Словосполучення «російський процесор» або «радянський комп’ютер», на жаль, викликають ряд специфічних асоціацій, впроваджених нашими ЗМІ, бездумно (або навпаки свідомо) тиражирующими західні статті. Всі вже звикли вважати, що це допотопні пристрою, громіздкі, слабкі, незручні, та й взагалі, вітчизняна техніка — це завжди привід для сарказму та іронії.
Словосполучення «російський процесор» або «радянський комп’ютер», на жаль, викликають ряд специфічних асоціацій, впроваджених нашими ЗМІ, бездумно (або навпаки свідомо) тиражирующими західні статті. Всі вже звикли вважати, що це допотопні пристрою, громіздкі, слабкі, незручні, та й взагалі, вітчизняна техніка — це завжди привід для сарказму та іронії. На жаль, мало хто знає, що СРСР в певні моменти історії обчислювальної техніки був «попереду планети всієї». І ще менше інформації ви знайдете про сучасних вітчизняних розробок у цій галузі.
Радянський Союз називають країною, яка володіла однією з найпотужніших наукових шкіл у світі, не тільки «квасні» патріоти. Це об’єктивний факт, заснований на глибокому аналізі системи освіти експертами Британської асоціації педагогів. Історично в СРСР особливий наголос робився на підготовку фахівців у галузі природничих наук, інженерів і математиків. У середині XX століття В країні Рад існувало кілька шкіл розробки обчислювальної техніки, і нестачі кваліфікованих кадрів для них не спостерігалося, саме тому були усі передумови для успішного розвитку нової галузі. Десятки талановитих учених і інженерів брали участь у створенні різних систем електронних рахункових машин. Мова зараз піде тільки про основні віхи розвитку в СРСР цифрових ЕОМ. Робота ж над аналоговими машинами була розпочата ще до війни у 1945 році перша в СРСР аналогова машина вже працювала. До війни були початі дослідження і розробки швидкодіючих тригерів — основних елементів цифрових ЕОМ.
Сергія Олексійовича Лебедєва (1902 — 1974 рр..) небезпідставно називають основоположником розвитку обчислювальної техніки в Радянському Союзі — під його керівництвом було розроблено 15 типів ЕОМ, від найпростіших лампових до суперкомп’ютерів на інтегральних схемах В СРСР було відомо про створення американцями в 1946 році машини ENIAC — першої у світі ЕОМ з електронними лампами в якості елементної бази і автоматичним програмним управлінням. Незважаючи на те, що Радянські вчені знали про існування цієї машини, тим не менш, як і будь-яка інша інформація, просачивавшаяся в Росію в часи холодної війни, ці дані були мізерними і невиразними. Тому розмови про те, що радянська обчислювальна техніка копіювалася з західних зразків, — не більш ніж інсинуації. Та й про які «зразках» може йти мова, якщо діючі моделі комп’ютерів в той час займали два-три поверхи і доступ до них мав лише дуже обмежене коло осіб? Максимум, який могли отримати вітчизняні шпигуни, — уривчасті відомості з технічної документації та стенограми з наукових конференцій.
В кінці 1948 року академік С. А. Лебедєв почав роботу над першою вітчизняною машиною. Через рік була розроблена архітектура (з нуля, без будь-яких запозичень), а також принципові схеми окремих блоків. У 1950 році ЕОМ була в рекордні терміни змонтована силами всього лише 12 наукових співробітників і 15 техніків. Своє дітище Лебедєв назвав «Мала електронна лічильна машина», або “МЭСМ”. «Дитинка», що складався з шести тисяч електронних ламп, зайняв ціле крило двоповерхової будівлі. Нехай нікого не шокують такі розміри. Західні зразки були нітрохи не менше. На дворі стояв п’ятдесятий рік і балом правили радіолампи.
Слід зазначити, що в СРСР “МЭСМ” була запущена в той час, коли в Європі була лише одна ЕОМ — англійська ЭДСАК, запущена всього на рік раніше. Але процесор “МЭСМ” була набагато могутніше за рахунок розпаралелювання обчислювального процесу. Аналогічна ЭДСАК машина — ЦЭМ-1 — була прийнята в експлуатацію в Інституті атомної енергії в 1953 році — і вона також перевершувала ЭДСАК по ряду параметрів.
При створенні “МЭСМ” були використані всі основоположні принципи створення комп’ютерів, такі як наявність пристроїв введення і виведення, кодування і зберігання програми в пам’яті, автоматичне виконання обчислень на основі збереженої в пам’яті програми і т. д. Головне, це була ЕОМ на основі використовується і в даний час в обчислювальній техніці двійкової логіки (американська ENIAC використовував десяткову систему (!!!), і крім того на ній був застосований розроблений С. А. Лебедєвим принцип конвеєрної обробки, коли потоки команд і операндів обробляються паралельно, застосовується зараз у всіх ЕОМ у світі.
Слідом за малої електронно-лічильної машиною була й велика — БЭСМ-1. Розробка була завершена восени 1952 року, після чого Лебедєв став дійсним членом Академії наук СРСР.
У новій машині був врахований досвід створення МЕСМ і застосована поліпшена елементна база. Комп’ютер мав швидкодією в 8-10 тисяч операцій в секунду (проти всього лише 50 операцій в секунду у МЕСМ), зовнішні запам’ятовуючі пристрої були виконані на основі магнітних стрічок і барабанів магнітних. Дещо пізніше вчені експериментували з накопичувачами на ртутних трубках, потенциалоскопах і феритових сердечниках.
Якщо в СРСР про західних ЕОМ знали мало, то в Європі і США про радянських комп’ютерах не знали практично нічого. Тому доповідь Лебедєва на науковій конференції в Дармштадті став справжньою сенсацією: виявилося, що зібрана в Радянському Союзі БЭСМ-1 є самим продуктивним і потужним комп’ютером в Європі.
В 1958 році після ще однієї модернізації оперативної пам’яті БЭСМ, вже отримала назву ” БЭСМ-2 вироблялася серійно на одному з заводів Союзу. Результатом подальшої роботи колективу під керівництвом Лебедєва стало розвиток і удосконалення перших БЭСМ. Було створено нове сімейство суперкомп’ютерів під маркою «М», чий серійний зразок М-20, виконував до 20 тисяч операцій в секунду, став на той момент самої быстройдействующей ЕОМ у світі.
1958 рік став ще однією важливою, хоч і маловідомою віхою в розвитку обчислювальної техніки. Під керівництвом В. С. Бурцева, учня Лебедєва, комплекс, що складався з декількох машин М-40 і М-50 (глибока модернізації М-20), в тому числі розташованих на мобільній платформі, був об’єднаний між собою в бездротову мережу, яка працювала на відстанях до 200 км. При цьому офіційно вважається, що перша у світі комп’ютерна мережа заробила лише в 1965 році, коли були з’єднані комп’ютери TX-2 Массачусетського технологічного інституту і Q-32 корпорації SDC в Санта-Моніці. Таким чином, всупереч американському міфу, комп’ютерна мережа була вперше розроблена і втілена в СРСР, на цілих 7 років раніше.
Спеціально для потреб військових, у тому числі для Центру контролю космічного простору, було розроблено кілька моделей ЕОМ на базі М-40 і М-50, стали «кібернетичним мозком» радянської протиракетної системи, створеної під керівництвом В. Р. Кисунько і збила в 1961 році реальну ракету — американці змогли повторити це тільки через 23 роки.
Першою повноцінною машиною другого покоління (на напівпровідниковій основі) стала БЭСМ-6. Ця машина мала рекордною для того часу швидкодією — близько мільйона операцій в секунду. Багато принципів її архітектури та структурної організації стали справжньою революцією в обчислювальній техніці того періоду і, по суті, були кроком у третє покоління ЕОМ.
БЭСМ-6″, створена в СРСР в 1966 році, володіла рекордною для того часу швидкодією — близько мільйона операцій в секунду В БЭСМ-6 ” було реалізовано розшарування оперативної пам’яті на блоки, що допускають одночасну вибірку інформації, що дозволило різко збільшити швидкість звернень до системи пам’яті, широко використаний принцип суміщення виконання команд (до 14 машинних команд могли одночасно перебувати в процесорі на різних стадіях виконання). Цей принцип, названий головним конструктором БЭСМ-6 академіком С. А. Лебедєвим принципом «водогону», згодом став широко використовуватися для підвищення продуктивності універсальних ЕОМ, отримавши в сучасній термінології назва «конвеєра команд». Був вперше впроваджений метод буферизації запитів, створений прообраз сучасної кеш-пам’яті, реалізована ефективна система багатозадачності і звернення до зовнішніх пристроїв та багато інших інновацій, деякі з яких застосовуються до цих пір. БЭСМ-6 виявилася настільки вдалою, що серійно випускалася протягом 20 років і ефективно працювала в різних державних структурах та інститутах.
До речі, створений в Швейцарії Міжнародний центр ядерних досліджень користувався для розрахунків машинами БЭСМ. І ще один показовий факт, що б’є по міфу про відсталість нашої обчислювальної техніки… Під час радянсько-американського космічного польоту «Союз-Аполлон» радянська сторона, що користується БЭСМ-6, отримувала оброблені результати телеметричної інформації за хвилину — на півгодини раніше, ніж американська сторона.
Цікава в зв’язку з цим стаття куратора Музею обчислювальної техніки у Великобританії Дорона Свейда про те, як він купував у Новосибірську одну з останніх працюючих БЭСМ-6. Заголовок статті говорить сам за себе: «Російська серія суперкомп’ютерів БЭСМ, що розроблялася більш ніж 40 років тому, може свідчити про брехні Сполучених Штатів, объявлявших технологічну перевагу протягом років холодної війни».
В СРСР діяло безліч творчих колективів. Інститути С. А. Лебедєва, В. С. Брука, В. М. Глушкова — тільки найбільші з них. Іноді вони конкурували, іноді доповнювали один одного. І всі працювали на вістрі світової науки. Ми поки говорили в основному про розробки академіка Лебедєва, але й інші колективи у своїй роботі випереджали зарубіжні розробки.
Так, наприклад, наприкінці 1948 року співробітники Енергетичного інституту ім. Крижижановского Брук і Рамеев отримують авторське свідоцтво на ЕОМ з загальною шиною, а в 1950-1951 рр. створюють її. У цій машині вперше в світі замість електронних ламп використовуються напівпровідникові (купроксные) діоди.
А в той же період, коли С. А. Лебедєвим створювалася БЭСМ-6, академік В. М. Глушков завершив розробку великої ЕОМ «Україна», ідеї пристрої якій пізніше були використані в великих американських ЕОМ 1970-х років. Створене ж академіком Глушковим сімейство ЕОМ «МИР» випередило на двадцять років американців — це були прообрази персональних комп’ютерів. У 1967 році фірма IBM придбала «МИР-1» на виставці в Лондоні: у IBM був спір про пріоритет з конкурентами, і машина була куплена для того, щоб довести, що принцип ступеневої мікропрограмування, запатентований конкурентами в 1963 році, давним-давно відомий російським і застосовується в серійних машинах.
Піонер інформатики і кібернетики, академік Віктор Михайлович Глушков (1923-1982) відомий фахівцям у всьому світі своїми науковими результатами світового значення в галузі математики, інформатики та кібернетики, обчислювальної техніки і програмування. Наступним етапом розвитку обчислювальної техніки в СРСР почали роботи зі створення супер-ЕОМ, сімейство яких отримало назву «Ельбрус». Цей проект був початий ще Лебедєвим, а після його смерті був очолений Бурцевым.
Перший багатопроцесорний обчислювальний комплекс «Ельбрус-1» був запущений в 1979 році. Він включав в себе 10 процесорів і володів швидкодією близько 15 мільйонів операцій у секунду. Ця машина на кілька років випередила провідні західні зразки ЕОМ. Симетрична багатопроцесорна архітектура з загальною пам’яттю, реалізація захищеного програмування з апаратними типами даних суперскалярність процесорної обробки, єдина операційна система для багатопроцесорних комплексів — всі ці можливості, реалізовані в серії «Ельбрус», з’явилися значно раніше, ніж на Заході, принцип якої використовується донині в сучасних суперкомп’ютерах.
«Эльбрусы» взагалі внесли в теорію обчислювальних машин ряд революційних нововведень. Це суперскалярність (обробка за один такт більше однієї інструкції), реалізація захищеного програмування з апаратними типами даних, конвеєризація (паралельна обробка декількох інструкцій) та ін Всі ці можливості вперше з’явилися в радянських комп’ютерах. Ще одним основною відмінністю системи «Ельбрус» від їй подібних, що випускалися в Союзі раніше, є орієнтація на мови програмування високого рівня. Базовий мову («Автокод Ельбрус Ель-76») був створений В. М. Пентковским, і згодом став головним архітектором процесорів Pentium.
Наступна модель цієї серії, «Ельбрус-2», виконував вже 125 мільйонів операцій у секунду. «Эльбрусы» працювали в цілому ряді важливих систем, пов’язаних з обробкою радіолокаційної інформації, на них вважали в номерних Арзамасі і Челябінську, а багато комп’ютери цієї моделі до сих пір забезпечують функціонування систем протиракетної оборони та космічних військ.
Останньою моделлю цієї серії став «Ельбрус 3-1», відрізнявся модульність конструкції і призначався для вирішення великих наукових та економічних завдань, в тому числі моделювання фізичних процесів. Його швидкодія сягнула 500 мільйонів операцій у секунду (на деяких командах), в два рази швидше, ніж сама продуктивна американська супермашина того часу Cray Y-MP.
Після розвалу СРСР, один з розробників Эльбрусов, Володимир Пентковський емігрував у США і влаштувався на роботу в корпорацію Intel. Незабаром він став ведучим інженером корпорації і під його керівництвом у 1993 році в Intel розробили процесор Pentium, за чутками, названий так саме в честь Пентковского.
Пентковський втілював у Intel’івських процесорах ті радянські ноу-хау, які знав, і до 1995 році фірма Intel випустила більш досконалий процесор Pentium Pro, який впритул наблизився за своїми можливостями до російського мікропроцесору 1990 року Ель-90, але так і не наздогнав його, хоча й був створений на 5 років пізніше.
За словами Кейта Диффендорфа, редактора бюлетеня Microprocessor Report, компанія Intel перейняла величезний досвід і досконалі технології, розроблені в Радянському Союзі, в тому числі основоположні принципи сучасних архітектур, такі як SMP (симетрична мультипроцесорна обробка), суперскалярна і EPIC (Explicitly Parallel Instruction Code — код з явним паралелізмом інструкцій) архітектури. На основі цих принципів у Союзі вже випускалися комп’ютери, в той час як в США ці технології тільки «витали в умах учених (!!!) ».
Хочу підкреслити, що в статті йшлося виключно про втілених в «залізі» і випускалися серійно комп’ютерах. Тому, знаючи фактичну історію радянської обчислювальної техніки, важко погодитися з думкою про її відсталість. Більш того, ясно видно, що в цій галузі ми стабільно були в авангарді. От тільки про це, на жаль, ми не чуємо ні з екранів телевізорів, ні з інших ЗМІ.
