Компьютерра PDA N144 (05.11.2011-11.11.2011)

Вычислительная машина 5Э92б: Бессмертная душа "Алдана"

Автор: Евгений Лебеденко, Mobi.ru

Опубликовано 08 ноября 2011 года

Фёдор же Симеонович Киврин забавлялся с машиною, как ребёнок с игрушкой. Он мог часами играть с нею в чёт-нечёт, обучил её японским шахматам, а чтобы было интереснее, вселил в машину чью-то бессмертную душу - впрочем, довольно жизнерадостную и работящую.

– Братья Стругацкие. "Понедельник начинается в субботу"

Почитатели творчества братьев Стругацких наверняка помнят отрывок, приведённый в качестве эпиграфа. Машиной, с которой, как ребёнок с игрушкой, забавлялся маститый волшебник Киврин, был "Алдан-3". Именно об этой вымышленной ЭВМ главный герой "сказки для научных работников младшего возраста" "Понедельник начинается в субботу" программист Саша Привалов сказал: "Богатая машина". Установленный в вычислительном центре поразительного НИИЧАВО, "Алдан-3" периодически "светится" на страницах повести. Ведь он как-никак стал рабочим инструментом Привалова и практически единственным логично работающим агрегатом в полной левитации, неконгруэнтной трансгрессии и инкуб-преобразования деятельности волшебного НИИ. Впрочем, "с кем поведёшься...". Работая на чародеев, жёсткая логика "Алдана-3" подвергалась суровым испытаниям и зачастую начинала барахлить. Например, после экспериментов Кристобаля Хунты, который подключал "Алдан" к своей центральной нервной системе, отчего компьютер "вместо того, чтобы считать в двоичной системе, непонятным мне образом переходил на древнюю шестидесятиричную, да ещё менял логику, начисто отрицая принципы исключённого третьего". Вспоминается и полупрозрачная коробочка, которую директор НИИЧАВО Янус Полуэктович ("не помню уже, А или У") подключил к "Алдану", после чего через десять секунд у последнего полетели все предохранители. Ну и, конечно же, одушевлённость "Алдана", который иногда печатал на выходе: "Думаю. Прошу не мешать".

"Компактный, красивый, таинственно поблескивающий", "Алдан-3" явно был гордостью Привалова. Саша, работая с ним в НИИЧАВО, "гордился своей очевидной нужностью".

Конечно же, "Алдан-3", как и ИЗНАКУРНОЖ и умклайдет, - предмет абсолютно вымышленный. Только в отличие от волшебной палочки, предмета, не существующего в природе, у "Алдана" в середине шестидесятых годов прошлого столетия была масса прототипов. Можно рассуждать о том, что литературный гений Стругацких в "Алдане-3" просто обобщил облик советских ЭВМ того времени. Или же о том, что основой ниичавошной ЭВМ стал компьютер "Раздан-3", сданный в серийную эксплуатацию в 1966 году, через год после выхода в печать "Понедельника..." и предназначавшийся для решения научно-технических, планово-экономических (каково!) и статистических задач.

А ещё можно вспомнить о том, что в то время советская наука в большинстве своем творилась в режимных НИИ, прятавшихся на территориях ЗАТО (закрытых административно-территориальных образованиях), и скрытный облик НИИЧАВО, расположенного в городке Соловце, очень уж подходит под описание такого "почтового ящика".

А значит, прототип приваловской ЭВМ мог появиться из мира "оборонки". Тем более что проект "Алдан" существовал в действительности. Только разрабатывался он не для волшебников, а для противовоздушной обороны. Полигонный комплекс "Алдан" был испытательным прототипом системы ПРО А-35, предназначенной для защиты Центрального административно-промышленного района СССР (включая Москву) от межконтинентальных баллистических ракет противника. Располагался "Алдан" в пустыне, на закрытом полигоне Сары-Шаган, что неподалеку от озера Балхаш. Именно на базе "Алдана" проходили испытания изделия 5Ж56 - стрельбового комплекса, оснащённого противоракетами А-350.

При чём же тут ЭВМ? А при том, что система "Алдан" являлась сложнейшим кибернетическим комплексом, работающим в автоматическом режиме. И её основой были радиолокационные и вычислительные средства, предназначенные для наведения противоракет на цели.

Противоракетные вычислители. Невозможное возможно

"Холодная война", обострившаяся донельзя к середине пятидесятых годов прошлого столетия, поставила перед разработчиками оборонных систем, казалось бы, неразрешимую задачу. Связана она была с попыткой перехвата и уничтожения целей, находящихся в высоких слоях атмосферы, самыми смертоносными из которых были баллистические ракеты с ядерными боеголовками.

Конечно, научиться засекать такие ракеты с помощью мощных радарных установок научились достаточно быстро, а вот с задачей расчёта их прогнозных траекторий и отправки навстречу противоракет учёные долгое время справиться не могли. Работавшие в режиме реального времени радары были приборами аналоговыми, разрабатывавшимися изначально для взаимодействия только с человеком-оператором. Своевременный же и точный расчёт траектории вражеских целей могли выполнить лишь компьютеры - инструмент в те годы сравнительно новый и вовсе не адаптированный к работе с такой периферией, как радиолокаторы.

Решение задачи "скрещивания ежа с ужом" было поручено научному коллективу из Института точной механики и вычислительной техники под управлением Сергея Алексеевича Лебедева, которого вполне заслуженно именуют отцом первых советских компьютеров. К этой ответственной работе Лебедев подошёл нестандартно и привлёк группу талантливых студентов Московского энергетического института, среди которых был Всеволод Сергеевич Бурцев.

Именно Всеволод Бурцев к середине пятидесятых разработал метод селекции и оцифровки радиолокационного сигнала - базу систем автоматического наведения на цель. В основе таких систем находились специальные компьютеры - управляющие вычислительные системы реального времени. Будучи не столь мощными, как их собратья общего назначения, эти ЭВМ имели архитектуру, специально "заточенную" под вычисления в реальном масштабе времени и необходимость взаимодействия с многочисленными объектами, работающими в аналоговом режиме.

Первые такие ЭВМ специального назначения - "Диана-1" и "Диана-2" были разработаны коллективом под управлением Бурцева в рамках системы наведения на воздушные цели истребителей и легли в основу кандидатской диссертации Всеволода Сергеевича. Заслушивавший её ученый совет единогласно присудил ей статус докторской.

Наряду с развитием науки Всеволод Сергеевич Бурцев вёл активную преподавательскую деятельность в стенах Московского физико-технического института.

Развивая эту работу, коллектив Бурцева придумал основные принципы построения системы ПРО, работающей в автоматическом режиме. В его состав входили радиолокаторы дальнего обнаружения, локаторы захвата и ведения цели, радары, связанные с противоракетами, и, конечно же, вычислительный комплекс, управляющий всем этим хозяйством. И зачастую все эти объекты были разнесены на сотни километров. А это означало сложности, связанные с их коммуникацией, получением и своевременной обработкой информации.

Для решения этой проблемы коллективом Бурцева была предложена уникальная для того времени архитектура вычислительного комплекса. В отличие от большинства тогдашних ЭВМ общего назначения, к примеру лебедевской БЭСМ, управление вычислительным процессом в которой было построено на основе последовательной работы всех её устройств (устройство выборки команды, арифметическое устройства, устройство управления вводом-выводом), в спецЭВМ Бурцева все эти устройства получили автономное управление и фактически рассматривались как автономно работающие процессоры, асинхронно обращающиеся к общей оперативной памяти.

Чтобы это стало возможным, был разработан мультиплексный канал обращения к памяти, благодаря которому работа арифметического устройства с памятью происходила на фоне параллельной записи в память данных со стороны устройств выборки команды и управления вводом-выводом.

Последовательная диаграмма вычислительного цикла БЭСМ

Параллельная диаграмма М-40

Таким образом, архитектура противоракетной ЭВМ стала одной из первых реализаций многопроцессорных ЭВМ с общем полем памяти - исторического фундамента современных суперкомпьютеров.

Разработанная на базе этой архитектуры вычислительная машина М-40, обладая оперативной памятью объёмом 4096 сорокоразрядных слов, обеспечивала производительность в сорок тысяч операций в секунду, что больше чем в три раза превышало производительность БЭСМ (12 000 операций в секунду).

Именно М-40 стала основой экспериментального многомашинного комплекса ПРО, разработанного для того, чтобы проверить возможность перехвата межконтинентальных баллистических ракет в автоматическом режиме. В рамках эксперимента М-40 в комплексе со спецЭВМ радиолокационных станций точного наведения и машиной М-4, управляющей станцией дальнего обнаружения, управляла наведением на цель и сопровождением противоракеты. Параллельно с этим экспресс-информация о процессах перехвата записывалась на магнитный барабан. С ней работала ЭВМ М-50 - модернизация М-40 для выполнения вычислений с плавающей запятой. Кроме того, все данные о пуске противоракеты и сопровождении ею цели фиксировались на контрольно-регистрирующей аппаратуре, использующей магнитную ленту. Запись всего процесса выполнения боевого задания позволяла в дальнейшем проигрывать его, анализировать и корректировать программы машин, входивших в вычислительный комплекс.