Информационные технологии в СССР. Создатели советской вычислительной техники

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.

15

Михаил Ахманов (Нахмансон Михаил Сергеевич) — ныне известный писатель фантастического и научно-популярного жанра, в 1970–1990 годы — заведующий лабораторией в Институте научного приборостроения, основатель научного предприятия «Компьютерная физика».

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.