История вычислительной техники в лицах

От автора

В 1835 году английский ученый Чарльз Беббидж, завершая работу над проектом вычислительной машины, которую он назвал аналитической, в письме на имя президента Королевской академии наук в Брюсселе писал: «Я сам удивляюсь могуществу составляемой мной машины».

Ученый имел в виду область вычислений. Предвидеть другие применения своего детища он не мог по простой причине машина Беббиджа хотя и была по принципам построения и имевшимся в ней устройствам подобна появившимся более века спустя цифровым электронным вычислительным машинам, но оставалась механической. Это превращало ее в огромное скопище зубчатых колес, рычагов и других деталей, привести в движение которые мог лишь паровой двигатель. Гениальный ученый опередил время. Ему пришлось отказаться от мысли построить действующую машину. Великое изобретение было забыто. О нем вспомнили более чем через сто лет, когда была создана цифровая электронная вычислительная машина с программным управлением ЭНИАК (Мочли и Экерт, США, 1946 г.).

Вторая половина нашего века подарила человечеству целый фейерверк замечательных достижений в области цифровой электронной вычислительной техники. Ее становление и развитие шло необыкновенно быстрыми темпами. Кем-то образно сказано: если бы летательные аппараты совершенствовались так же быстро, как развивались ЭВМ, то через две недели после полета братьев Райт человек мог бы полететь на Луну.

Такие грандиозные темпы развития объясняются громадной потребностью современного человеческого общества в мощных технических средствах автоматизации интеллектуального труда, связанного в первую очередь с обработкой информации.

В настоящее время информация стала своеобразным «сырьем» для производства множества «продуктов»: новых знаний, управленческих решений, научных прогнозов, статистических сведений, всевозможных рекомендаций, заключений и т. д. и т. п. Небезынтересно отметить, что в отличие от физического сырья (полезных ископаемых и др.) информация по мере использования (обработки) не только не исчезает, но наоборот, пополняется новой, являя собой постоянно расширяющуюся «сырьевую» базу интеллектуального труда.

Современными успехами компьютеризации и информатизации мировое сообщество обязано миллионам труженников — ученым, инженерам, рабочим, создавшим современные ЭВМ, их программное обеспечение, мощные информационные сети.

Однако тех, кто закладывал фундамент компьютерной науки и техники, было не так уж много. На их долю выпало самое трудное — создать то, чего еще никогда не было. Среди них были ученые, инженеры и математики многих стран. Вторая мировая и последовавшая за ней «холодная» войны привели к разобщению ученых и секретности работ, поскольку ЭВМ создавались в первую очередь в военных целях.

В результате первое время имена творцов вычислительной техники были известны лишь специалистам.

В зарубежной литературе появившийся вначале пробел в истории развития цифровой электронной вычислительной техники в странах Западной Европы и США уже исправлен. (См, например, прекрасно изданную книгу «Знакомьтесь: компьютер». Пер. с англ, под ред. И.М. Курочкина. — М, 1989 г.)

В СССР этот процесс затянулся. «Перестройка» и образование СНГ не способствовали его завершению, скорее наоборот.

Автор имел счастье быть свидетелем и участником становления и развития цифровой электронной вычислительной техники в СССР, общался с выдающимися учеными в этой области: С.А. Лебедевым, А.А. Дородницыным, И.С. Бруком, Ю.Л. Базилевским, В.M. Глушковым, Б.И. Рамеевым, IUL Манохиным, М.А. Карцевым, И.Л. Акушским, Г.Л. Лопато, MJC Сулимом, П.П. Брусенцовым, В.А. Мельниковым, В.C. Бурцевым и др.

В трудное послевоенное время усилия этих людей и коллективов, в которых они работали, вывели СССР в число мировых лидеров компьютеростроения. К великому сожалению, в годы застоя лидерство было утеряно. Вряд ли можно обвинять в этом учеников, сменивших своих славных учителей. Сегодня уже очевидно, что на то были более несомые причины. Вместе с тем следует признать, что основоположники вычислительной техники были поистине замечательными людьми, и достигнутые ими успехи явились в значительной степени следствием их блистательных творческих способностей, высоких человеческих качеств и понимания огромной роли новых технических средств в развитии человеческого общества.

Разработка ЭВМ в трудные послевоенные годы, в кратчайшие сроки была подвигом, и он достоин памяти так же, как и великие достижения в области создания спутников, ракет, атомных реакторов, о чем много творилось и писалось (без упоминания об огромной роли ЭВМ в выполнении этих работ).

Тому, кто не был свидетелем первых шагов зарождавшейся цифровой электронной вычислительной техники, следует напомнить, что в отличие от обычных для того времени радиотехнических устройств, самые сложные из которых насчитывали десяток-другой электронных ламп, при переходе к ЭВМ счет пошел на тысячи. Даже если не вдумываться о стоимости только электронных ламп и многих тысяч радиодеталей (конденсаторов, сопротивлений и др.), то уже само их размещение на громоздких щитах и в металлических шкафах становилось проблемой. Первые ЭВМ занимали просторные залы и выглядели так, как смотрятся сейчас громадные, многометровой длины пульты управления крупными энергоблоками или энергосистемами.

Требовался громадный инженерный опыт, чтобы быть уверенным в возможности слаженной работы такого количества радиоламп, сопротивлений, конденсаторов, соединенных сотнями тысяч паек и разъемных контактов. Только у одной лампы восемь ножек для подключения в электрическую схему! А если их тысячи? Не случайно постройка ЭВМ в те времена воспринималась большинством авторитетных специалистов как безумство или безграмотная техническая авантюра. Возможно, именно отсюда появилось недоверие к новой науке — кибернетике, взявшей на вооружение цифровую вычислительную технику. Уж очень далеки были первые ЭВМ от огромных возможностей человеческого мозга.

Нашим молодым современникам, вооруженным изящными персоналками, трудно поверить, что те многотонные динозавры из многих тысяч ламп аппетитом в десятки киловатт, которые своим появлением на рубеже 50-х годов открывали эру современной вычислительной техники, сооружали совсем небольшие, как правило, молодежные коллективы, причем в очень короткие сроки. Царившая в них атмосфера созидания (а не простого повторения кем-то чего-то достигнутого, что характерно для последующих лет) творила чудеса!

Утвердившийся сейчас дух материальной заинтересованности заменяло огромное счастье созидать новые фантастически перспективные технические средства, возможность видеть зримые и очень весомые плоды своего труда, страстное желание опередить соперников.

Несмотря на огромные человеческие и материальные потери в годы Великой Отечественной войны, для первых десятилетий после ее окончания характерен огромный всплеск энергии и энтузиазма среди населения СССР. Советский Союз в те годы по темпам развития опережал все страны мира, за исключением Японии. Молодежь и зрелые специалисты, пришедшие в науку после тяжелых испытаний на фронте и в тылу, трудились с огромной самоотдачей, подстать замечательным руководителям научных коллективов, таким как С.А. Лебедев, И.С. Брук, Б.И. Рамеев, В.М. Глушков и др.

Следует отметить, что становление и развитие вычислительной техники в СССР шло в послевоенные годы в условиях отсутствия контактов с учеными Запада: разработка ЭВМ за рубежом велась в условиях секретности, поскольку первые цифровые электронные машины предназначались, в первую очередь, для военных целей.

Вычислительная техника в СССР в этот период шла своим собственным путем, опираясь на выдающиеся научные результаты отечественных ученых.

С именами основоположников цифровой электронной вычислительной техники связаны исторически важные события:

— организация первой в СССР вычислительной лаборатории, прообраза будущих вычислительных центров (И.Я. Акушский, 1941);

— разработка первого в СССР проекта цифровой электронной вычислительной машины (И.С. Брук, Б.И. Рамеев, август 1948 г.);

— обоснование принципов построения ЭВМ с хранимой в памяти программой, независимо от Джона фон Неймана (С.А. Лебедев, октябрь-декабрь 1948 г.);

— регистрация первого в СССР свидетельства об изобретении цифровой ЭВМ (И.С. Брук, Б.И. Рамеев, декабрь 1948 г.); — первый пробный пуск макета малой электронной счетной машины МЭСМ (С.А. Лебедев, ноябрь 1950 г.);

— приемка Государственной комиссией МЭСМ — первой в СССР и континентальной Европе ЭВМ, запущенной в регулярную эксплуатацию (С.А. Лебедев, декабрь 1951 г.);

— завершение отладки и запуск в эксплуатацию первой в Российской федерации ЭВМ М-1 (И.С. Брук, Н.Я. Матюхин, январь 1952 г.); — выпуск первых в СССР промышленных образцов ЭВМ (Ю.Я. Базилевский, Б.И. Рамеев, 1953 г., ЭВМ «Стрела»);

— создание самых производительных в Европе (на момент ввода в эксплуатацию) быстродействующих электронных вычислительных машин: БЭСМ (апрель 1953 г.), М-20 (1958 г.) и БЭСМ-6 (1967 г.) С.А. Лебедев, (М.К. Сулим, В.А. Мельников);

— ввод в эксплуатацию СЭСМ — первого в Союзе матрично-векторного процессора (С.А. Лебедев, З.Л. Рабинович, январь 1955 г.);

— разработка первых в СССР универсальных ЭВМ общего назначения «Урал-7», «Урал-2», «Урал-3», «Урал-4» (Б.И. Рамеев, 50-е гг.);

— создание первого в Советском Союзе семейства программно и конструктивно совместимых универсальных ЭВМ общего назначения «Урал-11», «Урал-14», «Урал-16» (Б.И. Рамеев, В.И. Бурков, А.С. Горшков, 60-е гг.);

— разработка и серийный выпуск первых в СССР малых универсальных ЭВМ М-3 и «Минск-1» (И.С. Брук, Н.Я. Матюхин, Г.П. Лопато — 1956–1960 гг.);

— создание первой и единственной в мире троичной ЭВМ «Сетунь» (П. П. Брусенцов, 1958 г.);

— создание первой (и, вероятно, единственной в мире) суперпроизводительной специализированной ЭВМ с использованием системы счисления в остатках (И.Я. Акушский, 1958 г.);

— разработка теории цифровых автоматов (В.М. Глушков, 1961 г.);

— предложена идея схемной реализации языков высокого уровня (В.М. Глушков, З.Л. Рабинович, 1966 г.);

— разработка первых в СССР машин для инженерных расчетов «Промшь» и МИР — предвестников будущих персональных ЭВМ (В.М. Глушков, С. Б. Погребинский, 1959–1965 гг.);

— создание первой в СССР полупроводникдвой управляющей машины широкого назначения «Днепр» (В.М. Глушков, Б.Н. Малиновский, I960 г.);

— применение впервые в СССР микропрограммного управления в ЭВМ (Н.Я. Матюхин, ЭВМ «Тетива», 1961 г.);

— создание первой в СССР (и, возможно, единственной в мире) ЭВМ c использованием только прямых кодов операндов (Н.Я. Матюхин, ЭВМ «Тетива», 1961 г.);

— выдвижение впервые в СССР идеи многопроцессорной системы (C. А. Лебедев, 1956 г.);

— высказана идея мозгоподобных структур ЭВМ (В.М. Глушков, 1461 г.);

— первое в СССР использование виртуальной памяти и асинхронной конвейерной структуры ЭВМ (С.А. Лебедев, БЭСМ-6, 1967 г.);

— предложены принципы построения рекурсивной (не неймановской) ЭВМ (В.М. Глушков, В.А. Мясников, И. Б. Игнатьев, 1974 г.); — реализация первой в мире многоформатной векторной структуры ЭВМ (М.Л. Карцев, ЭВМ М-10, 1974 г.);

— впервые в мире предложена и реализована концепция полностью параллельной вычислительной системы — с распараллеливанием на всех четырех уровнях: программ, команд, данных и слов (М.Л. Карцев, вычислительные комплексы на базе ЭВМ М-10, 70-е гг.);

— создан первый в СССР мобильный управляющий многопроцессорный комплекс на интегральных схемах с автоматическим резервированием на уровне модулей, производительностью 1,5 млн. операций в секунду (С.Л. Лебедев, В.С. Бурцев, ЭВМ 5Э26, 1978 г.);

— разработан проект первой в СССР векторно-конвейерной ЭВМ (М.А. Карцев, ЭВМ М-13, 1978 г.).

Это лишь главные результаты основных научных школ, руководимых С.А. Лебедевым, Б.И. Рамеевым, И.С. Бруком, В.М. Глушковым, возникших в годы становления цифровой электронной вычислительной техники и выполнивших разработку основных классов ЭВМ того времени.

Научная школа С.А. Лебедева обеспечила создание наиболее сложного класса средств вычислительной техники — супер-ЭВМ, в том числе машин специального назначения. Пензенская научная школа, возглавляемая Б.И. Рамеевым, последовательно и весьма успешно решала задачу создания универсальных ЭВМ общего назначения. Научная школа И.С. Брука вела разработку малых и управляющих ЭВМ. Позднее работы учеников И.С. Брука вышли за эти рамки, — добавились исследования в области мощных специализированных ЭВМ (М.А. Карцев, Н.Я. Матюхин) и теории ЭВМ (М.А. Карцев). Научная школа В.М. Глушкова получила широкую известность благодаря исследованиям в области цифровых автоматов, систем проектирования ЭВМ, теории и практики построения ЭВМ для инженерных расчетов, машин с высоким внутренним интеллектом и управляющих машин.

Помимо «классических» средств вычислительной техники, разработанных коллективами упомянутых научных школ, в эти же годы были созданы уникальные, практически единственные в мире троичная ЭВМ «Сетунь» (Н.П. Брусенцов) и ЭВМ на основе системы счисления в остатках (И.Я. Акушский).

Был также выполнен ряд других разработок в области универсальных, бортовых и др. ЭВМ под руководством крупных специалистов тех лет (В.С. Полин, В.К. Левин, С.А. Майоров, В.Б. Смолов, А.М. Ларионов, Б.М. Каган, Я.А. Хетагуров и др.), однако описание их выходит за рамки этой книги. Не вошли в нее и очень важные вопросы программного обеспечения ЭВМ. В этой области работал целый ряд крупных ученых (А.А. Ляпунов, М.Р. Шура-Бура, А.П. Ершов, В.М. Курочкин, Е.Л. Ющенко и др.), о жизни и творчестве которых — будем надеяться — еще напишут другие авторы.

Одновременно с ЭВМ для вычислительных центров в СССР разрабатывались машины для построения оборонительных систем.

«Холодная война» привела к необходимости создания эффективной системы предупреждения о ракетном нападении (СПРН) и наблюдения за космическим пространством, систем противоракетной и противовоздушной обороны (ПРО и ПВО, соответственно).

Машины для СПРН разрабатывались под руководством М.А. Карцева, для системы ПРО — под руководством С.А. Лебедева, для системы ПВО — под руководством Н.Я. Матюхина.

В книге впервые (если не считать нескольких газетных публикаций) освещается огромная работа, выполненная этими учеными и руководимыми ими коллективами, связанная с созданием ЭВМ для систем военного назначения, ставших важной частью оборонного комплекса, позволившего добиться паритета между СССР и США, что стало существенным сдерживающим фактором в перерастании «холодной» войны в горячую.

Основной материал книги посвящен жизни и творчеству основоположника цифровой электронной вычислительной техники в СССР С.А. Лебедева, пионеру разработок в этой области И.С. Бруку, главному конструктору универсальных ЭВМ общего назначения Б.Л. Рамееву, руководителям работ по созданию ЭВМ для СПРН и ПВО М.А. Карцеву и Н.Я. Матюхину, выдающемуся математику и кибернетику В.М. Глушкову, основоположнику работ по созданию ЭВМ в остаточных классах И.Я. Акушскому, творцу троичной ЭВМ H.IL Брусенцову, главному конструктору малых ЭВМ Г.Л. Лопато, пионеру микроэлектроники Ф.Г. Старосу, организатору компьютерной промышленности MJC. Сулиму.

Большие достижения этих ученых и руководимых ими коллективов отмечены высокими правительственными наградами, в том числе знаниями Героев социалистического труда (С.А. Лебедев, В.М. Глушков, Ю.Я. Базилевский), орденами, Государственными премиями, академическими званиями (для большинства) и др. Вместе с тем, жизнь и творчество этих людей воплотили в себе многие иные события и особенности эпохи: притеснения в период сталинских репрессий <1>.И. Рамеев, Н.Я. Матюхин), участие в боевых действиях в годы Великой Отечественной войны (М.А. Карцев, М.К. Сулим, Б.И. Рамеев); жизнь в эвакуации и напряженный труд по созданию военной техники для фронта (С.А. Лебедев, И.С. Брук); фашистская оккупация (В.М. Глушков); мс всегда объективная оценка и поддержка выдающихся талантов административной элитой (М.А. Карцев, Б.И. Рамеев); ограничения в карьере по причине беспартийности (Б.И. Рамеев, И.С. Брук); жесткий контроль работ, включенных в государственные планы (С.А. Лебедев, II. Я. Матюхин, М.А. Карцев); неприятие инициативных (даже высоко-значимых, но внеплановых) результатов научных исследований <И.С. Брук, Н.П. Брусенцов); использование зарубежных ученых коммунистов в интересах СССР (Ф.Г. Старое); недооценка роли научного предвидения при принятии административных решений (С.А. Лебедев, Б.И. Рамеев, В.М. Глушков). Биографии ученых словно сфокусировали н себе главные особенности эпохи.

Замысел написать книгу о них и первых ЭВМ, ими созданных, возник у меня совершенно случайно. Этому помог… инфаркт. Отключившись таким образом на несколько месяцев от обязанностей заведующего отделом в Институте кибернетики им. В.М. Глушкова АН Украины (здесь и далее употребляется аббревиатура АН, существовавшая до 1944 г.) где проработал почти сорок лет, и желая отвлечься от мыслей о болезни, я попытался кратко описать историю создания первой в Украине и в бывшем Советском Союзе полупроводниковой управляющей машины широкого назначения УМШН, получившей при серийном выпуске название «Днепр», как проектировались на ее основе первые системы автоматизации промышленных объектов и Сложных научных экспериментов, как создавались первые микропроцессорные средства вычислительной техники, рассказать о других исследованиях Института кибернетики им. В.М. Глушкова, в которых мне пришлось участвовать, о влиянии работ института на процессы информатизации и компьютеризации на Украине.

Выздоровев, я решил не ограничиваться этим и стал собирать материалы о других полузабытых событиях становления и развития вычислительной техники, о, жизни и деятельности создававших ее выдающихся ученых. Я имел возможность из первых рук получать материалы и разъяснения по многим вопросам, а также архивные документы и богатый иллюстративный материал. К сожалению, многие ветераны вычислительной техники ушли из жизни… В этих случаях пришлось ограничиться воспоминаниями их учеников, сотрудников, близких родственников и своими собственными. Исключительно ценные материалы получены мной от Т.А. Мавриной (сестры С.А. Лебедева), Н.С. Лебедевой и Е.С. Осечинской (дочерей С.А. Лебедева), А.А. Дородницына, от бывших учеников Лебедева — В.А. Мельникова, B.C. Бурцева, Г.Г. Рябова, П.П. Головистикова, В.И. Рыжова и от ветеранов вычислительной техники — Б.И. Рамеева, М.К. Сулима, Т.М. Александриди, Н.П. Брусенцова, Ю.В. Рогачева, И.Я. Акушского, от жены В.М. Глушкова — Е.М. Глушковой и сына М.А. Карцева — В.М. Карцева, за что выражаю всем глубокую благодарность.

Краткая история становления и первоначального развития цифровой электронной вычислительной техники, отраженная в зеркале жизни и творчестве выдающихся ученых — ее создателей, и составила основное содержание книги. Автор не претендует на полноту изложения биографий, на обстоятельную оценку результатов творчества ученых. Возможно, что и толкование некоторых событий достаточно субъективно и отражает точку зрения автора или лиц, сообщивших ему ту или иную информацию. Мысли, мнения, суждения, воспоминания современников событий, краткие характеристики ученых и эволюция разработанных ими ЭВМ — вот основное содержание книги. В этом, по мнению автора, ее главная ценность как для читателя, так и для более полных и объективных исследований историков вычислительной техники.

Материал книги позволяет также понять наиболее очевидные причины потери Советским Союзом высоких позиций в области вычислительной техники, сыгравшие свою отрицательную роль еще до разрушительной «перестройки». Это, во-первых, административно-волевое решение повторить («советизировать») американскую систему машин IBM-360, против чего активно возражали Лебедев, Рамеев, Глушков, Сулим и ряд других ученых. Во-вторых, это ничем не обоснованное, освященное правительством «разрезание» в 70-х годах компьютерной промышленности на три части: микроэлектронные элементы (производитель Министерство электронной промышленности МЭП), универсальные ЭВМ (Министерство радиопромышленности МРП) и управляющие ЭВМ (Министерство приборостроения, автоматики и систем управления ПСА и СУ). В результате каждое из министерств, не придерживаясь достигнутой ранее договоренности, стало разрабатывать полную гамму вычислительных средств, не очень-то стараясь помогать друг-другу. МРП и Министерство ПСАШ СУ, где были сосредоточены лучшие специалисты, лишились, по существу, современной электронной базы, и их разработки заранее оказались обречены на неудачу, а МЭП, в котором кадры разработчиков практически отсутствовали, но имелась мощная промышленная база для выпуска средств микроэлектроники, не желая интегрироваться с другими министерствами, решило повторять американские разработки, пойдя на заведомо многолетнее отставание от мирового уровня. В-третьих, повлияла недооценка роли академической науки и ее отрыв от промышленного производства, из-за чего реализация передовых научных результатов, как правило, осуществлялась с большим трудом и потерей времени.

Книга готовилась частями. Вначале, в связи с 90-летнем со дня рождения С.А. Лебедева была подготовлена и выпущена по заказу АН Украины отдельной книжкой небольшим тиражом, первая глава, содержащая материалы о Лебедеве («История вычислительной техники и лицах. Академик С.Лебедев». — К, 1992). По книге был подготовлен фильм «Академик СЛебедев. Хранить вечно» (авторы сценария Б.Л. Малиновский, В.И. Хмельницкий, Киевская студия научно-популярных фильмов, 1992 г.). Книга в продажу не поступила, распространялась лишь в АН Украины и Российской А.Н. Фильм демонстрировался в обеих академиях, но в прокат не передавался.

Учитывая наступающее 70-летие со дня рождения В.М. Глушкова, автор подготовил книгу «Академик В. Глушков. Страницы жизни и творчества», К, 1993). Она была издана по заказу Института кибернетики им. И.М. Глушкова АН Украины и также не поступала в продажу. По материалам книги был создан телефильм. «Кибернетик В Глушков. Взгляд из будущего» (авторы сценария Ю.В. Капитонова, Б.Д. Малиновский, В.И. Хмельницкий, Киевская студия «Золотые ворота», 1993 г.). Материалы этих книг легли в основу первых двух глав предлагаемой широкому читателю монографии. Поскольку книга о Е.М. Глушкове включала материалы о его деятельности не только в области вычислительной техники, но и в кибернетике, вторая глава получилась наиболее обширной. Этому способствовало и то, что тяжело заболевший ученый оставил продиктованные дочери (в последние девять дней, когда еще был в сознании), рассказы о своем творческом пути, своеобразную исповедь, которую автор воспроизводит без каких-либо сокращений.

Цифровая электронная вычислительная техника за полвека своего существования ушла далеко вперед и тем не менее она еще не достигла своей зрелости. Возможно, что в XXI веке сегодняшние ЭВМ будут представляться такими же устаревшими, как сейчас первые ЭВМ и сам термин «вычислительная техника» заменится каким-либо другим. (Автору, например, представляется более удачным термин «интеллектроника» — интеллектуальная электроника, учитывающий перспективу развития средств обработки информации).

И все-таки во всемирной истории компьютерной науки и техники наиболее интересными и значимыми останутся страницы, посвященные становлению и первоначальному развитию цифровых электронных вычислительных машин, жизни и творчеству их первосоздателей, в том числе в Советском Союзе. Хотелось бы надеяться, что материалы, собранные в книге, не оставят равнодушным ни читателя, ни будущего исследователя, решившего написать полнокровную историю замечательного детища XX века.