Ссылки для упрощенного доступа

logo-print

Как создавались реальные компьютеры


Александр Костинский: Недавно в программе "Седьмой континент" мы говорили о проектах первых механических компьютеров Чарльза Бэбиджа и о программах, которые писала для этого компьютера первый программист, дочь поэта Байрона, Ада Августа Лавлейс. Это были сложные и удивительно хорошо продуманные устройства. Правда, построить их в девятнадцатом веке так и не удалось.

Сегодня очевидцы событий расскажут о том, как скромно и непритязательно через сто лет после Бэбиджа и Лавлейс начинали свое триумфальное шествие современные программируемые электронно-вычислительные цифровые машины (ЭВМ, сперва ЭВЦМ). Но у них было одно, как оказалось, неоспоримое преимущество перед предшественниками - они работали. И создавали их по началу не столько математики, сколько электротехники и инженеры. Сейчас кажется, что альтернативы цифровым устройствам просто не было. Но, в действительности, картина была далеко не так однозначна. Во-первых, к моменту рождения цифровых машин, уже почти 150 лет сложные численные расчеты успешно проводились коллективами хорошо организованных вычислителей, вооруженных счетными устройствами, типа "Мерседес". Вычислителями были молодые аккуратные девушки, которые могли часами выдерживать напряженный ритм сосредоточенной работы. Такими коллективами руководили квалифицированные математики, часто крупные ученые не только в области вычислительной математики. Этим людям, тогда главным специалистам в области прикладных численных методов, не очень хотелось переходить с проторенной надежной дороги на постоянно ломающиеся, громоздкие, непредсказуемые первые ЭВМ. Тем более что расчеты на "живых" компьютерах, если уж проводились, то только по серьезным оборонным и промышленным задачам, так как стоили очень дорого. А в таких задачах надежность выходит на первое место. Тут не очень-то поэкспериментируешь.

Во-вторых, к середине ХХ века уже были достаточно разработаны и успешно применялись аналоговые вычислительные машины. В них важные характеристики реальных процессов в буквальном смысле моделировались аналогичными физическими процессами, которые описываются теми же дифференциальными уравнениями. Такие машины помогали анализировать узкий класс задач, но зато уж, если могли решить задачу, то по цене и характеристикам долго превосходили универсальные цифровые ЭВМ.

Непростая конкурентная ситуация требовала, чтобы компьютер показал свою уникальность. Первые современные цифровые машины были созданы в годы второй мировой войны в Англии при участии Алана Тьюринга для нужд криптографии, но это стало известно совсем недавно, после обнародования документов из архивов английских спецслужб. До этого первым компьютером считался, запущенный в 1945 году в Соединенных Штатах, ENIAC. Об этом знали советские ученые и организаторы науки. В нескольких ведомствах в 1947-48 году начались разработки цифровых машин. Исаак Брук и Борис Рамеев из Энергетического института АН СССР в 1948 году получили авторское свидетельство на изобретение "Автоматической цифровой электронной машины". Но им не удалось быстро реализовать свой проект.

Первую же реально работающую ЭВМ МЭСМ-1 создал в Феофании под Киевом коллектив, руководимый Сергеем Александровичем Лебедевым. Проект поддерживал и продвигал академик Михаил Алексеевич Лаврентьев. МЭСМ означает - малая электронно-счетная машина. Это было несложное устройство с небольшими возможностями, но именно МЭСМ-1 показала, насколько могут быть эффективными даже такие несовершенные цифровые устройства.

О том, как заработала первая советская ЭВМ, какая первая программа была на ней реализована, и какие задачи решались, рассказывают в нашей передаче участники тех событий. Михаил Романович Шура-Бура, профессор, одна из самых заметных фигур в советском программировании, долгие годы начальник отдела программирования в Институте прикладной математики. Любовь Борисовна Морозова - одна из первых программистов на ЭВМ МЭСМ-1. Запись по телефону декабрь 2001 года.

Первый мой вопрос был Михаилу Шура-Бура:

Что вы можете вспомнить о той работе, которую вы делали вместе с Лебедевым в составе коллектива, которым он руководил?

Михаил Шура-Бура: Да, это были замечательные дни и годы - время, когда начиналась серьезная работа над нашей вычислительной техникой. В Москве новым директором Института точной механики и вычислительной техники был назначен академик Лаврентьев Михаил Алексеевич, который перебрался в Москву из Киева (может быть у него там были сложности с местными начальниками, он был человеком довольно острым). Впоследствии одним из его самых крупных деяний стало создание знаменитого Сибирского отделения АН СССР, а тогда он приехал в Москву и взялся за руководство институтом точной механики и вычислительной техники. Поскольку он приехал из Киева, где видел работы Сергея Алексеевича Лебедева, он загорелся перетянуть Лебедева в Москву, считая, что там в Киеве у него недостаточно средств, так как по тем временам для создания настоящей современной вычислительной техники нужны были большие деньги. Но, и после перевода в Москву, Лебедев продолжал приезжать в Феофанию под Киев, чтобы работать над созданием цифровой вычислительной машины. При помощи Лаврентьева в Феофании было выделено небольшое, очень скромное помещение, не совсем подвал, но что-то похожее на это. Там собрали установку, которая потом получила название - МЭСМ-1. Это был такой электронный вычислитель, современный по тем временам, но сделанный совершенно кустарно, и требовавший очень больших усилий для наладки. Лебедев довольно часто отлучался из Москвы в Киев, продолжая руководить разработкой МЭСМ, которая никак не хотела считать.

Как-то в один из дней Лаврентьев позвал меня к себе. Я тогда работал в его институте по совместительству, а основным местом моей работы был физико-технический факультет МГУ. Михаил Алексеевич поручил мне ездить вместе с Лебедевым в Киев и помогать его команде в счете каких-нибудь задач. Я вместе с Лебедевым приехал в Феофанию и увидел эту машину. Я знал, что на машине пока нет программ, они просто задают числа, перемножают их, делят и так далее.

Александр Костинский: Вроде программируемого микрокалькулятора?

Михаил Шура-Бура: Да, да. Причем двоичный калькулятор, в отличие от обычного калькулятора, который перемножает обычные десятичные числа. Одной из трудностей тестирования было чтение по лампочкам в двоичной системе. Тогда не было еще печатающего устройства, и его не создали до конца моего пребывания там.

Александр Костинский: Результаты счета машины считывали по показаниям лампочек?

Михаил Шура-Бура: Совершенно верно, причем в двоичной системе, что совсем неудобно. Первая программа, которую я там написал (зная, что такая программа нужна) была программа, которая переводила двоичные числа в десятичные. Причем написал я эту программу сидя в кабинете Лебедева, ожидая, пока он разберется со своими киевскими делами. После запуска программы перевода по лампочкам можно было считывать обычные десятичные цифры. В каждых четырех лампочках мы легко читали 1, 7, 9 и так далее. Какое-то время потом отлаживали эту программу. Работа была очень сложной. Машину тогда еще никак нельзя было назвать в полном смысле ЭВМ, скорее макетом. В большой комнате в два ряда параллельно стояли фанерные стенки, на которых были смонтированы лампы, конденсаторы, сопротивления и так далее и были отверстия, гнезда, в которые надо было вставлять штекеры, чтобы обозначить нули и единицы в том или ином разряде памяти машины.

Александр Костинский: При программировании?

Михаил Шура-Бура: Да. Программа писалась на бумаге, а потом, держа в руках бумагу, надо было лезть на стремянку и втыкать единицы (нули не надо было втыкать). Гнезда для штекеров находились в окружении электронных ламп, сопротивлений, емкостей. На этих фанерных щитах был навесной монтаж.

Александр Костинский: Какие задачи решала эта машина, и какую роль она сыграла?

Михаил Шура-Бура: Какие задачи? Я лично помню, что одну из задач привез академик Сергей Львович Соболев, ныне покойный известный ученый. Он привез задачу для расчета по формуле сложной функции игрек от переменной икс. Довольно сложная формула, которая использовалась для расчета электрического генератора, состоящего из тех или иных деталей. Мы долго возились с наладкой машины. МЭСМ в те дни обладала следующими особенностями. Работать на ней можно было только ночью. Электрическая сеть не защищена от толчков по питанию. Днем ее нельзя было даже налаживать. Мы приезжали туда, обычно, к концу дня и проводили за работой фактически всю ночь. Поскольку не было никаких выводных устройств, то работа была организована так: после перевода нужного промежуточного результата из двоичной системы в десятичную, машина останавливалась и оператор по лампочкам читал результат, а кто-то его записывал в журнал. Очень долго что-то не получалось, еще и потому, что в машине была очень маленькая оперативная память (около 16 ячеек), а программа заносилась штекерами. Каждая из ячеек памяти представляла из себя плату примерно 40 на 20 сантиметров, на которой были смонтированы 32 триггера, каждый триггер имел две лампы. Представляете себе, одна ячейка памяти по размеру вроде приемника. И каждый раз получалось так, что сегодня какая-то ячейка не работает. В ней или перегорело сопротивление или отпаялся конец, а ремонтировалось все это очень долго. Приходилось даже менять адреса в программе, чтобы использовать одну ячейку вместо другой. Но когда, наконец, все было приведено в порядок, вычищено, в один из таких вечеров или ночей, она вдруг начала работать. Я помню тот восторг, с каким все присутствующие следили, как машина шаг за шагом считает: новый результат, новый, новый. Для записи расчетов машина останавливалась, кто-то диктовал по лампочкам ответ, и одна из лаборанток записывала в журнал результат. Я помню, что Соболев от нетерпения выхватил ручку из рук этой лаборантки, считая, что она очень медленно пишет, чтобы помочь машине быстрее считать. Был буквально всеобщий восторг. Лебедев тоже при этом присутствовал. Вот этот момент я помню очень хорошо. А так, конечно, работать с ней была одна мука.

Александр Костинский: И какую роль сыграла эта машина?

Михаил Шура-Бура: К нам приезжали разные люди, просили посчитать элементарные задачи. Но, увидев, что машина реально считает, они стали просто иначе относится к вычислительной технике.

Александр Костинский: Можно сказать, что это был важный этап в развитии советской вычислительной техники?

Михаил Шура-Бура: Безусловно.

Александр Костинский: А влияли ли на вас работы американцев, англичан?

Михаил Шура-Бура: Мы о них очень мало знали. Конечно, мы пользовались какими-то материалами, смотрели как программировать, как организовывать вычисления, но мне кажется, что с точки зрения влияния на математиков, те успехи, которые были там, влияли очень опосредованно. Большинство моих коллег, которые занялись вычислительной техникой, знали, что там это делалось: умеют считать, умеют писать программы. И это имело большое значение. Но по началу развивать цифровые машины было не так уж сложно, потому что машины были сперва с очень небольшими возможностями, все видно, все можно было пощупать руками.

Александр Костинский: Любовь Морозова - одна из первых программистов на ЭВМ МЭСМ-1.

Расскажите, пожалуйста, как работала машина МЭСМ-1.

Любовь Морозова: Я там была в командировке. Машина стояла в Феофании под Киевом, на территории бывшего монастыря. Работали, обычно, по ночам. Это была первая машина в СССР. Создавал ее очень талантливый человек, академик Сергей Алексеевич Лебедев. Тогда он еще не был академиком. Лебедев с большой любовью к ней относился и сам, когда приезжал в Киев, часто на ней работал. У пульта стояло соломенное плетеное кресло и Лебедев, он был небольшого роста, поджарый, садился на него поджимая под себя ногу. Он любил работать за пультом. Работать за пультом было необходимо, потому что в то время, когда я там была, еще не было вывода результатов на печать. Считали тогда на МЭСМ задачу, которая была нужна. Это была задача для Куйбышевской ГРЭС, которая тогда строилась. Когда кончался какой-то этап расчета, машина останавливалась и оператор с пульта в дежурную тетрадь списывал результат. Результат высвечивался на лампочках в двоично-десятичной системе. По-моему, после запятой было всего четыре знака. Программа была примитивной, неизменяемой, набиралась штекерами. В это время инженеры как раз делали вывод на печать. Все гордились тем, что решали нужную задачу, потому что эти результаты должны были пойти в дело. Я не знаю, пошли они в конце концов или нет, но во всяком случае машина работала.

Лебедев был очень увлечен МЭСМ-1. Вообще Лебедев был увлекающийся, талантливый человек. Он ведь потом создал серию ЭВМ БЭСМ, вплоть до БЭСМ-6, которая долго была на хорошем уровне в мире, не только у нас в стране.

Жили там же, в Феофании в здании, где стояла машина. Там была женщина, может быть служительница церкви, может монахиня. Мы ей давали деньги, и она на всех готовила. Были комнаты, где можно было спать, потому что сообщения с Киевом не было, только от института приходил за нами автобус.

Когда Лебедев приезжал это был для всех праздник. Его все очень любили, он был человек увлекающийся, и с ним всегда было интересно.

Александр Костинский: А какое впечатление произвела МЭСМ на математиков, на физиков того времени, какую роль она сыграла?

Любовь Морозова: Это была первая возможность работать на ЭВМ. До этого считали на арифмометрах, а потом на настольных калькуляторах Renmetal, "Мерседес". А МЭСМ была первой машиной, которая работала по программе. Я уже говорила, что программа набиралась штекерами, и она была неизменяемой во время счета, но, тем ни менее, она выполняла программу и были видны результаты, во всяком случае, скорость вычислений несоизмеримо превышала ручные расчеты. Хотя по теперешним временам машина МЭСМ-1 просто "тачка", но тогда это был прорыв.

Александр Костинский: Ощущалось ли теми, кто тогда работал на машине, что это новый этап в вычислительной технике?

Любовь Морозова: Да, безусловно. Это был новый этап. Тогда у нас была только литература на английском языке, даже переводной не было. Литературы по теме на русском языке не было. И МЭСМ-1 - первый осязаемый результат. Было очень интересно, лампочки были на виду, и было видно, как машина считает.

Александр Костинский: Вы говорили о зарубежной литературе, влияли на вас работы американцев, англичан?

Любовь Морозова: Были статьи. Мы их переводили. Был семинар, где статьи обсуждались, но все это -теория. А МЭСМ хоть и примитивная, но все равно первая машина, которая работала и давала результаты, причем, что важно, давала полезные результаты, во всяком случае, мы так считали.

Александр Костинский: Архитектура фон Неймана в советских машинах появилась позже?

Любовь Морозова: "Фон Нейман" - это, конечно, уже другой этап, но Лебедев использовал опыт МЭСМ-1 для создания других своих ЭВМ серии БЭСМ. Они уже были на мировом уровне, пусть даже не на самом лучшем, но они были большими и полностью оснащенными, а МЭСМ, когда я там была, не была оснащена даже печатью. Но, тем ни менее, машина считала и все удивлялись, что машина считает и выдает результаты.

Александр Костинский: Может показаться, что первые советские компьютеры долго находились в младенческом состоянии. Но это не так. Несмотря на активную борьбу "партии и народа" с кибернетикой, практически полезные направления вычислительной техники эта политическая кампания не затронула. В 1951 году МЭСМ-1 успешно работает, обрастая периферией. В следующем году под руководством Исаака Брука вводится в эксплуатацию машина М-1, а в 1953 начала работать БЭСМ (большая электронно-счетная вычислительная машина), разработанная под руководством Сергея Лебедева уже в Москве, на базе Института точной механики и вычислительной техники АН СССР. В 1954 году начался серийный выпуск ЭВМ "Стрела". В первые годы развития вычислительной техники серьезного разрыва между работами западных и советских ученых еще не было.

XS
SM
MD
LG