її потрібно удосконалювати, що не можна робити без випробувань, які нині заборонені. Де ж вихід? У математичних розрахунках.

Зовсім нещодавно це вважалося неможливим. Але вже минулого року президент США Клінтон зібрав своїх генералів і розробників ядерної зброї і оголосив, що у них створена віртуальна ядерна бомба. Тобто американці заявили, що вони уміють робити зброю без випробувань. Для цього п'ять років тому була придумана ініціатива СКІ і з'явилися терафлопние машини. Американці вже готові робити, можливо, не дуже сучасні, але заряди без випробувань. Поки, правда, жодного подібного заряду на озброєння не поступило. Але, проте, вони до цього наполегливо йдуть. Я думаю, що максимум років через п'ять вони оголосять, що можуть це робити, і почнуть ставити на озброєння цілком сучасні заряди без випробувань. Думаю, що ми підемо таким самим шляхом. Для цього нам необхідно створити супер-ЕОМ. Зараз в нашій країні є дві закінчені розробки – машина МВС, створена НДІ «Квант» і Інститутом прикладної математики РАН, і наша машина МП-Х-Y. Вони відрізняються по архітектурі, складу елементної бази і програмному забезпеченню. Ми починали розробляти машину разом з ІПМ РАН, але у нас виявилися різні точки зору, і кожен став робити свою систему.

Нещодавно ми зайвий раз переконалися, що їх підхід до проектування ЕОМ, призначених для вирішення наших завдань, не годиться. Двічі намагалися ми рахувати свої завдання на машинах, розроблених конкурентами, і обидва рази дива не сталися – ефективність їх машин для наших потреб виявилася неприйнятно низькою. Тому рахувати завдання другого ядерного століття ми на них не стали. Сам факт, що спочатку ми повинні були відповідати за свої розрахунки і прораховувати тисячі варіантів виробу, змусив нас працювати відповідально і великими колективами.

Задачі в 1000 годин машинного часу для нас нічого рекордного навіть 20 або 30 років тому не представляли. Були задачі і в 10 000 годин безперервної роботи машини. І це з урахуванням того, що беззбійність роботи вітчизняної обчислювальної техніки оцінювалася по ТУ не більше ніж 10 годин. Нагальною необхідністю при цьому виявилося розпаралелювання обрахунку задач, тобто рішення однієї задачі відразу на кількох машинах. У 1993-1994 рр. у ВНДІЕФ створена мультипроцесорна система з продуктивністю 1 гигафлоп, в якій використовуються спеціально розроблені і виготовлені на вітчизняній елементній базі комутатори з пропускною спроможністю 90 Мб за секунду. На цих екземплярах мультипроцесорів нами розроблені паралельні програми для вирішення низки виробничих задач – тривимірні задачі адіабатичної газової динаміки, газової динаміки з урахуванням теплопровідності, тривимірні задачі перенесення нейтронів в кінематичному наближенні, двомірні задачі газової динаміки з урахуванням теплопровідності на нерегулярній сітці тощо.

Один зразок нашої машини був куплений Ливерморской національною лабораторією США для відладки тих програм, які ми розробляємо за їхнім замовленням. Зараз ведуться інтенсивні роботи із створення наступної мультипроцесорної системи з продуктивністю 120-240 гигафлоп, з наступним нарощуванням її до потужності в 1 терафлоп. Будучи базовою моделлю у ряді МП-Х, цей мультипроцесор дозволить створити наступного року аналог сучасних супер-ЕОМ США типу ASCI RED і Origin 2000. Зараз вони аналогів в Росії не мають».

Авторам цього ретроспективного огляду пощастило розробляти програмні комплекси різної складності майже на всіх вітчизняних ЕОМ, зокрема 1963-1964 р. – Урал-2; 1965-1990 р. – М-20, М-220, Мир, БЭСМ-4, БЭСМ-6, ЕЛЬБРУС-1; 1976-1997 р. ЄС ЕОМ (1022, 1040, 1060), СМ ЕОМ.

Дата добавления: 2015-11-14