Советская вычислительная школа Сергея Лебедева
Время на прочтение
12 мин
Количество просмотров 31K
Сергей Алексеевич Лебедев был советским академиком и основоположником вычислительной техники в СССР. Он создал первый в континентальной Европе компьютер с хранимой в памяти программой (МЭСМ) и был одним из разработчиков первых цифровых электронных вычислительных машин с динамически изменяемой программой вычислений. Под руководством и самоличном участии этого выдающегося ученого было создано 18 ЭВМ, причем 15 из них выпускались серийно.
Лебедев стоял у истоков развития и становления отечественной вычислительной техники. Опыт его работы уникален, так как охватывает период от создания первых ламповых компьютеров, выполнявших сотни и тысячи операций в секунду, до быстродействующих супер-ЭВМ на больших интегральных схемах.
Сергей Лебедев родился 2 ноября 1902 г. в городе Нижний Новгород. Отец Алексей Иванович был известным автором «Азбуки» и «Словаря непонятных слов», а мать Анастасия Петровна (в девичестве Маврина, из дворян) преподавала общие предметы в младших классах народного училища. В послереволюционные годы главу семейства пригласили на работу наркомом просвещения и Лебедевы переехали в Москву.
Сергей Лебедев (1920 г.)
Начало пути
В 1921 г. Сергей сдал экзамены экстерном за среднюю школу и поступил в Московское высшее техническое училище (МВТУ) им. Н.Э.Баумана на электротехнический факультет. Его учителями и научными руководителями были выдающиеся русские ученые-электротехники, профессора Карл Адольфович Круг, Леонид Иванович Сиротинский и Александр Александрович Глазунов. Все они трудились над разработкой плана электрификации СССР (план ГОЭЛРО). Для успешного осуществления потребовались уникальные теоретические и экспериментальные исследования. Лебедев был еще студентом, но уже тогда основное внимание уделял проблеме устойчивости параллельной работы электростанций. Первые результаты по данной проблеме были отражены в его дипломном проекте, который выполнялся под руководством профессора К.А.Круга.
В 1928 г. Лебедев получил диплом инженера-электрика и остался преподавать в родной альма-матер, параллельно занимая должность младшего научного сотрудника Всесоюзного электротехнического института (ВЭИ). Именно в этом ВУЗе он возглавил лабораторию электрических сетей, где продолжил работу над проблемой устойчивости. Тематика лаборатории постепенно расширялась, охватывая также и проблемы автоматического регулирования. И в результате в 1936 г. на ее базе сформировался отдел автоматики, руководить которым поручили Сергею Алексеевичу.
К этому времени Лебедев уже стал профессором и автором (совместно с Петром Сергеевичем Ждановым) широко известной среди специалистов-электротехников монографии “Устойчивость параллельной работы электрических систем”.
Лебедев в своем кабинете
У научной деятельности Лебедева замечалась характерная особенность, которая заключалась в органическом сочетании большой глубины теоретической проработки с конкретной практической направленностью. Продолжая теоретические исследования, он стал активным участником подготовки сооружения Куйбышевского гидроузла.
В начале Второй мировой войны Лебедев был вынужден покинуть ВЭИ и уехать в Свердловск. Все ресурсы отдела автоматики переключили на оборонную тематику.
За поразительно короткие сроки работы в Свердловске, Алексей Сергеевич спроектировал систему стабилизации танкового орудия при прицеливании. Эта разработка усовершенствовала танк, делая его менее уязвимым и спасая тем самым многих танкистов. Система позволяла наводить и стрелять из орудия без остановки машины. За свое изобретение ученый был награжден орденом Трудового Красного Знамени и медалью «За доблестный труд в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.».
В 1945 г. Лебедева избрали действительным членом Академии Наук УССР
После окончания войны ученый занялся реализацией давно запланированного проекта по созданию вычислительной машины с использованием двоичной системы счисления. В те годы не было достаточно полных публикаций о двоичной системе счисления и методике операций над двоичными числами. Базой для построения цифровой вычислительной машины стала методика выполнения арифметических операций в двоичной системе счисления и ранее разработанные самим Лебедевым методы решения математических задач.
В 1947 г. Лебедев стал директором Института электротехники АН Украины и по совместительству возглавил руководство лабораторией Института точной механики и вычислительной техники СССР.
МЭСМ
В 1948 г. начался процесс создания малой электронной счетной машины (МЭСМ). Для научной работы Лебедеву выделили частично разрушенное здание бывшей монастырской гостиницы в Феофании (Киев). С финансовой помощью и поддержкой вице-президента АН УССР Михаила Алексеевича Лаврентьева, помещение было отремонтировано и оборудовано под лабораторию.
Здание в Феофании, где размещалась лаборатория Лебедева
Лебедев выдвинул, обосновал и реализовал в первой советской машине принципы построения ЭВМ с хранившейся в памяти программой. МЭСМ занимала целое крыло двухэтажного здания (60 м²) и состояла из 6 000 электронных ламп. Примечательно то, что проектирование, монтаж и отладка машины были выполнены в течении трех лет. При этом в разработке участвовали лишь 11 инженеров и 15 технических сотрудников. Тогда как на разработку первого в мире электронного компьютера ЭНИАК (США) ушло пять лет и было задействовано 13 разработчиков и более 200 техников.
Схема элементарной ячейки блока памяти арифметического устройства МЭСМ
МЭСМ была арифметическим устройством, производившим операции сложения, вычитания, умножения, деления, сдвига, сравнения с учётом знака, сравнения по абсолютной величине, передачи управления, передачи чисел с магнитного барабана, сложения команд, остановки. МЭСМ имела двоичное представление чисел с фиксированной запятой, 16 двоичных разрядов на число, плюс один разряд на знак.
6 ноября 1950 г. состоялся пробный пуск машины, в ходе которого решалась задача: Y» + Y = 0; Y(0) = 0; Y(pi) = 0.
Не смотря на то, что МЭСМ создавалась более как макет Большой электронной счетной машины, ей нашли практическое применение. Первой советской ЭВМ весьма заинтересовались математики, задачи которых требовали использования быстродействующего вычислителя. До 1953 г. МЭСМ была единственной вычислительной машиной в СССР.
Участники разработки МЭСМ — Лев Наумович Дашевский и Соломон Бениаминович Погребинский (Киев, 1951 г.)
Характеристики МЭСМ
Элементная база: 6 000 электронных ламп (около 3500 триодов и 2500 диодов)
Быстродействие: 3 000 операций в секунду
Потребляемая мощность: около 25 кВт
Разрядность: 16
Тактовая частота: 5 кГц
Устройства ввода / вывода: ввод с перфокарты или набором кода на штекерном коммутаторе; вывод с помощью электромеханического печатающего устройства либо фотоустройства для получения данных на фотоплёнке.
Также мог использоваться магнитный барабан, хранящий до 5000 кодов чисел или команд.
БЭСМ
Следующей после МЭСМ была разработана большая электронно-счётная машина (БЭСМ). В структуре устройства уже тогда были реализованы основные решения, характерные для современных вычислительных машин.
У БЭСМ была двоичная система представления чисел с учётом порядков, то есть в форме чисел с плавающей запятой. Машина оперировала диапазон чисел примерно от 10-9 до 109. Система команд была трёхадресной, в нее входило 9 арифметических операций, 8 операций передач кодов, 6 логических операций, 9 операций управления.
Лабораторные испытания БЭСМ
БЭСМ имела 39 двоичных разрядов для представления чисел в виде мантиссы/порядка, из них 32 разряда отводилось для значащей части и 5 для порядка. Еще по одному разряду отводилось для знаков мантиссы и порядка. При написании программ для машины применялась техника самомодифицирующегося кода, когда напрямую модифицировались адресные части команд для доступа к массивам.
Один из разработчиков БЭСМ Всеволод Сергеевич Бурцев вспоминает о машине следующее:
Во многих блоках первой БЭСМ в анодной цепи были использованы не лампы сопротивления, а ферритовые трансформаторы. Так как эти трансформаторы были изготовлены кустарным способом, они часто выгорали, при этом выделяли едкий специфический запах. Сергей Алексеевич обладал замечательным обонянием и, обнюхивая стойку, с точностью до блока указывал на дефектный. Он практически никогда не ошибался.
Характеристики БЭСМ
Элементная база: 4 000 электронных ламп, 5 000 полупроводниковых диодов
Быстродействие: 8 000 операций в секунду
Потребляемая мощность: около 35 кВт
Разрядность: 39
Тактовая частота: 9 МГц
Внешняя память: на магнитных барабанах (2 барабана по 5120 слов) и магнитных лентах (4 по 30 000 слов)
Устройства ввода / вывода: ввод с перфокарты, цифро-печать и фото-печатное устройство.
Группа сотрудников ИТМ и ВТ АН СССР в день награждения за создание БЭСМ (1956 г.)
В 1956 г. БЭСМ получила награду и была принята Государственной комиссией в эксплуатацию.
БЭСМ-2, М-20 и БЭСМ-4
В 1958 г. БЭСМ была подготовлена к серийному производству. Коллектив ИТМиВТ под руководством Лебедева разработал и презентовал две ЭВМ: БЭСМ-2 и М-20. Их характерной особенностью было то, что они разрабатывались в тесном контакте с промышленностью (особенно М-20). Специалисты завода и академического института вместе участвовали в создании машины. Этот принцип был хорош тем, что улучшал качество документации, т. к. в ней учитывались технологические возможности завода.
Вычислительная машина БЭСМ-2 сохранила систему команд и все основные параметры предыдущего устройства, но конструкция стала более технологичной и удобной для серийного выпуска. В БЭСМ-2 было реализовано оперативное запоминающее устройство на ферритных сердечниках, широко применялись полупроводниковые диоды, а также была усовершенствована конструкция (мелкоблочная). На БЭСМ-2 проводились расчеты, связанные с запуском искусственных спутников, первых пилотируемых космических кораблей. Именно на одной из упомянутых ЭВМ был произведён расчёт траектории ракеты, доставившей вымпел СССР на Луну.
БЭСМ-2 имела около 4 000 электронных ламп, и была собрана на трех основных стойках
Характеристики БЭСМ-2
Элементная база: 4 000 электронных ламп, 5 000 полупроводниковых диодов
Быстродействие: 20 000 операций в секунду
Потребляемая мощность: 35 кВт
Разрядность: 45
Тактовая частота: 10 МГц
Внешняя память: на магнитных барабанах и магнитных лентах
Устройства ввода / вывода: ввод с перфоленты, которую печатает устройство.
М-20 стала первой советской машиной, которая поставлялась в комплекте со специальным математическим обеспечением (по своей сути — ОС). В новое устройство Лебедев заложил рад конструктивных решений, расширяющих функциональность и почти не увеличивающих количество электронных ламп.
М-20 обладала производительностью 20 000 операций в секунду за счет совмещения работы отдельных устройств и более быстрого выполнения арифметических операций. В машине впервые были применены: автоматическая модификация адреса; совмещение работы арифметического устройства и выборки команд из памяти; использование буферной памяти для массивов, выдаваемых на печать.
М-20
Характеристики М-20
Элементная база: электронные лампы, полупроводниковые схемы
Быстродействие: 20 000 операций в секунду
Потребляемая мощность: 50 кВт
Разрядность: 45
Тактовая частота: 0.6667 мГц
Внешняя память: на магнитных барабанах и магнитных лентах
Устройства ввода / вывода: ввод с перфоленты, которую печатает устройство
После вручения наград в Кремле (1962 г.)
В 1965 г. появилась серийная ЭВМ на полупроводниковых элементах БЭСМ-4, которая унаследовала архитектуру М-20. Для БЭСМ-4 существовало не менее 3 разных компиляторов с языка Алгол-60, компилятор Fortran, не менее 2 разных ассемблеров, компилятор с оригинального языка Эпсилон.
Характеристики БЭСМ-4
Элементная база: электронные лампы, полупроводниковые схемы
Быстродействие: до 40 000 операций в секунду
Потребляемая мощность: 50 кВт
Разрядность: 45
Тактовая частота: 9 МГц
Внешняя память: на магнитных барабанах и магнитных лентах
Устройства ввода / вывода: ввод с перфоленты, которую печатает устройство
БЭСМ-6
Разработка БЭСМ-6 завершилась в конце 1965 г. Эта машина стала первой советской супер-ЭВМ на элементной базе второго поколения (полупроводниковых транзисторах). В электронных схемах БЭСМ-6 использовалось 60 000 транзисторов и 180 000 полупроводников-диодов. Элементная база была новой для того времени.
У БЭСМ-6 имелся магистральный или водопроводный принцип организации управления. С его помощью потоки команд и операндов обрабатывались параллельно. В разработке использовалась ассоциативная память на сверхбыстрых регистрах, что сократило количество обращений к ферритной памяти и позволило осуществить локальную оптимизацию вычислений в динамике счета. Оперативная память имела расслоение (8-слойная) на автономные модули, что дало возможность одновременно обращаться к блокам памяти по нескольким направлениям. Многопрограммный режим работы БЭСМ-6 позволил решать несколько задач с заданными приоритетами. Аппаратный механизм преобразования математического адреса в физический дал возможность динамически распределять оперативную память в процессе вычислений средствами ОС.
У БЭСМ-6 был конвейерный центральный процессор с отдельными конвейерами для устройства управления и арифметического устройства. Он позволял совмещать обработку нескольких команд, находящихся на разных стадиях выполнения. Имелся кеш на 16 48-битных слов (4 чтения данных, 4 чтения команд, 8 — буфер записи). Система команд включала в себя 50 24-битных команд.
Лаборатория для проведения финишных испытаний знаменитой БЭСМ-6
С 1968 г. начался выпуск БЭСМ-6 на заводе Счётно-аналитических машин (САМ) в Москве.
Характеристики БЭСМ-6
Элементная база: транзисторный парафазный усилитель с диодной логикой на входе
Быстродействие: около 1 млн операций в секунду
Потребляемая мощность: 60 кВт
Разрядность: 48
Тактовая частота: 10 МГц
Внешняя память: на магнитных лентах и магнитных дисках
Устройства ввода / вывода: ввод с перфокарты, цифропечать и фотопечатное устройство
На Дне открытых дверей факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ Владимир Пономарев демонстрирует игру «Калах» на экране терминала БЭСМ-6
С 1967 г. практически все крупные вычислительные центры СССР стали оснащаться компьютерами БЭСМ-6. И даже спустя годы на заседании отделения информатики, вычислительной техники и автоматизации Академии наук (1983 г.) академик Е. П. Велихов сказал, что создание БЭСМ-6 явилось одним из основных вкладов АН СССР в развитие советской индустрии.
В 1990 г. один из экземпляров БЭСМ-6 был перевезен в Лондон и установлен в Музее науки, как лучший в Европе суперкомпьютер своего времени.
Серия 5Э26
ЭВМ 5Э26 была последней прижизненной разработкой Лебедева, которую он успел запустить в серийное производство.
В 1968 г. Лебедев принял предложение Генерального конструктора зенитных ракетных комплексов для ПВО Бориса Васильевича Бункина. Он согласился разработать специализированный управляющий малогабаритный мобильный высокопроизводительный цифровой вычислительный комплекс (ЦВК) 5Э26. О реализации такой возможности Сергей Алексеевич мечтал еще при создании МЭСМ. Благодаря этой работе, была проведена крупнейшая реорганизация института. Объединение ресурсов множества различных лабораторий привело к фактическому созданию отделений:
— по ЭВМ общего назначения
— по ЭВМ специального назначения (включая архитектуру)
— по электронному конструированию
— по запоминающим устройствам
— по САПР и технологии.
Всеволодом Сергеевичем Бурцевым (заместитель Лебедева) была предложена многопроцессорная архитектура ЦВК 5Э26, обеспечивающая работу до трех модулей центральных процессоров и двух специальных процессоров ввода-вывода информации с общей памятью.
Конструктивно ЦВК серии 5Э26 представлял собой шкаф высотой 1885 мм, шириной 2870 мм, глубиной 655 мм, который ставился у стенки транспортного средства.
У 5Э26 имелась высокоэффективная система автоматического резервирования, базирующаяся на аппаратном контроле. Система давала возможность восстанавливать процесс управления при сбоях и отказах аппаратуры, работающей в широком диапазоне климатических и механических воздействий, с развитым математическим обеспечением автоматизации программирования.
ЦКВ 5Э261
ЦКВ 5Э26 легко адаптировался к различным требованиям по производительности и памяти в системах управления специального назначения. Устройство также работало в реальном времени, снабжалось развитым математическим обеспечением, эффективной системой автоматизации программирования и возможностью работы с языками высокого уровня. В 5Э26 была реализована энергонезависимая память команд на микробиаксах с возможностью электрической перезаписи информации внешней аппаратурой записи и введена эффективная система эксплуатации с двухуровневой локализацией неисправной ячейки, обеспечивающая эффективность восстановления аппаратуры среднетехническим персоналом.
В качестве интегральных схем использовались в основном полупроводниковые микросхемы одних из первых отечественных серий-133 и 130 (ТТЛ-типа).
Лебедев во время поездки в Англию (Кембридж, 1964 г.)
Характеристики 5Э261
Элементная база: стандартная серия ТТЛ-микросхем
Быстродействие: 1,5 млн операций в секунду
Потребляемая мощность: 5,5 кВт
Разрядность: 32
Объем оперативной памяти: 32-34 Кб
Объем командной памяти: 64-256 Кб
Независимый процессор ввода-вывода информации по 12 каналам связи: максимальный темп обмена свыше 1 Мб/с.
Опыт создания ЭВМ 5Э26 стал базой для конструирования семейства супер-ЭВМ «Эльбрус». Название было предложено Лебедевым. Появление «Эльбруса» завершило создание ПРО СССР, однако сам он уже не успел принять участие в их разработке.
Послесловие
Лебедев с семьей
По воспоминаниям сотрудников, работавших с Сергеем Алексеевичем в Киеве, он был идеальным руководителем. В работе доводил все до совершенства, большое внимание уделял мелочам. Он никогда не повышал голос и относился ко всем исключительно ровно, справедливо, без предвзятости. Всегда отмечал даже небольшие успехи своих сотрудников. В процессе отладки машины равных ему не было. Лебедев превосходил всех в понимании неполадок и сбоев в машине.
Сергей Алексеевич на протяжении всей своей жизни вел большую работу по подготовке научных кадров. Он был одним из инициаторов создания Московского физико-технического института, основателем и руководителем кафедры вычислительной техники в этом институте, руководил работой многих аспирантов и дипломников.
Лебедев с дочерьми Екатериной и Натальей
В начале 70-х Сергей Алексеевич уже не мог руководить Институтом точной механики и вычислительной техники, в 1973 г. тяжелая болезнь вынудила его оставить пост директора. Но он продолжал работать дома.
Сергей Алексеевич Лебедев скончался 3 июля 1974 г. в Москве. Похоронен на Новодевичьем кладбище.
В Киеве на здании, где располагался Институт электротехники АН Украины, висит мемориальная доска, текст которой гласит: ” В этом здании в Институте электротехники АН УССР в 1946—1951 г.г. работал выдающийся ученый, создатель первой отечественной электронной вычислительной машины, Герой Социалистического Труда, академик Сергей Алексеевич Лебедев”.
Мозаика с изображением Лебедева в ИТМиВТ
В год 95-летия со дня рождения Сергея Алексеевича Лебедева заслуги ученого признали и за рубежом. Как новатор вычислительной техники, он был отмечен именной медалью Международного компьютерного общества с надписью: «Сергей Алексеевич Лебедев 1902–1974 г.г… Разработчик и конструктор первого компьютера в Советском Союзе. Основоположник советского компьютеростроения».
Советская вычислительная школа Сергея Лебедева
Время на прочтение
12 мин
Количество просмотров 29K
Сергей Алексеевич Лебедев был советским академиком и основоположником вычислительной техники в СССР. Он создал первый в континентальной Европе компьютер с хранимой в памяти программой (МЭСМ) и был одним из разработчиков первых цифровых электронных вычислительных машин с динамически изменяемой программой вычислений. Под руководством и самоличном участии этого выдающегося ученого было создано 18 ЭВМ, причем 15 из них выпускались серийно.
Лебедев стоял у истоков развития и становления отечественной вычислительной техники. Опыт его работы уникален, так как охватывает период от создания первых ламповых компьютеров, выполнявших сотни и тысячи операций в секунду, до быстродействующих супер-ЭВМ на больших интегральных схемах.
Сергей Лебедев родился 2 ноября 1902 г. в городе Нижний Новгород. Отец Алексей Иванович был известным автором «Азбуки» и «Словаря непонятных слов», а мать Анастасия Петровна (в девичестве Маврина, из дворян) преподавала общие предметы в младших классах народного училища. В послереволюционные годы главу семейства пригласили на работу наркомом просвещения и Лебедевы переехали в Москву.
Сергей Лебедев (1920 г.)
Начало пути
В 1921 г. Сергей сдал экзамены экстерном за среднюю школу и поступил в Московское высшее техническое училище (МВТУ) им. Н.Э.Баумана на электротехнический факультет. Его учителями и научными руководителями были выдающиеся русские ученые-электротехники, профессора Карл Адольфович Круг, Леонид Иванович Сиротинский и Александр Александрович Глазунов. Все они трудились над разработкой плана электрификации СССР (план ГОЭЛРО). Для успешного осуществления потребовались уникальные теоретические и экспериментальные исследования. Лебедев был еще студентом, но уже тогда основное внимание уделял проблеме устойчивости параллельной работы электростанций. Первые результаты по данной проблеме были отражены в его дипломном проекте, который выполнялся под руководством профессора К.А.Круга.
В 1928 г. Лебедев получил диплом инженера-электрика и остался преподавать в родной альма-матер, параллельно занимая должность младшего научного сотрудника Всесоюзного электротехнического института (ВЭИ). Именно в этом ВУЗе он возглавил лабораторию электрических сетей, где продолжил работу над проблемой устойчивости. Тематика лаборатории постепенно расширялась, охватывая также и проблемы автоматического регулирования. И в результате в 1936 г. на ее базе сформировался отдел автоматики, руководить которым поручили Сергею Алексеевичу.
К этому времени Лебедев уже стал профессором и автором (совместно с Петром Сергеевичем Ждановым) широко известной среди специалистов-электротехников монографии “Устойчивость параллельной работы электрических систем”.
Лебедев в своем кабинете
У научной деятельности Лебедева замечалась характерная особенность, которая заключалась в органическом сочетании большой глубины теоретической проработки с конкретной практической направленностью. Продолжая теоретические исследования, он стал активным участником подготовки сооружения Куйбышевского гидроузла.
В начале Второй мировой войны Лебедев был вынужден покинуть ВЭИ и уехать в Свердловск. Все ресурсы отдела автоматики переключили на оборонную тематику.
За поразительно короткие сроки работы в Свердловске, Алексей Сергеевич спроектировал систему стабилизации танкового орудия при прицеливании. Эта разработка усовершенствовала танк, делая его менее уязвимым и спасая тем самым многих танкистов. Система позволяла наводить и стрелять из орудия без остановки машины. За свое изобретение ученый был награжден орденом Трудового Красного Знамени и медалью «За доблестный труд в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.».
В 1945 г. Лебедева избрали действительным членом Академии Наук УССР
После окончания войны ученый занялся реализацией давно запланированного проекта по созданию вычислительной машины с использованием двоичной системы счисления. В те годы не было достаточно полных публикаций о двоичной системе счисления и методике операций над двоичными числами. Базой для построения цифровой вычислительной машины стала методика выполнения арифметических операций в двоичной системе счисления и ранее разработанные самим Лебедевым методы решения математических задач.
В 1947 г. Лебедев стал директором Института электротехники АН Украины и по совместительству возглавил руководство лабораторией Института точной механики и вычислительной техники СССР.
МЭСМ
В 1948 г. начался процесс создания малой электронной счетной машины (МЭСМ). Для научной работы Лебедеву выделили частично разрушенное здание бывшей монастырской гостиницы в Феофании (Киев). С финансовой помощью и поддержкой вице-президента АН УССР Михаила Алексеевича Лаврентьева, помещение было отремонтировано и оборудовано под лабораторию.
Здание в Феофании, где размещалась лаборатория Лебедева
Лебедев выдвинул, обосновал и реализовал в первой советской машине принципы построения ЭВМ с хранившейся в памяти программой. МЭСМ занимала целое крыло двухэтажного здания (60 м²) и состояла из 6 000 электронных ламп. Примечательно то, что проектирование, монтаж и отладка машины были выполнены в течении трех лет. При этом в разработке участвовали лишь 11 инженеров и 15 технических сотрудников. Тогда как на разработку первого в мире электронного компьютера ЭНИАК (США) ушло пять лет и было задействовано 13 разработчиков и более 200 техников.
Схема элементарной ячейки блока памяти арифметического устройства МЭСМ
МЭСМ была арифметическим устройством, производившим операции сложения, вычитания, умножения, деления, сдвига, сравнения с учётом знака, сравнения по абсолютной величине, передачи управления, передачи чисел с магнитного барабана, сложения команд, остановки. МЭСМ имела двоичное представление чисел с фиксированной запятой, 16 двоичных разрядов на число, плюс один разряд на знак.
6 ноября 1950 г. состоялся пробный пуск машины, в ходе которого решалась задача: Y» + Y = 0; Y(0) = 0; Y(pi) = 0.
Не смотря на то, что МЭСМ создавалась более как макет Большой электронной счетной машины, ей нашли практическое применение. Первой советской ЭВМ весьма заинтересовались математики, задачи которых требовали использования быстродействующего вычислителя. До 1953 г. МЭСМ была единственной вычислительной машиной в СССР.
Участники разработки МЭСМ — Лев Наумович Дашевский и Соломон Бениаминович Погребинский (Киев, 1951 г.)
Характеристики МЭСМ
Элементная база: 6 000 электронных ламп (около 3500 триодов и 2500 диодов)
Быстродействие: 3 000 операций в секунду
Потребляемая мощность: около 25 кВт
Разрядность: 16
Тактовая частота: 5 кГц
Устройства ввода / вывода: ввод с перфокарты или набором кода на штекерном коммутаторе; вывод с помощью электромеханического печатающего устройства либо фотоустройства для получения данных на фотоплёнке.
Также мог использоваться магнитный барабан, хранящий до 5000 кодов чисел или команд.
БЭСМ
Следующей после МЭСМ была разработана большая электронно-счётная машина (БЭСМ). В структуре устройства уже тогда были реализованы основные решения, характерные для современных вычислительных машин.
У БЭСМ была двоичная система представления чисел с учётом порядков, то есть в форме чисел с плавающей запятой. Машина оперировала диапазон чисел примерно от 10-9 до 109. Система команд была трёхадресной, в нее входило 9 арифметических операций, 8 операций передач кодов, 6 логических операций, 9 операций управления.
Лабораторные испытания БЭСМ
БЭСМ имела 39 двоичных разрядов для представления чисел в виде мантиссы/порядка, из них 32 разряда отводилось для значащей части и 5 для порядка. Еще по одному разряду отводилось для знаков мантиссы и порядка. При написании программ для машины применялась техника самомодифицирующегося кода, когда напрямую модифицировались адресные части команд для доступа к массивам.
Один из разработчиков БЭСМ Всеволод Сергеевич Бурцев вспоминает о машине следующее:
Во многих блоках первой БЭСМ в анодной цепи были использованы не лампы сопротивления, а ферритовые трансформаторы. Так как эти трансформаторы были изготовлены кустарным способом, они часто выгорали, при этом выделяли едкий специфический запах. Сергей Алексеевич обладал замечательным обонянием и, обнюхивая стойку, с точностью до блока указывал на дефектный. Он практически никогда не ошибался.
Характеристики БЭСМ
Элементная база: 4 000 электронных ламп, 5 000 полупроводниковых диодов
Быстродействие: 8 000 операций в секунду
Потребляемая мощность: около 35 кВт
Разрядность: 39
Тактовая частота: 9 МГц
Внешняя память: на магнитных барабанах (2 барабана по 5120 слов) и магнитных лентах (4 по 30 000 слов)
Устройства ввода / вывода: ввод с перфокарты, цифро-печать и фото-печатное устройство.
Группа сотрудников ИТМ и ВТ АН СССР в день награждения за создание БЭСМ (1956 г.)
В 1956 г. БЭСМ получила награду и была принята Государственной комиссией в эксплуатацию.
БЭСМ-2, М-20 и БЭСМ-4
В 1958 г. БЭСМ была подготовлена к серийному производству. Коллектив ИТМиВТ под руководством Лебедева разработал и презентовал две ЭВМ: БЭСМ-2 и М-20. Их характерной особенностью было то, что они разрабатывались в тесном контакте с промышленностью (особенно М-20). Специалисты завода и академического института вместе участвовали в создании машины. Этот принцип был хорош тем, что улучшал качество документации, т. к. в ней учитывались технологические возможности завода.
Вычислительная машина БЭСМ-2 сохранила систему команд и все основные параметры предыдущего устройства, но конструкция стала более технологичной и удобной для серийного выпуска. В БЭСМ-2 было реализовано оперативное запоминающее устройство на ферритных сердечниках, широко применялись полупроводниковые диоды, а также была усовершенствована конструкция (мелкоблочная). На БЭСМ-2 проводились расчеты, связанные с запуском искусственных спутников, первых пилотируемых космических кораблей. Именно на одной из упомянутых ЭВМ был произведён расчёт траектории ракеты, доставившей вымпел СССР на Луну.
БЭСМ-2 имела около 4 000 электронных ламп, и была собрана на трех основных стойках
Характеристики БЭСМ-2
Элементная база: 4 000 электронных ламп, 5 000 полупроводниковых диодов
Быстродействие: 20 000 операций в секунду
Потребляемая мощность: 35 кВт
Разрядность: 45
Тактовая частота: 10 МГц
Внешняя память: на магнитных барабанах и магнитных лентах
Устройства ввода / вывода: ввод с перфоленты, которую печатает устройство.
М-20 стала первой советской машиной, которая поставлялась в комплекте со специальным математическим обеспечением (по своей сути — ОС). В новое устройство Лебедев заложил рад конструктивных решений, расширяющих функциональность и почти не увеличивающих количество электронных ламп.
М-20 обладала производительностью 20 000 операций в секунду за счет совмещения работы отдельных устройств и более быстрого выполнения арифметических операций. В машине впервые были применены: автоматическая модификация адреса; совмещение работы арифметического устройства и выборки команд из памяти; использование буферной памяти для массивов, выдаваемых на печать.
М-20
Характеристики М-20
Элементная база: электронные лампы, полупроводниковые схемы
Быстродействие: 20 000 операций в секунду
Потребляемая мощность: 50 кВт
Разрядность: 45
Тактовая частота: 0.6667 мГц
Внешняя память: на магнитных барабанах и магнитных лентах
Устройства ввода / вывода: ввод с перфоленты, которую печатает устройство
После вручения наград в Кремле (1962 г.)
В 1965 г. появилась серийная ЭВМ на полупроводниковых элементах БЭСМ-4, которая унаследовала архитектуру М-20. Для БЭСМ-4 существовало не менее 3 разных компиляторов с языка Алгол-60, компилятор Fortran, не менее 2 разных ассемблеров, компилятор с оригинального языка Эпсилон.
Характеристики БЭСМ-4
Элементная база: электронные лампы, полупроводниковые схемы
Быстродействие: до 40 000 операций в секунду
Потребляемая мощность: 50 кВт
Разрядность: 45
Тактовая частота: 9 МГц
Внешняя память: на магнитных барабанах и магнитных лентах
Устройства ввода / вывода: ввод с перфоленты, которую печатает устройство
БЭСМ-6
Разработка БЭСМ-6 завершилась в конце 1965 г. Эта машина стала первой советской супер-ЭВМ на элементной базе второго поколения (полупроводниковых транзисторах). В электронных схемах БЭСМ-6 использовалось 60 000 транзисторов и 180 000 полупроводников-диодов. Элементная база была новой для того времени.
У БЭСМ-6 имелся магистральный или водопроводный принцип организации управления. С его помощью потоки команд и операндов обрабатывались параллельно. В разработке использовалась ассоциативная память на сверхбыстрых регистрах, что сократило количество обращений к ферритной памяти и позволило осуществить локальную оптимизацию вычислений в динамике счета. Оперативная память имела расслоение (8-слойная) на автономные модули, что дало возможность одновременно обращаться к блокам памяти по нескольким направлениям. Многопрограммный режим работы БЭСМ-6 позволил решать несколько задач с заданными приоритетами. Аппаратный механизм преобразования математического адреса в физический дал возможность динамически распределять оперативную память в процессе вычислений средствами ОС.
У БЭСМ-6 был конвейерный центральный процессор с отдельными конвейерами для устройства управления и арифметического устройства. Он позволял совмещать обработку нескольких команд, находящихся на разных стадиях выполнения. Имелся кеш на 16 48-битных слов (4 чтения данных, 4 чтения команд, 8 — буфер записи). Система команд включала в себя 50 24-битных команд.
Лаборатория для проведения финишных испытаний знаменитой БЭСМ-6
С 1968 г. начался выпуск БЭСМ-6 на заводе Счётно-аналитических машин (САМ) в Москве.
Характеристики БЭСМ-6
Элементная база: транзисторный парафазный усилитель с диодной логикой на входе
Быстродействие: около 1 млн операций в секунду
Потребляемая мощность: 60 кВт
Разрядность: 48
Тактовая частота: 10 МГц
Внешняя память: на магнитных лентах и магнитных дисках
Устройства ввода / вывода: ввод с перфокарты, цифропечать и фотопечатное устройство
На Дне открытых дверей факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ Владимир Пономарев демонстрирует игру «Калах» на экране терминала БЭСМ-6
С 1967 г. практически все крупные вычислительные центры СССР стали оснащаться компьютерами БЭСМ-6. И даже спустя годы на заседании отделения информатики, вычислительной техники и автоматизации Академии наук (1983 г.) академик Е. П. Велихов сказал, что создание БЭСМ-6 явилось одним из основных вкладов АН СССР в развитие советской индустрии.
В 1990 г. один из экземпляров БЭСМ-6 был перевезен в Лондон и установлен в Музее науки, как лучший в Европе суперкомпьютер своего времени.
Серия 5Э26
ЭВМ 5Э26 была последней прижизненной разработкой Лебедева, которую он успел запустить в серийное производство.
В 1968 г. Лебедев принял предложение Генерального конструктора зенитных ракетных комплексов для ПВО Бориса Васильевича Бункина. Он согласился разработать специализированный управляющий малогабаритный мобильный высокопроизводительный цифровой вычислительный комплекс (ЦВК) 5Э26. О реализации такой возможности Сергей Алексеевич мечтал еще при создании МЭСМ. Благодаря этой работе, была проведена крупнейшая реорганизация института. Объединение ресурсов множества различных лабораторий привело к фактическому созданию отделений:
— по ЭВМ общего назначения
— по ЭВМ специального назначения (включая архитектуру)
— по электронному конструированию
— по запоминающим устройствам
— по САПР и технологии.
Всеволодом Сергеевичем Бурцевым (заместитель Лебедева) была предложена многопроцессорная архитектура ЦВК 5Э26, обеспечивающая работу до трех модулей центральных процессоров и двух специальных процессоров ввода-вывода информации с общей памятью.
Конструктивно ЦВК серии 5Э26 представлял собой шкаф высотой 1885 мм, шириной 2870 мм, глубиной 655 мм, который ставился у стенки транспортного средства.
У 5Э26 имелась высокоэффективная система автоматического резервирования, базирующаяся на аппаратном контроле. Система давала возможность восстанавливать процесс управления при сбоях и отказах аппаратуры, работающей в широком диапазоне климатических и механических воздействий, с развитым математическим обеспечением автоматизации программирования.
ЦКВ 5Э261
ЦКВ 5Э26 легко адаптировался к различным требованиям по производительности и памяти в системах управления специального назначения. Устройство также работало в реальном времени, снабжалось развитым математическим обеспечением, эффективной системой автоматизации программирования и возможностью работы с языками высокого уровня. В 5Э26 была реализована энергонезависимая память команд на микробиаксах с возможностью электрической перезаписи информации внешней аппаратурой записи и введена эффективная система эксплуатации с двухуровневой локализацией неисправной ячейки, обеспечивающая эффективность восстановления аппаратуры среднетехническим персоналом.
В качестве интегральных схем использовались в основном полупроводниковые микросхемы одних из первых отечественных серий-133 и 130 (ТТЛ-типа).
Лебедев во время поездки в Англию (Кембридж, 1964 г.)
Характеристики 5Э261
Элементная база: стандартная серия ТТЛ-микросхем
Быстродействие: 1,5 млн операций в секунду
Потребляемая мощность: 5,5 кВт
Разрядность: 32
Объем оперативной памяти: 32-34 Кб
Объем командной памяти: 64-256 Кб
Независимый процессор ввода-вывода информации по 12 каналам связи: максимальный темп обмена свыше 1 Мб/с.
Опыт создания ЭВМ 5Э26 стал базой для конструирования семейства супер-ЭВМ «Эльбрус». Название было предложено Лебедевым. Появление «Эльбруса» завершило создание ПРО СССР, однако сам он уже не успел принять участие в их разработке.
Послесловие
Лебедев с семьей
По воспоминаниям сотрудников, работавших с Сергеем Алексеевичем в Киеве, он был идеальным руководителем. В работе доводил все до совершенства, большое внимание уделял мелочам. Он никогда не повышал голос и относился ко всем исключительно ровно, справедливо, без предвзятости. Всегда отмечал даже небольшие успехи своих сотрудников. В процессе отладки машины равных ему не было. Лебедев превосходил всех в понимании неполадок и сбоев в машине.
Сергей Алексеевич на протяжении всей своей жизни вел большую работу по подготовке научных кадров. Он был одним из инициаторов создания Московского физико-технического института, основателем и руководителем кафедры вычислительной техники в этом институте, руководил работой многих аспирантов и дипломников.
Лебедев с дочерьми Екатериной и Натальей
В начале 70-х Сергей Алексеевич уже не мог руководить Институтом точной механики и вычислительной техники, в 1973 г. тяжелая болезнь вынудила его оставить пост директора. Но он продолжал работать дома.
Сергей Алексеевич Лебедев скончался 3 июля 1974 г. в Москве. Похоронен на Новодевичьем кладбище.
В Киеве на здании, где располагался Институт электротехники АН Украины, висит мемориальная доска, текст которой гласит: ” В этом здании в Институте электротехники АН УССР в 1946—1951 г.г. работал выдающийся ученый, создатель первой отечественной электронной вычислительной машины, Герой Социалистического Труда, академик Сергей Алексеевич Лебедев”.
Мозаика с изображением Лебедева в ИТМиВТ
В год 95-летия со дня рождения Сергея Алексеевича Лебедева заслуги ученого признали и за рубежом. Как новатор вычислительной техники, он был отмечен именной медалью Международного компьютерного общества с надписью: «Сергей Алексеевич Лебедев 1902–1974 г.г… Разработчик и конструктор первого компьютера в Советском Союзе. Основоположник советского компьютеростроения».
#статьи
- 13 апр 2022
-
0
Как СССР побеждал в компьютерной гонке, а потом её провалил
Советские компьютеры 1950‑х годов не уступали западным, но с конца 1960‑х они стали резко отставать от капиталистических ЭВМ.
Иллюстрация: Victor R. Ruiz / Hans Bln / Wikipedia / filistimlyanin / Freepik / Дима Руденок для Skillbox Media
Программист, консультант, специалист по документированию. Легко и доступно рассказывает о сложных вещах в программировании и дизайне.
Компьютерная эра во всём мире началась почти одновременно — сразу после Второй мировой войны. В 1948 году у США уже были первые ЭВМ Mark и ENIAC, поэтому советское правительство решило не отставать и организовало структуры, которые должны были заниматься разработкой аналогичной техники.
Одну из них, Институт точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ), долгое время возглавлял академик Сергей Алексеевич Лебедев. Сегодня его называют отцом советских ЭВМ.
Фото: «История информационных технологий в СССР и России»
Первую ЭВМ в СССР и континентальной Европе создали в Киевском институте электротехники под руководством академика Лебедева.
Вообще, Лебедев хотел создать цифровую ЭВМ ещё в начале войны — тогда он руководил лабораторией в Московском электротехническом институте. Однако в 1941 году институт эвакуировали на Урал и учёному пришлось плотно заниматься военными разработками: самонаводящимися торпедами, системой стабилизации танковых орудий и тому подобным.
Когда война закончилась, Лебедев вернулся в Москву. Но реализовать проект счётной супермашины оказалось непросто. Он обратился в ЦК ВКП(б) и рассказал куратору по науке, что его ЭВМ будет выполнять до 10 000 операций в секунду, но над ним только посмеялись: «А что будет, когда мы все задачи на вашей машине прорешаем — выбросим её на свалку?»
К счастью, в 1947 году Лебедева пригласили в Киев, и он продолжил работу над вычислительной машиной. К осени 1948 года Сергей Алексеевич уже разработал модель вычислительной машины. Она работала по принципу арифмометра и предназначалась для ускорения и автоматизации счёта. Лебедев назвал свою машину МЭСМ (малая электронная счётная машина). А в марте 1949 года Лебедев создал и испытал работающий макет арифметико-логического устройства на радиолампах.
В 1951 году началась сложная работа по переводу макета в действующую ЭВМ. Это были послевоенные годы, людей не хватало, поэтому над машиной работали всего 12 инженеров, 15 техников и монтажниц. Трудиться приходилось сутки напролёт: Лебедев и сам всё время что-то паял, монтировал, клепал. И к декабрю 1951 года машина была готова!
МЭСМ использовала 6000 радиоламп и занимала 60 квадратных метров. Правда, с помещением под компьютер просчитались — машину собрали в комнате на нижнем этаже двухэтажного здания, и когда все 6000 ламп загорелись, температура резко подскочила. Работать стало невозможно, поэтому пришлось разобрать потолок и часть кровли.
Характеристики МЭСМ:
- Машина производила до 50 операций в секунду — неплохая скорость по сравнению с ручными вычислениями.
- Ёмкость ОЗУ — 31 число и 63 команды.
- Представление чисел — с фиксированной точкой, 16 двоичных разрядов.
- Команды трёхадресные, длиной в 20 двоичных разрядов (4 разряда — код операций).
- Дополнительно можно было подключать ЗУ на магнитном барабане ёмкостью 5000 слов.
- Данные вводились с помощью перфоленты или штекеров на коммутаторах, а выводились на электромеханическое печатающее устройство или фотографировались.
Во время испытаний МЭСМ производила сложные вычисления — рассчитывала сумму факториалов нечётных чисел, возводила дроби в степень. Все увидели, что скорость компьютера намного превышает человеческие возможности.
В 1952 году ЭВМ продемонстрировали на публике — и с тех пор она считается первой работающей электронно-вычислительной машиной в СССР и континентальной Европе.
Лебедев разработал МЭСМ в качестве макета для отработки принципов построения БЭСМ (большой электронной счётной машины), которую создавали параллельно. Но и саму МЭСМ активно использовали — на ней решали разные научно-технические и экономические задачи:
- рассчитывали энергосистемы и строительные конструкции;
- обрабатывали геодезические наблюдения;
- составляли статистические таблицы;
- решали задачи баллистики, синтеза аммиака и многое другое.
МЭСМ использовали в реальных задачах до 1957 года, а потом ещё два года на ней обучали студентов.
Благодаря первой машине Лебедева в СССР начало развиваться программирование и производство вычислительной техники.
В том же 1952 году команда Лебедева построила БЭСМ-1.
- В машине было 5000 электронных ламп.
- Она могла выполнять 8000–10 000 операций в секунду.
- Внешняя память — на магнитных барабанах (два барабана по 5120 слов) и магнитных лентах (четыре барабана по 30 000 слов). Машина имела общую память для команд и данных — всё по архитектуре фон Неймана.
- Система представления чисел — двоичные с плавающей точкой.
- Система команд — трёхадресная. В каждой команде содержатся код операции, два адреса исходных операндов и адрес результата операции.
В 1953 году на международной конференции в Дармштадте БЭСМ-1 признали самым быстродействующим компьютером в Европе. По скорости работы и объёму памяти она уступала только американской IBM 701.
Фото: «Виртуальный компьютерный музей»
В столице оценили работу Лебедева и назначили его директором московского Института точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ). БЭСМ перевезли в Москву и установили на первом этаже института. На ней решали научные и прикладные задачи, казавшиеся в то время неразрешимыми из-за большого объёма вычислений.
БЭСМ могла рассчитать траекторию полёта снаряда быстрее, чем снаряд долетал до цели. В то время это было огромным достижением. А ещё именно на БЭСМ-1 была рассчитана траектория полёта ракеты, доставившей на Луну вымпел СССР в 1959 году.
В 1960 году БЭСМ-1 разобрали, и по этому поводу сотрудники ИТМиВТ даже написали эпитафию.
Фото: «История информационных технологий в СССР и России»
В 1957 году Ульяновский завод им. Володарского начал выпускать компьютеры БЭСМ-2. Ими оснастили все крупные вычислительные центры страны. На новых БЭСМ рассчитывали запуски искусственных спутников Земли и первых космических кораблей.
А в середине 1960-х разработали и запустили в производство БЭСМ-6 — супер-ЭВМ второго поколения на полупроводниковых транзисторах. Она могла выполнять уже около 1 млн операций в секунду.
Фото: Wikimedia Commons
В то время советская вычислительная техника шла вровень с западными разработками. Даже Норберт Винер говорил, что советские учёные опережают американских в области теории информации, а в части аппаратуры отстают совсем немного.
Лебедев, используя свои наработки при создании МЭСМ, разработал ещё 15 электронно-вычислительных машин. Но отечественным кибернетикам не дано было стать лидерами в компьютерной гонке. В 1966 году в СССР свернули разработку собственных вычислительных машин и начали копировать серию IBM 360 в качестве единого стандарта ЭВМ.
Академик Лебедев протестовал против этого решения — он рьяно доказывал, что клонирование устаревающих систем отбросит компьютерную индустрию на годы назад. Но учёного не послушали — у его оппонентов была власть.
В 1972 году решение о копировании американской IBM приняли окончательно. Эту весть Сергей Александрович принял очень тяжело. Здоровье немолодого уже академика постоянно ухудшалось, и через два года, после долгой болезни, Лебедев скончался.
Фото: «История информационных технологий в СССР и России»
Много ли выиграла советская компьютерная индустрия от этого решения? По мнению академика Малиновского, нанесённый ущерб был выше, чем полученные результаты. Клонирование IBM шло с трудом, документацию было сложно достать, не было подходящего оборудования и комплектующих. Сроки изготовления постоянно срывались.
В 1970-х годах советская вычислительная техника уже серьёзно отставала от западной, особенно в гражданских областях. ЭВМ использовали в основном в военных разработках. Но руководство страны не рассматривало производство электронно-вычислительных машин как ключевую отрасль. Бытовало мнение, что нехватку компьютеров можно восполнить большим количеством людей с арифмометрами.
В итоге компьютерная революция 1980-х застала страну врасплох. А в 1990-х годах СССР перестал существовать и отставание отечественной компьютерной техники от западной уже мало кого интересовало.
Возможно вы читали или видели на портале статьи про то, как развивалась отечественная индустрия электронно-вычислительной техники. Если нет, то перед прочтением этого материала рекомендую ознакомиться, как минимум, с первой частью Истории развития Советских ЭВМ.
Так вот, главной фигурой в этой истории был ученый Сергей Алексеевич Лебедев, проложивший путь для всех нынешних разработок России и бывшего Советского Союза. Им в 1948-м году была спроектирована первая в СССР ЭВМ «МЭСМ» — Малая Электронная Счетная Машина. Его заслуги и труд помнят по сей день. В его честь называют престижные премии, улицы в городах, а самое главное его имя гордо несет «ИТМиВТ» — Московский Институт Точной Механики и Вычислительной Техники имени Лебедева.
В его стенах Сергеем Алексеевичем была разработана самая производительная в СССР ЭВМ «БЭСМ» — Большая Электронная Счетная Машина, которая во многом превосходила даже западные аналоги того времени. В Советском Союзе и вовсе это был нонсенс. Несмотря на свое название, «БЭСМ» была более компактной относительно другой популярной ЭВМ «Стрела». Для «БЭСМ» требовалось 100 кв.метров в помещении, а для «Стрелы» целых 800. Несмотря на уменьшенные габариты, «БЭСМ» была намного производительнее «Стрелы». Повторюсь, более подробно о «железках» вы можете почитать здесь.
Сегодня мы будем говорить о тихом, скромном человеке, который делал свое дело не желая славы или денег. Он делал это для себя, для своей Родины, для будущего, ставшего для нас с вами уже настоящим. Здесь не будет красивой истории «Американской мечты» амбициозного предпринимателя, который ради своего дела бросил все. Эта история об обычном человеке, таком, как мы с вами, который любил семью, любил свое дело, любил учиться и учить, много и усердно работал, мечтая изменить мир.
Детство
Сергей Лебедев родился 20-го октября 1902-го года в Нижнем Новгороде еще в Царское время.
Отец Алексей Лебедев был учителем и литератором, а мать Анастасия Петровна потомственной дворянкой. Кроме Сергея у Алексея и Анастасии также была старшая дочь Татьяна.
Татьяна Алексеевна Лебедева (Маврина)
Также как и Сергей, Татьяна Алексеевна была выдающимся человеком, но в области абсолютно противоположной — в творческой. Всю свою жизнь она занималась иллюстрированием книг и живописью.
Татьяна Лебедева в молодости
С 1921-го по 1929-е года она училась в московском высшем художественно-техническом заведении «ВХУТЕМАС», ныне известным как РАЖВиЗ (Российская академия живописи, ваяния и зодчества) имени Ильи Глазунова. За свои труды, в 1981-м году Татьяна была награждена почетным орденом Заслуженного художника РСФСР.
Так что у Сергея в семье были достойные люди, послужившие для него примером, благодаря которому воспитали в юноше любовь к родине, мужество и терпение, без которого он не смог бы добиться таких высот. В тот же год, что и сестра, Сергей поступает в Московское высшее техническое училище имени Баумана.
Студенческие годы
Во время учебы Сергей обожал спорт. Активные увлечения были неотъемлемой частью его жизни. Он часто принимал участие в групповых походах в горы, катании на лыжах и сплавах по реке. И это все не мешало занятиям наукой.
Темой его дипломной работы стала проблема установок энергосистем. Весь процесс написания дипломной работы занял два года. Процессом руководил русский и советский электротехник Карл Адольфович Круг, которому принадлежит множество научных трудов по асинхронным двигателям, а также по проблемам преобразования электрического тока.
После защиты диплома Сергей становится преподавателем в Московском Энергетическом Институте (МЭИ). В 1936-м году он получил звание профессора, защитив докторскую, посвященную теории устойчивости энергетических систем. В 1939-м году защитил диссертацию на докторскую степень. В начале 1940-х Сергей занимался проектированием знаменитой Куйбышевской ГЭС (ныне Жигулевской ГЭС) на реке Волга. Даже на сегодняшний день эта ГЭС является второй по мощности среди всех гидроэлектростанций в Европе.
Свою основную работу он совмещал с хобби, которое заключалось в разработке устройства предназначенного для вычисления дифференциальных уравнений. Этот проект, над которым работал Сергей, стал отправной точкой перед проектированием знаменитой МЭСМ (Малой электронной счетной машины).
Великая Отечественная
К сожалению, Великая Отечественная Война отодвинула планы молодого ученого на несколько лет. Желая защищать родину, в 1941-м году Сергей вступил в ряды народного ополчения, так как по возрасту он не подлежал к военному призыву. В итоге на фронт его не взяли, так как ВЭИ (Всероссийский электротехнический институт) в срочном порядке на период военных действий переехал в Свердловск, где Лебедев продолжил заниматься преподавательской деятельностью.
В этом время семья Сергея бедствовала. Им приходилось жить в сараях и прочих временных укрытиях. В 1943-м году угроза нападения фашистских захватчиков на Москву миновала. И все кадры института вместе с Сергеем вернулись обратно в белокаменную.
Пережитая, невероятно ужасная и кровавая эпоха повлияла на ученого в будущем.Одним из применений его вычислительных машин стала разработка противовоздушной оборонной техники. Лебедев сам лично участвовал в работе над ними вместе с армией СССР. Его не интересовали орудия убийств. То, над чем он работал, предназначалось для охраны родины от военных вторжений с воздуха. Так что многие современные российские оборонные комплексы также берут корни у разработок Сергея Алексеевича.
Создание МЭСМ
Поначалу попытки ученого развернуть создание вычислительных устройств не воспринимались организационным бюро Советского Союза всерьез. У ученого чуть ли не опустились руки, однако по рекомендации своих друзей Лебедев переезжает в Киевский Институт энергетики, чтобы занять пост его главы.
В 1947-м институт делится на два отдельных учреждения, одно из которых стало заниматься теплоэнергетикой, а другое электротехникой. Лебедев стал директором института электротехники, что ему наконец позволило организовать лабораторию, в которой совместно со своими коллегами он приступил к разработке первой ЭВМ.
В одном из пунктов выше я упомянул, что Лебедев работал над проектированием Куйбышевской гидроэлектростанции и параллельно занимался исследованиями в области вычислительной техники. Из-за Великой Отечественной ему пришлось отложить эти исследования в долгий ящик. В то время ни в одной стране мира еще не было создано ни одной ЭВМ. Так что, если бы не нападение Фашистской Германии, то СССР могла бы стать страной, в которой была разработана первая в мире ЭВМ. Но это произошло чуть позже.
В 1949-м году Лебедев начал первые работы по проектированию МЭСМ. В её создании принимало участие около 42-х человек. После запуска велась её круглосуточная отладка. Сам Лебедев не покидал рабочего места сутками, оставаясь со своим детищем. После успешного тестирования инженерами было зафиксировано, что машина могла решать сложные уравнения, которые потребовали бы много времени для решения даже у хорошо образованного человека.
После этого отчет о проделанной работе был выслан в надзорные органы. В этот раз труд ученого был оценен властями должным образом. За это в 1952-м году Лебедев получил должность руководителя института в Москве.
Здание, в котором велись работы над МЭСМ находится в Феофании на улице Академика Лебедева, дом 19
МЭСМ является первой ЭВМ, разработанной в Европе.
БЭСМ
Получив огромный опыт в разработке МЭСМ, Сергей Лебедев незамедлительно применил его в создании другого проекта — Большой электронной счетной машины (БЭСМ). Существует легенда, что Лебедев записал всю схему новой ЭВМ на упаковках от папирос «Казбек». Сам Лебедев ехидно посмеивался, когда его спрашивали о правдивости этой легенды.
И лишь единицы видели огромные толстые тетради, исписанные схемами устройства вычислительной машины в мельчайших подробностях.
БЭСМ была самой производительной ЭВМ в Европе в то время. Она могла выполнять десять тысяч операций в секунду. Благодаря таким вычислительным возможностям, комплексы БЭСМ активно использовались в исследовательских и военных институтах для сложных расчетов, требующих высокой точности. Запуск первого искусственного спутника, а после и человека в космос были бы невозможны без созданных Лебедевым вычислительным машинам.
Позднее Лебедевым были разработаны следующие поколения БЭСМ — (БЭСМ-2 – БЭСМ-6), а также отдельная линейка суперкомпьютеров М-20, М-40, М-50. Подробно обо всем этом вы можете узнать в нашей статье про «ранние ЭВМ» выпущенные в Советском Союзе.
В начале 1970-х перед Сергеем Лебедевым, являвшимся академиком РАН, была поставлена не самая легкая задача — создать вычислительную машину, скорость вычислений которой будет составлять порядка 100 миллионов операций в секунду. В то время, даже за рубежом, не было ЭВМ с аналогичной производительностью. Так родился проект «Эльбрус», который живет и по сей день.
Лебедев неспроста выбрал такое название. В молодости, будучи любителем активного отдыха, ему удалось покорить самую высокую горную вершину России и Европы — Эльбрус.
Я должен от себя сказать, что в этом есть определенный символизм. Ведь создать высококлассную и суперпроизводительную ЭВМ, аналогов которой нет нигде, также нелегко, как и покорить Эльбрус.
В тот период появилась тенденция на копирование западных ЭВМ IBM. Лебедев был ярым противником этого, так как он считал, что без уникальных разработок и изобретений собственных технологий, отечественная наука может перестать развиваться, и начать деградировать. К сожалению, слова Лебедева особо ни на что не повлияли. И со временем основными моделями Советских ЭВМ стали становиться клоны IBM.
Благо на сегодняшний день, пускай и в очень сомнительной реализации, создание и разработка отечественной компьютерной техники начинает налаживаться. Я очень надеюсь и верю, что в будущем качественные показатели Российских технологических продуктов и производств повысятся. И возможно мы будем пользоваться устройствами, которые разрабатываются и собираются на нашей с вами родной земле.
Последние годы
Сергей Алексеевич Лебедев скончался летом 3 июля 1974-го года в возрасте 71-го года от тяжелой болезни. Всю свою жизнь он находился в окружении самых лучших людей — своей семьи, друзей, коллег. Он был очень заботливым и трудолюбивым человеком. Он любил свою Родину. Еще будучи в своих родных волжских местах он поклялся вечно служить своему отечеству и продолжал это делать до конца своих дней.
Петр Петрович Головистиков
Последний день своей жизни вместе с Сергеем провел его товарищ Петр Петрович Головистиков. Прибыв к Лебедеву в палату, он рассказывал ему о недавнем визите в Феофанию, где сам Сергей некогда был занят реализации своей судьбоносной для всех идеи. Он внимательно слушал рассказ Головистикова, но смотрел куда-то в пустоту. Этот взгляд Петр запомнил на всю жизнь.
Сергей Алексеевич Лебедев похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище.
Заслуги Сергея Лебедева в развитии компьютерной техники СССР помнят до сих пор. В 1996-м году он был посмертно награжден Орденом Пионера Компьютерной Техники за заслуги в развитии Советских ЭВМ.
Его дело продолжает жить. Институт точной механики и вычислительной техники имени С.А.Лебедева ежегодно выпускает последователей ученого, которые продолжают заниматься совершенствованием науки в России и мире.
Во время разборов документации, принадлежащей ученому, выделялась одна папка — это были чертежи и подробные описания самой первой ЭВМ МЭСМ, созданной Лебедевым. Подписана она была словами — «Хранить вечно».
Академик Сергей Лебедев чувствовал себя совсем плохо. Воспаление легких, температура 40. Но он был уверен, что найдет силы встать с постели. Он должен поехать к министру и добиться, чтобы его приняли. Он должен доказать свою правоту. Иначе перечеркнуто дело всей жизни…
Великий молчун
У создателя первого отечественного компьютера Сергея Алексеевича Лебедева был дар предвидения. Еще в середине прошлого века он знал, что за электронно-вычислительной техникой будущее. Еще тогда загорелся идеей создать самую быстродействующую машину. Машину, которая сможет покорить мир…
Детство Сергей провел в Нижнем Новгороде. Мальчишкой был тихим и очень сосредоточенным. Из всех забав предпочитал опыты с электричеством. Однажды смастерил динамо-машину, в другой раз опутал квартиру проводами, чтобы подключить электрические звонки…
В Москву Лебедевы переехали, когда вся страна обсуждала невиданный по масштабам план электрификации — ГОЭЛРО. Тридцать новых электростанций. Тысячи километров электрических проводов через всю страну. Перспективы промышленного и научного развития представлялись фантастическими.
В 1921 году Сергей поступил в Высшее техническое училище имени Баумана на электротехнический факультет и через несколько лет блестяще защитил дипломную работу на тему «Устойчивость параллельной работы электростанций». Совсем скоро его уже считали одним из самых компетентных в стране специалистов по теории надежности в электротехнике.
«Великий молчун» — так его называли. Он был методичным, сдержанным, обстоятельным. Но в нужный момент принимал решения молниеносно.
С Алисой Штейнберг Сергей познакомился в 1927 году на одном из подмосковных пляжей. Она плыла вдоль берега, а он неожиданно и эффектно вынырнул из воды прямо перед ней. Он понял сразу — она будет его женой.
Сергей и Алиса проживут вместе 47 лет. Он будет создавать свои супермашины. А она будет создавать их общий мир. «Молодые не имели своего угла и скитались по друзьям, — вспоминала их дочь Екатерина. — Так, их приютил муж сестры Алисы. В соседней комнате жил мальчик Зига, которого сегодня зовут академик Сигурд Оттович Шмидт. Ребенок на всю жизнь запомнил, как Сергей и Алиса курили, хохотали и целовались на бабушкином сундуке в прихожей».
Спустя годы Сергей Алексеевич признается, что «пережил с Алисой всю гамму чувств, кроме скуки». Какая скука, если в доме гостями были Илья Ильф и Евгений Петров, Михаил Зощенко и Юрий Олеша?!
Лебедев уже получил звание профессора и руководил лабораторией в Электротехническом институте, но в кругу близких людей мог повести себя как мальчишка. Например, съехать в подъезде по перилам. Или пробежаться по этажам, нажимая на дверные звонки. К «великому молчуну» добавился еще и «профессор-шалун».
Объяснялись с возмущенными соседями друзья. А профессор отправлялся в институт и до поздней ночи занимался проблемами мощных энергосистем, от создания которых зависело будущее страны.
Единички-нолики 1941 года
Осенью 1941 года Лебедев записался в ополчение. Но на фронт его не отпустили: ученый разрабатывал боевые средства, самонаводящиеся на цель. По ночам он тушил зажигалки на институтской крыше и продолжал думать о своей супермашине. Дети вспоминали: когда в доме не было электричества, отец сидел в ванной у газовой колонки и писал единички-нолики.
Это была основа двоичной системы счисления.
В самом начале войны Лебедев уже вынашивал идею создания цифровых электронных вычислительных машин. Не расставался с мечтой и после 16 октября, когда институт срочно отправили в эвакуацию на Урал. Лебедевых поселили в сыром и холодном доме без всяких удобств. Не хватало лекарств, еды и детских вещей — их украли в поезде. Сергей Алексеевич допоздна пропадал в институте. Работал над созданием самонаводящихся торпед, конструировал систему стабилизации танковых орудий. А в редкие выходные отправлялся пешком за несколько километров от города, чтобы принести семье мешок мерзлой капусты.
В 1945 году Лебедевы вернулись в Москву. Великая Отечественная война закончилась. Но для Сергея Алексеевича его битва за суперЭВМ только начиналась. И пробить чиновничью оборону было потруднее, чем снарядом броню.
На приеме к члену ЦК ВКП(б), курировавшему науку, Лебедев доложил о своем проекте, назвал примерную стоимость ЭВМ. Разговор получился коротким.
— И какова скорость вычислений вашей машины?
— 1000 операций в секунду.
— Что же, мы за один-два месяца перерешаем на этой машине все наши задачи, а куда ее потом — на помойку?!
Лебедев понял, что продолжать разговор бессмысленно, и завершил его своим обычным тихим «ну-ну…». Но судьба уже готовила счастливый поворот.
«Думающее чудо»
О разработках Лебедева узнал президент Академии наук Украины Александр Богомолец. И пригласил его в Киев. Перспективы открывались фантастические: звание академика, должность директора Института энергетики. Не было никаких сомнений, какое решение надо принять. Но дома по этому случаю был устроен целый спектакль.
«И вот, в нашей квартире в Лефортово собрались друзья родителей, — вспоминал сын Сергей. — Мать предложила бросить жребий. Две бумажки с надписями «Киев» и «Москва» были положены в шапку и тщательно перемешаны. К счастью, выпал Киев! С тех пор эта шапка прочно вошла в семейные фольклорные анналы и стала в кругу друзей не менее знаменитой, чем шапка Мономаха».
Лебедевы переехали в Киев летом 1946 года. Того самого, когда американские конструкторы Джон Мочли и Джон Эккерт объявили о создании электронной вычислительной машины ЭНИАК. Разворачивалась яростная борьба за мировое первенство, и Сергей Алексеевич, — создал лабораторию вычислительной техники. Именно там должна была родиться первая в Советском Союзе электронная счетная машина.
А Алиса первым делом купила в их новый дом рояль, о котором вспоминал сын:
«Отец не прекращал думать о деле, пока не находил решение. Выдерживать большие перегрузки ему помогала его манера отдыхать. Если выпадал свободный час, он заполнял его игрой на рояле».
У Сергея Алексеевича наконец-то появился свой кабинет, но он так и не смог привыкнуть работать в одиночестве. Когда собирались друзья, выходил в гостиную, но работу не прекращал. Сидел за столом, рисовал свои схемы на папиросной коробке…
К осени 1948 года Лебедев закончил разработку основных принципов построения машины. Работы по ее созданию были развернуты в 15 километрах от Киева, в селе Феофания, в разрушенном здании бывшей монастырской гостиницы. Толковые специалисты были наперечет. Зато энтузиазма в избытке. Академик сам сверлил, клепал, монтировал. Работали круглыми сутками. И уже через пару лет машина «задышала».
Ее назвали МЭСМ — малая электронная счетная машина. Она стала первой ЭВМ в Советском Союзе и во всей континентальной Европе. Доработка Малой машины еще продолжалась, а Лебедев уже приступил к созданию Большой. К этому времени наконец-то и в столице признали исключительную важность научного направления. В 1953 году Лебедеву предложили возглавить Московский институт точной механики и вычислительной техники. К тому моменту в Специальном конструкторском бюро рождалась машина, которую назвали «Стрела». Но уступать Лебедев не собирался!
Его детище назвали «думающим чудом». Машина Лебедева справлялась с задачами в 5 раз быстрее «Стрелы». Более того, она оказалась самой быстродействующей в Европе! В 1956 году доклад Лебедева на конференции в Дармштадте произвел сенсацию.
А Сергей Алексеевич уже решал нелепую по меркам пятидесятых годов задачу: можно ли снарядом попасть в летящий снаряд? Лебедев понимал, что с этим может справиться ЭВМ. Как он и предвидел, компьютеры начинали завоевывать мир.
Приказ на Запад
4 марта 1961 года с полигона в Капустином Яре стартовала ракета. Расчет для пуска противоракеты вела разработанная в институте Лебедева машина М-40. Спустя несколько минут на табло высветилась надпись «Подрыв цели».
На пресс-конференции Никита Хрущев сказал, что «наша ракета попадает в муху в космосе!». Американцы смогут повторить такой запуск только через 20 лет. Но лишь спустя годы в семье узнают, что в тот день на полигоне Сергей Алексеевич пережил несколько, возможно, самых страшных секунд в своей жизни. Перед запуском противоракеты в компьютере взорвалась электронная лампа. К счастью, с аварией удалось быстро справиться…
В его доме по-прежнему собирались друзья: Ираклий Андроников, Махмуд Эсамбаев, Зиновий Гердт, Александр Галич. Святослав Рихтер давал уроки игры на фортепиано младшей дочери Кате. И все так же Сергей Алексеевич выходил из кабинета к гостям с карандашом и папиросной коробкой. Но шутил уже не так часто.
«В один из вечеров Алиса Григорьевна с Андреем Дмитриевичем Сахаровым и другими академиками организовала тайный фонд, — вспоминал сын Сергей. — Его называли «академическая касса». Алиса Григорьевна собирала деньги, чтобы помогать нуждавшимся друзьям: Галичу, Солженицыну, Дудинцеву. Тяжелое было время…»
Возможно, самое тяжелое в жизни Сергея Алексеевича. Дискуссии о дальнейшем развитии вычислительной техники становились все яростнее. Лебедев был уверен, что надо идти своим путем, создавать собственную линию ЭВМ средней мощности и супер-ЭВМ нового поколения. Оппоненты предлагали создать ряд совместимых компьютеров, повторив американскую систему IBM. Лебедев жестко возражал: «Мы будем делать машину из ряда вон выходящую».
Выходящую из американского ряда!
У Лебедева были талант и опыт. У его противников — власть.
Зимой 1972 года Сергей Алексеевич лежал с воспалением легких, когда узнал, что решение копировать американскую машину принято окончательно. Он встал с постели и отправился к министру, чтобы убедить его не совершать ошибку, которая отбросит страну на годы назад. Лебедев прождал в приемной больше часа. Министр его не принял.
Кто выиграл от этого поворота на Запад?
«Копирование IBM шло трудно, с многократными сдвигами намеченных сроков, — вспоминал академик Международной академии информатизации Борис Малиновский. — При этом все «варились в собственном котле», с трудом доставая документацию на американскую систему. Если подумать об ущербе, который был нанесен отечественной вычислительной технике, то он, конечно, несравненно выше полученных скромных результатов».
Возможно, эта история приблизила смерть Сергея Алексеевича. Он все чаще болел. Алиса Григорьевна и дети круглосуточно дежурили в больнице. Выдающийся ученый умер 3 июля 1974 года.
ДОСЛОВНО
«Среди ученых в нашей стране и за рубежом нет человека, который, подобно Лебедеву, обладал столь мощным творческим потенциалом, чтобы охватить период от создания первых ламповых ЭВМ, выполнявших лишь сотни операций в секунду, до сверхбыстродействующих супер-ЭВМ на интегральных схемах. За двадцать лет под его руководством было создано пятнадцать высокопроизводительных ЭВМ, и каждая — новое слово в вычислительной технике».
Борис Малиновский, академик Международной академии информатизации
P.S. Его битва за суперкомпьютер имела свое продолжение.
15 июля 1975 года об этом сообщили все газеты мира. Стартовал советско-американский космический проект «Союз — Аполлон». Управление полетом осуществлялось вычислительным комплексом, основу которого составляла лучшая лебедевская машина БЭСМ-6. Всю информацию она обрабатывала на 20 минут быстрее, чем американская.
В 1946 году профессор Сергей Алексеевич Лебедев становится директором Института электротехники АН УССР и переезжает в Киев, чтобы приступить к разработке принципов работы электронных вычислительных машин (ЭВМ).
ЭВМ с чистого листа
Это был шаг, на который решился бы далеко не каждый ученый. Дело в том, что к этому времени Сергей Алексеевич был признанным специалистом в области теории устойчивости электрических систем. Изданная им совместно с П.С. Ждановым в 1933 году и переизданная годом позже монография «Устойчивость параллельной работы электрических систем», не имела мировых аналогов. Профессору, доктору технических наук, заведующему кафедрой релейной защиты и автоматизации энергосистем МЭИ, академику АН УССР Лебедеву 44 года, его заслуги и авторитет неоспоримы, дальнейший путь в науке, казалось бы, предопределен. Но Сергей Алексеевич решает все начать с чистого листа и разработать ЭВМ.
Сергей Алексеевич Лебедев жизненную необходимость создания ЭВМ. Поэтому, отправляясь в Киев и начиная работать над проектом первой советской ЭВМ – МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина), Лебедев, в случае неудачи, ставил под удар всю свою научную карьеру.
Риск был действительно велик. Ведь какой-либо информации о принципах действия такого рода машин и инженерных решений, необходимых для их реализации, у Лебедева не было. В 1946 году в США был построен первый в мире компьютер – ENIAC, разработанный учеными университета Пенсильвании. Но эти работы проводились по заказу армии США, и поэтому были засекречены. Первая информация о самом факте существовании такой машины появилась только в 1949 году, когда принципиальная схема работы МЭСМ уже сложилась, и Сергей Алексеевич сформировал рабочий коллектив для технической реализации своих идей.
Интересно, что если бы не война, первая в мире ЭВМ вполне могла бы появиться в Советском Союзе.
Так, по воспоминаниям Алисы Григорьевны Лебедевой, жены Сергея Алексеевича, в самом начале войны, в 1941 году, Сергей Лебедев уже начал разрабатывать принципы работы электронных машин. Но потребности оборонной промышленности заставили отложить эти работы на долгие пять лет.
В чем Лебедев опередил американцев
Тем не менее, кое в чем Лебедеву удалось опередить американцев. Дело в том, что ENIAC использовал привычную всем нам десятичную систему исчисления, тогда как МЭСМ – двоичную, ныне принятую во всем мире. И эта идея пришла к Сергею Алексеевичу еще в 1941 году.
Алиса Григорьевна вспоминала, что именно в это время она находила среди бумаг мужа листки, исписанные странными последовательностями нулей и единиц.
Более того, знаменитая статья американских ученых Фон Неймана, Голдстайна и Бёркса «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронно-вычислительного устройства», где обосновывались преимущества двоичной арифметики, вышла в свет только в 1946 году.
Сергей Алексеевич прекрасно понимал, что существующие на тот момент счетные технические устройства (аналоговые машины и арифмометры) не могут справиться с объемами вычислений, необходимых для решения научно-технических задач, стоящих перед нашей страной. Мы часто говорим, что проблемы российской науки связаны с недостаточным вниманием к ней со стороны государства, остаточным принципом ее финансирования. С этим, конечно, трудно спорить. Тем не менее, история создания первой в стране ЭВМ учит нас, что не всегда все решают деньги, а иногда и люди.
СССР копирует США и – проигрывает. История компьютерного состязания двух сверхдержав
Один из национальных проектов современной России называется «Цифровая экономика». Он будет действовать до конца 2024 года и включает в себя великое множество планов. Но мы хотим поговорить о «цифровой» истории России, в частности о создании компьютерной индустрии СССР. Поскольку на ее страницах было много интересных моментов, мы надеемся, что опыт прошлого поможет реализовать и предстоящие планы.
Первая попытка создания компьютера была не слишком удачной.
Оцифровать экономику в СССР попытались в 1970-е годы. Все началось в 1971 году, после визита тогдашнего Председателя правительства СССР Алексея Николаевича Косыгина в США. Там ему показали последние (на самом деле нет) научно-технические достижения. В частности, работу американских систем управления местным «народным хозяйством», работающих на базе серии компьютеров IBM 360/370. Косыгин, будучи весьма прозорливым человеком, сразу понял, что Советскому Союзу жизненно необходим некий аналог американской системы. Громоздкая советская бюрократическая машина задыхалась во все увеличивающихся объемах бумажной документации.
Не сказать, что в эти времена в СССР совсем не было ЭВМ. Они были, и их было много (около 20 типов). Семейство БЭСМ, Урал, Днепр, Мир, Минск и другие. Все дело в том, что на аппаратном и программном уровне они были между собой несовместимы. Это крайне затрудняло обмен информацией между ними и делало все это богатство неприспособленным к оперативному управлению экономикой страны. Нужна была единая система однотипных ЭВМ разной мощности.
Это вполне разумное решение было принято на самом высоком уровне. Но чиновники посчитали, что от добра добра не ищут. Зачем изобретать велосипед, когда он уже изобретен. И было принято решение скопировать американские ЭВМ IBM 360/370. Благо, информация об их архитектуре была доступна.
Один из самых выдающихся (в СССР и мире) создателей ЭВМ, академик Сергей Алексеевич Лебедев, выступил решительно против копирования американской техники. Он предложил создать оригинальный ряд малых и средних ЭВМ третьего поколения и независимо от него вести разработку Супер ЭВМ. Он считал, что накопленный опыт и созданный к тому времени значительный производственный потенциал позволяют перейти к разработке ЭВМ четвертого поколения раньше, чем это сделают американцы. Но чиновники не послушали академика.
Чиновники СССР взяли курс на IBM
Победа чиновничьей логики привела к тому, что почти все творческие коллективы были расформированы. Основной задачей стало копирование американской техники. Гигантский коллектив ВНИИЦЭВТ копировал машины IBM, а коллектив ИНЭУМ – машины DEC – производителя мини и микро ЭВМ серии PDP.
Проблема состояла в том, что отечественные микросхемы не соответствовали американским, а уворованные куски матобеспечения не работали друг с другом. Конечно, машины (они назывались ЕС – единая серия, а не Евросоюз, как вы могли бы подумать) были построены и даже кое-как работали. Но в процессе копирования уже устаревшей американской техники, мы бесконечно отстали от мирового компьютеростроения. Военные ЭВМ были еще на высоте, но вскоре и эти разработки сошли на нет.
В последующих публикациях на нашем канале мы расскажем о «золотом веке» отечественных ЭВМ, когда мы во многом превосходили Америку, и о сегодняшнем дне отечественной компьютерной индустрии.
Источник
Просмотрено: 2 242
Публикация:
987
Бородатый и очкастый, носит серую гэдээровскую курточку и любимые джинсы, исполосованные «молниями».
Комментарии: 5Публикации: 151Регистрация: 08-09-2019
#статьи
- 13 апр 2022
-
0
Как СССР побеждал в компьютерной гонке, а потом её провалил
Советские компьютеры 1950‑х годов не уступали западным, но с конца 1960‑х они стали резко отставать от капиталистических ЭВМ.
Иллюстрация: Victor R. Ruiz / Hans Bln / Wikipedia / filistimlyanin / Freepik / Дима Руденок для Skillbox Media
Программист, консультант, специалист по документированию. Легко и доступно рассказывает о сложных вещах в программировании и дизайне.
Компьютерная эра во всём мире началась почти одновременно — сразу после Второй мировой войны. В 1948 году у США уже были первые ЭВМ Mark и ENIAC, поэтому советское правительство решило не отставать и организовало структуры, которые должны были заниматься разработкой аналогичной техники.
Одну из них, Институт точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ), долгое время возглавлял академик Сергей Алексеевич Лебедев. Сегодня его называют отцом советских ЭВМ.
Фото: «История информационных технологий в СССР и России»
Первую ЭВМ в СССР и континентальной Европе создали в Киевском институте электротехники под руководством академика Лебедева.
Вообще, Лебедев хотел создать цифровую ЭВМ ещё в начале войны — тогда он руководил лабораторией в Московском электротехническом институте. Однако в 1941 году институт эвакуировали на Урал и учёному пришлось плотно заниматься военными разработками: самонаводящимися торпедами, системой стабилизации танковых орудий и тому подобным.
Когда война закончилась, Лебедев вернулся в Москву. Но реализовать проект счётной супермашины оказалось непросто. Он обратился в ЦК ВКП(б) и рассказал куратору по науке, что его ЭВМ будет выполнять до 10 000 операций в секунду, но над ним только посмеялись: «А что будет, когда мы все задачи на вашей машине прорешаем — выбросим её на свалку?»
К счастью, в 1947 году Лебедева пригласили в Киев, и он продолжил работу над вычислительной машиной. К осени 1948 года Сергей Алексеевич уже разработал модель вычислительной машины. Она работала по принципу арифмометра и предназначалась для ускорения и автоматизации счёта. Лебедев назвал свою машину МЭСМ (малая электронная счётная машина). А в марте 1949 года Лебедев создал и испытал работающий макет арифметико-логического устройства на радиолампах.
В 1951 году началась сложная работа по переводу макета в действующую ЭВМ. Это были послевоенные годы, людей не хватало, поэтому над машиной работали всего 12 инженеров, 15 техников и монтажниц. Трудиться приходилось сутки напролёт: Лебедев и сам всё время что-то паял, монтировал, клепал. И к декабрю 1951 года машина была готова!
МЭСМ использовала 6000 радиоламп и занимала 60 квадратных метров. Правда, с помещением под компьютер просчитались — машину собрали в комнате на нижнем этаже двухэтажного здания, и когда все 6000 ламп загорелись, температура резко подскочила. Работать стало невозможно, поэтому пришлось разобрать потолок и часть кровли.
Характеристики МЭСМ:
- Машина производила до 50 операций в секунду — неплохая скорость по сравнению с ручными вычислениями.
- Ёмкость ОЗУ — 31 число и 63 команды.
- Представление чисел — с фиксированной точкой, 16 двоичных разрядов.
- Команды трёхадресные, длиной в 20 двоичных разрядов (4 разряда — код операций).
- Дополнительно можно было подключать ЗУ на магнитном барабане ёмкостью 5000 слов.
- Данные вводились с помощью перфоленты или штекеров на коммутаторах, а выводились на электромеханическое печатающее устройство или фотографировались.
Во время испытаний МЭСМ производила сложные вычисления — рассчитывала сумму факториалов нечётных чисел, возводила дроби в степень. Все увидели, что скорость компьютера намного превышает человеческие возможности.
В 1952 году ЭВМ продемонстрировали на публике — и с тех пор она считается первой работающей электронно-вычислительной машиной в СССР и континентальной Европе.
Лебедев разработал МЭСМ в качестве макета для отработки принципов построения БЭСМ (большой электронной счётной машины), которую создавали параллельно. Но и саму МЭСМ активно использовали — на ней решали разные научно-технические и экономические задачи:
- рассчитывали энергосистемы и строительные конструкции;
- обрабатывали геодезические наблюдения;
- составляли статистические таблицы;
- решали задачи баллистики, синтеза аммиака и многое другое.
МЭСМ использовали в реальных задачах до 1957 года, а потом ещё два года на ней обучали студентов.
Благодаря первой машине Лебедева в СССР начало развиваться программирование и производство вычислительной техники.
В том же 1952 году команда Лебедева построила БЭСМ-1.
- В машине было 5000 электронных ламп.
- Она могла выполнять 8000–10 000 операций в секунду.
- Внешняя память — на магнитных барабанах (два барабана по 5120 слов) и магнитных лентах (четыре барабана по 30 000 слов). Машина имела общую память для команд и данных — всё по архитектуре фон Неймана.
- Система представления чисел — двоичные с плавающей точкой.
- Система команд — трёхадресная. В каждой команде содержатся код операции, два адреса исходных операндов и адрес результата операции.
В 1953 году на международной конференции в Дармштадте БЭСМ-1 признали самым быстродействующим компьютером в Европе. По скорости работы и объёму памяти она уступала только американской IBM 701.
Фото: «Виртуальный компьютерный музей»
В столице оценили работу Лебедева и назначили его директором московского Института точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ). БЭСМ перевезли в Москву и установили на первом этаже института. На ней решали научные и прикладные задачи, казавшиеся в то время неразрешимыми из-за большого объёма вычислений.
БЭСМ могла рассчитать траекторию полёта снаряда быстрее, чем снаряд долетал до цели. В то время это было огромным достижением. А ещё именно на БЭСМ-1 была рассчитана траектория полёта ракеты, доставившей на Луну вымпел СССР в 1959 году.
В 1960 году БЭСМ-1 разобрали, и по этому поводу сотрудники ИТМиВТ даже написали эпитафию.
Фото: «История информационных технологий в СССР и России»
В 1957 году Ульяновский завод им. Володарского начал выпускать компьютеры БЭСМ-2. Ими оснастили все крупные вычислительные центры страны. На новых БЭСМ рассчитывали запуски искусственных спутников Земли и первых космических кораблей.
А в середине 1960-х разработали и запустили в производство БЭСМ-6 — супер-ЭВМ второго поколения на полупроводниковых транзисторах. Она могла выполнять уже около 1 млн операций в секунду.
Фото: Wikimedia Commons
В то время советская вычислительная техника шла вровень с западными разработками. Даже Норберт Винер говорил, что советские учёные опережают американских в области теории информации, а в части аппаратуры отстают совсем немного.
Лебедев, используя свои наработки при создании МЭСМ, разработал ещё 15 электронно-вычислительных машин. Но отечественным кибернетикам не дано было стать лидерами в компьютерной гонке. В 1966 году в СССР свернули разработку собственных вычислительных машин и начали копировать серию IBM 360 в качестве единого стандарта ЭВМ.
Академик Лебедев протестовал против этого решения — он рьяно доказывал, что клонирование устаревающих систем отбросит компьютерную индустрию на годы назад. Но учёного не послушали — у его оппонентов была власть.
В 1972 году решение о копировании американской IBM приняли окончательно. Эту весть Сергей Александрович принял очень тяжело. Здоровье немолодого уже академика постоянно ухудшалось, и через два года, после долгой болезни, Лебедев скончался.
Фото: «История информационных технологий в СССР и России»
Много ли выиграла советская компьютерная индустрия от этого решения? По мнению академика Малиновского, нанесённый ущерб был выше, чем полученные результаты. Клонирование IBM шло с трудом, документацию было сложно достать, не было подходящего оборудования и комплектующих. Сроки изготовления постоянно срывались.
В 1970-х годах советская вычислительная техника уже серьёзно отставала от западной, особенно в гражданских областях. ЭВМ использовали в основном в военных разработках. Но руководство страны не рассматривало производство электронно-вычислительных машин как ключевую отрасль. Бытовало мнение, что нехватку компьютеров можно восполнить большим количеством людей с арифмометрами.
В итоге компьютерная революция 1980-х застала страну врасплох. А в 1990-х годах СССР перестал существовать и отставание отечественной компьютерной техники от западной уже мало кого интересовало.
Сегодня выражение ЭВМ «Электронная вычислительная машина» напрочь изжило себя. На замену ему пришло новое, более удобное слово с иноязычными корнями «компьютер». По данным некоторых исследований, по всему миру личным компьютером владеет практически 61% всего населения Земли. А ведь каких-то 50–60 лет назад никто и подумать не мог, что компьютеры смогут стать новой и невероятно огромной нишей в коммерции. Помимо этого, эргономика компьютеров каждое десятилетие менялась.
«ENIAC»
Раньше, в эпоху ранних, еще электронно–механических ЭВМ, которые по своим возможностям мало чем отличались от современного калькулятора занимали огромные, специально отведенные помещения. Вот например, самый первый представитель компьютеров (ЭВМ) ранней эпохи — «ENIAC», разработанный учеными из Пенсильванского университета по заказу Армии Соединенных Штатов. Потреблял он практически 150 киловатт энергии, а весил 30 тонн. На графике вы можете увидеть разницу в производительности между современными вычислительными станциями и «ENIAC»:
График разницы производительности во флопсах
Впечатляет. Сегодня даже смартфон, который умещается у нас на ладони, в миллионы раз превосходит то, что было десятки лет назад. Но сегодня не об этом. В этой статье я хочу рассказать вам о заслугах наших отечественных инженеров, о вкладе, который они внесли в развитие всей компьютерной индустрии.
Первая ЭВМ в СССР
МЭСМ
Началось все с появления «МЭСМ» (Малой Электронной Счётной Машины), ставшей точкой отсчета в развитии наших вычислительных технологий. Её проект был создан еще в 1948-м году ученым Сергеем Алексеевичем Лебедевым, который являлся одним из основоположников информационных технологий и вычислительной техники в СССР. А также Героем Социалистического труда и Лауреатом премии Ленина.
С. А. Лебедев
Машина была сконструирована через два года, в 1950–м. А смонтирована в бывшем двухэтажном общежитии при женском монастыре в Феофании под Киевом. ЭВМ могла выполнять три тысячи операций в секунду, при этом потребляя 25 киловатт электроэнергии. Состояло это все чудо технологического прогресса из шести тысяч вакуумных ламп–проводников. Площадь отведенная под всю систему составляла 60 квадратных метров. Также одной из особенностей «МЭСМ» являлась поддержка трехадресной системы команд и возможность считывания данных не только с перфокарт, но и с магнитных ленточных носителей. Нахождение корня дифференциального уравнения стало первым вычислением, обработанным при помощи «МВЭМ». Спустя год (в 1951–м) инспекцией академии наук, «МЭСМ» Лебедева была утверждена и принята на постоянную эксплуатацию в военной и промышленной сфере.
«БЭСМ–1»
Процесс работы на БЭСМ–1
В 1953 году, снова под крылом Сергея Лебедева была разработана Большая Электронная Счетная Машина первого поколения (БЭСМ–1). К сожалению, выпущена она была лишь в одном экземпляре. Вычислительные возможности «БЭСМ» стали аналогичны вычислительным машинам США того времени, а также «БЭСМ–1» стала самой продвинутой и производительной ЭВМ в Европе. На протяжении практически 6 лет машина неоднократно модернизировалась инженерами. Благодаря чему её производительность смогла достигнуть 10 тысяч операций в секунду. В 1958 году после очередной модернизации было принято решение переименовать «БЭСМ–1» в «БЭСМ–2» и пустить её в серийное производство. Всего было выпущено несколько десятков штук этой ЭВМ.
«Стрела»
Ю. А. Базилевский
Но первой массовой Советской ЭВМ стала легендарная «Стрела», разрабатываемая примерно в тот же период начала 50–х под эгидой главного инженера Юрия Яковлевича Базилевского.
ЭВМ «Стрела»
Вычислительная мощность «Стрелы» составляла 2 тыс. операций в секунду. Что немного уступало той же «МЭСМ» Лебедева, но тем не менее это не помешало Стреле стать самой лучшей в сфере промышленных ЭВМ. Всего на свет было выпущено 7 таких экземпляров.
«М–1»
ЭВМ «М–1»
Уже точно ясно, что конец 40–х и начало 50–х были очень плодотворными относительно растущего энтузиазма внедрения компьютерных систем в производственные и военные ниши бывшего Советского Союза. Вот и в Москве сотрудниками Энергетического института Кржижановского разрабатывалась своя ЭВМ, а в 1948–м году даже был подан патент на её регистрацию.
Слева — Башир Рамеев, справа — Исаак Брук
Ключевыми фигурами в этом проекте являлись Башир Рамеев и Исаак Брук. К 1951 г. ЭВМ («М–1») была сконструирована, но по своим возможностям она уступала той же МЭСМ Лебедева в стезе вычислительных мощностей. По сравнению с «МЭСМ», «М–1» ЭВМ могла выполнять лишь 20 операций в секунду, что в 150 раз меньше числа вычислений «МЭСМ». Но этот недостаток компенсировался относительной компактностью всей системы и её энергоэффективностью. Вместо 60 квадратных метров, требуемых для полного монтажа «МЭСМ», «М–1» требовалось около 10 квадратных метров, а потребление тока при работе составляло 29 киловатт. По мнению Исаака Брука, такие вычислительные машины должны быть ориентированы для малых предприятий не оперирующих большим капиталом.
«M–2»
Вскоре «М–1» была значительно усовершенствована. Новое имя, присвоенное второму поколению, было такое же краткое, закономерное, но при этом броское «М–2». Должен сказать, что отношение к названиям техники в Советском Союзе и России у меня особое. И кто бы что не говорил насчет их грубости и неказистости, в сравнении с американскими аналогами, наши мне нравятся больше, и лично я не представляю, чтобы эмблема условных Эльбрусов писалась или называлась иноязычно.
Блок схема М–2
Но давайте вернемся к нашей ЭВМ. «М–2» стала самым лучшим «компьютером» в Советском Союзе по соотношению цены, качества и производительности. К слову, в первом компьютерном шахматном турнире, в котором соревновались множества стран, тем самым презентуя возможности и результаты своих разработок в ИТ–сфере, «М–2» одержала безоговорочную победу.
Из-за своей крайне успешности тройка лучших вычислительных машин — «БЭСМ», «Стрела» и «М–2» встали на службу для решения нужд военной обороны страны, науки и даже народного хозяйства.
Что значит «Ранние ЭВМ»?
Все, о чем я рассказал выше, является вычислительной техникой первого поколения. Определяет эту классификацию то, что все они имели большие габариты, электронные лампы и элементные базы, а также высокое потреблении электроэнергии и, к сожалению, низкую надежность и ориентированность на узкую аудиторию (преимущественно физиков, инженеров и прочих научных деятелей). Магнитные барабаны и магнитные ленты использовались в качестве внешней памяти.
«IBM 701»
Возможно кому-то могло показаться, что так было только у нас, но нет. Например, ознакомившись с разработками своих коллег из Штатов, академик Николай Николаевич Моисеев увидел те же исполинских размеров вычислительные автоматы, вокруг которых копошатся замудренные физики и математики, облаченные в белые халаты, рьяно пытающиеся устранить возникающие одну за другой неполадки. В 50–е года гордостью Америки был «IBM 701», который определенно удостоен отдельного рассказа, но это потом. Его вычислительная мощность составляла 15 тыс. операций в секунду. Чуть позже, Лебедевым была представлена следующая разработка ЭВМ «М–20».
«М–20»
Работа за «М–20»
Число операций, которые могла обрабатывать «М–20» в секунду составляло 20 тыс., что на 5 тыс. больше, чем у западного конкурента. Также было введено некое подобие совмещения параллельных вычислений, благодаря увеличенному в два раза, в сравнении с «БЭСМ», объему оперативной памяти. Иронично, но всего было выпущено 20 единиц системы «М–20». Тем не менее, это не препятствовало тому, что «М–20» смогла зарекомендовать себя как самая производительная и многофункциональная ЭВМ, которая к тому же была самой надежной на фоне остальных. Возможность написания кода в мнемокодах — это лишь немногая часть того, что позволяла делать «М–20». Все научные вычисления, моделирования, проводимые в СССР в XX веке, преимущественно были выполнены именно на этой машине.
ЭВМ «Урал»
Период производства и эксплуатации ранних ЭВМ в Советском Союзе продолжался еще практически 20-30 лет. В начале 60–х было начато производство ЭВМ «Урал». За все время было выпущено порядка 150 единиц техники. Основной областью применения «Урала» стали экономические расчеты.
Заключение
На сегодня это все. Спасибо большое, что дочитали до конца. В следующих частях цикла мы рассмотрим историю ЕС ЭВМ (Единых систем электронных вычислительных машин), а также домашних компьютеров производимых некогда в Советском Союзе, и конечно же не забудем про современную технику Эльбрус.
- Какой ПК собрать в мае 2023: лучшие игровые сборки на любой бюджет
- Какой ПК собрать в апреле 2023 года: лучшие игровые сборки от 50 000 рублей
- Какой ПК собрать в марте 2023: лучшие игровые сборки на любой бюджет
- Какой ПК собрать в феврале 2023 года: лучшие игровые сборки от 45 000 рублей
- Это какой-то SRAM: разбираемся в причине застоя современных технологий
Статья посвящена 105-летию со дня рождения академика
С.А. Лебедева — выдающегося ученого и инженера, основоположника отечественной
электронной вычислительной техники, создателя 15 типов ЭВМ, в том числе
легендарной серии БЭСМ.
Компьютеры и цифровая техника настолько прочно вошли в нашу жизнь,
что сейчас воспринимаются как данность. И мало кто задает себе вопросы, кем и
каким трудом был проложен путь к современным информационным технологиям. К
сожалению, за годы искусственно созданной информационной закрытости государства
в сознании многих людей сложился стереотип национального компьютерного
нигилизма. Между тем, зная факты развития науки и техники не понаслышке, можно
смело говорить о наличии глубоких корней и традиций отечественного
компьютеростроения, имевшихся у нас достижений мирового уровня в этой области.
Осознанию истинных масштабов участия наших соотечественников в мировой
компьютерной истории призван способствовать рассказ о вкладе академика Сергея
Алексеевича Лебедева в становление электроники и вычислительной техники как в
нашей стране, так и в мире.
По словам президента Российской академии наук академика Ю.С. Осипова,
уникальные разработки С.А. Лебедева «определили столбовую дорогу мирового
компьютеростроения на несколько десятилетий вперед». Именно академик Лебедев
создал в тяжелые послевоенные годы первую отечественную ЭВМ и последующие все
более и более производительные вычислительные машины. Появление
электронно-вычислительных машин стало научно-технической революцией, кардинально
изменившей развитие общества.
Научный подвиг С.А. Лебедева
Любому значительному научному открытию предшествуют годы неустанного поиска и
труда. По окончании МВТУ им. Баумана в 1928 году, Сергей Алексеевич посвятил
себя работе в области электротехники. Результаты его работ были использованы при
вводе в эксплуатацию первых отечественных электростанций и высоковольтных линий
передач. Уже в 1939 году С.А. Лебедев, минуя кандидатскую, защитил докторскую
диссертацию по теории искусственной устойчивости энергосистем.
После нападения Германии на Советский Союз будущий академик записался
добровольцем в ополчение, но из-за стратегической важности выполняемых работ, на
фронт его не отпустили. Лебедев продолжил исследования и во время войны
разработал самонаводящуюся на излучающие или отражающие излучение цели торпеду,
а также систему автоматического самонаведения на цель авиационной торпеды и
систему стабилизации танкового орудия при прицеливании.
Создание таких систем требовало проведения колоссального объема вычислений.
Именно это обстоятельство привело ученого к пониманию необходимости
автоматизации вычислительных процессов. В 1945 году С. А. Лебедев создает первую
аналоговую вычислительную машину для решения системы обыкновенных
дифференциальных уравнений. Сергей Алексеевич обладал по-настоящему большой
смелостью и верил в свои силы. В 45 лет, будучи уже известным ученым, он занялся
совершенно новым направлением созданием вычислительной техники
Увлеченность Сергея Алексеевича новым делом была такой всепоглощающей, что
когда в 1948 году его пригласили выступить на Парижской международной
конференции по большим электроэнергетическим системам, он, подготовив доклад
«Искусственная устойчивость синхронных машин», доверил прочитать этот труд
другому человеку. А сам на конференцию не поехал — настолько погрузился в
разработку принципов действия электронной счетной машины.
Как известно, за рубежом принципы компьютеростроения и электронного счета
разработал фон Нейман, классическая архитектура компьютера так и называется «фон
Неймановская». Научный подвиг Лебедева заключается в том, что в условиях
информационной замкнутости тех лет Сергей Алексеевич пришел к тем же выводам,
что и фон Нейман, но на полгода раньше.
Разработанные теоретические выкладки позволили Сергею Алексеевичу перейти к
практической работе. Первым значимым результатом стала Малая электронная счетная
машина (МЭСМ), которая в 1951 году была принята комиссией в эксплуатацию, а в
1952 году на ней уже решались важные научно-технические задачи из области
термоядерных процессов, космических полетов, ракетной техники, дальних линий
передач и проч. В Киеве, в Национальной академии наук Украины, где создавалась
МЭСМ, сохранилась конструкторская документация и папки с материалами о первой
отечественной ЭВМ, большая часть из которых составлена С.А.Лебедевым. Чьей-то
рукой более 50 лет назад на них было написано: «Хранить вечно».
Папка с материалами о первой отечественной
ЭВМ
Структурная схема разработки БЭСМ
Сергей Алексеевич Лебедев
БЭСМ-6
Медаль «Computer Pioneer Award» за выдающиеся новаторские
работы в области создания вычислительной техники
Параллельно с завершающим этапом работ над МЭСМ в 1950 году была начата
разработка первой Большой (впоследствии переименованной в Быстродействующую)
Электронно-счетной машины. Разработка БЭСМ велась уже в Москве, в лаборатории
ИТМиВТ, которую возглавил С.А. Лебедев. И здесь проявился его научный талант как
конструктора-практика.
В те годы не было собственной элементной базы, необходимых конструкций под
вычислительные блоки, охладительных систем. Приходилось самим изготавливать
шасси и стенды, сверлить и клепать, монтировать и отлаживать различные варианты
триггеров, счетчиков сумматоров, проверять их на надежность в работе.
Сергей Алексеевич всегда был в центре этих работ, часто с паяльником в руках
перепаивал схемы, внося в них необходимые изменения, исправлял найденные
неполадки. Он безошибочно находил вышедшие из строя радиолампы и детали. После
насыщенного, трудового дня С. А. Лебедев до 3-4 часов ночи просиживал за пультом
или осциллографом, отлаживая машину.
Напряженная интеллектуальная работа и перегруженный график, тем не менее, не
мешали ученому в любой ситуации сохранять спокойствие и рассудительность. Когда
в институте случился локальный пожар на первом этаже, где располагалась уже
собранная и подготовленная к госиспытаниям БЭСМ, Сергей Алексеевич, не теряя ни
секунды, решительно произнес: «Выключайте все электричество». Машина не
пострадала. Возможно, решительность ее создателя и спасла тот первый экземпляр
легендарной ЭВМ.
У С. А. Лебедева талант ученого-исследователя совмещался с замечательными
способностями организатора и вдохновителя работ. Он умел подобрать сильную
команду, увлечь ее работой и сконцентрировать все усилия для решения общей
задачи. В 50-е годы, когда у измученной войной страны не хватало научных кадров,
Лебедев сделал ставку на молодежь — и не ошибся. Он собрал вокруг себя
талантливых студентов – дипломников и выпускников МГТУ, МИФИ, МФТИ. Для учеников
С.А. Лебедева разработка БЭСМ стала стартом научной деятельности, впоследствии
многие из них стали известными учеными, академиками.
В музее ИТМиВТ сохранилась половинка тетрадного листа из рукописи Сергея
Алексеевича — на ней подробно изложена структурная схема и календарный план
разработки БЭСМ. Удивительно, что вся машина, в реальности занимавшая 100 кв. м,
уместилась на небольшом листке бумаги. Но для этого потребовалось огромное
напряжение интеллектуальных и физических сил — обоснование и теоретические
выкладки по БЭСМ заняли у Лебедева десятки толстых тетрадей.
В итоге колоссальный труд был вознагражден победой — задуманная ЭВМ была
создана. Первый запуск БЭСМ состоялся осенью 1952 года, а госиспытания она
прошла в 1953 году. В том же году Лебедев стал директором Института точной
механики и вычислительной техники и действительным членом АН СССР по Отделению
физико-математических наук. Он стал первым академиком по специальности «счетные
устройства».
Знаменательный факт истории — представленный С. А. Лебедевым в октябре 1955
года в Дармштадте (ФРГ) на Международной конференции по электронным счетным
машинам доклад о наших достижениях произвел сенсацию — БЭСМ была признана самой
быстродействующей машиной в Европе. Ее быстродействие оказалось рекордным — 8
000 оп/с.
Ученик Сергея Алексеевича академик В.А. Мельников в своих воспоминаниях
подчеркивает: «Гениальность С.А. Лебедева состояла именно в том, что он ставил
цель с учетом перспективы развития структуры будущей машины, умел правильно
выбрать средства для ее реализации применительно к возможностям отечественной
промышленности».
После триумфальной победы БЭСМ, под руководством Лебедева сразу начались
работы над следующей версией ЭВМ, с улучшенными характеристиками: повышенным
быстродействием, большей памятью, увеличенным временем устойчивой работы. Так
появились следующие версии семейства БЭСМ — БЭСМ-2, БЭСМ-3М, БЭСМ-4. Эти машины
уже выпускались серийно на Заводе Счетно-аналитических машин ЗСАММ, сначала по
несколько десятков экземпляров – затем сотнями.
Лучшей в серии БЭСМ по праву стала знаменитая БЭСМ-6 — первый в мире серийный
«миллионник» (1 млн. оп/с). Главный конструктор реализовал в ней множество
революционных для того времени решений, благодаря чему машина пережила три
поколения вычислительной техники и выпускалась 17 лет. За это время было
произведено около 450 машин, что является абсолютным рекордом для ЭВМ класса
«суперкомпьютер». До настоящего времени сохранился последний экземпляр БЭСМ-6,
работающий под Санкт-Петербургом в Учебном центре Военно-морского флота.
Разработка БЭСМ-6 — это яркий пример свойственного школе С.А. Лебедева
творческого подхода к созданию ЭВМ, учитывающего все возможности технической
базы, математического моделирования структурных решений, а также производства
для достижения наилучших характеристик машины. Не стоит забывать, что
производство вычислительных машин БЭСМ создало реальные условия для появления
нескольких отечественных школ по разработке программного обеспечения для этих
оригинальных по своей архитектуре ЭВМ.
Велика роль ученого и в области разработки математического обеспечения ЭВМ.
Сергей Алексеевич Лебедев одним из первых понял значение системного
программирования и важность сотрудничества программистов-математиков и инженеров
по созданию вычислительных систем, включающих как неотъемлемую часть программное
обеспечение. По его инициативе в ИТМиВТ была организована лаборатория
математического обеспечения, выполнявшая разработку системного ПО для всех
систем, создававшихся в институте.
Творческой энергии Сергея Алексеевича хватало на ведение как научных
проектов, так и специализированных, предназначенных для оборонных целей. Для
укрепления стратегического паритета государства в ИТМиВТ была разработана
линейка ЭВМ М-20, М-40, 5Э92, на базе которых построили первую систему
Противоракетной обороны ПРО Москвы.
В марте 1961 года прошли успешные государственные испытания первого
противоракетного комплекса — неоднократно удавалось сбить реальную
баллистическую боеголовку объемом 0,5 куб.м практически прямым попаданием. По
словам очевидцев, во время первых испытаний произошла заминка, ставшая,
наверное, одним из самых драматических моментов в жизни С.А. Лебедева и
участвовавших в испытаниях сотрудников. Цель была запущена, ее вели все
локаторы. Программист нажимает кнопку, отметка цели на экране. Следом пуск
противоракеты, ее полет должен был продлиться 3 минуты, и тут происходит сбой в
ЭВМ.
Однако за две минуты неисправность устраняется силами сотрудника ИТМиВТ
Андрея Михайловича Степанова, и противоракета, наведенная с помощью
вычислительной сети, сбивает баллистическую ракету. На экране ЭВМ высвечивается
надпись: «Подрыв цели». На следующий день данные кинофоторегистрации
подтвердили: головная часть баллистической ракеты развалилась на куски.
Еще один интересный факт: первую компьютерную сеть создал Лебедев на полигоне
Сары-Шаган в 1956 году, как раз при испытаниях комплекса ПРО. Американцы как-то
узнали об этом и начали работу над созданием сети, ставшей впоследствии
«всемирной паутиной» — интернетом.
На базе БЭСМ-6 был создан многомашинный вычислительный комплекс АС-6, который
в течение 15 лет использовался в центрах управления полетами космических
аппаратов для обработки информации в реальном времени. Так в 1975 году при
совместном полете космических кораблей «Союз» и «Аполлон» наш АС-6, обрабатывая
информацию, обсчитывал данные по траектории полета за 1 минуту, в то время как у
американской стороны такой расчет занимал полчаса.
Ни один из типов машин С.А. Лебедева не являлся копией какой-либо иностранной
ЭВМ, все создавалось на собственной научной базе, с применением оригинальных
подходов к решению теоретических и прикладных задач. И в этом проявление высоких
интеллектуальных способностей действительно выдающегося русского ученого и его
научный подвиг.
Скромный человек и сильный
руководитель
Сергей Алексеевич был человеком скромным и даже немного застенчивым. Он
всегда умел находить общий язык со своими молодыми коллегами, а они относились к
нему с большим и искренним уважением. В нем сочетались душевная доброта и
доверие к людям, высокая принципиальность и требовательность. Он редко повышал
на кого-нибудь голос. Если же его поручение вовремя не выполнялось, забирал его
и делал задание сам. Такое «наказание» запоминалось лучше любых строгих
выговоров.
Личный пример у С.А. Лебедева был главным принципом воспитания. В ИТМиВТ
долго вспоминали такой случай. Для завершения проекта БЭСМ оставалось очень мало
времени, но были еще недоделки. Кто-то сказал: «Не успеем, мало дней осталось».
Сергей Алексеевич ответил: «Успеем, есть еще ночи, ночью хорошо работать — никто
не мешает». Он работал, бывало, по трое суток, не покидая рабочего места,
забывая об усталости, и своим примером увлекал других.
Соратники академика вспоминают еще один эпизод, который замечательно
характеризует принципиальность С.А. Лебедева в отношении оценки достоинств и
недостатков своей работы и научных изобретений. Государственная комиссия
принимала машину БЭСМ-6 в комплексе с ее программным обеспечением, что явилось
новым прецедентом приемки вычислительной техники. Операционная система Д-68 к
моменту предъявления комиссии не полностью отвечала техническому заданию на ее
разработку.
Отвечавший за комплекс в целом, главный конструктор С.А. Лебедев настоял на
том, чтобы сами разработчики Д-68 перечислили все имеющиеся недоработки в
операционной системе, хотя о многих из них вполне можно было бы умолчать. В
результате честность и объективность ученого покорила Государственную комиссию,
которая приняла комплекс в целом, предложив устранить отмеченные разработчиками
недостатки, что и было сделано в назначенный срок.
Сергей Алексеевич Лебедев умел создавать в институте атмосферу большой и
дружной семьи. Многие коллеги часто бывали у него дома на семейных праздниках, а
на работу шли с таким настроением, как приходят в родной дом. Вместе со всеми
сотрудниками Сергей Алексеевич участвовал в благоустройстве территории нового
здания ИТМиВТ на Калужском шоссе (теперь Ленинский проспект), высаживал деревья
и декоративные кусты, которые цветут по весне и сейчас.
Большое внимание Сергей Алексеевич уделял развитию самостоятельности у своих
учеников и сотрудников. Если предложенное учеником решение было не хуже его
наработок, то часто за основу принималось предложение сотрудника.
Несмотря на доброту и мягкость в отношении коллег, современники отмечали его
решительность и даже категоричность, если дело касалось принципиальных вопросов.
Как-то Лебедева вызвали в ЦК, где ему было предложено вместо разработки
собственных машин начать копирование иностранных ЭВМ. Лебедев твердо отказался.
К сожалению, его позиция не остановила министров тех лет.
Еще одной характерной чертой С.А. Лебедева было то, что он никогда не
требовал к себе особых привилегий, полагающихся ему по академическому статусу,
никогда не отделял себя от научного коллектива. Во время тяжелых испытаний на
полигоне Сары-Шаган, в условиях проживания, далеких от комфорта, он жил там же,
где и его сотрудники, питался в той же столовой.
Сергей Алексеевич не был «кабинетным ученым». В его напряженной
интеллектуальной жизни находилось место и отдыху. Когда появлялась возможность
использовать отпуск, он всегда выбирал активный отдых — горный альпинизм или
поход на байдарках. Сын Лебедева Сергей, рассказывая о манере отца отдыхать,
подчеркивал, насколько С.А.Лебедев умело расходовал свои силы, выбирал
равномерный ритм и спокойно шел к цели. Такой подход «поспешать медленно» Сергей
Алексеевич всегда применял и в работе, кропотливо создавая очередную ЭВМ.
Дело жизни академика С.А. Лебедева
живет
Для нашей страны создание собственных вычислительных технологий было большим
прорывом. Сергей Алексеевич еще в далекие 60-е годы понимал, что электронная
вычислительная техника явится одним из самых мощных средств научно-технического
прогресса, окажет огромное воздействие на развитие науки, экономики и обороны
страны. Впоследствии в одной из своих статей он напишет: «Внедрение таких машин,
реорганизацию умственного труда человека по их результатам можно сравнить только
с таким этапом истории человечества, как введение машинного труда взамен
ручного».
Первая БЭСМ стала основой серии из 6 поколений машин, внесших огромный вклад
в развитие отечественной науки и техники: в освоении космоса, в атомной
промышленности, в создании противоракетной обороны. Вне всякого сомнения, без
Лебедевской вычислительной техники в этих отраслях сложно было бы достичь таких
результатов. Этот вклад был настолько существенен, что его высоко ценили сами
конструктора, в чьих интересах создавались ЭВМ.
Академик Королев говорил, что без своевременно сделанных Лебедевым машин было
бы сложно начать осваивать космос. Даже в знаменитую формулу 3К — так журналисты
называли засекреченных ученых И. В. Курчатова, С. П. Королева и М. В. Келдыша —
сведущие люди и сами конструктора добавляли букву Л (С.А. Лебедев, его имя также
держалось в секрете). Правомерность формулы «3К + Л» не вызывает сомнений, все
понимали, что без ЭВМ не могло бы быть таких достижений.
Сергею Алексеевичу Лебедеву удалось сформировать отечественную школу
исследований и разработок, которая многие годы по ряду направлений удерживала
лидирующие позиции в мире. Только с середины 70-х годов XX века началось
постепенное отставание от западных разработчиков. Во многом это было связано с
копированием серии IBM, а также с наметившимся разрывом в области элементной
базы.
Международное признание пришло к Лебедеву много лет спустя после кончины.
Международное компьютерное общество IEEE Computer Society удостоило С. А.
Лебедева своей высшей наградой — медалью «Computer Pioneer Award» за выдающиеся
новаторские работы в области создания вычислительной техники. На медали
написано: «Сергей Алексеевич Лебедев. Разработчик и конструктор первого
компьютера в Советском Союзе. Награжден в 1996».
Дело жизни академика Лебедева продолжает жить в его родном Институте. После
40 лет успешной работы ИТМиВТ в тяжелые 90-е годы, как и многие другие
государственные институты, пережил сложные времена. Возрождение началось в 2005
году со сменой руководства и перестройкой работы Института, будущее которого
теперь видится в становлении ИТМиВТ как ведущего R&D-центра международного
формата.
Сегодня научный коллектив успешно занимается разработкой встраиваемых систем
для ответственных применений, интеллектуальных решений на базе сенсорных сетей,
системного и встроенного программного обеспечения, перспективных вычислительных
архитектур и т.д.
В Институте работает базовая кафедра ЭВМ, ведется подготовка специалистов по
основным направлениям: основы конструирования ЭВМ, системы автоматизированного
проектирования, компьютерные сети и системы, архитектура специализированных
вычислительных систем и проч. Проводится работа со студентами старших курсов МГУ
и МФТИ, которые учатся на реальных проектах и многие после защиты дипломов
приходят работать в ИТМиВТ, пишут кандидатские работы, становятся учеными.
Замечательно, что на том историческом этапе научно-технического развития,
когда ЭВМ с программным управлением неизбежно должны были появиться на свет,
появился такой ученый, который всем своим опытом предыдущих работ, своим
творческим энтузиазмом, искренней верой в правоту своих идей оказался готов
возглавить становление компьютеростроения в нашей стране.
Именно сейчас, наблюдая бурное развитие индустрии электронной техники и ее
проникновение буквально во все сферы науки и жизни общества, мы можем только
удивляться небывалой прозорливости Сергея Алексеевича Лебедева, сумевшего
оценить зарождение судьбоносного научно-технического направления, определить,
предложить и реализовать основополагающие решения, увидеть перспективы их
развития и успешно руководить их воплощением.
Экспертная группа / R&D.CNews
Оригинал статьи читайте на сайте Исследования
и разработки — RnD.CNews .
