ЭВМ

Сегодня у каждого из нас есть компьютер и телефон. Эти вещи стали настолько привычными нам, что мы и не задумываемся о том, сколько лет трудов и технологических открытий стоит за ними. Ни компьютер, ни телефон в их сегодняшнем виде не были бы возможны без электронно-вычислительных машин, созданных в начале XX века. В создании этих «монстров» принимали участие главным образом Германия, которая в то время была центром всей науки, США и СССР. Сегодня мы расскажем про первые советские ЭВМ и их совершенствование на протяжении прошлого века.

Первые электронные машины, способные выполнять вычисления, были созданы в Германии в 1930-х годах. Они назывались Z1, Z2 и Z3. По своим свойствам они имели все черты сегодняшних компьютеров, однако имели очень ограниченный функционал, занимали много места и работали относительно медленно.

В то время создание таких машин требовало много денег, времени и исследований. Поэтому все они создавались на государственные финансы и предназначались только для узких задач оборонной промышленности — например, для расчета баллистических траекторий ракет — или для расшифровки посланий, которые передавали друг другу враги.

В Советском союзе вычислительными машинами начали заниматься сравнительно рано — сразу после того, как в этом направлении наметились успехи зарубежом — в США и Германии. В 1948 году желанием создать крупную электронно-вычислительную машину (ЭВМ) загорелся советский физик, директор Института энергетики АН Украинской ССР Сергей Алексеевич Лебедев.

Первый год советский физик посвятил исследованиям в этой области и опытами, так как о наработках других стран ничего известно не было. Под это выделил финансовые и материальные средства лично Михаил Алексеевич Лаврентьев — будущий основатель Академгородка в Новосибирске и всего Сибирского отделения РАН, который в то время занимал должность вице-президента АН УССР.

Машина, которую в 1950 году представил Лебедев, получила название МЭСМ. Изначально эта аббревиатура расшифровывалась как «модель электронной счётной машины», однако затем слово «модель» заменили на «малая», так как было решено создать также «большую» вычислительную машину. Несмотря на название, МЭСМ была отнюдь не маленькой и занимала целых 60 м2 площади. Кроме того, для работы с машиной были выделены и другие помещения, которые в общей сложности занимали целое крыло в двухэтажном здании, где располагалась лаборатория Лебедева.

МЭСМ состояла из 6000 электронных ламп и могла выполнять довольно много операций — складывать, вычитать, умножать, делить, сдвигать, сравнивать с учётом знака, сравнивать по абсолютной величине, делать операции передачи управления, передачи чисел с магнитного барабана, сложения команд и остановки. Машина могла даже решать простые дифференциальные уравнения.

Эта первая советская ЭВМ была построена за три года усилиями 11 инженеров и 15 техников. В США на создание аналогичного устройства ушло пять лет при том, что над проектом работали 13 инженеров и 200 техников. Но создать МЭСМ была половина дела. Ее надо было отладить. Поэтому работа с машиной велась круглый сутки в три смены. В результате разработчики смогли наладить вычислительную машину так, что она смогла даже вычислить факториал числа — произведение ряда целых чисел от единицы до выбранного числа.

Как бы то ни было, МЭСМ оставалась только моделью, испытательным образцом. На ней испытывали новые принципы, программы и варианты конструкции. После создания МЭСМ Лебедева пригласили в Институт точной механики и вычислительной техники АН СССР, где он начал создавать большую версию ЭВМ. Как нетрудно догадаться, она получила название БЭСМ — от сокращения «большая (быстродействующая) электронная счетная машина». Началось всё с модели БЭСМ-1, которая состояла из 4000 электронных ламп и 5000 полупроводниковых диодов. Она могла совершать до 8000 операций в секунду, а таковая частота доходила до 9 мегагерц.

Следующая модель вычислительной машины Лебедева — БЭСМ-2 — была предназначена уже для практического применения. БЭСМ-2 совершала 20 000 операций в секунду с тактовой частотой в 10 мегагерц. Еще машина могла хранить данные на магнитных барабанах и лентах. Ее конструкция была адаптирована так, чтобы ЭВМ можно было относительно легко смонтировать на производстве. На БЭСМ-2 проводились расчеты, например, траекторий космических кораблей. Именно на одной из таких машин была рассчитана траектория ракеты, которая доставила вымпел СССР на Луну.

Следом за БЭСМ-2 появилась и модель под номером 4. Она воспринимала уже несколько языков программирования, была в два раза быстрее второй модели и могла работать с объектами по телефонным и телеграфным каналам связи. Всего таких машин было выпущено 30 штук, в то время как БЭСМ-1 выпустили более 150 экземпляров.

В 1966 году на смену БЭСМ-4 приходит последняя машина разработки Лебедева — БЭСМ-6. Это была вычислительная машина нового поколения, которая состояла из 60 000 транзисторов и 180 000 полупроводниковых диодов. Она занимала 225 квадратных метров площади и могла совершать около миллиона операций в секунду. Всего таких машин было выпущено 335 штук, после чего в 1987 году их выпуск прекратился.

На смену серии БЭСМ в начале 1980-х пришли суперкомпьютеры «Эльбрус», построенные на интегральных микросхемах. Они были примерно в 2,5-3 раза быстрее устаревшей БЭСМ. «Эльбрус-1» мог совершать от 1,5 до 10 млн операций в секунду, а «Эльбрус-2» — более 100 млн операций в секунду. Эти модели компьютеров несли в себе несколько ноу-хау, которые обеспечивали их высокую производительность. Следующая и последняя машина в этой линейке — «Эльбрус-3» могла делать уже миллиард операций в секунду с помощью 16 процессоров. Но система оказалась слишком громоздкой и дальнейшего развития линейка не получила.

Следующий виток научно-технического развития дал возможность создать компактные персональные компьютеры. Тогда последовал целый ряд советских коммерческих компьютеров — «Байт», «Дельта», «Квант» и так далее. Самым последним и мощным стал 16-разрядный «Квазар-86». Его процессор был скопирован у Intel, а само устройство имело 128 Кб оперативной памяти с возможностью увеличения ее до 512 Кб, а также 16 Кб постоянной. На компьютер уже был записан BIOS и была даже возможность поиграть в игры.

Автор: Никита Шевцев