Создание атомохода было крайне непростым. А в поисках оптимальной формы конструкторы даже обратили внимание на китов.
Атомная подводная лодка К-3 «Ленинский комсомол» стала первой советской субмариной такого типа. Ее проектирование, а потом и строительство, не было простым. Но историческая ценность этого подводного крейсера несомненна. Один из основоположников отечественной ядерной энергетики академик Анатолий Александров писал по этому поводу главному конструктору Владимиру Перегудову: «Ваше имя войдет в историю техники нашей Родины как имя человека, совершившего крупнейший технический переворот в кораблестроении, по значению такой же, как переход от парусных кораблей к паровым». Об истории первого советского атомохода – в материале РЕН ТВ.
Как проектировали первый советский атомоход
Официальный старт разработке «объекта 627» – так в целях секретности назвали первую советскую атомную подлодку, был дан 9 сентября 1952 года. Проектировалась она как носитель единственной торпеды гигантского калибра.
Разбор проекта. Двухэтажный дом из газобетона
Такая идея выглядела логичной. К началу 1950-х, когда работы над первыми атомными подлодками и в СССР, и в США вышли из стадии предварительных проектов, Советский Союз не имел подходящих средств доставки ядерного оружия на территорию своего главного противника – Америки. Бомбардировщик Ту-16 только начали испытывать, межконтинентальных ракет просто не существовало. А тратить лодку с уникальными возможностями для установки на ней обыкновенных торпед инициатору проекта – Первому главному управлению при Совете Министров СССР, не хотелось.
Неожиданная для Советского Союза ситуация, когда проект и тактико-технические характеристики, также как и предназначение корабля, определяли совсем не моряки, привел к ожидаемому результату: работы над проектом едва не были прекращены. Это произошло в 1954 году, когда атомщики, оценив, что их собственных знаний для завершения работы не хватает, все-таки пригласили экспертов Военно-морского флота.
Вердикт группы специалистов, которой руководил контр-адмирал Александр Орел, был однозначен: в варианте с вооружением лодки торпедой Т-15, имевшей диаметр в полтора метра, длину более 23 метров и вес около 40 тонн, проект бесполезен. Прежде всего потому, что стартовать к цели она могла лишь на расстоянии до 50 километров от нее, а линия противолодочной обороны США в те годы начиналась за 100 миль, то есть почти за 200 километров от берега.
Было еще одно обстоятельство, превращавшее лодку в легкую мишень для противника. После пуска гигантской торпеды длиной почти в четверть общей длины лодки корабль приобретал колоссальную положительную плавучесть и большой дифферент на корму. Другими словами, едва выпустив торпеду, лодка почти наверняка выскакивала на поверхность моря и не имела возможности сразу погрузиться. А для обороны у нее были всего два обычных торпедных аппарата с двумя торпедами.
Bim проектирование. Разработка архитектурного проекта и проектной документации
Высокоскоростной «Кит»
Проект срочно переработали: лодка получила восемь носовых торпедных аппаратов с боезапасом в два десятка торпед. Среди них должны были быть и атомные: к тому времени их боевые части уже начали проходить испытания. А главным оружием лодки, как и планировалось, стала скорость. В Советском Союзе уже знали, что американцы поместили новую энергетическую установку в корпус лодки, мало чем отличающийся от классических корпусов субмарин Второй мировой войны. Это существенно ограничивало их подводную скорость: у первой в мире атомной лодки, «Наутилуса», она составляла 23 узла, у второй, «Сивулфа» – 20 узлов.
Советские конструкторы начали искать наиболее обтекаемую форму подлодки нового типа. И нашли оригинальное решение: идеальной формой для движения под водой они сочли форму морских млекопитающих, в том числе китов. На них-то и стала похожа первая советская атомная субмарина, на испытаниях развившая подводную скорость в 28 узлов даже не на полном ходу. За свою форму, которую унаследовали и все последующие подлодки, первый атомный крейсер получил прозвище «Кит».
Строительство в условиях повышенной секретности
Первая отечественная АПЛ была заложена 24 сентября 1955 года в Северодвинске, на заводе №402 (сейчас «Севмаш»). Строительство шло ускоренными темпами и было строжайше засекречено. Нельзя было даже выносить чертежи в цех, где строился атомоход. Перед рабочей сменой корабелы заходили в специально отведенное помещение, читали чертежи и запоминали их. С полученной информацией шли трудиться.
Сегодня практически невозможно представить, как с помощью одной логарифмической линейки так оперативно просчитывались многочисленные варианты параметров отдельных систем и компоновка отсеков в целом. К концу 1954 года завод №402 располагал основной массой рабочей документации: было разработано 5 500 из намеченных к выпуску 7 400 чертежей.
Для АПЛ все создавалось с нуля: сам корабль и его начинка – приборы, механизмы, навигационное оборудование, производственная база, материалы, вооружение. С целью сохранения секретности работы по изготовлению деталей корпуса в заготовительных цехах производились по 12 другим заказам, где заказчиками значились самые различные предприятия различных ведомств. Например, детали для АПЛ делались якобы для торгового флота и должны были отправляться в Архангельск. И те, кто был связан с заготовкой корпусных деталей, не имели полного представления о том, что делали в самом засекреченном цехе №42.
«Что фактически строится, что создается – никто не знал! Весь корабль был разбит на такие ячейки, на такие составные части, что трудно было представить! Это потом уже, впоследствии узнали весь монолит этого корабля, как он состоит, из чего, когда он уже был построен и спущен на воду. А до этого эти режимы секретности настолько четко выполнялись, так была продумана система, что сейчас просто приходится удивляться», – вспоминал главный инженер Севмашпредприятия (с 1988 по 1994 год) Федор Шушарин.
Всего в создании атомохода участвовало 135 предприятий со всей страны. 17 декабря 1958 года первую советскую атомную подлодку передали Военно-морскому флоту.
Подготовка экипажа
Секретность сохранялась и для экипажа. Его в ноябре 1954-го направили для обучения управлению реактором на первую в мире атомную электростанцию в Обнинске. Моряки получили указание: носить гражданскую одежду, называть друг друга только по имени, никому не говорить, что они подводники. Нельзя было произносить слово «реактор». Даже на занятиях преподаватели называли его «кристаллизатором» или «аппаратом».
Чтобы моряки могли заранее изучить свой корабль, в их распоряжение предоставили не только атомную электростанцию, но и специально построенный неподалеку от нее рабочий стенд с таким же реактором, как на подлодке. Кроме этого, морякам приходилось проверять на себе и многие конструктивные и дизайнерские решения новой лодки, для чего были построены в натуральную величину макеты всех ее отсеков. Их сооружали из фанеры и деревянных чурбаков, а трубопроводы и кабельные трассы обозначались пеньковым веревками с соответствующей маркировкой.
Таким образом и конструкторы, и экипаж могли видеть всю лодку как на ладони, что позволило не только грамотно обустроить первую советскую субмарину, но и избежать многих проблем.
«Подледный» поход на Северный полюс
Первой в Советском Союзе атомной подводной лодке пришлось быть не только объектом для испытаний технических нововведений для атомного флота. Ей довелось «лично» проверять возможности ядерных субмарин. Уже в 1959 году она начала регулярные плавания подо льдами – сначала под кромкой, а потом и под серьезным паковым льдом.
В июле 1962 года впервые в истории отечественного ВМФ атомоход К-3 совершил длительный поход подо льдами Северного Ледовитого океана. Вместе с экипажем командир Лев Жильцов вел подлодку прямо к «макушке» Земли. Прежде всего морякам предстояло подтвердить, что К-3, как и подобные ей корабли, способны на длительные походы подо льдами. Кроме этого, экипажу «Ленинского комсомола» предстояло пройти точку Северного полюса в подводном положении и подняться из-подо льда на поверхность. Все задачи были выполнены успешно, за 178 часов лодка прошла в подводном положении 1294 мили и трижды – 15, 18 и 19 июля – всплывала почти точно на полюсе.
В то время не было подробной карты с отметками глубин и подводных вершин. АПЛ передвигалась фактически вслепую и вглухую. Работать приходилось в тяжелейших условиях: толща льда отражала шумы собственных винтов, порождая слуховые иллюзии.
В какой-то момент акустики заметили: глубина под килем резко снизилась. Специалисты изучили эхограмму. Так был обнаружен подводный хребет на дне Северного Ледовитого океана – это стало крупнейшим географическим открытием ХХ века. Обнаруженный хребет позже назвали в честь известного океанографа Якова Гаккеля, а вклад первой советской атомной подлодки в открытие отметили, назвав в ее честь одну из вершин подводного хребта.
Трагедия в Норвежском море
Одними успехами служба К-3 «Ленинский комсомол», конечно, не ограничивалась. И хотя печальный счет авариям на советских атомных субмаринах открыла не она, а первый атомный ракетоносец К-19, события 8 сентября 1967 года привели к самым тяжелым на тот момент последствиям.
Лодка уже заканчивала боевую службу в Норвежском море, когда в первых двух отсеках произошел пожар, унесший жизни 39 моряков. Пострадал и остальной экипаж, когда, чтобы не допустить взрыва торпед, командир приказал уравнять давление в отсеках, и из первых двух внутрь лодки хлынул отравленный продуктами горения воздух. В итоге лодке пришлось возвращаться на базу в надводном положении.
Позднее в ходе следствия выяснилось, что причиной трагедии стала то ли жадность, то ли глупость кого-то из рабочих, во время планового ремонта заменившего медную уплотнительную прокладку на гидравлической системе высокого давления на паронитовую (смесь асбеста с пластиком). Со временем уплотняющее поле раскисло и порвалось при очередном скачке давления.
Источник: ren.tv
Сделано в СССР. История развития отечественного компьютеростроения
В этом материале мы представим вам этапы развития компьютеростроения в СССР. Сегодня на политической карте мира нет такой страны. Союз из 15 республик просуществовал 70 лет и в начале 90-х развалился на отдельные государства. За это время в мировых кругах не раз звучало выражение «сделано в СССР». Так какое же компьютерное наследие оставили нам советские изобретатели?
Не так давно мы рассказали вам про архитектуру новейшего российского процессора «Эльбрус-4С», разработанного компанией МЦСТ. Была затронута и ее история развития. На сегодняшний день эта фирма — чуть ли не единственный оплот отечественного компьютеростроения. На наш взгляд, было бы неправильно не уделить немного внимания разработкам СССР. Да, советское компьютеростроение нельзя назвать передовым, однако инженеры, ученые и государство все же уделяли ему достаточное количество времени и сил.
Персональный компьютер «Агат»
Первая советская электронно-вычислительная машина была сконструирована и введена в эксплуатацию недалеко от города Киева. С появлением первого компьютера в Союзе и на территории континентальной Европы связывают имя Сергея Лебедева (1902-1974 гг.).
В 1997 году ученая мировая общественность признала его пионером вычислительной техники, и в том же году Международное компьютерное общество выпустило медаль с надписью: «С.А. Лебедев — разработчик и конструктор первого компьютера в Советском Союзе. Основоположник советского компьютеростроения». Всего при непосредственном участии академика было создано 18 электронно-вычислительных машин, 15 из которых переросли в серийное производство.
Сергей Алексеевич Лебедев — основоположник вычислительной техники в СССР
В 1944-м, после назначения на должность директора Института энергетики АН УССР, академик с семьей переезжает в Киев. До создания революционной разработки остается еще долгих четыре года. Данный институт специализировался по двум направлениям: электротехническое и теплотехническое.
Волевым решением директор разделяет два не совсем совместимых научных направления и возглавляет Институт электроники. Лаборатория института переезжает в предместье Киева (Феофания, бывший монастырь). Именно там и воплощается в жизнь давнишняя мечта профессора Лебедева — создать электронно-цифровую счетную машину.
Первый компьютер СССР
В 1948 году модель первого отечественного компьютера была собрана. Устройство занимало почти все пространство комнаты площадью в 60 м 2 . В конструкции было так много элементов (особенно нагревательных), что при первом запуске машины выделилось столько тепла, что пришлось даже разобрать часть кровли. Первую модель советского компьютера назвали просто — Малая Электронная Счетная Машина (МЭСМ). Она могла производить до трех тысяч счетно-вычислительных операций в минуту, что по меркам того времени было заоблачно много. В МЭСМ был применен принцип электронной ламповой системы, который уже апробирован западными коллегами («Колосс Марк 1» 1943 г., «ЭНИАК» 1946 г.).
Всего в МЭСМ было использовано порядка 6 тысяч различных электронных ламп, устройству требовалась мощность в 25 кВт. Программирование происходило за счет ввода данных с перфолент или в результате набора кодов на штекерном коммутаторе. Вывод данных производился посредством электромеханического печатающего устройства или путем фотографирования.
- двоичная с фиксированной запятой перед старшим разрядом система счета;
- 17 разрядов (16 плюс один на знак);
- емкость ОЗУ: 31 для чисел и 63 для команд;
- емкость функционального устройства: аналогичная ОЗУ;
- трехадресная система команд;
- производимые вычисления: четыре простейших операции (сложение, вычитание, деление, умножение), сравнение с учетом знака, сдвиг, сравнение по абсолютной величине, сложение команд, передача управления, передача чисел с магнитного барабана и пр.;
- вид ПЗУ: триггерные ячейки с вариантом использования магнитного барабана;
- система ввода данных: последовательная с контролем через систему программирования;
- моноблочное универсальное арифметическое устройство параллельного действия на триггерных ячейках.
Несмотря на максимально возможную автономную работу МЭСМ, определение и устранение неполадок все же происходило вручную или посредством полуавтоматического регулирования. Во время испытаний компьютеру было предложено решить несколько задач, после чего разработчики заключили, что машина способна производить вычисления, неподвластные человеческому разуму. Публичная демонстрация возможностей малой электронной счетной машины произошла в 1951 году. С этого момента устройство считается введенным в эксплуатацию первым советским электронно-вычислительным аппаратом. Над созданием МЭСМ под руководством Лебедева работало всего 12 инженеров, 15 техников и монтажниц.
Несмотря на ряд существенных ограничений, первый компьютер, сделанный в СССР, работал в соответствии с требованиями своего времени. По этой причине машине академика Лебедева было доверено проводить расчеты по решению научно-технических и народно-хозяйственных задач. Опыт, накопленный в процессе разработки машины, был использован при создании БЭСМ, а сама МЭСМ рассматривалась в качестве действующего макета, на котором отрабатывались принципы построения большой ЭВМ. Первый «блин» академика Лебедева на пути развития программирования и разработок широкого круга вопросов вычислительной математики не оказался комом. Машину применяли как для текущих задач, так и рассматривали прототипом более усовершенствованных аппаратов.
Успех Лебедева был высоко оценен в высших эшелонах власти, и в 1952 году академик получил назначение на руководящую должность института в Москве. Малая электронная счетная машина, произведенная в единичном экземпляре, использовалась до 1957 года, после чего устройство демонтировали, разобрали на составляющие и поместили в лабораториях Политехнического института в Киеве, где части МЭСМ служили студентам в лабораторных исследованиях.
ЭВМ серии «М»
Пока академик Лебедев работал над электронно-вычислительным устройством в Киеве, в Москве образовывалась отдельная группа электротехников. Сотрудники Энергетического института имени Кржижановского Исаака Брука (электротехник) и Башира Рамеева (изобретатель) в 1948 году подают в патентное бюро заявку на регистрацию проекта собственной ЭВМ.
В начале 50-х Рамеев становится руководителем отдельной лаборатории, где и предназначалось появиться этому устройству. Буквально за один год разработчики собирают первый прототип машины М-1. По всем техническим параметрам это было устройство, намного уступающее МЭСМ: всего 20 операций в секунду, тогда как машина Лебедева показывала результат в 50 операций. Неотъемлемым преимуществом М-1 были ее габариты и энергопотребление. В конструкции использовано всего 730 электрических ламп, они требовали 8 кВт, а весь аппарат занимал лишь 5 м 2 .
В 1952-м году появилась М-2, производительность которой выросла в сто раз, а число ламп увеличилось лишь вдвое. Этого удалось достичь за счет использования управляющих полупроводниковых диодов. Но инновации требовали больше энергии (М-2 потребляла 29 кВт), да и площадь конструкция заняла в четыре раза больше, чем предшественница (22 м 2 ). Счетных возможностей данного устройства вполне хватало для реализации ряда вычислительных операций, но серийное производство так и не началось.
Модель М-3 снова стала «малюткой»: 774 электронные лампы, потребляющие энергию в размере 10 кВт, площадь — 3 м 2 . Соответственно, уменьшились и вычислительные возможности: 30 операций в секунду. Но для решения многих прикладных задач этого вполне было достаточно, поэтому М-3 выпускалась небольшой партией, 16 штук.
В 1960 году разработчики довели производительность машины до 1000 операций в секунду. Данную технологию заимствовали далее для электронно-вычислительных машин «Арагац», «Раздан», «Минск» (произведены в Ереване и в Минске). Эти проекты, реализованные параллельно с ведущими московскими и киевскими программами, показали серьёзные результаты уже позже, в период перехода ЭВМ на транзисторы.
«Стрела»
Под руководством Юрия Базилевского в Москве создается ЭВМ «Стрела». Первый образец устройства был завершен в 1953 году. «Стрела» (как и М-1) содержала память на электронно-лучевых трубках (МЭСМ использовала триггерные ячейки). Проект данной модели компьютера был настолько удачным, что на Московском заводе счетно-аналитических машин началось серийное производство этого типа продукции. Всего за три года было собрано семь экземпляров устройства: для пользования в лабораториях МГУ, а также в вычислительных центрах Академии наук СССР и ряда министерств.
«Стрела» выполняла 2 тысячи операций в секунду. Но аппарат был весьма массивным и потреблял 150 кВт энергии. В конструкции использовалось 6,2 тысячи ламп и более 60 тысяч диодов. «Махина» занимала площадь в 300 м 2 .
После перевода в Москву (в 1952 году), в Институт точной механики и вычислительной техники, академик Лебедев взялся за производство нового электронно-вычислительного устройства — Большой Электронной Счетной Машины, БЭСМ. Заметим, что принцип построения новой ЭВМ во многом был заимствован у ранней разработки Лебедева. Реализация данного проекта послужила началом самой успешной серии советских компьютеров.
БЭСМ осуществляла уже до 10 000 исчислений в секунду. При этом использовалось всего 5000 ламп, а потребляемая мощность составляла 35 кВт. БЭСМ являлась первой советской ЭВМ «широкого профиля» — её изначально предполагалось предоставлять учёным и инженерам для проведения расчетов различной сложности.
Модель БЭСМ-2 разрабатывалась для серийного производства. Число операций в секунду довели до 20 тысяч. После испытаний ЭЛТ и ртутных трубок, в данной модели оперативная память уже была на ферритовых сердечниках (основной тип ОЗУ на следующие 20 лет). Серийное производство, начавшееся на заводе имени Володарского в 1958 году, показало результаты в 67 единиц техники.
БЭСМ-2 положила начало разработок военных компьютеров, руководивших системами ПВО: М-40 и М-50. В рамках этих модификаций был собран первый советский компьютер второго поколения — 5Э92б, и дальнейшая судьба серии БЭСМ уже оказалась связана с транзисторами.
Переход на транзисторы в советской кибернетике прошёл плавно. Особо уникальных разработок в этот период отечественного компьютеростроения не значится. В основном старые компьютерные системы переукомплектовывали под новые технологии.
Большая электронная счетная машина (БЭСМ)
Полностью полупроводниковая ЭВМ 5Э92б, спроектированная Лебедевым и Бурцевым, была создана под конкретные задачи противоракетной обороны. Она состояла из двух процессоров (вычислительного и контроллера периферийных устройств), имела систему самодиагностики и допускала «горячую» замену вычислительных транзисторных блоков. Производительность равнялась 500 тысячам операций в секунду для основного процессора и 37 тысяч – для контроллера. Столь высокая производительность дополнительного процессора была необходима, поскольку в связке с компьютерным блоком работали не только традиционные системы ввода-вывода, но и локаторы. ЭВМ занимала больше 100 м 2 .
Уже после 5Э92б разработчики снова возвратились к БЭСМ. Основная задача здесь — производство универсальных компьютеров на транзисторах. Так появились БЭСМ-3 (осталась в качестве макета) и БЭСМ-4. Последняя модель была выпущена в количестве 30 экземпляров. Вычислительная мощность БЭСМ-4 — 40 операций в секунду.
Устройство в основном применялось как «лабораторный образец» для создания новых языков программирования, а также как прототип для конструирования более усовершенствованных моделей, таких как БЭСМ-6.
За всю историю советской кибернетики и вычислительной техники БЭСМ-6 считается самой прогрессивной. В 1965 году это компьютерное устройство было самым передовым по управляемости: развитая система самодиагностики, несколько режимов работы, обширные возможности по управлению удалёнными устройствами, возможность конвейерной обработки 14 процессорных команд, поддержка виртуальной памяти, кэш команд, чтение и запись данных. Показатели вычислительных способностей — до 1 млн операций в секунду. Выпуск данной модели продолжался вплоть до 1987 года, а использование — до 1995-го.
После того, как академик Лебедев отбыл в «Златоглавую», его лаборатория вместе с персоналом перешла под руководство академика Б.Г. Гнеденко (директор Института математики АН УССР). В этот период был взят курс на новые разработки. Так, зарождается идея создания компьютера на электронных лампах и с памятью на магнитных сердечниках. Он получил название «Киев».
При его разработке впервые был применен принцип упрощенного программирования — адресный язык.
В 1956 году бывшую лебедевскую лабораторию, переименованную в Вычислительный центр, возглавил В.М. Глушков (сегодня данное отделение действует как Институт кибернетики имени академика Глушкова НАН Украины). Именно под началом Глушкова «Киев» удалось завершить и ввести в эксплуатацию. Машина остается на службе в Центре, второй образец компьютера «Киев» был приобретен и собран в Объединенном институте ядерных исследований (г. Дубна, Московская область).
Виктор Михайлович Глушков
Впервые в истории применения компьютерной техники, с помощью «Киева» удалось наладить дистанционное управление технологическим процессами металлургического комбината в Днепродзержинске. Заметим, что объект испытаний был удален от машины почти на 500 километров. «Киев» был вовлечен в ряд экспериментов по искусственному интеллекту, машинному распознаванию простых геометрических фигур, моделированию автоматов для распознавания печатных и письменных букв, автоматическому синтезу функциональных схем. Под руководством Глушкова на машине была апробирована одна из первых систем управления базами данных реляционного типа («Автодиректор»).
Хотя основу устройства составляли те же электронные лампы, у «Киева» уже было феррит-трансформаторное ЗУ с объемом в 512 слов. Также аппарат использовал блок внешней памяти на магнитных барабанах с общим объемом в девять тысяч слов. Вычислительная мощность этой модели компьютера в триста раз превышала возможности МЭСМ. Структура команд — аналогичная (трехадресная на 32 операции).
«Киев» имел собственные архитектурные особенности: в машине был реализован асинхронный принцип передачи управления между функциональными блоками; несколько блоков памяти (ферритовая оперативная память, внешняя память на магнитных барабанах); ввод и вывод чисел в десятичной системе счисления; пассивное запоминающее устройство с набором констант и подпрограмм элементарных функций; развитая система операций. Устройство производило групповые операции с модификацией адреса для повышения эффективности обработки сложных структур данных.
Советские ЭВМ, разработанные в 50-х
В 1955 году лаборатория Рамеева переехала в Пензу для разработки ещё одной ЭВМ под названием «Урал-1» — менее затратной, от того и массовой машины. Всего 1000 ламп с энергопотреблением в 10 кВт — это позволило существенно снизить производственные затраты. «Урал-1» выпускался до 1961-го года, всего было собрано 183 компьютера. Их устанавливали в вычислительных центрах и конструкторских бюро по всему миру. Например, в центре управления полётами космодрома «Байконур».
«Урал 2-4» также был на электронных лампах, но уже использовал оперативную память на ферритовых сердечниках, выполнял по несколько тысяч операций в секунду.
Московский государственный университет в это время проектирует собственный компьютер — «Сетунь». Он также пошел в массовое производство. Так, на Казанском заводе вычислительных машин было выпущено 46 таких компьютеров.
«Сетунь» — электронно-вычислительное устройство на троичной логике. В 1959 году эта ЭВМ со своими двумя десятками вакуумных ламп выполняла 4,5 тысячи операций в секунду и потребляла 2,5 кВт энергии. Для этого использовались феррито-диодные ячейки, которые советский инженер-электротехник Лев Гутенмахер опробовал ещё в 1954 году при разработке своей безламповой электронной вычислительной машины ЛЭМ-1.
«Сетуни» благополучно функционировали в различных учреждениях СССР. При этом создание локальных и глобальных компьютерных сетей требовало максимальную совместимость устройств (т.е. двоичная логика). Будущее компьютеров стояло за транзисторами, тогда как лампы оставались пережитком прошлого (как когда-то механические реле).
«Днепр»
В свое время Глушкова называли новатором, он не раз выдвигал смелые теории в области математики, кибернетики и вычислительной техники. Многие из его инноваций были поддержаны и внедрены в жизнь еще при жизни академика. Но всецело оценить тот весомый вклад, который сделал ученый в развитие этих направлений, помогло время. С именем В.М.
Глушкова отечественная наука связывает исторические вехи перехода от кибернетики к информатике, а там — к информационным технологиям. Институт кибернетики АН УССР (до 1962 года — Вычислительный центр АН УССР), возглавляемый выдающимся ученым, специализировался на усовершенствовании компьютерной вычислительной техники, разработке прикладного и системного программного обеспечения, систем управления промышленным производством, а также сервисов обработки информации прочих сфер деятельности человека. В Институте были развернуты масштабные исследования по созданию информационных сетей, периферии и компонентов к ним. Можно с уверенностью заключить, что в те годы усилия ученых были направлены на «покорение» всех основных направлений развития информационных технологий. При этом любая научно обоснованная теория тут же воплощалась в жизнь и находила свое подтверждение на практике.
Следующий шаг в отечественном компьютеростроении связан с появлением электронно-вычислительного устройства «Днепр». Этот аппарат стал первым для всего Союза полупроводниковым управляющим компьютером общего назначения. Именно на базе «Днепра» появились попытки серийного производства компьютерно-вычислительной техники в СССР.
Эта машина была разработана и сконструирована всего за три года, что считалось очень незначительным временем для такого проектирования. В 1961 году произошло переоснащение многих советских промышленных предприятий, и управление производством легло на плечи ЭВМ. Глушков позже попытался объяснить, почему удалось так быстро собрать аппараты.
Оказывается, еще на стадии разработок и проектирования ВЦ тесно сотрудничал с предприятиями, где предполагалось установить компьютеры. Анализировались особенности производства, этапность, а также выстраивались алгоритмы всего технологического процесса. Это позволило более точно запрограммировать машины, исходя из индивидуальных промышленных особенностей предприятия.
Было проведено несколько экспериментов с участием «Днепра» по удаленному управлению производствами разной специализации: сталелитейным, судостроительным, химическим. Заметим, что в этот же период западные конструкторы спроектировали аналогичный отечественному полупроводниковый компьютер универсального управления RW300. Благодаря проектированию и введению в эксплуатацию ЭВМ «Днепр» удалось не только сократить дистанцию в развитии компьютерной техники между нами и Западом, но и практически ступать «нога в ногу».
Компьютеру «Днепр» принадлежит еще одно достижение: устройство производилось и использовалось как основное производственно-вычислительное оборудование на протяжении десяти лет. Это (по меркам компьютерной техники) достаточно значительный срок, так как для большинства подобных разработок этап модернизации и усовершенствования исчислялся пятью-шестью годами. Эта модель компьютера была настолько надежной, что ей было доверено отслеживать экспериментальный космический полет шатлов «Союз-19» и «Аполлон», состоявшийся в 1972 году.
Впервые отечественное компьютеростроение вышло на экспорт. Также был разработан генеральный план строительства специализированного завода по производству вычислительной компьютерной техники — завод вычислительных и управляющих машин (ВУМ), расположенный в Киеве.
А в 1968 году небольшой серией была выпущена полупроводниковая ЭВМ «Днепр 2». Эти компьютеры имели более массовое назначение и использовались для выполнения различных вычислительных, производственных и планово-экономических задач. Но серийное производство «Днепр 2» было вскоре приостановлено.
«Днепр» отвечал следующим техническим характеристикам:
- двухадресная система команд (88 команд);
- двоичная система счисления;
- 26 двоичных разрядов с фиксированной запятой;
- оперативное запоминающее устройство на 512 слов (от одного до восьми блоков);
- вычислительная мощность: 20 тысяч операций сложения (вычитания) в секунду, 4 тысячи операций умножения (деления) в тех же временных частотах;
- размер аппарата: 35-40 м 2 ;
- энергопотребление: 4 кВт.
«Промінь» и ЭВМ серии «МИР»
1963 год становится переломным для отечественного компьютеростроения. В этот год на заводе по производству вычислительных машин в Северодонецке производится машина «Промінь» (с укр. — луч). В этом аппарате впервые были использованы блоки памяти на металлизированных картах, ступенчатое микропрограммное управление и ряд других инноваций. Основным назначением этой модели компьютера считалось произведение инженерных расчетов различной сложности.
Украинский компьютер «Промінь» («Луч»)
За «Лучом» в серийное производство поступили компьютеры «Промінь-М» и «Промінь-2»:
- двоично-десятичная система счисления;
- объем ОЗУ: 140 слов;
- ввод данных: с металлизированных перфокарт или штекерный ввод;
- количество одномоментно запоминающихся команд: 100 (80 — основные и промежуточные, 20 — константы);
- одноадресная система команд с 32 операциями;
- вычислительная мощность – 1000 простейших задач в минуту, 100 вычислений по умножению в минуту.
Сразу за моделями серии «Промінь» появилось электронно-вычислительное устройство с микропрограммным выполнением простейших вычислительных функций — МИР (1965 г.). Заметим, что в 1967 году на мировой технической выставке в Лондоне машина МИР-1 получила достаточно высокую экспертную оценку. Американская компания IBM (ведущий мировой производитель-экспортер компьютерной техники в то время) даже приобрел несколько экземпляров.
МИР, МИР-1, а за ними вторая и третья модификации были поистине непревзойденным словом техники отечественного и мирового производства. МИР-2, например, успешно соревновалась с универсальными компьютерами обычной структуры, превосходящими ее по номинальному быстродействию и объему памяти во много раз. На этой машине впервые в практике отечественного компьютеростроения был реализован диалоговый режим работы, использующий дисплей со световым пером. Каждая из этих машин была шагом вперед на пути построения разумной машины.
С появлением этой серии устройств в работу был внедрен новый «машинный» язык программирования — «Аналитик». Алфавит для ввода состоял из заглавных русских и латинских букв, алгебраических знаков, знаков выделения целой и дробной части числа, цифры, показателей порядка числа, знаков препинания и так далее.
При вводе информации в машину можно было пользоваться стандартными обозначениями элементарных функций. Русские слова, например, «заменить», «разрядность», «вычислить», «если», «то», «таблица» и другие использовались для описания вычислительного алгоритма и обозначения формы выходной информации. Любые десятичные значения можно было вводить в произвольной форме. Все необходимые параметры вывода программировались в период постановки задач. «Аналитик» позволял работать с целыми числами и массивами, редактировать введенные или уже запущенные программы, менять разрядность вычислений путем замены операций.
Символическая аббревиатура МИР была ни чем иным, как аббревиатура основного назначения устройства: «машина для инженерных расчетов». Эти устройства принято считать одними из первых персональных компьютеров.
Технические параметры МИР:
- двоично-десятичная система счисления;
- фиксированная и плавающая запятая;
- произвольная разрядность и длина производимых расчетов (единственное ограничение накладывал объем памяти — 4096 символов);
- вычислительная мощность: 1000-2000 операций в секунду.
Ввод данных осуществлялся за счет печатающего клавиатурного устройства (электрической машинки Zoemtron), идущего в комплекте. Соединение комплектующих происходило посредством микропрограммного принципа. В последствии благодаря этому принципу удалось усовершенствовать как сам язык программирования, так и прочие параметры устройства.
Следующее поколение компьютеров МИР также имело ряд преимуществ. Например, МИР-1 имел 120-разрядные микрокоманды, которые записывались на сменных микропрограммных матрицах. Это существенно повлияло на характер использования машины, а также на набор арифметических и логических операций, которые она выполняла.
МИР-1 имел оперативную память на ферритовом сердечнике, внешнюю память обеспечивали 8-трековые перфоленты. Эти компьютеры нельзя было назвать супермощными, но их вычислительных ресурсов (200-300 операций в секунду) хватало для осуществления типичных инженерных расчетов. Потребляемая энергия не превышала показателя 1,5 кВт. Вес составлял 400 килограмм.
МИР-2 уже производил до 12 000 операций в секунду, а МИР-3 обладал возможностями, в 20 раз превышающими показатели предыдущей модели.
Супермашины серии «Эльбрус»
Выдающийся советский разработчик В.С. Бурцев (1927-2005 гг.) в истории отечественной кибернетики считается главным конструктором первых в СССР суперкомпьютеров и вычислительных комплексов для систем управления реального времени. Он разработал принцип селекции и оцифровки сигнала радиолокации.
Это позволило произвести первую в мире автоматическую съемку данных с обзорной радиолокационной станции для наведения истребителей на воздушные цели. Успешно проведенные эксперименты по одновременному сопровождению нескольких целей легли в основу создания систем автонаведения на цель. Такие схемы строились на базе вычислительных устройств «Диана-1» и «Диана-2», разработанных под руководством Бурцева.
Далее группа ученых разработала принципы построения вычислительных средств противоракетной обороны (ПРО), что привело к появлению радиолокационных станций точного наведения. Это был отдельный высокоэффективный вычислительный комплекс, позволяющий с максимальной точностью производить автоматическое наблюдение за сложными, разнесенными на большие расстояния объектами в режиме онлайн.
В 1972 году для нужд ввозимых комплексов противовоздушной обороны были созданы первые вычислительные трехпроцессорные машины 5Э261 и 5Э265, построенные по модульному принципу. Каждый модуль (процессор, память, устройство управления внешними связями) был полностью охвачен аппаратным контролем. Это позволило осуществлять автоматическое резервное копирование данных в случае, если происходили сбои или отказ в работе отдельных комплектующих. Вычислительный процесс при этом не прерывался. Производительность данного устройства была для тех времен рекордной — 1 млн операций в секунду при очень малых размерах (менее 2 м 3 ). Эти комплексы в системе С-300 по сей день используются на боевом дежурстве.
В 1969 году была поставлена задача разработать вычислительную систему с производительностью 100 млн операций в секунду. Так появляется проект многопроцессорного вычислительного комплекса «Эльбрус».
Разработка машин «запредельных» возможностей имела характерные отличия наряду с разработками универсальных электронно-вычислительных систем. Здесь предъявлялись максимальные требования как к архитектуре и элементной базе, так и к конструкции вычислительной системы.
В работе над «Эльбрусом» и рядом предшествующих им разработок ставились вопросы эффективной реализации отказоустойчивости и непрерывного функционирования системы. Поэтому у них появились такие особенности, как многопроцессорность и связанные с ней средства распараллеливания ветвей задачи.
В 1970 году началось плановое строительство комплекса.
В целом «Эльбрус» считается полностью оригинальной советской разработкой. В него были заложены такие архитектурные и конструкторские решения, благодаря которым производительность МВК практически линейно возрастала при увеличении числа процессоров. В 1980 году «Эльбрус-1» с общей производительностью 15 млн операций в секунду успешно прошел государственные испытания.
МВК «Эльбрус-1» стал первой в Советском Союзе ЭВМ, построенной на базе ТТЛ-микросхем. В программном отношении ее главное отличие — ориентация на языки высокого уровня. Для данного типа комплексов были также созданы собственная операционная система, файловая система и система программирования «Эль-76».
«Эльбрус-1» обеспечивала быстродействие от 1,5 до 10 млн операций в секунду, а «Эльбрус-2» — более 100 млн операций в секунду. Вторая ревизия машины (1985 год) представляла собой симметричный многопроцессорный вычислительный комплекс из десяти суперскалярных процессоров на матричных БИС, которые выпускались в Зеленограде.
Серийное производство машин такой сложности потребовало срочного развертывания систем автоматизации проектирования компьютеров, и эта задача была успешно решена под руководством Г.Г. Рябова.
«Эльбрусы» вообще несли в себе ряд революционных новшеств: суперскалярность процессорной обработки, симметричная многопроцессорная архитектура с общей памятью, реализация защищенного программирования с аппаратными типами данных — все эти возможности появились в отечественных машинах раньше, чем на Западе. Созданием единой операционной системы для многопроцессорных комплексов руководил Б.А. Бабаян, в свое время отвечавший за разработку системного программного обеспечения БЭСМ-6.
Работа над последней машиной семейства, «Эльбрус-3» с быстродействием до 1 млрд. операций в секунду и 16 процессорами, была закончена в 1991 году. Но система оказалась слишком громоздкой (за счет элементной базы). Тем более, что на тот момент появились более экономически выгодные решения строительства рабочих компьютерных станций.
Вместо заключения
Советская промышленность была в полной мере компьютеризирована, но большое количество слабо совместимых между собой проектов и серий привело к некоторым проблемам. Основное «но» касалось аппаратной несовместимости, что мешало созданию универсальных систем программирования: у всех серий были разные разрядности процессоров, наборы команд и даже размеры байтов. Да и массовым серийное производство советских компьютеров вряд ли можно назвать (поставки происходили исключительно в вычислительные центры и на производство). В то же время отрыв американских инженеров увеличивался. Так, в 60-х годах в Калифорнии уже уверенно выделялась Силиконовая долина, где вовсю создавались прогрессивные интегральные микросхемы.
В 1968 году была принята государственная директива «Ряд», по которой дальнейшее развитие кибернетики СССР направлялось по пути клонирования компьютеров IBM S/360. Сергей Лебедев, остававшийся на тот момент ведущим инженером-электротехником страны, отзывался о «Ряде» скептически. По его мнению, путь копирования по определению являлся дорогой отстающих. Но другого способа быстро «подтянуть» отрасль никто не видел. Был учреждён Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники в Москве, основной задачей которого стало выполнение программы «Ряд» — разработки унифицированной серии ЭВМ, подобных S/360.
Результат работы центра — появление в 1971 году компьютеров серии ЕС. Несмотря на сходство идеи с IBM S/360, прямого доступа к этим компьютерам советские разработчики не имели, поэтому проектирование отечественных машин начиналось с дизассемблирования программного обеспечения и логического построения архитектуры на основании алгоритмов её работы.
Источник: www.ferra.ru