Школа Б.І. Рамєєва, універсальні ЕОМ
Наталія Дубова
Башир
Іскандаровіч рамі починав свою наукову діяльність в області обчислювальної
техніки в Енергетичному інституті АН СРСР (Енін) під керівництвом
член-кореспондента Академії наук І. С. Брука. Влітку 1948 року молодий інженер і
вже маститий вчений виступили співавторами оригінального проекту під назвою
«Автматіческая цифрова електронна машина». Це був перший в країні проект
цифрової ЕОМ з жорстким програмним управлінням, завершений за кілька
місяців до початку робіт над МЕСМ.
В
1949 Б.І. Рамі перейшов в нещодавно створене спеціально для розробки та
конструювання цифрових обчислювальних машин СКБ-245, організацію, яка
стала негласним конкурентом ІТМ і ВТ С.І. Лебедєва. Спираючись на досвід спільних
робіт з Бруком, Рама розробив проект нової машини і брав участь у його
реалізації в якості заступника головного конструктора Ю. Я. Базилевського. ЕОМ
«Стріла» стала першою радянською серійної ЕОМ: в промислових умовах було
випущено 7 екземплярів цієї машини.
Після
«Стріли» Рамі почав активно працювати над новою ЕОМ, «Урал-1», вже в якості
генерального конструктора. Перша машина серії повинна була проводитися в
Пензі, і рамі з групою молодих співробітників СКБ-245 переїхав туди. Лампова
машина «Урал-1» була випущена в 1954 році. Ця ЕОМ зі швидкодією 100
операцій в секунду і пам'яттю на магнітних барабанах ставилася до розряду малих
недорогих машин переважно для інженерних застосувань і протягом багатьох
років використовувалася обчислювальними центрами країни. Сьогодні побачити на власні
очима, як виглядала одна з перших радянських ЕОМ, можна в одному з залів
Політехнічного музею.
Після
розробки ще декількох моделей «Урал» на лампової елементної бази та з
оперативною пам'яттю вже на ферритах рамі в 1960 році перейшов до створення
сімейства напівпровідникових «Уралов». Машини Рамєєва представляли собою
універсальні системи для вирішення різних інженерно-технічних,
планово-економічних і управлінських завдань. У цій серії була втілена ідея
створення уніфікованого сімейства конструктивно і програмно сумісних
машин різної продуктивності. Фактично, це вже були принципи розробки
машин третього покоління, що отримали у нас втілення в серіях ЄС і СМ ЕОМ у
70-і роки.
Машини
«Урал-11», «Урал-14» і «Урал-16" були сімейство з уніфікованим
інтерфейсом із зовнішніми пристроями і уніфікованими оперативними і зовнішніми
ЗУ (правда, уніфікація в значно меншому ступені поширювалася на АЛУ і
зовсім не стосувалася пристроїв керування). Такий підхід полегшував компонування
систем і спрощував їх серійне виробництво. Уніфікація і модульний принцип
побудови дозволяли комплектувати машини з різним складом пристроїв і
різним об'ємом пам'яті. Крім того, в ЕОМ «Урал» передбачалися
конструктивні можливості для побудови багатомашинних обчислювальних
комплексів. Великий обсяг оперативної пам'яті, ефективні засоби захисту
пам'яті і розвинена система переривань дозволяли будувати різні системи
обробки даних колективного користування для роботи в режимі розділення
часу. І хоча за суто формальною ознакою - елементної бази - останні три
моделі серії «Урал» належать до другого покоління ЕОМ, в їх архітектурі
були присутні багато рис, притаманних машин третього покоління.
І
ще один цікавий факт з життя Рамєєва. На початку 50-х у двох провідних
технічних вузах Москви - МИФИ й МЕІ - були введені курси з обчислювальної
техніці. У МЕІ лекції читав Лебедєв, а в МИФИ - Рамі, який не мав вищої
освіти, оскільки у 30-ті роки його виключили з інституту як «сина ворога
народу ». Розуміючи невизначеність такого положення, рамі звернувся до
Міністерство культури з проханням, щоб йому дозволили завершити своє
освіта, здавши необхідні іспити екстерном. На жаль, чиновники не тільки
відхилили його прохання, але і заборонили займатися викладацькою
діяльністю. Так учений з досвідом розробки та введення в експлуатацію одного з
перша ЕОМ в країні формально залишився без вищої освіти. Однак це не
завадило йому стати головним інженером і заступником директора з наукової роботи
Пензенського НДІ математичних машин і отримати згодом ступінь доктора
технічних наук без захисту дисертації.
ЄС ЕОМ: Машини третього покоління
В
60-і роки з початком промислового випуску інтегральних схем у світовій
обчислювальної техніки відбувся перехід до машин на нової елементної бази,
що формально визначається як перехід до третього покоління ЕОМ. Однак більш
важливою характеристикою машин на даному етапі є те, що вони представляли
собою сімейства програмно-сумісних систем, що розрізняються за
продуктивності, але із загальною архітектурою. Власне, саме в ці роки з
появою машин сімейства IBM 360 і виникло поняття комп'ютерної архітектури,
яке символізувало весь комплекс апаратних і програмних засобів для
рішення для користувача завдань. Говорячи про архітектуру, ми, як правило, не
маємо на увазі способи виконання тих або інших функцій або параметри і
технічну організацію певних пристроїв, що входять до складу
обчислювальної системи. У машин одного сімейства вони можуть бути зовсім
різними, але спільними будуть системи команд, способи організації взаємозв'язку
між модулями і з зовнішніми пристроями, а також матобеспеченіе. На попередньому
етапі розвитку обчислювальної техніки як за кордоном, так і у нас, існувало
безліч машин з приблизно однаковими обчислювальними можливостями, але
абсолютно різною архітектурою.
В
машинах третього покоління розроблялася більш гнучка система переривань,
що дозволяє синхронізувати роботу центрального процесора, процесорів
введення/виводу і належним чином реагувати на аварійні ситуації в програмах
користувача. Мультипрограмному режим роботи комп'ютера вимагав створення потужних
засобів захисту пам'яті. Створювалися механізми динамічного розподілу
пам'яті, вдосконалювалися операційні системи.
Використання
нової елементної бази дозволило істотно підвищити швидкодію й обсяг
оперативної пам'яті нового покоління машин. Значно розширилася номенклатура
зовнішніх пристроїв - з'явилися накопичувачі на змінних магнітних дисках,
алфавітно-цифрові й графічні дисплеї, графобудівники і т.д.
Перехід
до використання машин третього покоління пов'язаний не тільки з появою
інтегральних схем, але і з усвідомленням необхідності широкого застосування
обчислювальної техніки крім наукових розрахунків у вирішенні економічних завдань,
для реалізації автоматизованих систем управління різного призначення. На
заході вже з'являлися й придбали велику популярність малі ЕОМ для
використання в комерційних цілях. Були спроби реалізувати
подібні системи і у нас (машини «Ера», «Мінськ-23»), але широкого
поширення вони не отримали, оскільки в СРСР попит на об'єктивну економічну
інформацію був невисокий. Проте саме в той момент керівництво країни
змінило свою позицію по відношенню до обчислювальної техніки. Період заперечення
кібернетики як лженауки залишився позаду.
До
середині 60-х, крім основних наукових шкіл зі створення обчислювальних машин у
Москві і Пензі випуском ЕОМ займалися в Мінську (серія машин середньої
продуктивності «Мінськ»), Єревані (мінімашіни та ЕОМ середньої
продуктивності «Наірі», «Раздан»). Інститут кібернетики АН України,
очолюваний Віктором Михайловичем Глушковим, проводив різноманітні
теоретичні дослідження в галузі проектування ЕОМ і втілював теорію в
реальних машинах - малих керуючих ЕОМ «Дніпро», мінікомп'ютерах для
інженерних застосувань «Промiнь» і «Мир». Академік Глушков став пристрасним
проповідником впровадження АСУ в народне господарство. Розробку аналогічних систем
оборонного призначення вів академік В. С. Семенихін.
Але
для автоматизації промисловості за допомогою ЕОМ машин потрібно було незрівнянно
більше, ніж випускалося на той момент. Вважалося також, що все різноманіття
обчислювальної техніки необхідно привести до якогось спільного знаменника.
Тому в середині 60-х постала проблема створення єдиного сімейства машин загального
призначення на нової елементної бази, здатного ефективно вирішувати різні
планово-економічні завдання. Виробництво таких машин мало покрити
потреба в обчислювальній техніці не одиничних наукових інститутів, а тисяч
промислових підприємств та інших організацій. По суті, треба було створити
нову галузь промисловості і перейти від виробництва унікальних екземплярів до
масового випуску машин. По суті, ЕОМ перетворювалася на масовий продукт.
30
Грудень 1967 ЦК і Радмін випустили спільну постанову про розробку
Єдиної Серії електронних обчислювальних машин. У своєму роді це було унікальне
постанова - вперше на такому рівні вирішувалася доля подальшого розвитку
обчислювальної техніки в країні. Був створений Науково-дослідний центр
електронної обчислювальної техніки (НІЦЕВТ), під його початком об'єдналися і
інші організації. Відкритим залишалося питання: яким буде новий ряд машин.
Проблема ця обговорювалася протягом декількох років, але в 1968 році Мінрадіопром
розпочав роботи по відтворенню архітектури програмно сумісного сімейства IBM
360. У грудні 1969 року цей варіант був затверджений остаточно.
Нагадаємо,
що в 1964 році корпорації IBM в серії 360 вперше вдалося втілити ідею
створення сімейства обчислювальних машин різної продуктивності,
що володіють загальною архітектурою і повної програмною сумісністю. Ця подія
справила велике враження на науковий та промисловий світ і ознаменувало
перехід до третього покоління обчислювальної техніки. Системи IBM 360 володіли
багатим матобеспеченіем, як системного, так і прикладного рівня.
До
кінця 60-х, коли питання про розробку ряду ЕОМ став у Радянському Союзі,
сімейства програмно сумісних машин були вже створені і в Англії компанією
ICL, і в Німеччині компанією Siemens. Ми вже відзначали, що ідеї інформаційної
наступності були частково втілені і в серії універсальних машин «Урал»,
призначених головним чином для планово-економічних розрахунків. До того
часу Пензенський НДІ математичних машин готувався до випуску нових моделей
«Урал» на інтегральних схемах.
В
принципі, серія Рамєєва могла стати кандидатом на роль єдиної серії
вітчизняних універсальних ЕОМ, хоча машини цього сімейства багато в чому не
відповідали які склалися на той період світовим стандартам на зовнішнє
обладнання та системи сполучення. Сам рамі розраховував на активне
співробітництво c зарубіжними партнерами і насамперед з компанією ICL, яка
була зацікавлена в цьому, оскільки мала намір протистояти експансії IBM
на світовому комп'ютерному ринку.
Академіки
Глушков і Лебедєв виступали проти копіювання систем IBM, вказуючи на те, що
в цьому випадку буде відтворюватися техніка майже десятирічної давнини і
загальмуються власні наукові розробки. Однак рішення було прийняте все ж
на користь IBM, і головним аргументом тут, мабуть, стала наявність великої і
широко поширеною в усьому світі бібліотеки програм. Перед розробниками
було поставлено обов'язкова умова - можливість виконання на нових машинах
матобеспеченія IBM. Послідовне відтворення архітектури IBM 360 було,
звичайно, найбільш простим і реальним шляхом вирішення цього завдання.
Ми
не взяли б на себе сміливість дати однозначну оцінку такого повороту подій.
Найбільш поширене наступна точка зору: він ознаменував початок кінця
вітчизняної обчислювальної техніки. Сталося те, що сталося. У всякому
випадку, хронічне відставання вітчизняного комп'ютеробудування від західного
було неминуче і зумовлювалося передусім низьким технологічним рівнем
виробництва елементної бази ЕОМ. Інші ж, і в числі Віктор Володимирович
Пржиялковського, генеральний конструктор ЄС ЕОМ і директор НІЦЕВТ з 1977 по 1990
рік, переконані, що рішення, прийняте в 1969 році, було єдино правильним,
оскільки відкривало шлях до створення систем, які відповідають світовому стандарту
архітектури мейнфреймів.
Отже,
була зроблена ставка на використання вже існуючої багатющої бібліотеки
програм IBM. Не треба забувати, однак, що ніяких офіційних зв'язків з
корпорацією не існувало. КОКОМ не давав можливості законним чином
купувати машини і реальну документацію. Відтворення йшло на основі
доступних публікацій, присвячених принципам архітектури і операційних систем.
Відтворюючи основоположні принципи архітектури сімейства IBM, наші
фахівці проте створювали оригінальні машини, оскільки точного
повторення тих чи інших моделей, природно, бути не могло. Не було й
технологічної бази для створення еквівалентних по потужності і можливостям
машин.
НІЦЕВТ,
створений як головний інститут для розробки ЄС ЕОМ, спочатку не мав нічого,
крім штату розробників і математиків. Було прийнято рішення об'єднати
інститут з НДІ електронних машин (НІІЕМ), утвореним на базі СКБ 245.
Завдяки цьому злиттю базовий інститут зі створення ЄС отримав у своє розпорядження
штат конструкторів, виробничі потужності, приміщення, архів. Директор НІІЕМ
Сергій Аркадійович Крутовскіх став директором НІЦЕВТ і першим генеральним
конструктором ЄС ЕОМ. Крім того, в НІЦЕВТ влилася група фахівців з
закритого КБ промислової автоматики, який перебував у відомстві спецслужб.
Створена в ньому потужна спецЕВМ «Весна» для вирішення завдань шифрування з
ЕОМ загального призначення. У ній, наприклад, був реалізований комутатор зовнішніх
пристроїв - прообраз каналу введення/виводу, що виконував всю роботу по
обслуговування зовнішнього пристрою автономно від центрального процесора.
Для
виробництва машин серії ЄС і комплектуючих будувалося і розширювалася більше
десяти заводів, географічно розкиданих по всій країні. Самі ЕОМ випускалися
на Заводі лічильно-аналітичних машин (САМ) в Москві, в Мінську, Пензі, Казані і
Єревані. За 20 років було випущено три покоління ЄС ЕОМ, близькі по архітектурі
домами IBM-360 і 370. Як вже говорилося, машини одного сімейства
розрізнялися за продуктивністю. Швидкодія ЄС ЕОМ першої черги,
наприклад, варіювалося від 20 тис. оп/с в самій молодшій моделі ЄС-1020 до 500
тис.оп/с в найбільш потужною ЄС-1050.
При
переході до чергового поколінню ЄС не тільки збільшувалася швидкодія і
обсяг оперативної пам'яті машини, але й робилися принципові архітектурні
удосконалення. Так, наприклад, моделі другого ряду на відміну від перших
черги ЄС передбачали програмні та апаратні засоби комплексування в
багатомашинних. Вони оснащені більш розвиненими засобами дистанційного доступу і
апаратно реалізованими механізмами віртуальної пам'яті, які забезпечували
ефективне функціонування машин в режимі поділу часу. Крім того,
системи ЄС ЕОМ різних поколінь відрізнялися елементної базою. У ряді 2 стали
використовуватися великі інтегральні схеми, у тому числі для побудови пам'яті,
перш базувалася переважно на феритах. З'явилися нові зовнішні
пристрою, перш за все, зовнішня пам'ять прямого доступу - магнітні диски. При
цьому між машинами різних черг зберігалася спадкоємність з програмного
забезпечення.
ПО
ЄС ЕОМ включало кілька операційних систем (ОС-10 для наймолодшої моделі,
ДОС і ОС ЄС) і значне число пакетів прикладних програм. Стандартними
мовами для ЄС були вибрані Фортран, PL-1, Кобол для програмування
планово-економічних завдань і мова Асемблера. Була створена індустрія з
розробці і супроводу стандартизованих програмних засобів обробки
інформації, існував фонд програмного забезпечення ЄС ЕОМ. У 1974 році була
розгорнуто мережу сервісних центрів ЄС ЕОМ, що охопила всю країну.
ЄС
ЕОМ орієнтувалися на ефективну універсальну обробку інформації при
вирішенні найрізноманітніших проблем - науково-технічних,
планово-економічних, обліково-статистичних, інформаційно-планових. Їх
застосування було пов'язане з обчислювальними роботами великого об'єму,
використанням різних баз даних і з'єднання з високопроізводітельной і
дорогої периферією. Сфера застосування ЄС ЕОМ була надзвичайно широка, ці
машини покривали найрізноманітніші потреби країни в обчислювальній
техніці.
ЄС
ЕОМ встановлювалися в обчислювальних центрах підприємств, наукових інститутів,
залізниць, міністерств, Центробанку. Треба відзначити, що ЄС ЕОМ розробки
визначалася як серія машин подвійного призначення. На Міністерство оборони
працювало 20% парку машин. Старші моделі серії були основою реалізації системи
управління в надзвичайних умовах для ЦК і Радміну.
До
1984 програма ЄС повністю підтримувалася державою, на неї виділялися
значні кошти, а контроль за випуском чергового ряду здійснювала, ні
багато ні мало, Військово-промислова комісія ЦК КПРС. Потім інтерес влада
предержащих переключився на інше завдання - програму створення суперЕОМ
«Ельбрус». Все б нічого, але ці надпотужні системи стали розглядатися в
тому числі як альтернатива ЄС в якості машин загального призначення. Витрати на
виробництво Єдиної Серії стали скорочуватися, виникли проблеми з ресурсами,
які тепер виділялися в першу чергу на новий проект. У 1990 році --
останньому в історії ЄС ЕОМ - на розвиток цього сімейства було відпущено всього
100 млн. рублів.
Основним
стримуючим моментом в подальшому вдосконаленні ЄС ЕОМ була, безумовно,
елементна база. До 1990 року, коли з початком економічної реформи
виробництво машин фактично припинилося, ЄС так і не перейшли на надвеликі
інтегральні схеми. Технології Міністерства електронної промисловості не дозволяли
створювати елементи на мікросхемах менше 2 мікрон, тому останні розробки
серії оснащувалися мікросхемами пам'яті емкосстью лише 64 Кбіт (!). У другій
половині 80-х в Мінську розпочався випуск ЄС ЕОМ персонального рівня - ЄС 1840 --
45 і 55 на Intel-подібних процесорах. Однак знову ж таки технологія виробництва
мікропроцесорів не дозволила піти далі рівня Intel 286, а на закупівлю понад
потужних оригінальних процесорів неможливо було одержати дозвіл і
необхідні валютні кошти.
До
1990 року в експлуатації знаходилося близько 15 тисяч машин. Після припинення
виробництва розпочалося природне вмирання парку ЄС ЕОМ, оскільки вже не можна
було замінювати що виходять з ладу компоненти, наприклад, диски. Повністю
завдання. Величезна будівля НІЦЕВТ, майже в кілометр завдовжки, зараз, напевно, на
дві третини зайняте сторонніми організаціями, з п'ятитисячного штату співробітників
залишилося близько семисот.
Однак
ряд фахівців інституту, формально відокремившись від нього, продовжили роботу в
тому ж напрямку. Так, утворена на базі системних підрозділів НІЦЕВТ
фірма «ЄС Лізинг» нарешті налагодила реальну співпрацю з IBM і в рамках
спільного проекту займається виробництвом «нових ЄС» - вітчизняних
мейнфреймів серії ЄС 1200 на базі архітектури IBM S/390. Крім того, корпорація
IBM надає цій компанії ліцензії на програмне забезпечення, завдяки
Чому «ЄС Лізинг« »отримала можливість розробити власний програмний
продукт, що дозволяє прикладним програмам старих машин ЄС функціонувати на
нових системах під керуванням операційної системи ОS-390. Це має велике
значення для ряду організацій, наприклад, великих підприємств, залізниць,
Центробанку, які використовують подібну техніку в безперервному циклі і не в
змозі піти на повну заміну вичіслітельнвх машин і програм.
«ЄС
Лізинг »вирішує дуже важливу задачу. У країні ще працює близько 5 тисяч ЄС
ЕОМ. Очевидно, що це вже не тільки фізично, але й морально застарілі
системи. Але вони, як правило, обслуговують серйозні процеси управління і
виробництва, і на них як і раніше функціонує безліч найважливіших прикладних
програм, створених у роки розвитку серії ЄС ЕОМ і не втратили своєї цінності
сьогодні. Розробки «ЄС Лізинг» покликані відкрити шлях досить
безболісного переходу до нової техніки і одночасно перенесення старих, але не
застарілих додатків на сучасну апаратну платформу.
Основні
технічні характеристики деяких радянських машин першого та другого
поколінь
Назва
елементна база
швидкодію
розрядність
обсяг ВП
зовнішня пам'ять
пристрої введення/виводу
МЕСМ, рік випуску 1951
електронні лампи
3000 оп/с
16
94 слова
відсутній
введення з перфокарт або набором
кодів на штекерним комутаторі, висновок фотографуванням або за допомогою
електромеханічного друкуючого пристрою
БЕСМ-1, рік випуску 1953
електронні лампи
8 тис оп/с
39
2048 слів
на магнітних барабанах і
магнітних стрічках
введення з перфострічки, ціфропечать
і фотопечатающее пристрій
М-3, рік випуску 1956
електронні лампи
30 оп/с
30
2048 слів
на магнітних стрічках
стандартна телеграфний
апаратура (трансмітер і телетайп)
Урал1, рік випуску 1957
електронні лампи
100 оп/с
36
1024 слів
на магнітних стрічках і
перфострічці
пристрій на перфострічці і
Клавішне друкуючий пристрій
М-20, рік випуску 1958
електронні лампи і
напівпровідникові схеми
20 тис оп/с
45
4096 слів
на магнітних барабанах і
магнітних стрічках
введення з перфострічки, друкуючий
пристрій
БЕСМ-6, рік випуску 1967
транзистори і
напівпровідники-діоди
1 млн оп/с
48
64-128К слів
на магнітних стрічках і магнітних
дисках
алфавітно-цифрові друкувальні
пристрої, введення/висновок з перфострiчок, введення з перфокарт, графобудівники
Список літератури
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.osp.ru/
