Информационные технологии в СССР. Создатели советской вычислительной техники Ревич Юрий

БЭСМ

На конец 1950 года пришелся разгар работ по изготовлению макетов отдельных устройств БЭСМ. Новая машина создавалась в обычном стиле Лебедева: сотрудники лаборатории работали, не считаясь со временем. Лебедев никого не заставлял выходить сверхурочно и выполнять дополнительную работу — это получалось само по себе, потому что так вел себя руководитель. O. K. Гущин (тогда техник-монтажник) вспоминает: «Сами изготавливали шасси и стенды, сверлили и клепали; монтировали и отлаживали различные варианты триггеров, счетчиков, сумматоров и проверяли их на надежность в работе. На всех этапах работы Сергей Алексеевич показывал личный пример самоотверженности. После насыщенного трудового дня он до 3–4 часов ночи просиживал за пультом или осциллографом, активно участвуя в отладке машины. Работая в смене дежурным техником, я не раз наблюдал, как Сергей Алексеевич брал в руки паяльник и перепаивал схемы, внося в них необходимые изменения. На все предложения помочь он неизменно отвечал: „Сам сделаю“. После его ухода я по своим прямым обязанностям проверял его работу, и, надо сказать, она всегда была выполнена на совесть».

21 апреля 1951 года была назначена Государственная комиссия для приемки эскизных проектов БЭСМ и «Стрелы», в состав которой входили академик М. В. Келдыш, министр машиностроения и приборостроения П. И. Паршин, академик А. А. Благонравов и др. Как уже упоминалось, в мае 1951 года члены комиссии побывали в Киеве, где Сергей Алексеевич продемонстрировал уже работающую МЭСМ. Академик А. А. Дородницын позже вспоминал подробности заседания комиссии. Заявленная производительность «Стрелы» была в пять раз меньше, чем у БЭСМ — 2000 операций/с. Обосновывая это, Ю. Я. Базилевский заявил, что большая производительность и не нужна, и БЭСМ можно не строить, потому что «Стрела» и так «все задачи в стране перерешает». Лебедев ехидно отвечал, что «Стрела» просто не успеет решить ни одной задачи между двумя сбоями. Скорость работы электронных машин в те времена действительно казалась фантастической: М. В. Келдыш во время одной из бесед в 1954 году заметил, что «если бы таких ЭВМ выпустить 5–7 штук, то для Советского Союза этого было бы вполне достаточно». Подобные оценки необходимой вычислительной мощности не были характерны лишь для отечественных деятелей: известно, что в те годы в корпорации IBM в те самые же 5–7 штук в год оценивали емкость всего мирового рынка компьютеров.

Известная фотография Сергея Алексеевича в кабинете на Новопесчаной сделана в 1953 году вскоре после избрания академиком

БЭСМ имела 39 двоичных разрядов для представления чисел в виде «мантисса — порядок», из них 32 разряда отводилось для значащей части и 5 для порядка. Еще по одному разряду отводилось для знаков мантиссы и порядка. 5 двоичных разрядов со знаком могут представлять числа от –32 до +32, то есть общий диапазон представленных в машине чисел находился от 2^–32 до 2³², или примерно от 10^–9 до 10⁹. Выход результата какой-либо операции за пределы этого диапазона означал аварийную ситуацию, что доставляло немало хлопот программистам того времени.

Современного читателя, знакомого с устройством микропроцессоров, может удивить, что в линейке БЭСМ (включая и знаменитую БЭСМ-6) не было поддержки целочисленной арифметики, аппаратная реализация которой гораздо проще, чем для чисел «с плавающей точкой» (Лебедев называл последние «представлением чисел с учетом порядков»). Сейчас операции с целыми числами относятся к базовой функциональности, а ряд популярных моделей процессоров, относящихся к так называемой RISC-архитектуре, наоборот, не имеют аппаратной поддержки чисел с плавающей точкой, предоставляя реализацию соответствующих команд на откуп программистам. Но надо учесть, что во времена Лебедева аппаратная часть была весьма дорога, а БЭСМ, как писал сам Сергей Алексеевич, была «предназначена для решения математических задач», где операции с действительными числами доминировали и отказ от целочисленной арифметики приводил к существенному упрощению схем и экономии компонентов.

С оперативной памятью, от которой во многом зависело быстродействие машины, сначала случилась незадача. Память проектировали на самых быстрых запоминающих устройствах того времени: потенциалоскопах. Так называли электронно-лучевые трубки специальной конструкции, где информация запоминалась путем накопления электрических зарядов на поверхности мишени (обычно из диэлектрика или из изолированных зерен проводника). Для объема 1024 слов требовалось 50 потенциалоскопов. Однако выпускало их Министерство машиностроения и приборостроения, и, разумеется, в первую очередь обеспечило дефицитными изделиями своих разработчиков из СКБ-245. Заказ из ИТМ и ВТ не выполнялся до конца 1954 — начала 1955 года, и не помог даже М. А. Лаврентьев. Никто не сомневался, что Минмашприбор хочет таким способом обеспечить фору своей «Стреле».

С. А. Лебедев и В. А. Мельников за отладкой БЭСМ, конец 1951 года

Лебедеву пришлось прибегнуть к запасному варианту: использовать для устройства памяти ЗУ на акустических (ртутных) трубках, что снизило быстродействие машины до уровня «Стрелы» — 2000 операций в секунду (ниже даже, чем у МЭСМ). Ртутные трубки были разработаны в 1949 году по его заказу в Институте автоматики ВСНИТО. Они весили несколько сотен килограммов и требовали размещения в огромном термостате, смонтированном в специальном помещении с вытяжными шкафами во избежание попадания паров ртути в воздух производственных помещений. Внушительных размеров стойка ЗУ занимала целую комнату, расположенную в конце коридора первого этажа, довольно далекого от арифметического устройства, связь с которым осуществлялась по кабелям, вносившим дополнительные задержки.

Дополнительно к основной (оперативной) памяти была предусмотрена внешняя память на магнитных барабанах (2 штуки по 512 39-разрядных слова) и магнитных лентах (4 штуки по 30 тыс. слов), устройство ввода с перфоленты (1200 чисел в минуту). Для вывода результатов была предусмотрена цифропечать (1200 чисел в минуту) и быстродействующее фотопечатающее устройство (200 чисел в секунду). Всего в составе БЭСМ использовалось 4 тыс. электронных ламп и 5 тыс. полупроводниковых диодов. В 1957 году ОЗУ на потенциалоскопах было заменено значительно более надежной и компактной памятью на ферромагнитных сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса. Такой тип памяти (см. фото 3 на цветной вклейке) стал стандартным для всех ЭВМ периода от конца пятидесятых до конца шестидесятых годов, когда создатели компьютеров перешли на полупроводники.

В наладке каждой составляющей этого капризного хозяйства Сергей Алексеевич участвовал лично, при необходимости шел на большие дополнительные механические и монтажные работы. В сравнении с отладкой МЭСМ ничего не изменилось — по-прежнему отладчики шли наперегонки с отказами электронных ламп (воспоминания Всеволода Сергеевича Бурцева, приведенные в разделе про МЭСМ, относятся именно к этому периоду). Для помощи москвичам из Феофании пригласили ряд сотрудников (Е. А. Шкабару, С. Б. Погребинского и др.), и отладка пошла быстрее.

Летом 1952 года изготовление машины в основном было завершено. В I квартале 1953 года БЭСМ была налажена, а в апреле была принята Государственной комиссией в эксплуатацию. Интересно, что в комиссию под председательством М. В. Келдыша в числе других входил и Исаак Семенович Брук, создатель первой ЭВМ в Москве под названием М-1.

Искусственная задержка с поставкой памяти все-таки позволила СКБ-245 обойти конкурентов: запущенная на год раньше, «Стрела» получила три (!) Государственных премии I, II и III степени, а главный конструктор машины Ю. Я. Базилевский — звание Героя Социалистического Труда. «Стрела» была рекомендована для серийного производства. Было выпущено 7 экземпляров, которые сегодня заслуженно вспоминают добрым словом — с них начинались многие вычислительные центры страны. Но потом низкая производительность и крайняя ненадежность машины сделали свое дело, и выпуск «Стрелы» был прекращен.

Награды коллективу ИТМ и ВТ последовали лишь в 1956 году: когда БЭСМ, уже снабженная памятью на потенциалоскопах и достигшая своего расчетного быстродействия в 8–10 тыс. операций/с, была принята Государственной комиссией вторично. Вот тогда С. А. Лебедеву присвоили звание Героя Социалистического Труда, а основные разработчики были награждены орденами.

Наверное, одним из высших взлетов в жизни Лебедева следует считать международную конференцию в Дармштадте в октябре 1955 года, где ему довелось сделать доклад о БЭСМ. Выступление произвело сенсацию — никому не известная за пределами СССР БЭСМ оказалась самой быстродействующей ЭВМ в Европе. Это почти через три года после ввода ее в эксплуатацию! Лев Николаевич Королёв (ученик Лебедева, впоследствии — член-корреспондент АН СССР) свидетельствует: «Это было время, когда спроектированные под руководством С. А. Лебедева электронно-вычислительные машины по быстродействию превосходили зарубежные серийные образцы. Причем они никогда не были копией какого-либо зарубежного типа ЭВМ. Это был продукт собственного оригинального творчества советских специалистов». В своем докладе Лебедев также изложил принцип конвейерной организации вычислений («принцип водопровода», как он его называл[13]), который уже был частично реализован в семействе БЭСМ, а на Западе получил широкое распространение лишь через десяток лет.

С. А. Лебедев во время конференции в Дармштадте (ФРГ), октябрь 1955 года

БЭСМ, 1952 год

БЭСМ-2 и М-20

В 1958 году БЭСМ была подготовлена к серийному производству. К работе по запуску машины в серию Лебедев подключил ведущих специалистов, принимавших участие в создании БЭСМ, и она была выполнена в рекордно короткие сроки — за два-три квартала. Такая спешка была вызвана тем, что в стране серийно не выпускалось ни одной марки мощных ЭВМ — «Стрела» была давно снята с производства, а проектируемая в ИТМ и ВТ новая модель М-20 запаздывала. Серийная версия получила название БЭСМ-2 и выпускалась на заводе им. Володарского (Ульяновск) вплоть до 1962 года. Было выпущено несколько десятков экземпляров БЭСМ-2, ею оснащалось большинство крупных вычислительных центров страны. На БЭСМ-2 осуществлялись расчеты, связанные с запуском искусственных спутников и первых пилотируемых космических кораблей.

Новая ЭВМ М-20 (то есть с производительностью 20 тыс. операций в секунду), задуманная С. А. Лебедевым вскоре после временного поражения в соревновании с СКБ-245, была изначально предназначена для серийного выпуска. Для ускорения процесса разработки Сергей Алексеевич добился постановления правительства, обязывавшего Минмашприбор и Минрадиопром работать совместно с Академией наук в лице ИТМ и ВТ. Институт должен был разработать идеологию машины, ее структуру, схемы, элементную базу, а СКБ-245 — техническую документацию и изготовить опытный образец. Согласно постановлению Совета Министров СССР от 15 июля 1955 года, первый образец М-20 должен был быть подготовлен во втором квартале 1956 года.

Главным конструктором был назначен С. А. Лебедев, его заместителем — М. К. Сулим из СКБ-245. Позднее в число заместителей главного конструктора вошел руководитель отдела программирования Математического института им. В. А. Стеклова Михаил Романович Шура-Бура, математик, имевший дело с цифровыми вычислительными машинами с момента их появления. Михаил Романович к этому времени уже был в числе авторов первого в СССР учебника по программированию цифровых вычислительных машин (1952 год, совместно с Л. А. Люстерником, А. А. Абрамовым, В. И. Шестаковым) и активно участвовал в решении большого количества прикладных задач — от расчета энергии ядерных взрывов до траекторий ракет и искусственных спутников. М. Р. Шура-Бура стал соавтором архитектуры М-20 и разработчиком системы команд для нее.

Благодаря Михаилу Романовичу М-20 стала первой советской машиной, поставлявшейся в комплекте со специальным математическим обеспечением, тогда еще не носившим название операционной системы (ОС). Считается, что первая ОС была создана в середине 1950-х годов в исследовательской лаборатории компании General Motors для компьютера IBM-702, однако, в целом наличие операционных систем для машин первого поколения было нехарактерно из-за их низкого быстродействия и малого объема оперативной памяти. В 1959 году М. Р. Шура-Бура разработал ОС для машины М-20, учитывающую эти особенности. Система под названием ИС-2 («Интерпретирующая Система-2») состояла из библиотеки стандартных подпрограмм (СП) и программы-библиотекаря, имевшей довольно разветвленную функциональность. Программа-библиотекарь интерпретировала вызовы СП, выполняла автоматическое распределение и перераспределение динамической области оперативной памяти с сохранением вытесненных из нее СП на внешнем накопителе (магнитном барабане либо ленте) и автоматическим возвратом СП в оперативную память по мере обращения к ним.

В новой машине Лебедевым был заложен ряд конструктивных решений, позволивших значительно расширить функциональность, практически не увеличивая количество электронных ламп и даже снизив его в сравнении с БЭСМ (в М-20 было использовано 1600 пальчиковых ламп, меньшего размера и менее потребляющих, чем использовавшиеся ранее).

П. П. Головистиков превращал решения Лебедева и Шуры-Буры в конкретные схемы, основанные на разработанных им динамических логических элементах на пальчиковых лампах. Логика была реализована на хорошо освоенных к тому времени германиевых диодах, миниатюрных, малопотребляющих и надежных.

М-20

В 1956 году был изготовлен и отлажен макет М-20 в ИТМ и ВТ, а к началу 1957 года в СКБ-245 закончен опытный образец. На этот раз конкуренция была отодвинута в сторону — в отладке принимали участие специалисты многих организаций. Но отладка опытного образца затянулась на целый год: еще при наладке макета М-20 в институте заметили, что многократно проверенные на стенде динамические элементы сбоят при работе в большом комплексе. Как это всегда бывает, неустраненные из-за спешки недостатки на следующем этапе проявились в полной мере. К тому же начала сбоить и новая и еще не до конца освоенная в производстве ферритовая память. Засуетились недоброжелатели, которых в СКБ-245 было предостаточно — они распространяли мнение о непригодности динамических элементов и неправильно выбранной элементной базе, предлагали применять проверенные схемы, то есть увеличивать количество ламп. Возникли неприятности у Сулима, начальство которого требовало скорейшего завершения работ.

Эти задержки и привели к тому, что Лебедев принял решение готовить к серийному выпуску БЭСМ, не дожидаясь окончания работ по М-20. БЭСМ-2 оказалась внешне очень похожей на М-20. В результате страна только выиграла — потребность в ЭВМ была такой, что обе машины, законченные почти одновременно, только-только смогли закрыть самые важные направления. На М-20 выполнялись самые первоочередные работы, и существование БЭСМ-2, как пишет Б. Н. Малиновский, «намного снижало вычислительный голод».

К началу 1958 года М-20, наконец, заработала надежно, в том же году была успешно принята Государственной комиссией с оценкой «самая быстродействующая в мире»[14] и запущена в серию. Оригинальная модель выпускалась до 1964 года, всего за это время было выпущено 20 экземпляров. Архитектура М-20 на много лет стала классической — на основе ее архитектуры было построено несколько машин второго поколения (то есть на полупроводниковых элементах) — БЭСМ-3М, БЭСМ-4, М-220, М-222. Учебник С. С. Лаврова «Введение в программирование», первое издание которого вышло в 1973 году, иллюстрирован многочисленными примерами из архитектуры М-20. Они были сохранены и во втором издании 1977 года.

БЭСМ-2

В машинах БЭСМ-2 и М-20 были реализованы, как мы сейчас говорим, сетевые функции — возможность ввода информации, поступающей с большого количества асинхронно работающих линий связи. Опираясь именно на эти возможности ЭВМ, начальник ВЦ Минобороны Анатолий Иванович Китов смог представить в 1959 году проект глобальной компьютерной сети, предназначенной для управления экономикой СССР, позднее переросший в проект ОГАС Виктора Михайловича Глушкова. Компьютерная сеть, одна из первых в мире (причем с элементами скоростной беспроводной связи), была реализована в другом проекте, носившем строго секретный характер — системе противоракетной обороны под названием «Система А».

БЭСМ-2 при участии самого Лебедева и его сотрудников воспроизводилась в Китае — она стала первой ЭВМ в этой тогда еще очень отсталой стране. Первоначально было принято решение строить в Китае М-20, однако Лебедев быстро понял (и, главное, сумел доказать и в наших, и в китайских руководящих инстанциях), что БЭСМ-2 с точки зрения наладки, приобретения основных инженерных навыков, да и эксплуатации обладает рядом важных преимуществ перед машиной М-20. В Китае в то время не было промышленности, способной обеспечить программу строительства своей ЭВМ компонентной базой, потому детали приходилось тоже завозить из СССР. Одновременно быстрыми темпами осуществлялась программа создания собственной радиотехнической промышленности. Сейчас, когда в Китае производится большинство высокотехнологичных изделий мира, странно вспоминать, что первые китайские радиодетали появились в 1958 году при помощи советских специалистов и советников, десятки которых работали на предприятиях, возведенных с помощью СССР.

К 1959 году монтаж и наладка машины в Институте вычислительной техники АН КНР, которыми руководил В. А. Мельников, в основном закончились. В апреле 1959 года из Пекина отбыл последний представитель ИТМ и ВТ А. С. Федоров — отношения между СССР и Китаем стремительно ухудшались. Поэтому о том, что машина в Пекине заработала, сотрудники Лебедева узнали из статьи в журнале «Китай» на русском языке, который кто-то принес в ИТМ и ВТ. Как свидетельствует сотрудник лаборатории Лебедева Ю. И. Визун, в «статье не встретилось даже самого слова „БЭСМ“, никак не был упомянут ИТМ и ВТ, ни слова о нашей стране вообще…» [1.14].

Попасть снарядом по снаряду?

В начале 1951 года, своем письме в АН УССР по поводу перспектив применения ЭВМ, Лебедев писал: «Быстрота и точность вычислений позволяют ставить вопрос о создании устройств управления ракетными снарядами для точного поражения цели путем непрерывного решения задачи встречи в процессе полета управляемого реактивного снаряда и внесения корректив в траекторию его полета». Сергей Алексеевич любил говорить, что расчеты полета снаряда на БЭСМ проходят быстрее, чем летит сам снаряд. В 1955 году ему представилась возможность осуществить свои предвидения на практике — ИТМ и ВТ был привлечен к работе по созданию системы противоракетной обороны.

Далеко не все верили, что перехват ракеты — вообще осуществимая задача. Григорий Васильевич Кисунько, по инициативе и под руководством которого создавалась «Система А», вспоминает [1.15]: «По существу проблематики ПРО еще в 1953 году высказались маститые академики при обсуждении письма семи маршалов Советского Союза о необходимости приступить к разработке этой проблемы: „ПРО — это такая же глупость, как стрельба снарядом по снаряду“». О сложности задачи говорит тот факт, что первые испытания подобной системы в США в 1962 году закончились неудачей, и перехват у американских систем ПРО был возможен лишь при условии использования в противоракете ядерного заряда с большим радиусом поражения, небезопасного для защищающейся стороны. А первый перехват баллистической боеголовки с неядерным ее поражением был осуществлен в США 10 июня 1984 года — на 23 года позже первых успешных испытаний ПРО в СССР.

В одном из своих выступлений член-корреспондент РАН Геннадий Георгиевич Рябов (директор ИТМ и ВТ в 1984–2004 годах) рассказал о вычислительной задаче для этой ПРО, которая и сейчас внушает уважение: время реакции системы на сигнал от радиолокаторов не должно было превышать десятой доли секунды! Вот что об этом пишет Г. В. Кисунько: «В противоракетной системе при перехвате баллистической ракеты все свершается с непостижимой для человеческого восприятия быстротой. Сближение противоракеты с целью происходит со сверхкосмической скоростью, и отслеживать этот процесс, управлять наведением противоракеты на цель невозможно без использования быстродействующей ЭВМ и без автоматизации на основе ЭВМ взаимодействия всех средств ПРО. Для этого ЭВМ и все подсистемные компоненты ПРО должны быть связаны между собой линиями обмена информацией, принимаемой и передаваемой в реальном масштабе времени.

В системе „А“ центральная ЭВМ должна была обеспечивать взаимодействие в реальном масштабе времени полета цели восьми абонентов, территориально разнесенных от нее на расстояниях до 250 километров. Таким образом, речь шла о создании компьютерно-автоматизированной многокомпонентной системы, не имевшей прецедентов ни в военной, ни в гражданской технике».

Впрочем, в ИТМ и ВТ уже имелся задел по этой проблематике. Все началось с того, что, когда отладка БЭСМ подходила к концу, Сергей Алексеевич привел отличившегося в этой работе молодого специалиста Всеволода Сергеевича Бурцева в один из московских НИИ, разрабатывавших радиолокаторы. Результатом стало создание в 1952–1955 годах двух специализированных ЭВМ «Диана-1» и «Диана-2» для автоматического съема данных с радиолокатора и автоматического слежения за воздушными целями. Опережая даже работы по М-20, Бурцев сумел создать к 1958 году еще две мощные по тем временам машины для тех же целей: М-40 (40 тыс. операций в секунду) и М-50 (с плавающей запятой). Обе машины были заранее рассчитаны на коллективную работу в сети — в них был встроен мультиплексный канал для приема данных по шести направлениям, и они имели развитую систему прерываний.

Всеволод Сергеевич Бурцев (1927–2005), начало 1950-х

Однако, когда Кисунько впервые посетил ИТМ и ВТ, всей этой техники еще не существовало. Увидев БЭСМ, он посчитал, что «эта самоделка» не имеет перспектив, но не стал разрывать отношений с институтом Лебедева, а решил подстраховаться, заключив с СКБ 245 договор о разработке специализированной ЭВМ на базе «Стрелы». В дальнейшем этот договор так и не был выполнен, зато в здании на полигоне появилась М-40. Интересно, что работа по созданию программ для «Системы А» проводилась без технического задания — его еще никто не мог написать. Не связанные какими-то рамками исполнители творили программное обеспечение «по месту» — тайная мечта любого разработчика, потому работа шла с большим энтузиазмом.

Строительство полигона «Системы А» началось в 1956 году, в пустынной местности неподалеку от озера Балхаш: летом плюс сорок, зимой до минус тридцати, вокруг — одни фаланги, змеи и скорпионы. На отчужденной для полигона территории, как вспоминает Кисунько, проживал лишь один казах, которого сотрудники прозвали «дядей Колей». С ведома командования «дядя» получил компенсацию на переселение, но остался в своем домишке, снабжая сотрудников полигона дарами Балхаша, по словам Кисунько, «многие из которых сейчас следует считать выбывшими даже из Красной книги». Строили почти все одновременно: железнодорожные ветки, автодороги, линии электропередач, прокладывали связь, возводили военные и гражданские объекты, поднимали городок испытателей.

В своих воспоминаниях, помещенных в сборник, посвященный 100-летию со дня рождения С. А. Лебедева [1.2], Всеволод Сергеевич Бурцев приводит историю о том, как они весело погуляли в один из выходных во время пребывания на полигоне, причем Лебедев был в первых рядах застрельщиков. Ввиду того, что история достаточно длинная, цитировать ее здесь невозможно, а в кратком пересказе она сильно потеряет. Случай, между тем, хорошо иллюстрирует характер Лебедева, до седых волос умудрившегося сохранить в себе того мальчишку Сережу, что, по воспоминаниям его сестры, переплывал Оку. Происходившее было бы характерно для молодой студенческой компании, а ведь ему к тому времени перевалило за пятьдесят. Недаром авторы многих воспоминаний указывают, что Алисе Григорьевне нередко приходилось удерживать мужа от шалостей и внимательно следить за количеством выпитого. История на полигоне вполне могла закончиться трагично: в конце ее Сергей Алексеевич вознамерился попрактиковаться в вождении грузовика (он как раз собирался сдавать на права), влетел в расщелину и разбил головой лобовое стекло. Врачи потом сказали, что небольшое сотрясение все же было.

По полигону должны были стрелять ракетами из Капустина Яра и Плесецка. Испытания начались в 1959 году, а 4 марта 1961 года прошло генеральное испытание: с центрального полигона Минобороны в Капустином Яру была запущена баллистическая ракета Р-12, оснащенная вместо штатной боевой части ее весовым макетом в виде стальной плиты весом 200 кг. Обломки Р-12 потом собирали по степи в течение еще трех недель. Испытание не обошлось без драматического момента, о котором вспоминают все участники событий: за 145 секунд до расчетного времени встречи противоракеты с «вражеской» боеголовкой в машине М-20 произошел «аварийный останов». Однако ее сумели мгновенно перезапустить, и перехват произошел в штатном режиме. Кисунько приводит слова одного из участников событий: «…случись еще раз такое или похожее на то, что было в этом пуске, — и начнут выносить нас прямо с пультов с инфарктами».

Г. В. Кисунько написал по этому поводу стихи (поется на мелодию «Дымилась роща под горою…»):

• Мне не забыть, как ранним мартом
• в машине нашей цифровой
• за три минуты перед стартом
• произошел случайный сбой.
• Но в тот же миг машину эту
• мы вновь пустили, чуть дыша,
• и все же сбили мы ракету
• над диким брегом Балхаша.

Полностью введенная в действие в 1961 году, «Система А» стала первой в мире ПРО, способной не только предупреждать о нападении, но и пускать противоракету, сбивая атакующую ракету еще в космосе. Еще раз напомним, что американцы смогли повторить наш успех лишь спустя 23 года. Основы весьма масштабной системы аэрокосмической обороны Северной Америки под названием NORAD (1963 год), закладывались еще в начале 1950-х, но она была куда более примитивной по функциональности, чем советская ПРО, и могла только предупреждать о нападении. Это было даже отражено в названии ее компьютерной основы SAGE (Semi-Automatic Ground Environment, где «semi-automatic» означает «полуавтоматическая» — для отражения ракетной атаки поднимались истребители). Успешные испытания «Системы А» позволили Хрущеву заметить на одной из пресс-конференций в 1962 году: «Наша ракета, можно сказать, попадает в муху в космосе». Эта работа стала основой для создания советских комплексов ПРО и всей системы сдержек и противовесов, ставших базой для глобальных договоров (таких, как СНВ), окончательно превративших ядерное оружие в «оружие сдерживания».

Рассказывают, что одна из дочерей Сергея Алексеевича спросила его: «Зачем ты делаешь ЭВМ для военных?» «Чтобы не было войны», — ответил он. Лебедев мог бы добавить, что такой, казалось бы, неопределенный и расплывчатый ответ совершенно точно отражает его род занятий и их конечную цель. Мало того, перед нами редчайший пример ученого, цель которого именно в такой постановке была достигнута — назревавшей было войны между двумя мировыми полюсами действительно так и не случилось, и работы Лебедева в этом начинании сыграли одну из главных ролей.

Среди всех достижений в этой первой компьютерной системе для ПРО, к числу важнейших, безусловно, относится создание одной из первых в мире компьютерных сетей. Считается, что первое удаленное соединение двух компьютеров было установлено в 1965 году между Массачусетским Технологическим институтом (шт. Массачусетс, США) и корпорацией SDC (Санта-Моника, шт. Калифорния). Но даже для самих США это явная ошибка: еще задолго до начала экспериментов с ARPANET там начала функционировать довольно «продвинутая» компьютерная сеть из сотен узлов — в рамках упомянутой системы NORAD. Сеть для «Системы А» была построена практически одновременно с первыми элементами американской SAGE, и, несмотря на свой экспериментальный характер, была весьма совершенной.

Всеволод Бурцев воспроизводит в своих воспоминаниях [1.16] структурную схему вычислительной сети «Системы А». Она работала на частоте 1 МГц, включала несколько вычислительных машин разной мощности, в том числе на мобильной (!) платформе, связанных между собой в беспроводную (!) сеть, работавшую на расстояниях до 200 км. Обратите внимание, что беспроводные сети в мире получили распространение лишь в 1980-е годы.

Схема вычислительной сети советской экспериментальной ПРО, развернутой в 1959–1960 гг. в Казахстане, недалеко от озера Балхаш (иллюстрация из статьи автора разработки В. С. Бурцева, с разрешения редакции журнала «Информационные технологии и вычислительные системы»). РТН — радиолокаторы точного наведения; СМ — специальные вычислительные машины; СД — станция дальнего обнаружения; РПР — радиолокатор противоракеты (передача сигналов на противоракету); СТ — мобильная стартовая установка противоракет; ППД — процессор приема и передачи данных; М-4, М-40 и М-50 — электронные вычислительные машины; Б — запоминающее устройство на магнитном барабане; УУБ — устройство управления барабаном; КРА — контрольно-регистрирующая аппаратура; РЛ — радиорелейные линии

Отсюда понятно, почему А. И. Китов и В. М. Глушков (см. соответствующие очерки в этом сборнике) в своих проектах компьютерных систем масштаба государства с такой легкостью рассуждали про автоматизированный удаленный сбор данных: технически этот вопрос для советских компьютерщиков был давно решен.

Следует добавить, что М-50 оказалась настолько удачной разработкой, что ее конструкция потом многократно воспроизводилась в системах военного назначения разных поколений (ламповая 5Э92 и транзисторные 5Э92б, 5Э51), рассчитанных на применение в качестве комплекса обработки данных.

Полупроводниковые ЭВМ

Рубеж 1950–1960-х годов был отмечен массовым переходом на новую полупроводниковую базу. Полупроводниковые транзисторы еще были дефицитны, дороги и чрезвычайно капризны в эксплуатации: германиевый транзистор запросто мог сгореть от того, что его базовая цепь оказалась оборванной. У схемотехников, привыкших оперировать электронными лампами, с легкостью обеспечивавшими коэффициент усиления по напряжению в несколько тысяч раз, транзисторы с их небольшими усилительными способностями вызывали недоверие и отторжение: там, где работала одна лампа, иногда требовалось ставить пятокдругой транзисторов. Зато транзисторные схемы были надежнее, потребляли намного меньше энергии, занимали в десятки раз меньший объем и работали при напряжениях в единицы-десятки вольт. Лампы требовали для нормальной работы напряжений в сотни вольт, так что последнее обстоятельство не только повышало уровень безопасности работников, но и в совокупности с небольшим количеством выделяющегося тепла резко упрощало проектирование, снижая требования к размерам и электрической изоляции компонентов.

Выше мы видели, как из-за ненадежности ламп отладчикам приходилось вести непрерывную гонку на опережение: успеет ли пройти тест до отказа очередного компонента или нет?

Сергей Алексеевич с дочерями во время выпускного бала в школе, 1957 год

Всеволод Сергеевич Бурцев отмечает, что «на этапе развития полупроводниковой элементной базы в процессе отладки машины практически ничего не изменилось, так как, несмотря на то, что надежность полупроводников возросла более, чем на два порядка, во столько же раз, а может быть и более, увеличилась логическая сложность комплексов ЭВМ, т. е. число логических элементов в машине». Сейчас мы знаем, что это противоречие было устранено лишь с появлением твердотельных интегральных схем, где надежность целого кристалла, включавшего сотни и тысячи транзисторов, была практически равна надежности отдельного транзистора.

Тем не менее, преимущества полупроводников были настолько очевидны, что около 1960 года небольшая группа молодых сотрудников ИТМ и ВТ, среди которых были инженеры, техники и самоучки, получила от Лебедева задание освоить первые полупроводниковые элементы. Для отработки созданных схем группа решила повторить БЭСМ на новой элементной базе. Получившийся макет был назван БЭСМ-3М. Эту машину часто упускают из вида при перечислении достижений лебедевской школы, но она все же была выпущена в нескольких экземплярах и устанавливалась в вычислительных центрах страны (например, в компьютерном центре Института математики АН КазССР). Михаил Ахманов[15] писал автору этих строк, что работал на БЭСМ-3М и М-20 больше четырех лет на матмехе ЛГУ, считал на них диплом и диссертацию. «Систему восьмеричных команд ЭВМ М-20 и БЭСМ-3М помню до сих пор», — утверждает Михаил Сергеевич на своем сайте. Воспоминания Михаила Сергеевича об обстановке, сопровождавшей эксплуатацию первых ЭВМ в научных центрах, написанные по просьбе автора этих строк, помещены в приложении к этому очерку.

Вдохновленные успехом, сотрудники группы предложили создать на базе БЭСМ-3М машину, повторяющую структурно-логическую схему удачной М-20, но с использованием новых элементов. Их поддержал руководитель СКБ ИТМ и ВТ О. П. Васильев, а Лебедев не возражал. Полученная в результате машина БЭСМ-4 имела несколько расширенную систему команд в сравнении с М-20, повторяла ее по быстродействию (20 тыс. операций/с), но была намного надежней. По тогдашнему обычаю каждая смена обслуживающего персонала ЭВМ состояла пополам из инженеров и техников, устранявших возникающие неполадки, и программистов, занимавшихся непосредственно эксплуатацией.

Когда через год после установки БЭСМ-4 в Вычислительном центре АН СССР поинтересовались, как она работает, ответ был такой: «Ваша машина разлагает молодых инженеров. Они не выполняют профилактических работ, так как машина не имеет сбоев — она слишком надежна». О том, насколько полупроводники экономичнее ламп, можно составить представление, сравнивая паспортную потребляемую мощность: если ламповые БЭСМ и БЭСМ-2 потребляли порядка 30–35 кВт, а М-20 и вовсе около 50, то БЭСМ-4 всего-навсего 8 кВт, причем значительная часть этой энергии уходила на систему охлаждения — температура блоков на полупроводниках того времени не должна была превышать 35 градусов.

В 1961 году БЭСМ-4 была передана в серийное производство на тот же ульяновский завод им. Володарского, который до этого выпускал БЭСМ-2. До 1966 года, когда ей на смену пришла БЭСМ-6, было произведено 30 машин. Для БЭСМ-4 на факультете ВМиК МГУ была разработана операционная система «БЭСМ-МГУ», впервые в серии БЭСМ использовавшая систему прерываний.

Однако простой перевод ЭВМ с одной элементной базы на другую, пусть и более совершенную, не приносил Сергею Алексеевичу удовлетворения. Не случайно сверхплановая полупроводниковая БЭСМ-4, повторявшая структуру и команды М-20, не была его инициативой. Он не мог не поддержать молодежь в стремлении создать первую полупроводниковую ЭВМ, но сам в это время вместе со своими помощниками уже моделировал будущую БЭСМ-6.

Вершина

Проектирование новой машины БЭСМ-6 началось сразу после окончания работ по М-20, и продолжалось почти десять лет. Основная цель, которую преследовали авторы проекта машины БЭСМ-6, была такова: создать быстродействующую серийную машину, сравнительно дешевую, но удовлетворяющую наиболее важным современным требованиям. С. А. Лебедеву в этой работе активно помогали его молодые заместители — Владимир Андреевич Мельников, отвечавший за аппаратную часть новой машины, и Лев Николаевич Королев, отвечавший за программное обеспечение.

О БЭСМ-6 написано очень много, потому отметим здесь лишь основные моменты. Машина впервые в отечественной практике разрабатывалась с применением методов автоматизированного проектирования и моделирования ее работы на другой ЭВМ. Монтажную и отладочную документацию на завод выдавали в виде таблиц, которые делались в институте на БЭСМ-2. Сотрудник ИТМ и ВТ Ю. И. Митропольский так описывает историю с принятием системы документации для БЭСМ-6:

«Для более компактного описания логических схем Владимир Иванович Смирнов предложил их формульное описание, однако оно не обеспечивало полного описания всех конструктивных элементов схем. Мною была предложена система таблиц для схем отдельных блоков, так называемых карточек, на которых показывалась схема одного блока или таблица для усилительного блока, а также указывались все связи данного блока с другими. Благодаря этой системе вся схемная документация приобретала регулярный характер, ускорялся поиск нужной схемы и цепи, а главное, сокращался объем графической работы, при этом основную работу по заполнению карточек могли выполнять техники.

Мнения по поводу этой системы в лаборатории разделились. Ее противники утверждали, что без привычных схем будет трудно разобраться другим людям, например, наладчикам на заводе. Окончательное решение должен был принять Сергей Алексеевич. На совещании он внимательно выслушал все мнения и предложил воспользоваться принципом „бани“, который содержался в ответе мудреца на вопрос строителей, строгать ли доски для пола в бане. Мудрец ответил, что строгать надо с одной стороны, а укладывать строганной стороной вниз. Сергей Алексеевич решил поддержать новые идеи, но не хотел вносить раскол в коллективе. Он предложил опробовать новую систему и найти способ согласования с существующими конструкторскими нормами».

Нестандартный подход к формальному описанию БЭСМ-6 даже послужил источником неприятностей к моменту ее сдачи: комиссия затребовала обычные, сделанные с помощью кульмана чертежи всех схем. Но сложность этих схем сделала такую задачу практически неразрешимой, и комиссии пришлось отступить.

БЭСМ-6 имела страничную организацию памяти с механизмами виртуализации (с аппаратной поддержкой преобразования виртуального адреса в физический), сверхбыструю кэшпамять с автоматическим управлением загрузкой команд, конвейерную («водопроводную», по терминологии Лебедева) организацию обработки потока команд (до восьми команд на разных стадиях), развитую систему прерываний и возможность мультипрограммного режима работы для одновременного решения нескольких задач с заданными приоритетами.

БЭСМ-6 в Новосибирском институте теоретической и прикладной механики, 1970-е годы

Объем ОЗУ БЭСМ-6 мог составлять от 32 до 128 тыс. машинных слов. Память собиралась из блоков емкостью по 4 Кслов, состоявших из матриц на ферритовых сердечниках диаметром 2 мм, каждый из которых пронизывался четырьмя тонкими проволочками. В то время прошивка матриц производилась вручную, и только через много лет эта нелегкая работа была автоматизирована.

ОЗУ дополнялось промежуточной памятью на магнитном барабане емкостью 512 тыс. слов. Кроме того, могли быть подключены 32 внешних накопителя на магнитной ленте, каждый емкостью до 1 млн слов. К БЭСМ-6 возможно было подключение дисков и графопостроителей, однако до начала семидесятых они отсутствовали: в комплектацию серийных БЭСМ-6 дисковые накопители были включены лишь в 1972 году. Для ввода-вывода в комплектацию машины входили два алфавитно-цифровых печатающих устройства (400 строк в минуту), два устройства вывода на перфокарты (ПИ-80), четыре устройства вывода на перфоленту, четыре устройства ввода с перфоленты, два устройства ввода с перфокарт (ВУ-700), 24 телетайпа.

В электронных схемах БЭСМ-6 использовано 60 тыс. германиевых транзисторов и 180 тыс. полупроводников-диодов, общая тактовая частота — 10 МГц, быстродействие — 1 млн операций с плавающей запятой в секунду. Для сравнения — в мультипроцессорной CDC 6600 (1964 год) примерно в 6 тыс. типовых модулей было упаковано около 400 тыс. транзисторов, причем более прогрессивных, чем в БЭСМ-6 — кремниевых, с временем переключения около 5 нс (хотя основная тактовая частота в этой машине была такой же, как в БЭСМ — 10 МГц) [1.17]. И все-таки CDC 6600 не превышал БЭСМ-6 по производительности. Вот что значит продуманная и тщательно оптимизированная архитектура!

Участники разработки БЭСМ-6 в день награждения Государственной премией СССР, 1969 год. Третий слева — В. А. Мельников, за ним — А. А. Соколов, второй справа — С. А. Лебедев

Типовые германиевые советские транзисторы начала 1960-х годов (например, такие, как импульсные П-16 или высокочастотные П-416) имели время переключения в единицы микросекунд. Чтобы заставить их работать на частотах порядка тактовой частоты БЭСМ-6, разработчикам приходилось идти на ухищрения. Участник разработки В. Н. Лаут вспоминает [18.1]:

«Трудность с использованием транзисторов заключалась в том, что в режиме насыщения они работали очень медленно, а логические элементы с ненасыщенными триодами получались сложными из-за необходимости согласования уровней входных и выходных сигналов. И не только сложными, но и ненадежными. Некоторое время мы не видели выхода из тупика. Но тут возникла абсолютно новая идея, никогда и нигде ранее не описанная, по крайней мере, для элементов вычислительной техники. По-моему, первым ее высказал А. А. Соколов.

Суть идеи заключалась в том, чтобы в известный элемент „токовый переключатель“ ввести автономный источник питания, гальванически не связанный с другими цепями питания. Например, для этой цели можно было бы использовать миниатюрную батарейку от электронных часов. Включение батарейки между коллектором транзистора и коллекторной нагрузкой (резистором) делало переключатель элементом с согласованными уровнями входных и выходных сигналов, причем к автономному источнику питания не предъявлялось особенно сложных требований. Конечно, батарейку ставить было нельзя, так как она со временем разрядится, поэтому в реальной схеме ее заменил крошечный выпрямитель, состоящий из миниатюрного трансформатора на ферритовом кольце, двух полупроводниковых диодов и конденсатора. Назвали эти выпрямители „подвешенными источниками питания“ (ПИП)».

Участники разработки В. А. Иванов (слева), В. М. Семешкин и генеральный конструктор С. А. Лебедев на фоне БЭСМ-6

БЭСМ выпускалась московским заводом САМ в течение девятнадцати лет, с 1968 по 1987 год. В 1975 году совместным полетом «Союз — Аполлон» управляли с помощью вычислительного комплекса АС-6, в состав которого входила БЭСМ-6, причем информация обрабатывалась почти на полчаса раньше, чем у коллег в США. На БЭСМ-6 появились первые полноценные операционные системы, мощные трансляторы, ценнейшая библиотека численных методов. Основные участники разработки БЭСМ-6 (С. А. Лебедев, В. А. Мельников, Л. Н. Королев, Л. А. Зак, В. Н. Лаут, А. А. Соколов, В. И. Смирнов, А. Н. Томилин, М. В. Тяпкин, В. Я. Семешкин, В. А. Иванов) в 1969 году получили Государственную премию.

БЭСМ-6 и западные разработки

Существует (и периодически реанимируется) миф о том, что БЭСМ-6 была скопирована с первого американского коммерчески успешного полупроводникового компьютера CDC 1604, разработанного в 1960 году Сеймуром Креем. Миф базируется на совпадении некоторых технических характеристик: числа двоичных разрядов для представления числа (48), разрядности адреса (15), числа регистров общего назначения (1) и т. п., а также на том факте, что разработчикам, адаптировавшим транслятор языка «Фортран» для БЭСМ-6, была поставлена задача обеспечения полной совместимости с CDC 1604. Однако прямое сопоставление характеристик не оставляет от этой версии камня на камне: набор и формат команд у этих машин полностью различен, не совпадает представление чисел, в БЭСМ-6 (как и во всем семействе БЭСМ) отсутствует целочисленная арифметика, имеющаяся в CDC 1604, и т. д. Зато в отличие от CDC, БЭСМ-6 имела виртуальную память, режимы пользователя и супервизора, механизмы защиты памяти, кэш-память и многие другие преимущества. На Западе признают, что БЭСМ-6 — оригинальная советская разработка: в англоязычной статье «Википедии» о CDC 1604 написано по поводу БЭСМ-6 следующее: «BESM-6 computer, which entered production in 1968, was designed to be somewhat software compatible with the CDC 1604, but it ran 10 times faster and had additional registers» («Компьютер БЭСМ-6, который выпускался, начиная с 1968 года, был спроектирован так, чтобы некоторые программы были совместимы с CDC 1604, однако он был в 10 раз быстрее и имел дополнительные регистры»).

Генеральные конструкторы советских ЭВМ в США знакомятся с компьютерами IBM, 1959 год. Третий справа — Сергей Алексеевич Лебедев, далее по порядку Виктор Михайлович Глушков и Юрий Яковлевич Базилевский

Разумеется, и сам Лебедев, и его сотрудники внимательно следили за западными разработками. Более того, западные источники были часто более доступны, чем отечественные. Владимир Иванович Смирнов, один из разработчиков БЭСМ-6, вспоминал, что в начале работ над машиной он вместе со своими коллегами внимательно следил за всей поступающей литературой, и больше всего ценной информации почерпнул из иностранных источников, а не отечественных, многие из которых несли на себе гриф «секретно». Однако точно известно, что ключевые идеи (такие, как «водопроводный» принцип) наши разработчики, включая и С. А. Лебедева, выдвинули совершенно самостоятельно: у них не было ни возможностей, ни необходимости в копировании.

В 1992 году Россию посетил известный историк, куратор лондонского научного музея Дорон Свейд, много сделавший для сохранения памяти о компьютерных пионерах. Он приехал специально с целью приобретения БЭСМ-6 для музея. Публикация его заметок[16] об этом посещении предваряется словами, что «пресловутое технологическое превосходство США в период холодной войны было в значительной степени мифом». Свейд пишет о БЭСМ-6: «детальное изучение этого мощного советского суперкомпьютера, возможно, поможет нам вернуться к утверждениям времен холодной войны о якобы отставании российских технологий, и развеять или подтвердить некоторые мифы о технологических достижениях новых союзников».

Титульный лист брошюры С. А. Лебедева «Электронные вычислительные машины» с посвящением жене

Ближайший конкурент БЭСМ-6, знаменитый CDC 660 °Cеймура Крея, построенный в 1964 году, обладал сравнимой производительностью в 1 млн операций с плавающей точкой в секунду, а в Европе БЭСМ-6 в течение нескольких лет оставалась самой быстрой машиной (точно так же, как БЭСМ-1 десятилетием ранее). БЭСМ-6 приобрела настолько широкую известность, что у многих наших современников даже заслонила все остальные достижения советской компьютерной техники. Сравнивая количество произведенных БЭСМ-6 за почти двадцать лет ее выпуска (355 штук за 1968–1987 годы) с 10–15 тысячами ежегодно продаваемых в 1960-е годы компьютеров одной только IBM, гарантированно приходишь к выводу об устрашающем отставании СССР в этой области. Уместно, однако, напомнить, что БЭСМ-6 — далеко не единственная советская модель, и представляет собой суперкомпьютер с экстремальной по тем временам производительностью. В настоящее время рекордные по производительности машины строят в индивидуальном порядке (собирая их из типовых «ширпотребовских» компонентов), а в те времена их выпускали серийно, но «суперов» никогда не производилось много. Так, CDC 6600 за пять лет его выпуска (1964–1969) было произведено около ста штук, что вполне сравнимо с количеством БЭСМ-6 в расчете на пятилетний период.

Однако за эти два десятилетия западные машины, разумеется, ушли далеко вперед, и двадцать лет выпуска БЭСМ-6 лишь свидетельствует об общем отставании производства компьютерной техники в СССР. Всех гражданских (точнее — двойного назначения) моделей второго поколения — «Минсков», «Уралов» и БЭСМ, за все время их производства в сумме было выпущено около 5500 штук[17], что свидетельствует о наличии в СССР довольно развитой компьютерной отрасли, но, конечно, не сравнимо с теми десятками тысяч ЭВМ, которые ежегодно выпускались на Западе.

Поворот кругом

Потому уже в конце 1960-х встал вопрос о преодолении общего отставания в компьютерной технике от Запада. Дело было даже не в количестве. К середине 1960-х годов в СССР выпускалось более десятка различных типов вычислительных машин, не имеющих ничего общего ни по программному обеспечению, ни по аппаратным особенностям и даже по внешним интерфейсам. АЦПУ или устройства памяти от машин типа «Минск» нельзя было подключить к «Уралам» и наоборот, не говоря уж о зарубежном оборудовании. В серии «Минск» был принят семибитный байт, в БЭСМ — шестибитный, единой кодировки символов не существовало. Надо было как-то разбираться с этим зоопарком. С сегодняшней точки зрения мы можем констатировать, что к шестидесятым годам в СССР была создана довольно передовая компьютерная отрасль, но звание «индустрии» ей еще предстояло заслужить.

В этой обстановке весь конец 1960-х годов прошел в спорах о дальнейшей ориентации строительства компьютеров. В результате было принято, вероятно, наихудшее из возможных решение о переориентации всей отрасли на копирование стремительно устаревающей техники фирмы IBM. Подробнее об истории с принятием решения о копировании IBM/360 рассказывается в очерке Б. Н. Малиновского о Башире Искандаровиче Рамееве, помещенном в этой книге, здесь мы лишь добавим несколько слов.

С. А. Лебедев и М. А. Лаврентьев на даче в Луцино, 1 мая 1963 года

Все наиболее известные отечественные конструкторы ВТ — в том числе В. М. Глушков, С. А. Лебедев, И. С. Брук, Б. И. Рамеев, — тогда сопротивлялись этому решению. Выступили против и такие известные организаторы вычислительной отрасли, как академик А. А. Дородницын, руководитель ВЦ АН СССР. Прямо на заседании у министра Калмыкова подал в отставку один из главных инициаторов всего проекта ЕС М. К. Сулим. В комментариях к докладу Межведомственной комиссии о разработке системы «Ряд» (ЕС ЭВМ), Исаак Семенович Брук писал[18]: «Если только не поставить перед собой цель выйти на внешний рынок и частично вытеснить западные фирмы, то при выборе структуры „Ряда“ следовало бы больше ориентироваться на существующие у нас условия с учетом их изменения вследствие роста применения вычислительной техники. […] Сам по себе тот факт, что при незначительном годовом выпуске в несколько сот вычислительных машин они выпускаются более десяти различных типов, не имеющих ничего общего по конструкциям, логике, языку и т. п., свидетельствует об отсутствии сколько-нибудь разумного регулирования и планирования. Поэтому введение вместо многочисленных выпускаемых и намечаемых к выпуску „проталкиваемых“, премированных и т. п. машин (систем) — ограниченного числа программно совместимых моделей безусловно прогрессивно». Однако, замечает советский компьютерный пионер, выбранная линия «ориентирует на повторение или ускорение прохождения пути развития вычислительной техники за рубежом, т. е. в США. […] Нет нужды доказывать, что наилучшим и экономичным по затрате времени решением проблемы освоения того, что уже достигнуто за рубежом, было бы использование лицензий — готовой документации и технологии. В противном случае — трудно устранимое отставание».

Отставание, о котором говорит Исаак Семенович, нетрудно проиллюстрировать только тем фактом, что в 1971 году, когда были выпущены первые модели ЕС (Ряд 1), корпорация IBM уже перешла к следующей версии системы IBM/370, аналоги которой (Ряд 2) начали производиться только в 1978 году. Другие аргументы можно найти в упомянутом очерке о Б. И. Рамееве далее. Б. А. Бабаян (тогда — один из ведущих сотрудников ИТМ и ВТ) много лет спустя, в речи 1998 года [1.19] резюмировал суть ситуации без излишней дипломатии:

«Расчет был на то, что можно будет наворовать много матобеспечения — и наступит расцвет вычислительной техники. Этого, конечно, не произошло. Потому что после того, как все были согнаны в одно место, творчество кончилось. Образно говоря, мозги начали сохнуть от совершенно нетворческой работы. Нужно было просто угадать, как сделаны западные, в действительности устаревшие, вычислительные машины. Передовой уровень известен не был, передовыми разработками не занимались, была надежда на то, что хлынет матобеспечение… Вскоре стало ясно, что матобеспечение не хлынуло, уворованные куски не подходили друг к другу, программы не работали. Все приходилось переписывать, а то, что доставали, было древнее, плохо работало. Это был оглушительный провал».

Б. Н. Малиновский в своем очерке о С. А. Лебедеве [1.1] так писал о решении переориентироваться на копирование западной техники: «На разработку ЕС ЭВМ были затрачены огромные средства. Копирование IBM-360 шло трудно, с многократными сдвигами намеченных сроков, потребовало огромных усилий разработчиков. Конечно, была и польза, — повторили пусть устаревшую, но все же весьма сложную систему, многому научились, пришлось овладеть новой технологией изготовления ЭВМ, разработать обширный комплекс периферийных устройств, появились навыки „советизации“ зарубежных разработок. И все же при этом „варились в собственном котле“, с трудом доставая документацию на систему IBM-360. Если подумать об ущербе, который был нанесен отечественной вычислительной технике, стране, общеевропейским интересам, то он, конечно несравненно выше в соотношении с полученными скромными (не по затратам труда и средств!) результатами».

Принятие решения о копировании IBM/360, несомненно, привело и к ряду положительных последствий. Одним из них было то, что в сравнительно короткий срок, не более десятилетия, в СССР была создана довольно передовая отрасль по производству изделий микроэлектроники с центром в Зеленограде и заводами, расположенными по всей стране. Конечно, она была ориентирована не только на строительство компьютеров, да и создаваться начала задолго до этих споров — микроэлектронные изделия требовались буквально во всех областях техники, но, несомненно, именно потребности компьютерной отрасли заставили микроэлектронщиков скопировать основные серии западных микросхем во всей полноте. Своей школы в этой области у нас практически не было (за исключением отдельных разработок, не получивших развития), потому заимствовать технологии было, конечно, правильным решением. В России во все времена тяжело давался процесс перехода от идей к рутине, к серийному выпуску, и учиться у Запада по этой части было совершенно не зазорно. А. И. Шокину, создавшему на почти пустом месте современную микроэлектронную отрасль, удалось совершить настоящий подвиг[19].

Сергей Алексеевич доволен реакцией дочки Кати на свадебный подарок — сари, которое он привез из Индии, 1961 год

А вот в части носителей оригинальных идей недостатка в стране не наблюдалось никогда. Руководители отрасли, принимавшие решение о копировании, воспитывались в сталинские времена, и на памяти у них был ряд очень успешных проектов по заимствованию, выполненных на рубеже 1940–50 годов. Таких, например, как воспроизведение по приказу Сталина американского бомбардировщика Б-29 (превратившегося в Ту-4), значительно продвинувшее вперед советскую авиацию. Есть, однако, большая разница между ситуацией в авиационной промышленности в цейтнотные 1940-е, когда проводить НИиОКР было просто некогда, и в компьютерной отрасли в середине 1960-х, где имелся значительный практический и теоретический задел, ничуть не уступавший западным разработкам.

Если бы в свое время Туполев и другие авиаконструкторы ограничились последовательным копированием всех вновь создаваемых американских самолетов, добывая образцы правдами и неправдами, можно себе представить, в какой дыре очень быстро оказалась бы советская авиация. А ведь именно по такому пути направили советскую компьютерную отрасль. Расчет был на то, что скопировав западные компьютеры, мы сэкономим и на программах для них — для одной только серии IBM/360 программное обеспечение оценивалось в сумму порядка 6 млрд долларов, и разработка его занимала много миллионов человеко-лет работы. Но потом оказалось, что программы все равно приходится кардинально перерабатывать, и в результате ресурсов было потрачено не меньше, и без особого толка, потому что всерьез научиться чему-либо можно только создавая свое. Как выяснилось уже в наше время, «наворовать» и само программное обеспечение можно лишь в ограниченном объеме: даже при том, что сейчас практически весь компьютерный парк основан на западных разработках и импортных комплектующих, и строгих ограничений на распространение компьютеров и ПО уже не существует, все сколько-нибудь национально-ориентированные отрасли (бухгалтерское дело, налоги, документооборот, выборы, статистика и т. д., не говоря уж об «оборонке») все равно пришлось обеспечивать собственным ПО.

Заметим, что проблемы с традиционно хромавшим качеством ЭВМ переход к копированию западных моделей отнюдь не решил. Самуил Любицкий, начинавший программировать еще в середине 1960-х, свидетельствует[20]: «Только в 1973 мне довелось увидеть первую машину ЕС-1020. И она… не работала. Ее налаживали, налаживали, налаживали… Наконец, к концу года заработала с горем пополам, и оказалось, что машина по памяти, быстродействию, периферии слабее, чем „Минск-32“, который уже лет пять как скромно трудился себе в соседнем зале… качество техники было ужасающим, она налаживалась месяцами и требовала неустанных усилий для поддержания работы… добротная продукция братьев-демократов была каплей в море бессовестного брака, где особенной наглостью отличались „тридцатки“ — творения армянских мастеров. Те попросту приходили без трети комплектующих. Шутили, что их „разливают“ в подсобном цеху Ереванского коньячного завода».

Аналогичные высказывания можно найти почти у всех компьютерщиков тех лет. Приведем еще фрагмент из эссе другого программиста, Бориса Кушнера: «Не без печали вспоминаю появление в нашей комнате Вычислительного центра рабочей станции, мощного (конечно, по тем временам) персонального компьютера отечественного производства. На второй день компьютер стоял со снятым кожухом, иначе он перегревался, на третий день наши инженеры что-то протирали остродефицитным по понятным причинам спиртом, на четвертый день он исчез. Поступившего через пару недель собрата ожидала точно такая же судьба. Перед самым отъездом из СССР, на Конференции в Обнинске я слушал доклад о компьютеризации школы. „Представьте себе, — говорил докладчик, — мы заказали пятьдесят тысяч „Агатов“[21], и они все не работают!“» [1.21]. Довольно нелестные характеристики можно услышать и в адрес разработок ИТМ и ВТ (правда, уже после смерти Лебедева) — см. приложение «Опыт внедрения „Эльбрус-1“ к очерку о М. А. Карцеве в этом сборнике.

С. А. Лебедеву тогда единственному удалось отстоять ИТМ и ВТ от участия в программе ЕС ЭВМ (за исключением некоторых специализированных институтов, ориентированных на военные нужды, таких, как НИИВК М. А. Карцева). Руководители отрасли пытались уговорить Сергея Алексеевича участвовать в ней и даже возглавить эту программу. Он счел, что не имеет права принять решения в одиночку, и посоветовался с коллективом, но сотрудники в большинстве поддержали его точку зрения. Свой отказ он прокомментировал так: «А мы сделаем что-нибудь из ряда вон выходящее!».

Родные Сергея Алексеевича уверены, что переориентирование на копирование западной техники существенно сократило его жизнь. Узнав, что решение повторить систему IBM-360 принято окончательно, Лебедев поехал на прием к министру. Для этого ему пришлось встать с постели. У него было воспаление легких, он лежал с высокой температурой. Министр не принял ученого — видимо, было стыдно смотреть ему в глаза, — переадресовал к заместителю. Визит закончился безрезультатно. После этого болезнь усилилась, и с 1972 года Сергей Алексеевич оказался прикованным к постели.

Восхождение на «Эльбрус»

После БЭСМ-6 Лебедев занялся планомерной реализацией идеи сверхвысокопроизводительных вычислений. Первой ласточкой на этом пути стал многомашинный вычислительный комплекс АС-6, созданный в основном под руководством ученика и помощника Лебедева В. А. Мельникова. Законченный уже после кончины Лебедева, в 1975 году, АС-6 имел производительность в 1,5 млн операций с плавающей точкой в секунду. Именно АС-6 в комплекте с БЭСМ-6 и обеспечивал столь производительные вычисления в программе «Союз — Аполлон». Но для многих нужд, научных и военных, такой производительности было недостаточно.

С внучкой Лизой, 1968 год

Начавшееся еще в начале 1950-х сотрудничество ИТМ и ВТ с военными в области разработок средств ПРО, не прекращалось и в дальнейшем. После успешных испытаний «Системы А» начинаются форсированные работы по созданию системы ПРО А-35, предназначенной для защиты Москвы. Первый комплекс А-35 был развернут в 1966 году в Подмосковье и предназначен для защиты Москвы от ракет «Титан-2» и «Минитмен-2».

Специально для этой системы под руководством В. С. Бурцева в 1961 году была разработана ЭВМ под названием 5Э92Б, о которой упоминалось выше. Полупроводниковая 5Э92Б представляла собой двухпроцессорную систему с общим полем оперативной памяти и была рассчитана на создание многомашинных комплексов с общим полем внешних запоминающих устройств. Рассредоточенные вычислительные комплексы на базе двенадцати ЭВМ 5Э92Б были связаны высокоскоростной сетью общей протяженностью более 1000 км. При этом в каждый момент времени десять машин работали, а две машины находились в «горячем» резерве. В случае отказа одной из десяти работающих машин подключалась одна из резервных, на что уходило всего несколько миллисекунд. В журнале «Суперкомпьютеры» (лето 2011 года) автор статьи о Всеволоде Бурцеве [1.22] замечает относительно машины 5Э92Б: «Есть ряд свидетельств того, что в некоторых вычислительных центрах благодаря своей уникальной надежности эти машины используют до сих пор в качестве специализированных коммутаторов информационных потоков». По свидетельству самого Бурцева, «этими ЭВМ, кроме системы ПРО Москвы, был оснащен Центр контроля космического пространства, многие информационные и научные центры военного профиля» [1.23].

Большая семья Лебедевых в 1970 году

В конце шестидесятых было принято решение о создании мобильного ракетного комплекса С-300. Этот неоднократно модернизовавшийся и имевший много модификаций комплекс противосамолетной и противоракетной защиты до сих пор является одним их самых востребованных на международном рынке вооружений. Специально для него в ИТМ и ВТ была создана одна из лучших отечественных ЭВМ 5Э26, ставшая и самым массовым советским компьютером — разных ее модификаций (5Э261, 5Э262, 5Э265, 5Э266) было выпущено полторы тысячи. Вот что писал сам Бурцев об этой машине: «Для комплекса С-300 мы создали трехпроцессорную ЭВМ 5Э26. В ней аппаратным контролем охвачен каждый процессор, каждый модуль памяти. Все процессоры работают на единую память, и при сбое отключается один процессор, а не машина. Занимая объем около 2 м³, 5Э26 обладала производительностью на уровне БЭСМ-6 — около 1 млн оп. /с с фиксированной запятой» (цит. по [1.22]).

Именно старый знакомый, бывший главный конструктор опытной «Системы А» Г. В. Кисунько (в 1960-е годы — директор ОКБ «Вымпел») поставил задачу разработать для систем ПРО вычислительную систему с производительностью 100 млн операций в секунду. В 1969 году это было нереальной задачей — даже за рубежом лучшие машины имели производительность 3–5 млн операций с плавающей точкой в секунду (по-английски Mflops). Лишь в 1975 году публике была представлена Cray-1, показавшая на некоторых типах задач производительность даже выше 100 Mflops (хотя на других типах — даже совсем невысокую[22]), а в конце 1960-х ее еще и в проекте не существовало. Но Лебедев взялся за решение этой проблемы. Так родился проект, который Сергей Алексеевич назвал «Эльбрус» — по имени самого высокого на Кавказе пика, на который он когда-то совершил памятное восхождение.

Первый этап системы на ТТЛ-микросхемах средней степени интеграции под названием «Эльбрус-1» был сдан лишь в 1979 году. Он обеспечивал производительность на уровне, все еще далеком от поставленной цели — 15 млн операций в секунду[23]. В 1985 году, сохранив всю отработанную архитектуру, первый вариант перевели на скоростные ЭСЛ-микросхемы. «Эльбрус-2» показал производительность 125 млн операций в секунду, даже превысив первоначально поставленную задачу.

Борис Арташесович Бабаян, принимавший участие в разработке «Эльбруса», рассказывал автору этих строк (2003 год): «„Эльбрус-1“ — первый коммерческий суперскалярный процессор в мире, мы опередили американцев лет на 14. „Пентиум“ — первый на Западе процессор такой архитектуры, это начало 90-х, а первый российский суперскаляр — это 78-й год. Это потом мы обнаружили, что такие вещи, оказывается, были разработаны и до нас. Мы в Ватсоновском центре в Нью-Йорке выступали, в IBM, и профессор Хопкинс нам сказал: „Молодой человек, вы неправду говорите. Первый суперскаляр был сделан в IBM.“ Ну, я читал всю литературу по этому поводу и спрашиваю: „Были публикации?“ — „Нет. Это была закрытая машина.“ — „Был коммерческий продукт?“ — „Нет, никакого продукта не было.“ Так что все верно! Но на всякий случай я теперь аккуратно говорю: „Эльбрус-1“ — первая коммерческая суперскалярная машина».

Многопроцессорная система «Эльбрус» стала последним проектом, в котором Сергей Алексеевич принимал непосредственное участие.

Последние годы

Алиса Григорьевна всегда распоряжалась бюджетом семьи Лебедевых, в том числе в поддержке людей, нуждающихся в финансовой помощи. Мы уже видели, что это не всегда было в соответствии с линией властей: как, например, в случае поддержки опальных художников-авангардистов. К концу шестидесятых относится история, ставшая известной членам семьи Лебедевых много позже. Сын Лебедева Сергей Сергеевич так вспоминает об этом:

«Дочь Александра Галича пишет: „Папа, оказавшись без работы, получал помощь от друзей. Была так называемая академическая касса: Алиса Григорьевна Лебедева, жена академика Лебедева, собирала деньги, и эти деньги раздавались папе, Солженицыну, Дудинцеву — по 100 руб. в месяц. Тяжелый был период…“ (Кулиса НГ, № 17, окт. 1998 г., с. 12). Мне посчастливилось слушать песни Галича именно в тот вечер, когда А. Д. Сахаров, А. Г. Лебедева и другие договорились об основании этого фонда, но узнал я о его существовании только из приведенной публикации».

Алена Галич рассказывала об этом факте и позднее, в интервью журналу «Караван историй» (ноябрь 2004 года):

«— А что за тайный фонд помощи исключенным литераторам помогал Галичу?

— Его основала Алиса Григорьевна Лебедева, жена известного академика, кибернетика Сергея Лебедева. Она создала так называемую академическую кассу (куда скидывались академики) и по сто рублей отправляла на четыре адреса — В. Дудинцеву, В. Войновичу, А. Солженицыну и папе. Об этой кассе знал только самый узкий круг».

Алиса Григорьевна и Сергей Алексеевич на защите диссертации дочери Натальи, 1971 год

Со слов дочерей Лебедева известно, что самого Лебедева и других членов семьи о существовании такого фонда в известность не ставили, как в целях уберечь их от возможных неприятностей, так и для предотвращения распространения слухов. История, очень характерная для набиравшего обороты периода в истории советского государства, позднее получившего наименование «застоя».

Сергей Алексеевич тяжело болел с осени 1972 года, а с 1973 года оказался прикованным к больничной койке. Последний раз он побывал в институте в день празднования 8 марта 1973 года и выступил с поздравлением, начинавшемся со слов «дорогие итээмовочки». Непрерывные воспаления легких шли одно за другим, пока в ослабленном организме не развилась тяжелая форма астмы, а затем и рак. Алиса Григорьевна и сменявшие ее иногда Наташа и Сергей, круглосуточно дежурили в палате. К Сергею Алексеевичу часто приходили сотрудники, он был в курсе всех институтских дел и помогал, как мог, советами и рекомендациями.

3 июля 1974 года Петр Петрович Головистиков, приехавший из Киева, посетил Сергея Алексеевича в больнице и рассказал, что побывал в Феофании, где когда-то создавалась МЭСМ. Лебедев внимательно слушал, но смотрел не на него, а куда-то вдаль. Петр Петрович запомнил этот взгляд на всю жизнь. Потом тяжелобольной ученый оживился — возможно, вспомнились до предела трудные, но такие памятные счастьем исполненного замысла годы, проведенные в Киеве. Этот день был последним в жизни Сергея Алексеевича Лебедева.

Алиса Григорьевна пережила мужа на пять лет. Ирина Корзун вспоминает, что Алиса всегда мечтала о том, чтобы вся лебедевская семья собиралась хотя бы летом, и свою мечту она успела осуществить. Уже в начале двухтысячных Ирина взялась за составление семейного древа Лебедевых и насчитала 8 внуков и 13 правнуков, несущих в себе частичку атмосферы этой уникальной семьи.

Открытие мемориальной доски С. А. Лебедева на доме по улице Новопесчаной, где он жил, 1983 год

Сергей Алексеевич Лебедев похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве (см. фото на цветной вклейке). Вместе с ним сейчас покоится прах его жены Алисы Григорьевны и сына Сергея Сергеевича.

ПРИЛОЖЕНИЯ