Сделано в ссср. история развития отечественного компьютеростроения

Как это не звучит странно один из первых компьютеров был создан в СССР. Какой был первый советский компьютер , кто его создал? Кому мы обязаны созданием такой сложной вычислительной техники в бывшем советском союзе? Об этом пойдет речь далее…

Первый советский компьютер МЭСМ (Малая электронная счётная машина), был создан под началом академика Сергея Алексеевича Лебедева. Изначально МЭСМ разрабатывалась и была создана как макет большой электронно счетной машины (БЭСМ). Работа над созданием МЭСМ несла экспериментальный характер, но после полученных успехов было принято решение доработать макет для возможности решения поставленных реальных задач.

Сама необходимость создания компьютера в бывшем советском союзе пришла немного позже, в США работа над первым компьютером уже кипела полным ходом. Создание советского компьютера началось ближе к осени 1948 года. В то тяжелое после военное время, буквально всю страну захлестнула работа над атомным проектом, куратором которого был сам Лаврентий Берия. Инициаторами создания проекта МЭСМ , изобретения собственного отечественного компьютера выступили ученые ядерщики. Для работы над проектом советским ученым, во главе с С.А. Лебедевым было выделено два этажа секретной лаборатории, в здании бывшего монастыря в Феофании, под Киевом.

Создание МЭСМ — первые успехи

По рассказам участников создания первого ЭВМ, им приходилось работать над проэктом без сна и отдыха практически 24 часа в сутки. И уже к концу 1949 года определились с принципиальной схемой блоков компьютера. Не смотря на те трудности с которыми постоянно сталкивалась группа ученных, к концу 1950 года МЭСМ была создана.

После отладки всех компонентов советского компьютера в 1951, МЭСМ была принята в эксплуатацию комиссией АН СССР. В 1952 году компьютеры МЭСМ были запущены в масштабное производство, на них решались самые важные научные и технические задачи в области термоядерных процессов, космических полетов, ракетной техники, сверхзвуковой авиации и многих других областях. Созданный советскими учеными компьютер в 1952-1953 годах был самым быстродействующим и практически единственным в Европе регулярно эксплуатируемым ЭВМ.

Cчетная система - двоичная с фиксированной запятой перед старшим разрядом.
Общее количество разрядов - 16 плюс один на знак.
Емкость функционального устройства - 31 для чисел и 63 для команд.
Емкость запоминающего устройства - 31 для чисел и 63 для команд.
Вид запоминающего устройства - на триггерных ячейках, также с возможностью использования магнитного барабана.
Система команд - трехадресная, команды длиной 20 двоичных разрядов (из них 4 разряда - код операции).
Арифметическое устройство - одно, универсальное, параллельного действия, на триггерных ячейках.
Система ввода чисел - последовательная.
Скорость работы - около 3000 операций в минуту.
Ввод исходных данных - с перфорационных карт или посредством набора кодов на штекерном коммутаторе.
Съем результатов - посредством электромеханического печатающего устройства или фотографирование.
Контроль - системой программирования.
Определение неисправностей - специальные тесты и возможный перевод на ручную, или полуавтоматическую работу.
Количество электронных ламп-триодов около 3500, диодов 2500.
Производимые МЭСМ операции — сложение, вычитание, умножение, деление, сдвиг, сравнение с учетом знака, сравнение по абсолютной величине, передача управления, передача чисел с магнитного барабана, сложение команд, останов.
Общая потребляемая мощность - 25 КВт.
Занимаемая площадь - 60 квадратных метров.

Первая советская электронно-вычислительная машина была сконструирована и введена в эксплуатацию недалеко от города Киева. С появлением первого компьютера в Союзе и на территории континентальной Европы связывают имя Сергея Лебедева (1902-1974 гг.). В 1997 году ученая мировая общественность признала его пионером вычислительной техники, и в том же году Международное компьютерное общество выпустило медаль с надписью: «С.А. Лебедев - разработчик и конструктор первого компьютера в Советском Союзе. Основоположник советского компьютеростроения». Всего при непосредственном участии академика было создано 18 электронно-вычислительных машин, 15 из которых переросли в серийное производство.

Сергей Алексеевич Лебедев - основоположник вычислительной техники в СССР

В 1944-м, после назначения на должность директора Института энергетики АН УССР, академик с семьей переезжает в Киев. До создания революционной разработки остается еще долгих четыре года. Данный институт специализировался по двум направлениям: электротехническое и теплотехническое. Волевым решением директор разделяет два не совсем совместимых научных направления и возглавляет Институт электроники. Лаборатория института переезжает в предместье Киева (Феофания, бывший монастырь). Именно там и воплощается в жизнь давнишняя мечта профессора Лебедева - создать электронно-цифровую счетную машину.

Первый компьютер СССР

В 1948 году модель первого отечественного компьютера была собрана. Устройство занимало почти все пространство комнаты площадью в 60 м 2 . В конструкции было так много элементов (особенно нагревательных), что при первом запуске машины выделилось столько тепла, что пришлось даже разобрать часть кровли. Первую модель советского компьютера назвали просто - Малая Электронная Счетная Машина (МЭСМ). Она могла производить до трех тысяч счетно-вычислительных операций в минуту, что по меркам того времени было заоблачно много. В МЭСМ был применен принцип электронной ламповой системы, который уже апробирован западными коллегами («Колосс Марк 1» 1943 г., «ЭНИАК» 1946 г.).

Всего в МЭСМ было использовано порядка 6 тысяч различных электронных ламп, устройству требовалась мощность в 25 кВт. Программирование происходило за счет ввода данных с перфолент или в результате набора кодов на штекерном коммутаторе. Вывод данных производился посредством электромеханического печатающего устройства или путем фотографирования.

Параметры МЭСМ:

• двоичная с фиксированной запятой перед старшим разрядом система счета;
• 17 разрядов (16 плюс один на знак);
• емкость ОЗУ: 31 для чисел и 63 для команд;
• емкость функционального устройства: аналогичная ОЗУ;
• трехадресная система команд;
• производимые вычисления: четыре простейших операции (сложение, вычитание, деление, умножение), сравнение с учетом знака, сдвиг, сравнение по абсолютной величине, сложение команд, передача управления, передача чисел с магнитного барабана и пр.;
• вид ПЗУ: триггерные ячейки с вариантом использования магнитного барабана;
• система ввода данных: последовательная с контролем через систему программирования;
• моноблочное универсальное арифметическое устройство параллельного действия на триггерных ячейках.

Несмотря на максимально возможную автономную работу МЭСМ, определение и устранение неполадок все же происходило вручную или посредством полуавтоматического регулирования. Во время испытаний компьютеру было предложено решить несколько задач, после чего разработчики заключили, что машина способна производить вычисления, неподвластные человеческому разуму. Публичная демонстрация возможностей малой электронной счетной машины произошла в 1951 году. С этого момента устройство считается введенным в эксплуатацию первым советским электронно-вычислительным аппаратом. Над созданием МЭСМ под руководством Лебедева работало всего 12 инженеров, 15 техников и монтажниц.

Несмотря на ряд существенных ограничений, первый компьютер, сделанный в СССР, работал в соответствии с требованиями своего времени. По этой причине машине академика Лебедева было доверено проводить расчеты по решению научно-технических и народно-хозяйственных задач. Опыт, накопленный в процессе разработки машины, был использован при создании БЭСМ, а сама МЭСМ рассматривалась в качестве действующего макета, на котором отрабатывались принципы построения большой ЭВМ. Первый «блин» академика Лебедева на пути развития программирования и разработок широкого круга вопросов вычислительной математики не оказался комом. Машину применяли как для текущих задач, так и рассматривали прототипом более усовершенствованных аппаратов.

Успех Лебедева был высоко оценен в высших эшелонах власти, и в 1952 году академик получил назначение на руководящую должность института в Москве. Малая электронная счетная машина, произведенная в единичном экземпляре, использовалась до 1957 года, после чего устройство демонтировали, разобрали на составляющие и поместили в лабораториях Политехнического института в Киеве, где части МЭСМ служили студентам в лабораторных исследованиях.

ЭВМ серии «М»

Пока академик Лебедев работал над электронно-вычислительным устройством в Киеве, в Москве образовывалась отдельная группа электротехников. Сотрудники Энергетического института имени Кржижановского Исаака Брука (электротехник) и Башира Рамеева (изобретатель) в 1948 году подают в патентное бюро заявку на регистрацию проекта собственной ЭВМ. В начале 50-х Рамеев становится руководителем отдельной лаборатории, где и предназначалось появиться этому устройству. Буквально за один год разработчики собирают первый прототип машины М-1. По всем техническим параметрам это было устройство, намного уступающее МЭСМ: всего 20 операций в секунду, тогда как машина Лебедева показывала результат в 50 операций. Неотъемлемым преимуществом М-1 были ее габариты и энергопотребление. В конструкции использовано всего 730 электрических ламп, они требовали 8 кВт, а весь аппарат занимал лишь 5 м 2 .

В 1952-м году появилась М-2, производительность которой выросла в сто раз, а число ламп увеличилось лишь вдвое. Этого удалось достичь за счет использования управляющих полупроводниковых диодов. Но инновации требовали больше энергии (М-2 потребляла 29 кВт), да и площадь конструкция заняла в четыре раза больше, чем предшественница (22 м 2). Счетных возможностей данного устройства вполне хватало для реализации ряда вычислительных операций, но серийное производство так и не началось.

«Малютка» ЭВМ М-2

Модель М-3 снова стала «малюткой»: 774 электронные лампы, потребляющие энергию в размере 10 кВт, площадь - 3 м 2 . Соответственно, уменьшились и вычислительные возможности: 30 операций в секунду. Но для решения многих прикладных задач этого вполне было достаточно, поэтому М-3 выпускалась небольшой партией, 16 штук.

В 1960 году разработчики довели производительность машины до 1000 операций в секунду. Данную технологию заимствовали далее для электронно-вычислительных машин «Арагац», «Раздан», «Минск» (произведены в Ереване и в Минске). Эти проекты, реализованные параллельно с ведущими московскими и киевскими программами, показали серьёзные результаты уже позже, в период перехода ЭВМ на транзисторы.

«Стрела»

Под руководством Юрия Базилевского в Москве создается ЭВМ «Стрела». Первый образец устройства был завершен в 1953 году. «Стрела» (как и М-1) содержала память на электронно-лучевых трубках (МЭСМ использовала триггерные ячейки). Проект данной модели компьютера был настолько удачным, что на Московском заводе счетно-аналитических машин началось серийное производство этого типа продукции. Всего за три года было собрано семь экземпляров устройства: для пользования в лабораториях МГУ, а также в вычислительных центрах Академии наук СССР и ряда министерств.

ЭВМ «Стрела»

«Стрела» выполняла 2 тысячи операций в секунду. Но аппарат был весьма массивным и потреблял 150 кВт энергии. В конструкции использовалось 6,2 тысячи ламп и более 60 тысяч диодов. «Махина» занимала площадь в 300 м 2 .

БЭСМ

После перевода в Москву (в 1952 году), в Институт точной механики и вычислительной техники, академик Лебедев взялся за производство нового электронно-вычислительного устройства - Большой Электронной Счетной Машины, БЭСМ. Заметим, что принцип построения новой ЭВМ во многом был заимствован у ранней разработки Лебедева. Реализация данного проекта послужила началом самой успешной серии советских компьютеров.

БЭСМ осуществляла уже до 10 000 исчислений в секунду. При этом использовалось всего 5000 ламп, а потребляемая мощность составляла 35 кВт. БЭСМ являлась первой советской ЭВМ «широкого профиля» - её изначально предполагалось предоставлять учёным и инженерам для проведения расчетов различной сложности.

Модель БЭСМ-2 разрабатывалась для серийного производства. Число операций в секунду довели до 20 тысяч. После испытаний ЭЛТ и ртутных трубок, в данной модели оперативная память уже была на ферритовых сердечниках (основной тип ОЗУ на следующие 20 лет). Серийное производство, начавшееся на заводе имени Володарского в 1958 году, показало результаты в 67 единиц техники. БЭСМ-2 положила начало разработок военных компьютеров, руководивших системами ПВО: М-40 и М-50. В рамках этих модификаций был собран первый советский компьютер второго поколения - 5Э92б, и дальнейшая судьба серии БЭСМ уже оказалась связана с транзисторами.

Переход на транзисторы в советской кибернетике прошёл плавно. Особо уникальных разработок в этот период отечественного компьютеростроения не значится. В основном старые компьютерные системы переукомплектовывали под новые технологии.

Большая электронная счетная машина (БЭСМ)

Полностью полупроводниковая ЭВМ 5Э92б, спроектированная Лебедевым и Бурцевым, была создана под конкретные задачи противоракетной обороны. Она состояла из двух процессоров (вычислительного и контроллера периферийных устройств), имела систему самодиагностики и допускала «горячую» замену вычислительных транзисторных блоков. Производительность равнялась 500 тысячам операций в секунду для основного процессора и 37 тысяч – для контроллера. Столь высокая производительность дополнительного процессора была необходима, поскольку в связке с компьютерным блоком работали не только традиционные системы ввода-вывода, но и локаторы. ЭВМ занимала больше 100 м 2 .

Уже после 5Э92б разработчики снова возвратились к БЭСМ. Основная задача здесь - производство универсальных компьютеров на транзисторах. Так появились БЭСМ-3 (осталась в качестве макета) и БЭСМ-4. Последняя модель была выпущена в количестве 30 экземпляров. Вычислительная мощность БЭСМ-4 - 40 операций в секунду. Устройство в основном применялось как «лабораторный образец» для создания новых языков программирования, а также как прототип для конструирования более усовершенствованных моделей, таких как БЭСМ-6.

За всю историю советской кибернетики и вычислительной техники БЭСМ-6 считается самой прогрессивной. В 1965 году это компьютерное устройство было самым передовым по управляемости: развитая система самодиагностики, несколько режимов работы, обширные возможности по управлению удалёнными устройствами, возможность конвейерной обработки 14 процессорных команд, поддержка виртуальной памяти, кэш команд, чтение и запись данных. Показатели вычислительных способностей - до 1 млн операций в секунду. Выпуск данной модели продолжался вплоть до 1987 года, а использование - до 1995-го.

«Киев»

После того, как академик Лебедев отбыл в «Златоглавую», его лаборатория вместе с персоналом перешла под руководство академика Б.Г. Гнеденко (директор Института математики АН УССР). В этот период был взят курс на новые разработки. Так, зарождается идея создания компьютера на электронных лампах и с памятью на магнитных сердечниках. Он получил название «Киев». При его разработке впервые был применен принцип упрощенного программирования - адресный язык.

В 1956 году бывшую лебедевскую лабораторию, переименованную в Вычислительный центр, возглавил В.М. Глушков (сегодня данное отделение действует как Институт кибернетики имени академика Глушкова НАН Украины). Именно под началом Глушкова «Киев» удалось завершить и ввести в эксплуатацию. Машина остается на службе в Центре, второй образец компьютера «Киев» был приобретен и собран в Объединенном институте ядерных исследований (г. Дубна, Московская область).

Виктор Михайлович Глушков

Впервые в истории применения компьютерной техники, с помощью «Киева» удалось наладить дистанционное управление технологическим процессами металлургического комбината в Днепродзержинске. Заметим, что объект испытаний был удален от машины почти на 500 километров. «Киев» был вовлечен в ряд экспериментов по искусственному интеллекту, машинному распознаванию простых геометрических фигур, моделированию автоматов для распознавания печатных и письменных букв, автоматическому синтезу функциональных схем. Под руководством Глушкова на машине была апробирована одна из первых систем управления базами данных реляционного типа («Автодиректор»).

Хотя основу устройства составляли те же электронные лампы, у «Киева» уже было феррит-трансформаторное ЗУ с объемом в 512 слов. Также аппарат использовал блок внешней памяти на магнитных барабанах с общим объемом в девять тысяч слов. Вычислительная мощность этой модели компьютера в триста раз превышала возможности МЭСМ. Структура команд - аналогичная (трехадресная на 32 операции).

«Киев» имел собственные архитектурные особенности: в машине был реализован асинхронный принцип передачи управления между функциональными блоками; несколько блоков памяти (ферритовая оперативная память, внешняя память на магнитных барабанах); ввод и вывод чисел в десятичной системе счисления; пассивное запоминающее устройство с набором констант и подпрограмм элементарных функций; развитая система операций. Устройство производило групповые операции с модификацией адреса для повышения эффективности обработки сложных структур данных.

В 1955 году лаборатория Рамеева переехала в Пензу для разработки ещё одной ЭВМ под названием «Урал-1» - менее затратной, от того и массовой машины. Всего 1000 ламп с энергопотреблением в 10 кВт - это позволило существенно снизить производственные затраты. «Урал-1» выпускался до 1961-го года, всего было собрано 183 компьютера. Их устанавливали в вычислительных центрах и конструкторских бюро по всему миру. Например, в центре управления полётами космодрома «Байконур».

«Урал 2-4» также был на электронных лампах, но уже использовал оперативную память на ферритовых сердечниках, выполнял по несколько тысяч операций в секунду.

Московский государственный университет в это время проектирует собственный компьютер - «Сетунь». Он также пошел в массовое производство. Так, на Казанском заводе вычислительных машин было выпущено 46 таких компьютеров.

«Сетунь» - электронно-вычислительное устройство на троичной логике. В 1959 году эта ЭВМ со своими двумя десятками вакуумных ламп выполняла 4,5 тысячи операций в секунду и потребляла 2,5 кВт энергии. Для этого использовались феррито-диодные ячейки, которые советский инженер-электротехник Лев Гутенмахер опробовал ещё в 1954 году при разработке своей безламповой электронной вычислительной машины ЛЭМ-1.

«Сетуни» благополучно функционировали в различных учреждениях СССР. При этом создание локальных и глобальных компьютерных сетей требовало максимальную совместимость устройств (т.е. двоичная логика). Будущее компьютеров стояло за транзисторами, тогда как лампы оставались пережитком прошлого (как когда-то механические реле).

«Сетунь»

«Днепр»

В свое время Глушкова называли новатором, он не раз выдвигал смелые теории в области математики, кибернетики и вычислительной техники. Многие из его инноваций были поддержаны и внедрены в жизнь еще при жизни академика. Но всецело оценить тот весомый вклад, который сделал ученый в развитие этих направлений, помогло время. С именем В.М. Глушкова отечественная наука связывает исторические вехи перехода от кибернетики к информатике, а там - к информационным технологиям. Институт кибернетики АН УССР (до 1962 года - Вычислительный центр АН УССР), возглавляемый выдающимся ученым, специализировался на усовершенствовании компьютерной вычислительной техники, разработке прикладного и системного программного обеспечения, систем управления промышленным производством, а также сервисов обработки информации прочих сфер деятельности человека. В Институте были развернуты масштабные исследования по созданию информационных сетей, периферии и компонентов к ним. Можно с уверенностью заключить, что в те годы усилия ученых были направлены на «покорение» всех основных направлений развития информационных технологий. При этом любая научно обоснованная теория тут же воплощалась в жизнь и находила свое подтверждение на практике.

Следующий шаг в отечественном компьютеростроении связан с появлением электронно-вычислительного устройства «Днепр». Этот аппарат стал первым для всего Союза полупроводниковым управляющим компьютером общего назначения. Именно на базе «Днепра» появились попытки серийного производства компьютерно-вычислительной техники в СССР.

Эта машина была разработана и сконструирована всего за три года, что считалось очень незначительным временем для такого проектирования. В 1961 году произошло переоснащение многих советских промышленных предприятий, и управление производством легло на плечи ЭВМ. Глушков позже попытался объяснить, почему удалось так быстро собрать аппараты. Оказывается, еще на стадии разработок и проектирования ВЦ тесно сотрудничал с предприятиями, где предполагалось установить компьютеры. Анализировались особенности производства, этапность, а также выстраивались алгоритмы всего технологического процесса. Это позволило более точно запрограммировать машины, исходя из индивидуальных промышленных особенностей предприятия.

Было проведено несколько экспериментов с участием «Днепра» по удаленному управлению производствами разной специализации: сталелитейным, судостроительным, химическим. Заметим, что в этот же период западные конструкторы спроектировали аналогичный отечественному полупроводниковый компьютер универсального управления RW300. Благодаря проектированию и введению в эксплуатацию ЭВМ «Днепр» удалось не только сократить дистанцию в развитии компьютерной техники между нами и Западом, но и практически ступать «нога в ногу».

Компьютеру «Днепр» принадлежит еще одно достижение: устройство производилось и использовалось как основное производственно-вычислительное оборудование на протяжении десяти лет. Это (по меркам компьютерной техники) достаточно значительный срок, так как для большинства подобных разработок этап модернизации и усовершенствования исчислялся пятью-шестью годами. Эта модель компьютера была настолько надежной, что ей было доверено отслеживать экспериментальный космический полет шатлов «Союз-19» и «Аполлон», состоявшийся в 1972 году.

Впервые отечественное компьютеростроение вышло на экспорт. Также был разработан генеральный план строительства специализированного завода по производству вычислительной компьютерной техники - завод вычислительных и управляющих машин (ВУМ), расположенный в Киеве.

А в 1968 году небольшой серией была выпущена полупроводниковая ЭВМ «Днепр 2». Эти компьютеры имели более массовое назначение и использовались для выполнения различных вычислительных, производственных и планово-экономических задач. Но серийное производство «Днепр 2» было вскоре приостановлено.

«Днепр» отвечал следующим техническим характеристикам:

• двухадресная система команд (88 команд);
• двоичная система счисления;
• 26 двоичных разрядов с фиксированной запятой;
• оперативное запоминающее устройство на 512 слов (от одного до восьми блоков);
• вычислительная мощность: 20 тысяч операций сложения (вычитания) в секунду, 4 тысячи операций умножения (деления) в тех же временных частотах;
• размер аппарата: 35-40 м 2 ;
• энергопотребление: 4 кВт.

«Промінь» и ЭВМ серии «МИР»

1963 год становится переломным для отечественного компьютеростроения. В этот год на заводе по производству вычислительных машин в Северодонецке производится машина «Промінь» (с укр. - луч). В этом аппарате впервые были использованы блоки памяти на металлизированных картах, ступенчатое микропрограммное управление и ряд других инноваций. Основным назначением этой модели компьютера считалось произведение инженерных расчетов различной сложности.

Украинский компьютер «Промінь» («Луч»)

За «Лучом» в серийное производство поступили компьютеры «Промінь-М» и «Промінь-2»:

• объем ОЗУ: 140 слов;
• ввод данных: с металлизированных перфокарт или штекерный ввод;
• количество одномоментно запоминающихся команд: 100 (80 - основные и промежуточные, 20 - константы);
• одноадресная система команд с 32 операциями;
• вычислительная мощность – 1000 простейших задач в минуту, 100 вычислений по умножению в минуту.

Сразу за моделями серии «Промінь» появилось электронно-вычислительное устройство с микропрограммным выполнением простейших вычислительных функций - МИР (1965 г.). Заметим, что в 1967 году на мировой технической выставке в Лондоне машина МИР-1 получила достаточно высокую экспертную оценку. Американская компания IBM (ведущий мировой производитель-экспортер компьютерной техники в то время) даже приобрел несколько экземпляров.

МИР, МИР-1, а за ними вторая и третья модификации были поистине непревзойденным словом техники отечественного и мирового производства. МИР-2, например, успешно соревновалась с универсальными компьютерами обычной структуры, превосходящими ее по номинальному быстродействию и объему памяти во много раз. На этой машине впервые в практике отечественного компьютеростроения был реализован диалоговый режим работы, использующий дисплей со световым пером. Каждая из этих машин была шагом вперед на пути построения разумной машины.

С появлением этой серии устройств в работу был внедрен новый «машинный» язык программирования - «Аналитик». Алфавит для ввода состоял из заглавных русских и латинских букв, алгебраических знаков, знаков выделения целой и дробной части числа, цифры, показателей порядка числа, знаков препинания и так далее. При вводе информации в машину можно было пользоваться стандартными обозначениями элементарных функций. Русские слова, например, «заменить», «разрядность», «вычислить», «если», «то», «таблица» и другие использовались для описания вычислительного алгоритма и обозначения формы выходной информации. Любые десятичные значения можно было вводить в произвольной форме. Все необходимые параметры вывода программировались в период постановки задач. «Аналитик» позволял работать с целыми числами и массивами, редактировать введенные или уже запущенные программы, менять разрядность вычислений путем замены операций.

Символическая аббревиатура МИР была ни чем иным, как аббревиатура основного назначения устройства: «машина для инженерных расчетов». Эти устройства принято считать одними из первых персональных компьютеров.

Технические параметры МИР:

• двоично-десятичная система счисления;
• фиксированная и плавающая запятая;
• произвольная разрядность и длина производимых расчетов (единственное ограничение накладывал объем памяти - 4096 символов);
• вычислительная мощность: 1000-2000 операций в секунду.

Ввод данных осуществлялся за счет печатающего клавиатурного устройства (электрической машинки Zoemtron), идущего в комплекте. Соединение комплектующих происходило посредством микропрограммного принципа. В последствии благодаря этому принципу удалось усовершенствовать как сам язык программирования, так и прочие параметры устройства.

Супермашины серии «Эльбрус»

Выдающийся советский разработчик В.С. Бурцев (1927-2005 гг.) в истории отечественной кибернетики считается главным конструктором первых в СССР суперкомпьютеров и вычислительных комплексов для систем управления реального времени. Он разработал принцип селекции и оцифровки сигнала радиолокации. Это позволило произвести первую в мире автоматическую съемку данных с обзорной радиолокационной станции для наведения истребителей на воздушные цели. Успешно проведенные эксперименты по одновременному сопровождению нескольких целей легли в основу создания систем автонаведения на цель. Такие схемы строились на базе вычислительных устройств «Диана-1» и «Диана-2», разработанных под руководством Бурцева.

Далее группа ученых разработала принципы построения вычислительных средств противоракетной обороны (ПРО), что привело к появлению радиолокационных станций точного наведения. Это был отдельный высокоэффективный вычислительный комплекс, позволяющий с максимальной точностью производить автоматическое управление за сложными, разнесенными на большие расстояния объектами в режиме онлайн.

В 1972 году для нужд ввозимых комплексов противовоздушной обороны были созданы первые вычислительные трехпроцессорные машины 5Э261 и 5Э265, построенные по модульному принципу. Каждый модуль (процессор, память, устройство управления внешними связями) был полностью охвачен аппаратным контролем. Это позволило осуществлять автоматическое резервное копирование данных в случае, если происходили сбои или отказ в работе отдельных комплектующих. Вычислительный процесс при этом не прерывался. Производительность данного устройства была для тех времен рекордной - 1 млн операций в секунду при очень малых размерах (менее 2 м 3). Эти комплексы в системе С-300 по сей день используются на боевом дежурстве.

В 1969 году была поставлена задача разработать вычислительную систему с производительностью 100 млн операций в секунду. Так появляется проект многопроцессорного вычислительного комплекса «Эльбрус».

Разработка машин «запредельных» возможностей имела характерные отличия наряду с разработками универсальных электронно-вычислительных систем. Здесь предъявлялись максимальные требования как к архитектуре и элементной базе, так и к конструкции вычислительной системы.

В работе над «Эльбрусом» и рядом предшествующих им разработок ставились вопросы эффективной реализации отказоустойчивости и непрерывного функционирования системы. Поэтому у них появились такие особенности, как многопроцессорность и связанные с ней средства распараллеливания ветвей задачи.

В 1970 году началось плановое строительство комплекса.

В целом «Эльбрус» считается полностью оригинальной советской разработкой. В него были заложены такие архитектурные и конструкторские решения, благодаря которым производительность МВК практически линейно возрастала при увеличении числа процессоров. В 1980 году «Эльбрус-1» с общей производительностью 15 млн операций в секунду успешно прошел государственные испытания.

МВК «Эльбрус-1» стал первой в Советском Союзе ЭВМ, построенной на базе ТТЛ-микросхем. В программном отношении ее главное отличие - ориентация на языки высокого уровня. Для данного типа комплексов были также созданы собственная операционная система, файловая система и система программирования «Эль-76».

«Эльбрус-1» обеспечивала быстродействие от 1,5 до 10 млн операций в секунду, а «Эльбрус-2» - более 100 млн операций в секунду. Вторая ревизия машины (1985 год) представляла собой симметричный многопроцессорный вычислительный комплекс из десяти суперскалярных процессоров на матричных БИС, которые выпускались в Зеленограде.

Серийное производство машин такой сложности потребовало срочного развертывания систем автоматизации проектирования компьютеров, и эта задача была успешно решена под руководством Г.Г. Рябова.

«Эльбрусы» вообще несли в себе ряд революционных новшеств: суперскалярность процессорной обработки, симметричная многопроцессорная архитектура с общей памятью, реализация защищенного программирования с аппаратными типами данных - все эти возможности появились в отечественных машинах раньше, чем на Западе. Созданием единой операционной системы для многопроцессорных комплексов руководил Б.А. Бабаян, в свое время отвечавший за разработку системного программного обеспечения БЭСМ-6.

Работа над последней машиной семейства, «Эльбрус-3» с быстродействием до 1 млрд. операций в секунду и 16 процессорами, была закончена в 1991 году. Но система оказалась слишком громоздкой (за счет элементной базы). Тем более, что на тот момент появились более экономически выгодные решения строительства рабочих компьютерных станций.

Вместо заключения

Советская промышленность была в полной мере компьютеризирована, но большое количество слабо совместимых между собой проектов и серий привело к некоторым проблемам. Основное «но» касалось аппаратной несовместимости, что мешало созданию универсальных систем программирования: у всех серий были разные разрядности процессоров, наборы команд и даже размеры байтов. Да и массовым серийное производство советских компьютеров вряд ли можно назвать (поставки происходили исключительно в вычислительные центры и на производство). В то же время отрыв американских инженеров увеличивался. Так, в 60-х годах в Калифорнии уже уверенно выделялась Силиконовая долина, где вовсю создавались прогрессивные интегральные микросхемы.

В 1968 году была принята государственная директива «Ряд», по которой дальнейшее развитие кибернетики СССР направлялось по пути клонирования компьютеров IBM S/360. Сергей Лебедев, остававшийся на тот момент ведущим инженером-электротехником страны, отзывался о «Ряде» скептически. По его мнению, путь копирования по определению являлся дорогой отстающих. Но другого способа быстро «подтянуть» отрасль никто не видел. Был учреждён Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники в Москве, основной задачей которого стало выполнение программы «Ряд» - разработки унифицированной серии ЭВМ, подобных S/360.

Результат работы центра - появление в 1971 году компьютеров серии ЕС. Несмотря на сходство идеи с IBM S/360, прямого доступа к этим компьютерам советские разработчики не имели, поэтому проектирование отечественных машин начиналось с дизассемблирования программного обеспечения и логического построения архитектуры на основании алгоритмов её работы.

На первоначальном этапе своего развития сфера разработки компьютеров в СССР шла в ногу с мировыми тенденциями. О история развития советских ЭВМ до 1980-го года и пойдёт речь в этой статье.

Предыстория ЭВМ

В современной разговорной – да и научной тоже – речи выражение «электронная вычислительная машина» повсеместно изменено на слово «компьютер». Это не совсем верно теоретически – компьютерные вычисления могут быть основаны не на использовании электронных приспособлений. Однако исторически сложилось, что ЭВМ стали основным инструментом для проведения операций с большими объёмами численных данных. А поскольку над их совершенствованием работали исключительно математики, все типы информации стали кодироваться численными «шифрами», и удобные для их обработки ЭВМ из научно-военной экзотики превратились в универсальную широко распространённую технику.

Инженерная база для создания электронных вычислительных машин была заложена в Германии в годы Второй мировой войны. Там прототипы современных компьютеров использовались для шифрования. В Британии в те же годы совместными усилиями шпионов и учёных была спроектирована аналогичная машина для расшифровки – Colossus. Формально ни немецкие, ни британские аппараты электронными вычислительными машинами считаться не могут, скорее электронно-механическими – операциям отвечали переключения реле и вращение роторов-шестерёнок.

После завершения войны разработки нацистов попали в руки Советского Союза и, в основном, США. Сложившееся в то время научное сообщество отличалось сильной зависимостью от «своих» государств, но что важнее – высоким уровнем проницательности и трудолюбия. Ведущие специалисты сразу нескольких областей заинтересовались возможностями электронно-вычислительной техники. А правительства согласились, что устройства для быстрых, точных и сложных вычислений – это перспективно, и выделили средства на соответствующие исследования. В США до и во время войны велись свои кибернетические разработки – непрограммируемый, но полностью электронный (без механической компоненты) компьютер Атанасова-Берри (ABC), а также электромеханический, но программируемый под разные задачи ЭНИАК. Их модернизация с учётом трудов европейских (немецких и британских) учёных привела к появлению первых «настоящих» ЭВМ. В это же время (в 1947-м году) в Киеве был организован Институт электротехники АН УССР, во главе которого встал Сергей Лебедев, инженер-электротехник и родоначальник советской информатики. В один год с появлением института Лебедев открывает под его крышей лабораторию моделирования и вычислительной техники, в которой в последующие несколько десятилетий разрабатываются лучшие ЭВМ Союза.

ЭНИАК

Принципы первого поколения ЭВМ

В 40-х годах известный математик Джон фон Нейман пришёл к выводу, что вычислительные машины, в которых программы задаются буквально вручную, переключением рычагов и проводов, чрезмерно сложны для практического использования. Он создаёт концепцию, по которой исполняемые коды хранятся в памяти так же, как и обрабатываемые данные. Отделение процессорной части от накопителя данных и принципиально одинаковый подход к хранению программ и информации стали краеугольными камнями архитектуры фон Неймана. Эта компьютерная архитектура до сих пор является самой распространённой. Именно от первых устройств, построенных на архитектуре фон Неймана, отсчитываются поколения ЭВМ.

Одновременно с формулировкой постулатов архитектуры фон Неймана в электротехнике начинается массовое применение вакуумных ламп. На тот момент только они позволяют в полной мере реализовать автоматизацию вычислений, предлагаемую новой архитектурой, поскольку время реакции электронных ламп чрезвычайно мало. Однако каждая лампа требовала для работы отдельного питающего провода, кроме того, физический процесс, на котором основано функционирование вакуумных ламп – термоэлектронная эмиссия – накладывал ограничения на их миниатюризацию. Как следствие, ЭВМ первого поколения потребляли сотни киловатт энергии и занимали десятки кубометров пространства.

В 1948-м году Сергей Лебедев, занимавшийся на своём директорском посту не только административной работой, но и научной, подал в АН СССР докладную записку. В ней говорилось о необходимости в кратчайшие сроки разработать свою электронную вычислительную машину, и ради практического использования, и ради научного прогресса. Разработки этой машины велись полностью с нуля – об экспериментах западных коллег Лебедев и его сотрудники информации не имели. За два года машина была спроектирована и смонтирована – для этих целей под Киевом, в Феофании, институту отвели здание, ранее принадлежавшее монастырю. В 1950-м ЭВМ, названная (МЭСМ), произвела первые вычисления – нахождение корней дифференциального уравнения. В 1951-м году инспекция академии наук, возглавляемая Келдышем, приняла МЭСМ в эксплуатацию. МЭСМ состояла из 6000 вакуумных ламп, выполняла 3000 операций в секунду, потребляла чуть меньше 25 кВт энергии и занимала 60 квадратных метров. Имела сложную трёхадресную систему команд и считывала данные не только с перфокарт, но и с магнитных лент.

Пока Лебедев строил свою машину в Киеве, в Москве образовалась своя группа электротехников. Электротехник Исаак Брук и изобретатель Башир Рамеев, оба – сотрудники Энергетического института им. Кржижановского, ещё в 1948-м подали в патентное бюро заявку на регистрацию проекта собственной ЭВМ. К 1950-му году Рамеева поставили во главе особой лаборатории, где буквально за год была собрана М-1– ЭВМ значительно менее мощная, чем МЭСМ (выполнялось всего 20 операций в секунду), но зато и меньшая по размерам (около 5 метров квадратных). 730 ламп потребляли 8 кВт энергии.

В отличие от МЭСМ, которая использовалась главным образом в военных и промышленных целях, вычислительное время серии «М» отводилось и учёным-ядерщикам, и организаторам экспериментального шахматного турнира между ЭВМ. В 1952-м году появилась М-2, производительность которой выросла в сто раз, а число ламп – всего лишь вдвое. Этого удалось достичь активным использованием управляющих полупроводниковых диодов. Энергопотребление увеличилось до 29 кВт, площадь – до 22 квадратных метров. Несмотря на явную успешность проекта, в массовое производство ЭВМ не запустили – этот приз ушёл ещё одному кибернетическому творению, созданному при поддержке Рамеева – «Стреле».

ЭВМ «Стрела» создавалась в Москве, под руководством Юрия Базилевского. Первый образец устройства завершили к 1953-му году. Как и М-1, «Стрела» использовала память на электронно-лучевых трубках (МЭСМ использовала триггерные ячейки). «Стрела» оказалась наиболее удачным из этих трёх проектов, поскольку её сумели запустить в серию – за сборку взялся Московский завод счётно-аналитических машин. За три года (1953-1956) было выпущено семь «Стрел», которые затем отправились в МГУ, в вычислительные центры АН СССР и нескольких министерств.

Во многих смыслах «Стрела» была хуже, чем М-2. Она выполняла те же 2000 операций в секунду, но при этом использовалось 6200 ламп и больше 60 тысяч диодов, что в сумме давало 300 квадратных метров занимаемой площади и порядка 150 кВт энергопотребления. М-2 подвели сроки: её предшественница хорошей производительностью не отличалась, а к моменту ввода в эксплуатацию доведенной до ума версии «Стрелы» уже были отданы в производство.

М-3 вновь была «урезанным» вариантом – ЭВМ выполняла 30 операций в секунду, состояла из 774-х ламп и потребляла 10 кВт энергии. Зато и занимала эта машина только 3 кв.м., благодаря чему пошла в серийное производство (было собрано 16 ЭВМ). В 1960-м году М-3 модифицировали, производительность довели до 1000 операций в секунду. На базе М-3 в Ереване и Минске разрабатывались новые ЭВМ «Арагац», «Раздан», «Минск». Эти «окраинные» проекты, шедшие параллельно с ведущими московскими и киевскими программами, добились серьёзных результатов уже позже, после перехода на транзисторные технологии.

В 1950-м году Лебедева перевели в Москву, в Институт точной механики и вычислительной техники. Там за два года была спроектирована ЭВМ, прообразом которой в своё время считалась МЭСМ. Новую машину назвали БЭСМ – Большая электронная счётная машина. Этот проект положил начало самой успешной серии советских компьютеров.

Доработанная ещё за три года БЭСМ отличалась великолепным по тем временам быстродействием – до 10 тысяч операций в минуту. При этом использовалось всего 5000 ламп, а потребляемая мощность составляла 35 кВт. БЭСМ являлась первой советской ЭВМ «широкого профиля» – её изначально предполагалось предоставлять учёным и инженерам для проведения их расчётов.

БЭСМ-2 разрабатывалась для серийного производства. Число операций в секунду довели до 20 тысяч, оперативная память, после испытаний ЭЛТ, ртутных трубок, была реализована на ферритовых сердечниках (на следующие 20 лет этот тип ОЗУ стал ведущим). Выпуск начался в 1958-м году, и за четыре года с конвейеров завода им. Володарского сошло 67 таких ЭВМ. С БЭСМ-2 началась разработка военных компьютеров, руководивших системами ПВО – М-40 и М-50. В рамках этих модификаций был собран первый советский компьютер второго поколения – 5Э92б, и дальнейшая судьба серии БЭСМ уже оказалась связана с транзисторами.

С 1955-го года Рамеев «передислоцировался» в Пензу для разработки ещё одной ЭВМ, более дешёвой и массовой «Урал-1». Состоящая из тысячи ламп и потребляющая до 10 кВт энергии, эта ЭВМ занимала порядка ста квадратных метров и стоила куда дешевле мощных БЭСМ. «Урал-1» выпускался до 1961-го года, всего было произведено 183 компьютера. Их устанавливали в вычислительных центрах и конструкторских бюро по всему миру, в частности, в центре управления полётами космодрома «Байконур». «Урал 2-4» также являлись ЭВМ на электронных лампах, но уже использовали ферритовую оперативную память, выполняли по несколько тысяч операций в секунду и занимали 200-400 квадратных метров.

В МГУ разрабатывали собственную ЭВМ – «Сетунь». Она также пошла в массовое производство – на Казанском заводе вычислительных машин было выпущено 46 таких ЭВМ. Их спроектировал математик Соболев совместно с конструктором Николаем Брусенцовым. «Сетунь» – ЭВМ на троичной логике; в 1959-м году, за несколько лет до массового перехода на транзисторные компьютеры, эта ЭВМ со своими двумя десятками вакуумных ламп выполняла 4500 операций в секунду и потребляла 2,5 кВт электричества. Для этого использовались ферритодиодные ячейки, которые советский инженер-электротехник Лев Гутенмахер опробовал ещё в 1954-м году при разработке своей безламповой электронной вычислительной машины ЛЭМ-1. «Сетуни» благополучно функционировали в различных учреждениях СССР, но будущее было за ЭВМ взаимно совместимыми, а значит – основанными на одной и той же, двоичной логике. Тем более что мир получил транзисторы, убравшие вакуумные лампы из электротехнических лабораторий.

ЭВМ первого поколения США

Серийное производство ЭВМ в США началось раньше, чем в СССР – в 1951-м году. Это был UNIVAC I, коммерческий компьютер, созданный скорее для обработки статистических данных. Его производительность была примерно такой же, что и у советских разработок: использовалось 5200 вакуумных ламп, выполнялось 1900 операций в секунду, потреблялось 125 кВт энергии.

Зато научные и военные компьютеры отличались куда большей мощностью (и размерами). Разработка ЭВМ Whirlwind началась ещё до Второй мировой, причём её назначением было ни много ни мало – подготовка пилотов на авиационных симуляторах. Естественно, в первой половине 20-го века это было нереальной задачей, поэтому война прошла, а Whirlwind так и не построили. Но затем началась холодная война, и разработчики из Массачусетского технологического института предложили вернуться к грандиозной идее.

В 1953-м году (тогда же, когда в свет вышли М-2 и «Стрелы») Whirlwind был завершён. Этот компьютер выполнял 75000 операций в секунду и состоял из 50 тысяч вакуумных ламп. Потребление энергии достигало нескольких мегаватт. В процессе создания ЭВМ были разработаны ферритовые накопители данных, оперативная память на электронно-лучевых трубках и нечто вроде примитивного графического интерфейса. На практике от Whirlwind так и не было проку – его модернизировали под перехват самолётов-бомбардировщиков, а на момент сдачи в эксплуатацию воздушное пространство уже перешло под власть межконтинентальных ракет.

Бесполезность Whirlwind для военных не поставила крест на подобных ЭВМ. Создатели компьютера передали основные наработки компании IBM. В 1954-м году на их основе был спроектирован IBM 701 – первый серийный компьютер этой корпорации, на тридцать лет обеспечивший ей лидерство на рынке вычислительной техники. Его характеристики были полностью аналогичны Whirlwind. Таким образом, быстродействие у американских компьютеров было выше, чем у советских, да и многие конструктивные решения были найдены раньше. Правда, это касалось скорее использования физических процессов и явлений – архитектурно ЭВМ Союза зачастую были совершеннее. Возможно, потому, что Лебедев и его последователи разрабатывали принципы построения ЭВМ практически с нуля, опираясь не на старые идеи, а на последние достижения математической науки. Однако обилие нескоординированных проектов не позволило СССР создать свою IBM 701 – удачные особенности архитектур были рассредоточены по разным моделям, и таким же распылением отличалось финансирование.

Принципы второго поколения ЭВМ

ЭВМ на вакуумных лампах отличались сложностью программирования, большими габаритами, высоким энергопотреблением. При этом ломались машины часто, ремонт их требовал участия профессиональных электротехников, а правильность исполнения команд серьёзно зависела от исправности аппаратной части. Узнать, вызвана ошибка неправильным подключением какого-то элемента или «опечаткой» программиста было крайне тяжёлой задачей.

В 1947-м году в лаборатории Белла, обеспечившей США в 20-м веке добрую половину передовых технологических решений, Бардин, Браттейн и Шокли изобрели биполярный полупроводниковый транзистор. 15 ноября 1948 года в журнале «Вестник информации» А.В. Красилов опубликовал статью «Кристаллический триод». Это была первая публикация в СССР о транзисторах. был создан независимо от работы американских учёных.

Кроме пониженного энергопотребления и большей скорости реакции, транзисторы выгодно отличались от вакуумных ламп своими долговечностью и на порядок меньшими габаритами. Это позволяло создавать вычислительные блоки промышленными методами (конвейерная сборка ЭВМ на вакуумных лампах представлялась маловероятной из-за их размеров и хрупкости). Заодно решалась проблема динамического конфигурирования компьютера – небольшие периферийные устройства легко было отключать и заменять другими, что в случае с массивными ламповыми компонентами не являлось возможным. Себестоимость транзистора была выше, чем себестоимость вакуумной лампы, однако при массовом производстве транзисторные компьютеры окупались значительно быстрее.

Переход на транзисторные вычисления в советской кибернетике прошёл плавно – не было создано никаких новых КБ или серий, просто старые БЭСМы и «Уралы» перевели на новую технологию.

Полностью полупроводниковая ЭВМ 5Э92б, спроектированная Лебедевым и Бурцевым, была создана под конкретные задачи противоракетной обороны. Она состояла из двух процессоров – вычислительного и контроллера периферийных устройств – имела систему самодиагностики и допускала «горячую» замену вычислительных транзисторных блоков. Производительность равнялась 500000 операций в секунду для основного процессора и 37000 – для контроллера. Столь высокая производительность дополнительного процессора была необходима, поскольку в связке с ЭВМ работали не только традиционные системы ввода-вывода, но и локаторы. ЭВМ занимала больше 100 квадратных метров. Её проектирование началось в 1961-м, а завершилось в 1964-м году.

Уже после 5Э92б разработчики занялись универсальной транзисторной ЭВМ – БЭСМами. БЭСМ-3 осталась макетом, БЭСМ-4 дошла до серийного производства и была выпущена в количестве 30 машин. Она выполняла до 40 операций в секунду и являлась «подопытным образцом» для создания новых языков программирования, пригодившихся с появлением БЭСМ-6.

За всю историю советской вычислительной техники БЭСМ-6 считается самой триумфальной. На момент своего создания в 1965-м году эта ЭВМ была передовой не столько по аппаратным характеристикам, сколько по управляемости. Она имела развитую систему самодиагностики, несколько режимов работы, обширные возможности по управлению удалёнными устройствами (по телефонным и телеграфным каналам), возможность конвейерной обработки 14 процессорных команд. Производительность системы достигала миллиона операций в секунду. Имелась поддержка виртуальной памяти, кеша команд, чтения и записи данных. В 1975-м году БЭСМ-6 обрабатывала траектории полёта космических аппаратов, участвовавших в проекте «Союз-Аполлон». Выпуск ЭВМ продолжался до 1987-го года, а эксплуатация – до 1995-го.

С 1964-го года на полупроводники перешли и «Уралы». Но к тому времени монополия этих ЭВМ уже прошла – почти в каждом регионе производили свои компьютеры. Среди них были украинские управляющие ЭВМ «Днепр», выполняющие до 20000 операций в секунду и потребляющие всего 4 кВт, ленинградские УМ-1, тоже управляющие, и требующие всего 0,2 кВт электричества при производительности 5000 операций в секунду, белорусские «Мински», «Весна» и «Снег», ереванские «Наири» и многие другие. Особого внимания заслуживают разработанные в киевском Институте кибернетики ЭВМ «МИР» и «МИР-2».

Эти инженерные ЭВМ стали выпускаться серийно в 1965-м году. В известном смысле глава Института кибернетики, академик Глушков, опередил Стива Джобса и Стива Возняка с их пользовательскими интерфейсами. «МИР» представлял собой ЭВМ с подключенной к ней электрической печатной машинкой; задавать команды процессору можно было на человекочитаемом языке программирования АЛМИР-65 (для «МИР-2» использовался язык высокого уровня АНАЛИТИК). Команды задавались как латинскими, так и кириллическими символами, поддерживались режимы редактирования и отладки. Вывод информации предусматривался в текстовом, табличном и графическом видах. Производительность «МИРа» составляла 2000 операций в секунду, для «МИР-2» этот показатель достигал 12000 операций в секунду, потребление энергии составляло несколько киловатт.

ЭВМ второго поколения США

В США электронные вычислительные машины продолжала разрабатывать IBM. Впрочем, у этой корпорации был и конкурент – небольшая компания Control Data Corporation и её разработчик Сеймур Крэй. Крэй одним из первых брал на вооружение новые технологии – сперва транзисторы, а затем и интегральные схемы. Он же собрал первые в мире суперкомпьютеры (в частности, самый быстрый на момент своего создания CDC 1604, который долго и безуспешно пытался приобрести СССР) и первым стал применять активное охлаждение процессоров.

Транзисторный CDC 1604 появился на рынке в 1960-м году. Он был основан на германиевых транзисторах, выполнял больше операций, чем БЭСМ-6, но имел худшую управляемость. Однако уже в 1964-м (за год до появления БЭСМ-6) Крэй разработал CDC 6600 – суперкомпьютер, отличавшийся революционной архитектурой. Центральный процессор на кремниевых транзисторах выполнял лишь простейшие команды, всё «преобразование» данных переходило в ведомство десяти дополнительных микропроцессоров. Для его охлаждения Крэй применял циркулирующий в трубках фреон. В итоге CDC 6600 стал рекордсменом по быстродействию, обогнав IBM Stretch в три раза. Справедливости ради, «соревнования» БЭСМ-6 и CDC 6600 никогда не проводилось, а сравнение по числу выполняемых операций на том уровне развития техники уже не имело смысла – слишком многое зависело от архитектуры и системы управления.

Принципы третьего поколения ЭВМ

Появление вакуумных ламп ускорило выполнение операций и позволило воплотить в жизнь идеи фон Неймана. Создание транзисторов решило «габаритную проблему» и позволило снизить энергопотребление. Однако оставалась проблема качества сборки – отдельные транзисторы буквально припаивались друг к другу, а это было плохо и с точки зрения механической надёжности, и с точки зрения электроизоляции. В начале 50-х годов инженерами высказывались идеи интеграции отдельных электронных компонентов, но только к 60-м появились первые опытные образцы интегральных микросхем.

Вычислительные кристаллы стали не собирать, а выращивать на специальных подложках. Электронные компоненты, выполняющие различные задачи, стали соединять при помощи металлизации алюминием, а роль изолятора была отведена p-n-переходу в самих транзисторах. Интегральные микросхемы стали плодом интеграции же трудов как минимум четырёх инженеров – Килби, Леговеца, Нойса и Эрни.

Поначалу микросхемы проектировались по тем же принципам, по которым осуществлялась «маршрутизация» сигналов внутри ламповых ЭВМ. Затем инженеры стали применять так называемую транзисторно-транзисторную логику (ТТЛ), более полно использовавшую физические преимущества новых решений.

Немаловажным было обеспечение совместимости, аппаратной и программной, различных ЭВМ. Особенно много внимания уделялось совместимости моделей одних и тех же серий – до межкорпоративного и тем более межгосударственного сотрудничества ещё было далеко.

Советская промышленность была в полной мере обеспечена ЭВМ, однако многообразие проектов и серий начинало создавать проблемы. По сути, универсальная программируемость компьютеров ограничивалась их аппаратной несовместимостью – у всех серий были разные разрядности процессоров, наборы команд и даже размеры байтов. Кроме того, серийность производства ЭВМ была весьма условной – компьютерами обеспечивались лишь крупнейшие вычислительные центры. В то же время, отрыв американских инженеров увеличивался – в 60-х годах в Калифорнии уже уверенно выделялась Кремниевая долина, где вовсю создавались прогрессивные интегральные микросхемы.

В 1968-м году была принята директива «Ряд», по которой дальнейшее развитие кибернетики СССР направлялось по пути клонирования компьютеров IBM S/360. Сергей Лебедев, остававшийся на тот момент ведущим инженером-электротехником страны, отзывался о «Ряде» скептически – путь копирования по определению являлся дорогой отстающих. Однако другого способа быстро «подтянуть» отрасль никто не видел. Был учреждён Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники в Москве, основной задачей которого было выполнение программы «Ряд» – разработки унифицированной серии ЭВМ, подобных S/360. Результатом работы центра стало появление ЕС ЭВМ в 1971-м году. Несмотря на сходство идеи с IBM S/360, прямого доступа к этим компьютерам советские разработчики не имели, поэтому проектирование ЭВМ начиналось с дизассемблирования программного обеспечения и логического построения архитектуры на основании алгоритмов её работы.

Разработка ЕС ЭВМ велась совместно со специалистами из дружественных стран, в частности, ГДР. Однако попытки догнать США в сфере разработки компьютеров завершились крахом в 1980-х годах. Причиной фиаско послужил как экономический и идеологический спад СССР, так и появление концепции персональных компьютеров. К переходу на индивидуальные ЭВМ кибернетика Союза была не готова ни технически, ни идейно.

Рис. 8. «Электроника БК-0010» - классический вид с цветной плоской клавиатурой, напечатанной на бумаге и покрытой плёнкой (под бумагой - матрица клавиатуры из низкопрофильных кнопок ПКН-150)

Итак, в середине 1984 года в Советском Союзе на прилавках магазинов «Электроника», наконец, появился первый отечественный домашний компьютер - . Стоил он сначала 540, затем 600 рублей - примерно как цветной телевизор или хороший музыкальный центр, что было не дёшево, но вполне доступно для большинства населения. Надо сказать, к этому времени люди, увлекающиеся вычислительной техникой, из книг и журналов уже хорошо знали, что такое ПК и зачем он может быть нужен, поэтому интерес к БК-0010 был велик. А когда в 1986 году главный советский научно-популярный журнал «Наука и жизнь» начал публиковать материалы о БК-0010, о нём узнали буквально миллионы читателей. С другой стороны, не нужно преувеличивать спрос на такие ПК в те годы и их значение - большинство людей вполне логично воспринимали их просто как дорогую игрушку, не имеющую серьёзного практического применения. Но для любителей-энтузиастов появление в продаже домашних компьютеров стало важнейшим событием.

Рис. 9. БК-0010: 44 микросхемы, ПЗУ с Фокалом и МСТД в панельках (теоретически их легко заменить на другие, более нужные пользователю, программы), основные БИС (процессор и две вентильных матрицы) в дорогих металло-керамических корпусах

Процессор

Давайте, наконец, посмотрим, что представлял из себя этот компьютер. Первое, что следует отметить - это была совершенно оригинальная советская разработка, не имеющая каких-то явных зарубежных прототипов. Второе - это был один из первых в мире полностью 16-разрядный домашний компьютер. Причём во многих источниках написано ещё конкретнее - первый в мире домашний 16-разрадный ПК. То есть у БК был 16-разрядный процессор, 16-разрядное ОЗУ, 16-разрядное ПЗУ и 16-разрядный видеоконтроллер, поэтому и передача данных шла сразу 16-битными словами, и обработка в процессоре тоже выполнялась сразу над 16-ю битами данных; все регистры процессора, естественно, тоже были 16-разрядными. Напомню, в те годы подавляющее большинство недорогих ПК были либо полностью 8-разрядными, либо частично 16-разрядными, поэтому выпуск настоящего 16-разрядного бытового ПК был большим шагом вперёд. Кстати, процессор БК-0010 - знаменитый К1801ВМ1 - содержал 50000 элементов (около 17000 транзисторов), в то время как процессоры 8-разрядных ПК - всего лишь от 3,5 до 8,4 тысяч транзисторов, что уже говорит о явном преимуществе 16-разрядных. Отмечу, что чем больше разрядность процессора, тем быстрее он производит сложные вычисления и в среднем быстрее обрабатываются данные, особенно многоразрядные (16, 32, 64 бита и т.д.), но скорость выполнения простых программ и несложных вычислений непосредственно от разрядности почти не зависит. При этом скорость работы процессора сильно зависит от тактовой частоты и его архитектуры, особенно от способности выполнять несколько команд одновременно (наличия конвейерной обработки). Так вот, процессор БК-0010, представлявший первое поколение 16-разрядных микропроцессоров (МП), как и большинство применявшихся в то время зарубежных 16-разрядных процессоров, на практике по скорости чаще всего мало отличался от типичных 8-разрядных моделей, зато К1801ВМ1 был гораздо удобнее для программиста, поскольку имел чрезвычайно удачную и любимую многими систему команд машины PDP-11. Процессор БК работал на достаточно высокой частоте 3 МГц (причём К1801ВМ1 мог штатно работать на частоте до 5 МГц, а на практике и до 6 МГц), однако сильно тормозился контроллером памяти и дисплея, снижавшим его производительность примерно на 20-30%. В результате максимальная скорость процессора при исполнении программ в ОЗУ была всего 250 тысяч оп/с. Впрочем, 16-разрядная архитектура с удачной системой команд позволяла БК вполне уверенно конкурировать по скорости с типичными 8-разрядными ПК, оснащёнными процессорами с максимальной производительностью 500–1000 тыс. оп/с.

Рис. 10. КР1801ВМ1 - вариант К1801ВМ1 в более дешёвом пластиковом корпусе и без позолоты на выводах (в серии БК использовались обе разновидности - и в пластиковом, и в металло-керамическом корпусе)

ОЗУ и ПЗУ

Кроме процессора, важное значение имеют и другие параметры компьютера: объём оперативной и постоянной памяти, графические и звуковые возможности, особенности клавиатуры, способность работать с внешними устройствами, возможности расширения. По этим параметрам БК-0010 находится на вполне нормальном среднем уровне, не слишком выделяясь в ту или иную сторону от зарубежных аналогов середины 1980-х. А советских аналогов в то время просто не было. Оперативная память (оперативное запоминающее устройство - ОЗУ) имела размер 32 килобайта (Кбайт) и была поровну поделена между видеопамятью, в которой хранилось изображение, выводимое на экран, и памятью для программ пользователя. То есть для хранения программ и данных выделялось всего около 16 Кбайт - это совсем не много, но и не так уж мало: аналогичная ситуация с памятью, а то и гораздо хуже, была и на многих зарубежных домашних ПК. Даже первые IBM PC в самой простой, но отнюдь не дешёвой (1565 долл. без всякой периферии) комплектации имели всего 16 Кбайт ОЗУ, наряду с недорогими вариантами таких популярных ПК тех лет, как ZX Spectrum, Acorn BBC и других. А известнейший Commodore VIC–20 (предшественник Commodore 64), в начале 1980-х первым среди всех ПК преодолевший планку в 1 млн проданных экземпляров, имел всего 5 (пять!) Кбайт ОЗУ. Кстати, главный американский заочный конкурент БК - TI-99/4A (также имевший 16-разрядный процессор), был укомплектован просто издевательским ОЗУ пользователя - всего-навсего 256 байт! Правда, видеопамять у 99/4А тоже 16 Кбайт. Под постоянную память (ПЗУ) в БК-0010 было отведено 32 Кбайта, из которых использовалось обычно лишь 24 Кбайта, то есть установлено 3 микросхемы по 8 Кбайт и одна панелька оставалась пустой - туда при необходимости можно было воткнуть ПЗУ с программами пользователя. Причём два гнезда для ПЗУ (одно из которых пустое) находились под специальной съёмной крышкой, расположенной прямо на передней панели БК слева от клавиатуры. То есть для замены ПЗУ даже не нужно было разбирать корпус. Забегая вперёд, заметим, что и клавиатура БК-0010 предполагала простую возможность замены обозначений клавиш, т.е. разработчики предусмотрели всё, чтобы пользователь мог легко адаптировать его под свои собственные разные задачи, заменяя ПЗУ и даже меняя обозначения клавиш. Впрочем, конечно, подавляющее большинство владельцев БК использовали стандартные ПЗУ из комплекта ПК и совершенно не испытывали потребности в замене раскладки клавиатуры. К тому же, здесь есть ещё одна «маленькая деталь»: сделать собственные ПЗУ для замены штатных было совсем не просто - микросхемы постоянной памяти КР1801РЕ2, использовавшиеся в БК, программировались только на заводе в процессе изготовления кристалла микросхемы (это были так называемые «масочные ПЗУ»), и «прошить» их самостоятельно, с помощью какого-либо программатора, было нельзя; вместо КР1801РЕ2 можно было использовать аналогичные по структуре ППЗУ (программируемые постоянные ЗУ) К573РФ3 с ультрафиолетовым (УФ) стиранием, но они были очень дефицитны и малодоступны; использовать какие-то более распространённые микросхемы (например, популярные 8-разрядные ППЗУ с УФ-стиранием), теоретически, было вполне возможно, но более сложно из-за специфичности архитектуры КР1801РЕ2 и К573РФ3 (они специально рассчитаны на подключение к 16-разрядной шине МПИ).

Посмотрим, что находилось в ПЗУ БК-0010. Главная его часть - программа-монитор и драйверы устройств, занимавшие одну 8-Кбайт микросхему КР1801РЕ2. Здесь находились важнейшие драйверы, обеспечивающие ввод с клавиатуры, вывод на экран, работу с магнитофоном и т. д., а также простая программа-монитор, которая использовалась в основном для загрузки и запуска программ в машинных кодах. Вторая микросхема ПЗУ на 8 Кбайт - это тестово-диагностическая программа, позволявшая проверить работоспособность всех устройств БК. Естественно, на нормально работающем компьютере она была просто не нужна и вообще использовалась очень редко, поскольку с надёжностью у этого ПК особых проблем не было. Наконец, третью микросхему занимал интерпретатор языка Фокал (расшифровывается как «формульный калькулятор», а не «фортран-паскаль», как некоторые думали). Наличие в ПЗУ Фокала вместо уже стандартного в то время Бейсика служило одной из главных мишеней для критиков БК-0010. Действительно, программ на Бейсике уже в то время публиковалось огромное количество, а Фокал был известен даже не всем программистам. Однако сам по себе Фокал считался простым и достаточно удобным языком, позволявшим создавать программы любого назначения. Хотя у него имелись некоторые важные отличия от Бейсика, они были направлены на упрощение программирования, так что освоение Фокала выглядело ничуть не более сложным, чем обучение Бейсику. В общем, владельцы БК быстро привыкали к Фокалу, и особых неудобств от его наличия вместо Бейсика, вроде бы, не испытывали. При этом Бейсик тоже можно было использовать, загружая его в оперативную память с магнитофона. Правда, ОЗУ пользователя итак было невелико, так что в этом случае для программ на Бейсике оставались считанные килобайты.

Использование в БК-0010 Фокала вместо Бейсика являлось большой загадкой для всех его владельцев. Однако всё объясняется просто: дело в том, что на момент начала выпуска БК для подобных ПК уже был почти подходящий интерпретатор Бейсика - так называемый Бейсик-ДВК (версия, адаптированная для компьютеров ДВК), но он отличался чрезвычайно низкой скоростью работы и отсутствием поддержки графики. Вряд ли разработчиков БК сильно смутила скорость работы, скорее они просто не смогли уместить эту версию Бейсика, переделанную для БК с добавлением графических и других команд, в 8 Кбайт ПЗУ. В то же время, для PDP-совместимых компьютеров существовала версия интерпретатора Фокала размером около 6 Кбайт, которая была расширена простейшими функциями работы с графикой и магнитофоном, и даже после этого легко поместилась в 8 Кбайт ПЗУ вместе с полными текстами сообщений об ошибках и краткой справкой об управляющих клавишах, командах и функциях Фокала. К тому же программы на Фокале работали примерно на треть быстрее, чем программы на Бейсике ДВК. В этих условиях разработчики БК-0010 приняли в 1983 году самое простое решение - не пытаться создать новый Бейсик размером до 8 Кбайт или отвести под него уже 16 Кбайт, либо как-то ужать существующий Бейсик-ДВК (а он уже был очень упрощённой версией), а взять уже готовый, очень компактный интерпретатор Фокала. Впрочем, разработку нового транслятора Бейсика специально для БК всё же заказали Вильнюсскому госуниверситету, и в 1985 году вышла первая его версия размером 9 Кбайт для загрузки в ОЗУ БК с кассеты, а в 1986 году - 24-килобайтная версия для размещения в ПЗУ. О вильнюсском Бейсике речь также пойдёт несколько ниже.

Графика и звук

Теперь давайте посмотрим на изобразительные возможности БК-0010. Он имеет чисто графический экран с двумя основными разрешениями: 256 строк по 512 точек в строке и 256 строк по 256 точек. Первое поддерживает только 2 цвета для любой точки, второе - 4 цвета, причём эти цвета постоянны - чёрный, красный, зелёный и синий. Белый цвет в цветном режиме не отображается. Программируемой палитры нет. Специального текстового режима с минимальным объёмом видеопамяти нет - как и на многих других ПК, символы выводятся в графическом режиме в виде маленьких картинок (а это значит, что есть возможность без проблем показывать на экране любые символы любых алфавитов). На экране отображается 24 строки по 32 или 64 символа в строке, вверху экрана есть также служебная строка, на которой выводятся текущие режимы работы и подсказка о назначении «функциональных» клавиш. Имеется достаточно редкая для того времени функция аппаратного плавного вертикального скроллинга - прокрутки экрана.

Вообще, БК имеет два видеовыхода - цветной RGB для подключения цветного монитора или телевизора (ТВ) и чёрно-белый композитный - для подключения чёрно-белого монитора или ТВ. Правда, во многих БК выход RGB на заводе почему-то не устанавливался, и его приходилось допаивать уже самому владельцу ПК. Высокое разрешение 512 × 256 нормально поддерживалось только чёрно-белым выходом, а при подключении через цветной изображение на экране в таком разрешении приобретало странный вид с непонятными цветными контурами и точками. При этом разобрать надписи можно, но нормальной такую работу не назовёшь. Владельцам цветных телевизоров приходилось подключать БК двумя кабелями - один от чёрно-белого выхода БК к композитному входу телевизора, а другой - от цветного выхода БК к RGB-входу ТВ, а в процессе работы переключать входы в зависимости от разрешения, используемого в программе. Впрочем, большинство программ, особенно игр, задействовало только цветной режим с разрешением 256 × 256, и частое переключение не требовалось. К тому же при работе в Фокале, Бейсике или системном мониторе можно было с клавиатуры быстро переключать разрешение экрана, приводя его к нужному виду.

Рис. 12. БК-0010: разъемы питания, параллельного интерфейса, выхода на ч/б телевизор или монитор, шины МПИ и магнитофона; выход RGB (для цветного изображения) отсутствует, как и у многих других экземпляров БК (разъем и несколько других недостающих деталей можно было впаять на плату самостоятельно, также надо было проделать и недостающее отверстие в корпусе для него)

Кстати, подключить БК, как и почти любые другие отечественные ПК, к цветному телевизору в цветном режиме было не так-то просто: большинство телевизоров не имели никакого RGB-входа, хотя на многих моделях его установка была предусмотрена. Это было вызвано тем, что до массового появления домашних ПК к видеовходам просто-напросто нечего было подключать. А те устройства, вроде видеомагнитофонов или игровых телеприставок, которые работали в паре с телевизором, почти всегда имели самый обычный антенный выход, подключавшийся соответственно к антенному входу любого ТВ. В общем, владельцам БК либо приходилось делать несложную доработку своих телевизоров либо лицезреть даже на цветном телевизоре только чёрно-белое изображение.

Нужно заметить, что на БК был ещё так называемый режим расширенной памяти (РП), в который можно было быстро переключиться с клавиатуры. В этом режиме для вывода изображения отводилась только верхняя четверть экрана, зато ОЗУ пользователя расширялось до 28 Кбайт. То есть была возможность при необходимости сильно увеличить длину программ, не требующих задействования всего экрана - например, для каких-то сложных расчётов или баз данных и т. д. Интересно, что некоторые программы вроде копировщиков файлов использовали часть экранной памяти для хранения программ и данных и без перехода в режим РП - тогда на экране появлялись области «шума» из случайных точек случайного цвета.

Звуковые способности у БК-0010 самые обычные - никакого специального звукогенератора, звук воспроизводится чисто программно изменением бита в регистре (точнее, 2-х битов). Такое решение было очень характерно для многих советских и зарубежных ПК того времени. Встречались даже компьютеры совсем без звука - например, «Роботрон-1715» (ГДР). Конечно, звучание такого синтезатора, как правило, было совсем простым - обычно одноголосный звук с прямоугольной волновой формой одинаковой амплитуды и всё. Хотя при более хитрых алгоритмах вывода звука на БК можно было синтезировать и многоголосную музыку и шумовые эффекты и даже имитировать изменение громкости. Кроме того, использование специального встроенного аппаратного таймера БК позволяло также получить интересные звуковые эффекты. Однако в моменты воспроизведения звука процессор БК, как правило, был полностью загружен, поэтому вывод звука в процессе игры сильно тормозил работу, а о постоянном звучании музыки в игре речи обычно вообще не шло. В некоторых играх музыка всё же звучала, но выводилась она короткими фрагментами (в промежутках между которыми процессор успевал выполнять другие задачи вроде перемещения объектов на экране) или использовались более сложные алгоритмы, задействующие встроенный таймер и т.д.

Клавиатура

Ещё один интересный момент - клавиатура БК-0010. Самый первый вариант БК снабжался так называемой мембранной клавиатурой, представлявшей собой совершенно ровную поверхность с отпечатанными обозначениями клавиш. Под рисунком каждой клавиши в некотором углублении находятся контакты, которые замыкаются довольно сильным нажатием пальца. Эта конструкция, как и на других ПК, использовавших подобный вариант клавиатуры (например, Atari 400), сильно отличалась от привычных объёмных клавиш типа пишущей машинки и вызывала много нареканий. В результате производители БК через некоторое время заменили мембранную клавиатуру на другой вариант, внешне похожий, но внутри заметно отличный: вместо мембранной плёночной клавиатуры были установлены нормальные кнопочные переключатели с невысокими пластиковыми площадками-толкателями, а сверху всё это было накрыто бумажным листом с цветными обозначениями клавиш и прозрачной защитной плёнкой. Работать с такой клавиатурой было намного приятнее, хотя опять же привычной тактильной связи, характерной для объёмных клавиш, здесь не было - поверхность клавиатуры была совершенно гладкая, да и ход клавиш был совсем небольшой. Тем не менее, этот вариант оказался достаточно удачным и надёжным. Общее количество клавиш - 86 штук, что очень даже немало. К примеру, у знаменитого ZX Spectrum их было всего 40. При этом у БК клавиши разного назначения выделены разными цветами.

Рис. 13. Чрезвычайно функциональная клавиатура БК-0010: 86 кнопок разного назначения, множество клавиш для редактирования текста и выбора режимов, на буквенных клавишах нанесены также символы псевдографики

Бросается в глаза не только весёленькая расцветка клавиатуры, но и большое количество непривычных и загадочных клавиш с русскими обозначениями: ГРАФ, ШАГ, ПОВТ, БЛОК РЕД, ИНД СУ, ЗАП, УСТ ТАБ, СБР ТАБ, ВС, ГТ и т. д. А ведь все они выполняли какие-то важные функции, иначе зачем было их выносить на клавиатуру в качестве отдельных кнопок. Например, кнопка ГРАФ переводит ПК в режим непосредственного рисования на экране, когда вместо привычного текстового появляется «графический» курсор, который можно перемещать с помощью стрелок, а кнопками ЗАП и СТИР включать режимы записи или стирания, чтобы курсор оставлял след (можно выбрать нужный цвет) или стирал ранее нарисованное. То есть разработчики БК предусмотрели даже простейший графический редактор, встроенный в ПЗУ, и этот «редактор», несмотря на примитивность, оказался очень полезен - он активно использовался для ввода в ПК даже весьма сложной графики (обычно она сначала рисовалась на миллиметровке или школьной тетради в клетку, а перевести её по точкам на экран было уже совсем просто, причём необходимости использовать более сложный графический редактор часто просто не было). Кнопки УСТ ТАБ и СБР ТАБ позволяют устанавливать или удалять на экране произвольные позиции табуляции (тоже весьма полезная функция), ГТ перемещает курсор на 8 позиций вправо, ШАГ позволяет выполнять программу на Фокале или Бейсике пошагово (очень удобно при отладке программ), ИНД СУ включает отображение на экране управляющих символов (аналог кнопки “Пи” в современном MS Word). Кнопка ПОВТ служит для повтора последней нажатой клавиши (автоповтора при долгом удержании кнопки у БК в стандартном режиме не было). Кстати, особенностью контроллера клавиатуры БК было то, что он не мог отслеживать несколько одновременно нажатых кнопок - код клавиши выдавался только один, что несколько затрудняло управление в играх. Впрочем, при использовании нестандартных приёмов можно было определить и несколько нажатых клавиш. К тому же почти во всех играх был предусмотрен выбор клавиш самим пользователем. А ещё в играх здорово помогал джойстик, который в этом случае, конечно, был намного удобнее клавиатуры.

Надо сказать, разработчики компьютера довольно быстро отреагировали на критику пользователей и в 1986 году создали усовершенствованный вариант БК под названием БК-0010-01, в котором исправили два наиболее спорных момента: во-первых, наконец, поместили в ПЗУ Бейсик вместо Фокала, а во-вторых, поменяли клавиатуру на привычный вариант с объёмными полноходовыми кнопками. При этом клавиш стало несколько меньше - 74 и качество клавиатуры вызвало не меньше замечаний, чем у первых моделей. Дело в том, что клавиши БК-0010-01 имели не слишком удачную конструкцию и были очень подвержены такому явлению, как «дребезг контактов», когда при однократном нажатии кнопки выдаётся несколько одинаковых символов. Эта проблема в большей или меньшей степени присутствует во всех типах клавиатур, но обычно легко решается программным или аппаратно–программным способом. К сожалению, у БК-0010-01 предусмотренные конструкторами меры по защите от дребезга контактов оказались недостаточными, и в этом плане новая клавиатура была явно хуже старой. Впрочем, пользователи БК, как могли, сами решали эту проблему, переделывая разными способами клавиатуру или просто работая на ней короткими чёткими ударами. Интересно, что в новой модификации БК была убрана съёмная крышка на передней панели для быстрой замены ПЗУ, да и возможность замены обозначений клавиш тоже пропала со сменой типа клавиатуры - то есть возможности адаптации компьютера под задачи пользователя несколько снизились. Видимо, это было сделано в связи с очень малой востребованностью этих функций в реальной жизни.

Рис. 14. БК-0010-01: вариант с надёжной плёночной клавиатурой (современного типа); от клавиатуры с механическими кнопками отличается ровными (без выступов) боковыми сторонами

Рис. 15. БК 0010-01: «дешёвый» вариант - все микросхемы в пластиковых корпусах. ПЗУ без панелек. 45 микросхем (на одно ПЗУ больше, чем у БК-0010)

Бейсик в ПЗУ БК-0010-01 занимал целых 3 микросхемы - 24 Кбайта и представлял собой так называемый вильнюсский Бейсик, разработанный в середине 1980-х в Вильнюсском университете - очень интересный вариант транслятора компилирующего типа, позволявший выполнять многие программы в разы или даже в десятки раз быстрее, чем это делали интерпретаторы Фокала или Бейсика ДВК. При этом для пользователя работа с таким транслятором почти ничем не отличалась от работы с обычным интерпретатором. Бейсик БК был очень развитой версией, аналогичной стандарту MSX (M achines with S oftware eX changeability) и поддерживающей почти все его графические и другие операторы, способный работать с целыми числами, а также вещественными одинарной и двойной точности. Правда, были у вильнюсского Бейсика и недостатки - например, невозможность размещения нескольких операторов в одной строке и большие требования к объёму памяти. Первое ограничение - один оператор в строке - было очень странным и необъяснимым (тем более, что упрощённая 9-килобайтная версия этого же Бейсика, предназначенная для загрузки в ОЗУ, позволяла писать несколько операторов в строке!), а с памятью ситуация была такая: поскольку Бейсик БК после подачи команды RUN (запуск на исполнение) сначала транслировал программу в особый промежуточный код, который затем исполнялся гораздо быстрее, чем это делали классические интерпретаторы, получается, что в памяти БК должны были храниться как исходный текст программы, так и как бы скомпилированный вариант или, по крайней мере, нужно было резервировать место под скомпилированную программу. В общем, программа на Бейсике могла занимать лишь половину пользовательской памяти БК, а фактически даже меньше - порядка 7 Кбайт, ведь нужно было ещё оставить место под переменные и служебные данные. При этом программа на Фокале могла занимать порядка 15 Кбайт. Так что ситуация с памятью у Бейсика БК была очень странная - максимальная длина программы на Бейсике была в 3 с лишним раза меньше, чем размер самого транслятора Бейсика. С другой стороны, 7-ми Кбайт всё же хватало для составления почти любых учебных программ, а также для многих расчётов и даже вполне приличных игр. К тому же не следует забывать о режиме расширенной памяти, позволявшем увеличить размер программ почти в 2 раза за счёт уменьшения видеопамяти.

Рис. 16. Фрагмент программы на Вильнюсском Бейсике БК-0010-01: в цветном режиме цвет текста по умолчанию - красный (белый в этом режиме у БК отсутствует), сверху - служебная строка с индикаторами текущих режимов работы (загадочные символы слева - это «подсказки» назначения «функциональных» клавиш (на БК называемых «ключами»), т. е. первые буквы операторов Бейсика, вводимых при нажатии на «ключи» К1-К10)

Для совместимости с первым вариантом БК в комплекте БК-0010-01 поставлялся специальный блок МСТД, подключаемый к системному разъёму и содержащий две микросхемы ПЗУ - с Фокалом и тестово-диагностической системой. Таким образом, объём ПЗУ у БК-0010-01 мог быть до 48 Кбайт (но одновременно использовалось не более 32-х) - в 2 раза больше, чем у прежнего БК-0010.

Рис. 17. Клавиатура у БК 0010-01 более традиционная - с объемными кнопками. Клавиш 74 - на 12 меньше, чем у БК-0010, и на основных клавишах нет символов псевдографики

Интересно, что выпуск усовершенствованного варианта БК-0010-01 вовсе не означал автоматического прекращения производства старого. Оба компьютера - БК-0010 и БК-0010-01 - несколько лет выпускались одновременно. При этом вариант -01 был на 50 рублей дороже - он обычно стоил 650 рублей (а в самом начале 1990-х - 750 руб).

О памяти, звуке и периферии

Ещё несколько слов об оперативной памяти БК. Конечно, её объём был маловат для работы с большими программами или стандартными операционными системами, но создатели программ очень активно использовали драйверы устройств и знакогенератор, находящиеся в ПЗУ всех версий БК, что позволяло сократить размер программ на несколько килобайт. Стандартное, несменяемое ПЗУ БК-0010 содержало драйверы вывода текста на экран, рисования точек и линий, ввода с клавиатуры, чтения с магнитофона и записи на него и другие. Оно же содержало и графические образы всех символов, отображаемых на экране. Это значительно облегчало задачу программиста и сокращало требования к объёму ОЗУ. Впрочем, возможность задействования ресурсов штатного ПЗУ активно использовалась и на других ПК (например, на «Спектруме»), но не на всех – скажем, у «Вектора-06Ц» в ПЗУ никаких драйверов устройств и знакогенераторов просто не было, всё это должно было загружаться в ОЗУ, являясь составной частью любой программы, и это несколько сокращало, так сказать, полезный объём ОЗУ пользователя и увеличивало на несколько килобайт размер программ. С другой стороны, по этой причине в большинстве программ и игр на БК используется одинаковый шрифт и очень похожее оформление заставок игр, в то время как на «Векторе» оформление гораздо разнообразнее.

О выводе звука создатели ПК того времени особо не заботились - в советских компьютерах не было ни выхода на наушники, ни специального линейного выхода. В каждом ПК был маленький, но довольно громкий динамик или пьезодинамик, а для получения большей громкости и лучшего качества использовался магнитофонный разъём ПК, куда поступал звук не только с магнитофонного выхода, но и с выхода отдельного звукосинтезатора, если он был. К этому разъёму легко подключался любой усилитель, но чаще всего в его роли выступал тот же магнитофон, который ставился на паузу в режиме записи. Соответственно, наушники подключались уже к магнитофону или усилителю.

К концу 1980-х годов для БК-0010 выпускалось несколько дополнительных устройств, расширяющих его возможности – например, джойстики для игр, манипулятор «мышь» под романтичным названием “Марсианка”, простой многоголосный музыкальный синтезатор “Менестрель”, контроллер флоппи-дисководов и даже компактный рулонный графопостроитель.

Рис. 18. Отличный герконовый мини-джойстик (серийная модель), оснащённый специальным разъемом для подключения к БК

БК-0011 и БК-0011М

Советские покупатели домашних ПК были, как правило, людьми образованными и прекрасно осведомлёнными о зарубежных достижениях в этой сфере. Они вовсе не были на всё согласными и неразборчивыми потребителями - наоборот, наши пользователи близко к сердцу принимали любые недостатки отечественной техники и с удовольствием слали разработчикам и изготовителям первых ПК свои замечания и предложения по их усовершенствованию. Главными недостатками БК считались малый объём ОЗУ, малое число отображаемых цветов, сравнительно медленный процессор, нестандартная клавиатура и наличие в ПЗУ Фокала вместо Бейсика. Как уже упоминалось, часть этих недостатков было исправлено в 1986-87 году выпуском БК-0010-01. В те же годы была разработана и значительно усовершенствованная модель , имеющая в 4 раза большее ОЗУ - 128 Кбайт (при этом ОЗУ пользователя (96–112 Кбайт) - в 6-7 раз больше, чем у БК-0010!), более высокую тактовую частоту (4 МГц вместо 3-х), контроллер флоппи-дисководов, два экранных буфера по 16 Кбайт и разные варианты цветовой палитры.

Рис. 19. БК-0011 - внешне практически полная копия БК-0010-01 (но опять появилась сдвижная крышка над панельками с ПЗУ)

Рис. 20. Основная плата БК-0011: 57 микросхем (на 12 больше, чем у БК-0010-01), всего одна панелька для пользовательского ПЗУ

Однако, по имеющимся данным, серийный выпуск БК-0011 начался только в 1989 году, причём через год она была заменена на БК-0011М - модель, имевшую улучшенную совместимость с БК-0010. Внешне БК-0011 была копией БК-0010-01, но внутри отличия довольно большие. К сожалению, вопреки ожиданиям многих пользователей, в новой модели не было существенных изменений графических возможностей – ни увеличения числа одновременно отображаемых цветов до 16, ни программируемой палитры. Разработчики добавили только выбор одной из 16-ти фиксированных палитр и второй кадровый буфер.

Рис. 21. Загадочный набор палитр БК-0011/0011М: хорошо видно, что во всех палитрах нулевой цвет всегда чёрный, в четырёх палитрах используются лишь два цвета (включая чёрный), две палитры полностью одинаковы, синий цвет задействован только в двух палитрах. Заметим, что нулевая палитра (первый столбец слева) – это все цвета, доступные на БК-0010/0010-01. Спасибо Алексею Морозову (vinxru) за наглядное отображение палитр БК-0011/0011М

То есть графика в программах для БК-0011/0011М стала заметно разнообразнее - в частности, появился-таки белый цвет в цветном режиме! - но радикального её улучшения не произошло. Впрочем, в плане графики БК-11/11М среди массовых советских домашних ПК уступали только «Вектору-06Ц», ПК8000 и, отчасти, клонам «Спектрума» - остальные компьютеры одновременно отображали либо те же 4 цвета, либо 8 цветов в низком разрешении, либо имели монохромную графику (белое на чёрном), либо вообще не имели графического режима.

Рис. 22. БК-0011М: никаких заметных отличий в дизайне от БК-0010-01 и БК-0011. Как и у других моделей БК, корпус, в зависимости от завода-изготовителя, мог быть не только традиционно чёрным: у разных моделей встречались также светло-серый, бежевый и тёмно-коричневый.

Рис. 23. Внутренняя конструкция БК-0011М: рядом с клавиатурой находится дополнительная плата с основной частью микросхем ПЗУ и пустыми панельками под ПЗУ пользователя

Рис. 24. Плата БК-0011М внешне полностью аналогична плате БК-0011. В пустое синее гнездо ПЗУ на левом краю основной платы вставляется разъем шлейфа модуля дополнительного ПЗУ (слева на снимке)

Рис. 25. Контроллер дисководов на основе БМК К1801ВП1-128 и ПЗУ с загрузчиком ОС К1801РЕ2-326, входивший в стандартный комплект БК-0011 и БК-0011М с момента их появления в 1989 году, вызвал бурный рост разработок дисковых операционных систем для БК и стал основой для множества других вариантов, которые могли содержать статическое ОЗУ (объемом 8 или 16 Кбайт) вместо ПЗУ, либо и ОЗУ, и ПЗУ вместе и т. д. Фото Н.Зимина

Внешняя память

В качестве внешнего запоминающего устройства в первые годы жизни БК-0010 использовались обычные бытовые магнитофоны. Стандартная скорость записи выбрана достаточно высокой – 1200 бит в секунду (у многих зарубежных ПК 1980-х она в 2-4 раза ниже), то есть загрузка программ занимала примерно 1–2 минуты, и это было вполне терпимо. Причём в этой части конструкции разработчики БК-0010 использовали оригинальное решение – для вывода на магнитофон задействовалось 2 бита выходного регистра (т.е. фактически 2-битный ЦАП), а не один, как у всех остальных ПК. Это позволяло использовать для записи на магнитофон как минимум три уровня сигнала, а не два, как обычно, что увеличивало надёжность хранения данных за счёт использования для более коротких импульсов более высокого уровня сигнала. Вообще, на одну 60-минутную кассету при стандартной скорости записи помещалось около 500 Кбайт данных - а это порядка 30–50 типичных программ. Кроме обычного формата записи энтузиастами было создано несколько так называемых турбо-копировщиков, позволявших увеличить скорость записи в несколько раз. Соответственно увеличивалась ёмкость кассеты и уменьшалось время загрузки программ. В общем, магнитофоны и кассеты в качестве средств хранения программ и данных были не таким уж плохим вариантом, поскольку магнитофон итак был практически в каждом доме, а кассеты тогда стоили гораздо дешевле дискет и были гораздо доступнее. Правда, использование магнитофона для разработки программ сильно замедляло и усложняло этот процесс, и здесь уже дисковод для гибких магнитных дисков оказывался более чем кстати. Возможность подключения БК к дисководам реализована в конце 1980-х годов, и в короткое время для БК было создано или адаптировано не меньше десятка дисковых операционных систем. Впрочем, дисководы тогда стоили очень дорого – нередко в разы больше самого ПК. Например, цена обычного 5,25-дюймового привода в магазинах «Электроника» достигала 1500–2000 рублей. Поэтому большинство владельцев БК и в 1990-е годы продолжали пользоваться магнитофонами и кассетами.

Рис. 26. Заставка ANDOS (с крутящейся трёхмерной надписью!) - популярной операционной системы для БК-0010-01, а также БК-0011 и БК-0011М (ANDOS была удобна тем, что имела формат дисков, совместимый с IBM PC, что позволяло легко обмениваться файлами между БК и PC-совместимыми ПК)

Рис. 27. Заставка MK-DOS - ещё одной популярной ОС для семейства БК-0010/0011, вышедшей одной из последних для БК: в 1992 году (заставка недвусмысленно копирует логотип MS Windows); MK-DOS, в отличие от ANDOS, несовместима по формату дискет с IBM PC, зато совместима с несколькими другими ОС для БК; для работы с файлами в MK-DOS также используется файловый менеджер, аналогичный Norton Commander

Рис. 28. Файловый менеджер ANDOS: как и большинство других файловых оболочек тех лет, внешне копировал суперпопулярную программу Norton Commander для IBM-совместимых ПК

Программы

Во многих статьях о БК-0010 в 1980–1990-е критиковалось отсутствие в комплекте поставки большого количества программ или сложность их приобретения. Это, в общем-то, обычная проблема для любых только что выпущенных компьютеров, и БК, конечно, не был исключением. Хотя программы активно разрабатывались профессиональными программистами и энтузиастами, приобрести их поначалу было непросто, поскольку заводам-изготовителям это было не очень-то интересно (их профиль – выпуск электронной техники, а не тиражирование программ на кассетах), а фирм-распространителей программ для домашних ПК в середине 1980-х ещё просто не существовало. Тем не менее, владельцы этих компьютеров, конечно, с самого начала обменивались программами и информацией, а к концу 1980-х появились кооперативы, занимающиеся тиражированием и распространением ПО для БК-0010 и других домашних компьютеров, причём к этому времени для БК уже было создано огромное количество программ самого разного назначения, в том числе, естественно, игр, обучающих программ, системных и прикладных. Например, на БК встречалось как минимум три версии Бейсика – вильнюсский вариант в ПЗУ объёмом 24 Кбайт, его сокращённая версия объёмом всего 9 Кбайт для загрузки в ОЗУ (для варианта БК, имеющего в ПЗУ Фокал вместо Бейсика) и чистый интерпретатор Бейсик-ДВК. Из языков программирования, соответственно, был также популярен Фокал в ПЗУ объёмом 8 Кбайт, для которого создавались полезные расширения (Focod, XFocal) и даже компиляторы. Другая интересная разработка, ориентированная в основном на сферу образования - так называемый, Т-язык, интерпретатор которого позволял создавать довольно быстрые и красочные обучающие, демонстрационные и игровые программы. На БК были и трансляторы таких языков, как Форт и Си. Но, безусловно, главный язык программирования для создания серьёзных программ - это Ассемблер, родной язык микропроцессора ПК, и для него существовало множество различных трансляторов, в том числе объединённых с редактором текста, а также дизассемблеры и отладчики. Кстати, система команд процессора БК-0010, как и других моделей на основе архитектуры PDP-11, считается одной из наиболее удобных, универсальных и эффективных. Поэтому программирование на Ассемблере БК достаточно просто осваивалось не только программистами, но и любителями-энтузиастами, что позволило в достаточно короткие сроки создать для БК большую библиотеку ПО. Сильно упрощало разработку программ и наличие в ПЗУ компьютера стандартных драйверов ввода-вывода с доступом через программное прерывание EMT. Причём использование этих драйверов было подробно описано в документации, идущей в комплекте к каждому БК. Много хороших игровых, обучающих и прикладных программ создано и на вильнюсском Бейсике, который, будучи как бы полукомпилятором, отличался очень высокой скоростью выполнения простых операций, особенно с целыми числами. При этом в программах на Бейсике часто использовались также и подпрограммы в машинных кодах, позволяющие ещё больше ускорить какие-то важные действия вроде вывода графики на экран.

Для БК известно более 800 игр на Ассемблере, а также множество - на Бейсике и Фокале. Общий уровень игр высокий, очень много игр оригинальных или почти оригинальных, а не «содранных» один в один с популярных иностранных компьютеров. Отмечу, что, если первые игры для БК часто были чёрно-белыми, особенно те, что перенесены с компьютеров ДВК, то к концу 1980-х программисты уже вовсю использовали цветовые возможности ПК, создавая красочные заставки, задействуя псевдоцвета (смешивая основные цвета в шахматном порядке или полосами и т.п.) для преодоления ограничения в 4 отображаемых цвета, программно реализуя цветные «спрайты» с точным наложением на сложный фон.

БК: итоги

Подводя итоги в рассказе о первом советском бытовом компьютере «Электроника БК-0010», давайте ещё раз отметим его сильные и слабые стороны.
Сильные стороны. В целом, компьютер получился, безусловно, удачный. Симпатичный и компактный корпус, высокое качество изготовления, полностью 16-разрядная архитектура с очень удобной системой команд микропроцессора - это однозначные плюсы.
Недостатки и спорные моменты. Небольшой объём ОЗУ и малое число отображаемых цветов – с одной стороны, конечно, минус, особенно для конца 1980-х и начала 1990-х, хотя в начале 1980-х такая память и такие графические возможности были вполне обычными и на других ПК. С другой стороны - памяти-то могло быть ещё меньше (как у некоторых популярных зарубежных ПК начала 1980-х) и хорошо, что поддержка цвета и графики вообще предусмотрена разработчиками БК, поскольку в те годы вполне обычными были и компьютеры вовсе без графики и цвета, с чисто текстовым монохромным экраном, как, например, знаменитые TRS-80, Commodore PET или Sinclair ZX81, или, позднее, отечественные ПК на основе «Радио-86РК». Использование в ПЗУ Фокала вместо Бейсика в первых вариантах БК - также для кого-то недостаток, но можно воспринимать это и как одну из «изюминок» нашего первопроходца, отличавшую его от большой массы зарубежных аналогов, всех как один оснащённых Бейсиком.

Сравнение с западными ПК

Сравнивая БК-0010 с иностранными домашними компьютерами того времени, можно заметить, что по всем параметрам он выглядит вполне достойно, и широко распространённый миф о какой-то «отсталости» и неоригинальности советских компьютеров в этом случае абсолютно не подтверждается. Если посмотреть на широко известные иностранные ПК, появившиеся примерно в то же время, т. е. в 1982–1984 годах, то ничего сверхъестественного мы не увидим - ни каких-то мощных процессоров, ни огромного объёма памяти, ни невероятной графики. В качестве процессоров использовались всё те же 8-разрядные модели, что и в середине-конце 1970-х, с тактовой частотой от 1 до 4 МГц, в среднем мало отличавшиеся по скорости от 16-битного процессора БК-0010 с частотой 3 МГц. Оперативная память составляла от 8 до 64 Кбайт (чаще всего от 32 до 64) , видеопамять - от 6 до 20 Кбайт, ПЗУ - от 16 до 32 Кбайт. У БК, напомню, оперативная память была 32 Кбайт, видеопамять - 16 Кбайт, ПЗУ - 24 (БК-0010) или 32–48 (48 - у БК-0010-01 с блоком МСТД) Кбайт, то есть никаких отличий в худшую сторону от среднего зарубежного уровня у БК мы не видим, скорее наоборот. С графическими возможностями ситуация интереснее: с одной стороны, многие «иностранцы» в те годы уже поддерживали более многоцветную графику - обычно 8 или 15–16 цветов, вместо 4-х у БК, но графика значительной части зарубежных ПК была ориентирована исключительно на игры, как, например, у Commodore 64, Atari или MSX, к тому же отличаясь большими ограничениями в плане разрешения экрана и произвольного выбора цветов точек. К примеру, у знаменитого ZX Spectrum при доступных 15 цветах есть очень серьёзные ограничения, связанные с атрибутной структурой цветного изображения - в каждом знакоместе экрана размером 8 х 8 точек (а это 64 точки) можно использовать лишь 2 цвета, что приводит к полной неспособности выводить детализированное многоцветное изображение. В результате из-за сложности формирования динамичной цветной картинки многие игры для него имели просто двухцветное игровое поле, т.е. фактически монохромную графику, а в неигровой сфере графика «Спектрума» отличалась ярко выраженным так называемым блочным эффектом, когда при выводе сложной картинки вместо чётких разноцветных точек и линий отображались непонятные и совершенно незапланированные цветные квадратики. Похожая проблема есть и у ПК стандарта MSX - у них в графическом режиме тоже подобная атрибутная графика с 15-ю цветами, но размер блока гораздо меньше - 1х8 точек. Здесь при выводе произвольной графики артефакты менее заметны, но также очень даже присутствуют. В то же время БК-0010 имеет меньшее число доступных цветов, зато позволяет свободно выбирать из них цвет любой точки без всяких атрибутных ограничений, что даёт возможность отображать гораздо более чёткую и правильную произвольную графику. Кроме того, те же MSX и ZX Spectrum имеют только одно разрешение экрана и притом невысокое - 256 × 192 точки, а БК поддерживает не только среднее разрешение - 256 × 256, но и высокое - 512 х 256, что очень важно и полезно для серьёзного использования ПК, такого как редактирование текста, работа с таблицами, графиками и т.д. Также можно заметить, что ни MSX, ни «Спектрум» не имеют плавного аппаратного вертикального сдвига экрана, а у БК он предусмотрен, что очень важно, прежде всего, для игровых и некоторых других программ, выводящих динамичную графику (да и просто для работы с текстом). У таких домашних ПК, как Commodore 64 и Atari 400/800/XL/XE графические возможности хорошие, но они полностью ориентированы на игры. В неигровой сфере их способности также сильно ограничены. Скажем, самый распространённый домашний ПК всех времён и народов - Commodore 64 - имел такие параметры отображения графики: при разрешении 320×200 точек в каждом знакоместе 8х8 точек было доступно лишь 2 цвета, произвольно выбираемых из палитры в 16 цветов (т.е. полностью аналогично «Спектруму»); при низком разрешении 160 × 200 точек в каждом знакоместе доступно уже 4 цвета (один из которых общий для всего экрана) - это уже неплохо, но разрешение слишком слабое, с очень заметной пикселизацией; высокого разрешения у «Коммодора 64» вообще не было; кроме того, интерпретатор Бейсика в ПЗУ «Коммодора» совсем не поддерживал никаких операторов для вывода графики - ни точек, ни линий, ни окружностей и т.д. - всё это предлагалось рисовать, ни много, ни мало, записывая соответствующие данные прямо в видеопамять компьютера командой POKE (!). Кстати, игры для С64 и «Атари» также чаще всего использовали сравнительно низкое разрешение порядка 160 × 200 точек (а у «Атари» и меньше), что зачастую делало графику в играх достаточно грубой, простоватой и несовременной, и сравнительно богатая цветовая палитра не могла спасти ситуацию. Еще одна популярная модель (гораздо более дорогая, чем ранее упомянутые) - Apple IIe - имела также странные параметры графики: хорошее основное разрешение 280 × 192 точки при 6 цветах, но с особыми ограничениями на выбор цветов, привязанными к американскому стандарту цветного телевидения NTSC. Качество цветной графики у неё как в играх, так и в неигровой сфере обычно было достаточно примитивным. Даже текст на цветном мониторе у Apple II выводился с очень заметными цветными помехами. Наконец, даже у появившихся в 1983 году довольно дорогих IBM PC/XT основными видеокартами были CGA, отображавшими в цветном графическом режиме одновременно лишь 4 цвета, правда с возможностью выбора из двух или трёх палитр, но подбор цветов в палитрах вызывал ещё больше вопросов, чем у БК. Кстати, процессор у PC/XT (Intel 8088) хоть и относился к классу почти 16-разрядных, но также не показывал выдающихся скоростных данных - во многих тестах PC/XT находился примерно на уровне массовых 8-разрядных моделей.

Как уже говорилось, звуковые способности БК-0010 и БК-0011 достаточно обычные, примерно такие же, как у Apple IIe, ZX Spectrum и IBM PC. Звук воспроизводился чисто программно с существенной загрузкой процессора, поэтому непосредственно во время игры звуковые эффекты, как правило, были минимальными и кратковременными, а музыка играла обычно только на заставках и в паузах. В то же время, игровые зарубежные ПК - такие, как Commodore 64, Atari и MSX - имели более сложные звуковые синтезаторы, позволявшие выводить трёхканальную музыку и эффекты без загрузки процессора, поэтому звуковое и музыкальное оформление игр на этих ПК, безусловно, более богатое. Тем не менее, БК не был чисто игровым ПК, также как, например, и Apple II, и IBM PC, поэтому отсутствие продвинутого звукового генератора для него вполне простительно и оправданно.

Вообще, здесь напрашивается интересная мысль, что БК-0010 и БК-0011 по своим характеристикам действительно ближе к таким универсальным и даже профессиональным компьютерам, как Apple IIe, Acorn BBC и IBM PC, поскольку видеосистема БК также ориентирована на отображение произвольной графики, а не игровой, звуковой генератор также характерен больше для неигровых ПК, да и 16-битный процессор используется примерно такой же, как в отечественных профессиональных ПК и микро-ЭВМ серий ДВК, «Электроника» и других. Соответственно, по большому счёту, такие ПК заслуживают более серьёзного и уважительного отношения, чем компьютеры-игрушки или игровые приставки, ориентированные исключительно на такое интересное, но, к сожалению, абсолютно бесполезное занятие, как компьютерные игры. Впрочем, это, конечно, не значит, что для БК не было игр - очень даже были, и много, и хороших, и часто ничуть не хуже, чем на зарубежных игровых ПК. Но владелец БК мог не только играть, но и, к примеру, заниматься творчеством, составляя программы для рисования на экране цветных графиков, узоров, витражей, фрактальных множеств, клеточных автоматов и т.д. и т.п., получая при этом четкое и детальное цветное изображение (хоть и не многоцветное), а не месиво из цветных квадратиков и прямоугольников, как на ZX Spectrum, MSX или С64.

В целом, можно ещё раз сделать вывод, что БК-0010 был на очень приличном уровне для недорогого домашнего ПК и вполне мог конкурировать с распространёнными 8-битными зарубежными моделями (а 16- и 32-битные зарубежные ПК стоили многократно дороже). Отдельные недостатки БК-0010 - такие, как сравнительно небольшой объём оперативной памяти и малое число отображаемых цветов - были почти исправлены в модели БК-0011/0011М. Программное обеспечение для БК - наиболее развитое среди советских домашних ПК. Вообще, серия БК-0010/БК-0011 была одной из наиболее массовых в СССР, входя в пятёрку самых распространённых в СССР компьютеров (наряду с IBM-совместимыми, Spectrum-совместимыми, УКНЦ и ДВК) - по имеющимся данным, за все годы производства таких компьютеров было выпущено около 160 тысяч. При этом БК использовались не только дома, но и как учебные ПК, а также частично и как профессиональные либо управляющие ЭВМ.

Кто первый?

Наконец, затронем подробнее ещё один интересный момент, связанный с БК-0010 – был ли он действительно первым в мире домашним полностью 16-разрядным ПК? Во многих источниках написано именно так, хотя разобраться досконально в этом вопросе совсем не просто. В начале 1980-х годов персональные компьютеры начали выпускать сотни фирм по всему миру, включая США, Великобританию, Германию, Францию, Японию, Южную Корею, Гонконг, Австралию, Бразилию, соцстраны и т.д. Однако если посмотреть на известные модели, о которых можно найти достоверную информацию в Интернете, получается, что действительно до 1983-85 года 16-разрядных домашних ПК (во всяком случае, массово доступных по цене) не выпускалось, и первым недорогим полностью 16-битным был именно наш БК-0010! Это, на первый взгляд, довольно странно, поскольку сами 16-разрядные микропроцессоры появились ещё в середине-конце 1970-х. В частности тот же Intel 8088 (16-битный внутри и 8-битный снаружи), ставший основой для первых IBM PC, был заявлен ещё в 1979 году. Более того, на рубеже 1970-х и 1980-х годов появились и практически 32-разрядные микропроцессоры вроде знаменитого Motorola 68000. Однако в те годы производители и потребители домашних компьютеров были вполне удовлетворены и возможностями самых дешёвых 8-разрядных процессоров. К тому же конкуренция заставляла заботиться о минимальной себестоимости продукции, а 16- и 32–разрядные процессоры были в разы дороже, как и другие компоненты для таких ПК. Так что, как ни странно, именно в СССР, где не было никакой конкуренции и «рыночной целесообразности», без особой шумихи был впервые разработан и с 1983-84 года начал производиться недорогой 16-битный домашний компьютер.

Нередко встречается утверждение, что американская фирма Texas Instruments - очень известный в то время производитель калькуляторов, часов и другой электронной техники - ещё в 1979 году выпустила на рынок 16-битную модель TI-99/4, и именно этот ПК был первым в мире 16-разрядным домашним компьютером. Однако при этом не учитывается, что TI-99/4, как и выпущенный в 1981 году немного усовершенствованный TI-99/4A, имея действительно 16-разрядный процессор, не был полностью 16-разрядным ПК. Более того, он фактически даже и не был ПК в привычном смысле этого слова, поскольку не имел оперативной памяти пользователя! Первоначально 99/4 создавался как почти 8-битный ПК (а конструктивно - скорее игровая приставка с клавиатурой) со специальным процессором, содержащим встроенные 8 Кб ПЗУ и 256 байт ОЗУ, который был 16-битным лишь внутри, а все остальные компоненты должны были оставаться 8-битными. В результате из-за технологических трудностей разработка процессора провалилась, и TI была вынуждена использовать в этом ПК уже выпускавшийся 16-битный процессор TMS9900, а конструкция ПК стала совсем странной: процессор, 256 байт статического «сверхоперативного» ОЗУ и примерно треть ПЗУ (8 Кб из 26) были 16-битными, всё остальное - 8-битным (видеоконтроллер, ОЗУ видеоконтроллера (оно же частично заменяло отсутствующее основное пользовательское ОЗУ), внешнее ОЗУ (покупка которого обязательно требовалась для работы многих программ и устройств), основная часть встроенного ПЗУ, внешние картриджи ПЗУ). Более того, поскольку в штатном варианте ПК хранить программы в машинном коде было просто негде, разработчики 99/4 придумали специальный язык GPL, интерпретатор которого разместили в 16-битном «системном» ПЗУ, а все программы предлагалось выпускать на специальных 8-битных картриджах ПЗУ, причём не в машинных кодах, а на GPL - они должны были считываться из картриджей как набор данных (с побайтным регистровым доступом) и исполняться интерпретатором GPL! Все эти несуразности, вызванные неудачей в разработке микропроцессора с 8-битной внешней шиной и стремлением заставить пользователей покупать достаточно дорогие картриджи (специальные чипы для которых производила только TI), привели к появлению одного из самых странных ПК, в котором благородная идея использования достаточно мощного 16-битного процессора и хорошего видеоконтроллера (8-битного) была сразу обесценена отсутствием пользовательского ОЗУ, 8-битным доступом к большей части внутренней и внешней памяти, а также использованием для написания программ не ассемблера, а интерпретируемого языка GPL.

Отметим, что в самих же США компьютеры, имевшие 16-битную внутреннюю конструкцию процессора, но 8-битную внешнюю (или 32-битную внутреннюю и 16-битную внешнюю) редко называли 16-разрядными (32-разрядными) - обычно указывалось лишь то, что у них 16-битный (32-битный) процессор. И это вполне понятно - ведь в таких ПК разрядность большинства важнейших компонентов (ОЗУ, ПЗУ, контроллеров) определялась именно разрядностью внешней шины данных процессора. В советской терминологии подобные ПК обычно именовались «частично 16-разрядными» («частично 32-разрядными») или «8/16-разрядными» («16/32-разрядными»). Яркие представители такого класса ПК - IBM PC и PC/XT. Они тоже имели 16-битную внутреннюю архитектуру процессора (с 8-битной внешней шиной), но 8-битную память (ОЗУ и ПЗУ) и 8-битные контроллеры устройств (видеокарты, контроллеры дисководов и жёстких дисков, внешних портов и т.д.), что позволяло несколько уменьшить себестоимость компьютера. Однако называть такие ПК настоящими 16-битными было бы, конечно, совсем нелогично - все их компоненты (кроме внутренней структуры процессора) были 8-битными.

Советский же БК-0010 имел не только 16-разрядный процессор, но и 16-разрядный доступ ко всей оперативной и постоянной памяти, и 16-разрядные контроллеры дисплея и параллельного порта, что давало ему право называться настоящим, полностью 16-разрядным ПК.

Кстати, у персональных компьютеров IBM полностью 16-разрядная модель IBM PC/AT на базе процессора 80286 появилась лишь в 1984-м году, и стоила она в самой базовой конфигурации (без жёсткого диска, монитора и видеокарты!) от 4000 долларов.

Первая советская электронно-вычислительная машина была сконструирована и введена в эксплуатацию недалеко от города Киева. С появлением первого компьютера в Союзе и на территории континентальной Европы связывают имя Сергея Лебедева (1902-1974 гг.). В 1997 году ученая мировая общественность признала его пионером вычислительной техники, и в том же году Международное компьютерное общество выпустило медаль с надписью: «С.А. Лебедев - разработчик и конструктор первого компьютера в Советском Союзе. Основоположник советского компьютеростроения». Всего при непосредственном участии академика было создано 18 электронно-вычислительных машин, 15 из которых переросли в серийное производство.

Сергей Алексеевич Лебедев - основоположник вычислительной техники в СССР

В 1944-м, после назначения на должность директора Института энергетики АН УССР, академик с семьей переезжает в Киев. До создания революционной разработки остается еще долгих четыре года. Данный институт специализировался по двум направлениям: электротехническое и теплотехническое. Волевым решением директор разделяет два не совсем совместимых научных направления и возглавляет Институт электроники. Лаборатория института переезжает в предместье Киева (Феофания, бывший монастырь). Именно там и воплощается в жизнь давнишняя мечта профессора Лебедева - создать электронно-цифровую счетную машину.

Первый компьютер СССР

В 1948 году модель первого отечественного компьютера была собрана. Устройство занимало почти все пространство комнаты площадью в 60 м 2 . В конструкции было так много элементов (особенно нагревательных), что при первом запуске машины выделилось столько тепла, что пришлось даже разобрать часть кровли. Первую модель советского компьютера назвали просто - Малая Электронная Счетная Машина (МЭСМ). Она могла производить до трех тысяч счетно-вычислительных операций в минуту, что по меркам того времени было заоблачно много. В МЭСМ был применен принцип электронной ламповой системы, который уже апробирован западными коллегами («Колосс Марк 1» 1943 г., «ЭНИАК» 1946 г.).

Всего в МЭСМ было использовано порядка 6 тысяч различных электронных ламп, устройству требовалась мощность в 25 кВт. Программирование происходило за счет ввода данных с перфолент или в результате набора кодов на штекерном коммутаторе. Вывод данных производился посредством электромеханического печатающего устройства или путем фотографирования.

Параметры МЭСМ:

• двоичная с фиксированной запятой перед старшим разрядом система счета;
• 17 разрядов (16 плюс один на знак);
• емкость ОЗУ: 31 для чисел и 63 для команд;
• емкость функционального устройства: аналогичная ОЗУ;
• трехадресная система команд;
• производимые вычисления: четыре простейших операции (сложение, вычитание, деление, умножение), сравнение с учетом знака, сдвиг, сравнение по абсолютной величине, сложение команд, передача управления, передача чисел с магнитного барабана и пр.;
• вид ПЗУ: триггерные ячейки с вариантом использования магнитного барабана;
• система ввода данных: последовательная с контролем через систему программирования;
• моноблочное универсальное арифметическое устройство параллельного действия на триггерных ячейках.

Несмотря на максимально возможную автономную работу МЭСМ, определение и устранение неполадок все же происходило вручную или посредством полуавтоматического регулирования. Во время испытаний компьютеру было предложено решить несколько задач, после чего разработчики заключили, что машина способна производить вычисления, неподвластные человеческому разуму. Публичная демонстрация возможностей малой электронной счетной машины произошла в 1951 году. С этого момента устройство считается введенным в эксплуатацию первым советским электронно-вычислительным аппаратом. Над созданием МЭСМ под руководством Лебедева работало всего 12 инженеров, 15 техников и монтажниц.

Несмотря на ряд существенных ограничений, первый компьютер, сделанный в СССР, работал в соответствии с требованиями своего времени. По этой причине машине академика Лебедева было доверено проводить расчеты по решению научно-технических и народно-хозяйственных задач. Опыт, накопленный в процессе разработки машины, был использован при создании БЭСМ, а сама МЭСМ рассматривалась в качестве действующего макета, на котором отрабатывались принципы построения большой ЭВМ. Первый «блин» академика Лебедева на пути развития программирования и разработок широкого круга вопросов вычислительной математики не оказался комом. Машину применяли как для текущих задач, так и рассматривали прототипом более усовершенствованных аппаратов.

Успех Лебедева был высоко оценен в высших эшелонах власти, и в 1952 году академик получил назначение на руководящую должность института в Москве. Малая электронная счетная машина, произведенная в единичном экземпляре, использовалась до 1957 года, после чего устройство демонтировали, разобрали на составляющие и поместили в лабораториях Политехнического института в Киеве, где части МЭСМ служили студентам в лабораторных исследованиях.

ЭВМ серии «М»

Пока академик Лебедев работал над электронно-вычислительным устройством в Киеве, в Москве образовывалась отдельная группа электротехников. Сотрудники Энергетического института имени Кржижановского Исаака Брука (электротехник) и Башира Рамеева (изобретатель) в 1948 году подают в патентное бюро заявку на регистрацию проекта собственной ЭВМ. В начале 50-х Рамеев становится руководителем отдельной лаборатории, где и предназначалось появиться этому устройству. Буквально за один год разработчики собирают первый прототип машины М-1. По всем техническим параметрам это было устройство, намного уступающее МЭСМ: всего 20 операций в секунду, тогда как машина Лебедева показывала результат в 50 операций. Неотъемлемым преимуществом М-1 были ее габариты и энергопотребление. В конструкции использовано всего 730 электрических ламп, они требовали 8 кВт, а весь аппарат занимал лишь 5 м 2 .

В 1952-м году появилась М-2, производительность которой выросла в сто раз, а число ламп увеличилось лишь вдвое. Этого удалось достичь за счет использования управляющих полупроводниковых диодов. Но инновации требовали больше энергии (М-2 потребляла 29 кВт), да и площадь конструкция заняла в четыре раза больше, чем предшественница (22 м 2). Счетных возможностей данного устройства вполне хватало для реализации ряда вычислительных операций, но серийное производство так и не началось.

«Малютка» ЭВМ М-2

Модель М-3 снова стала «малюткой»: 774 электронные лампы, потребляющие энергию в размере 10 кВт, площадь - 3 м 2 . Соответственно, уменьшились и вычислительные возможности: 30 операций в секунду. Но для решения многих прикладных задач этого вполне было достаточно, поэтому М-3 выпускалась небольшой партией, 16 штук.

В 1960 году разработчики довели производительность машины до 1000 операций в секунду. Данную технологию заимствовали далее для электронно-вычислительных машин «Арагац», «Раздан», «Минск» (произведены в Ереване и в Минске). Эти проекты, реализованные параллельно с ведущими московскими и киевскими программами, показали серьёзные результаты уже позже, в период перехода ЭВМ на транзисторы.

«Стрела»

Под руководством Юрия Базилевского в Москве создается ЭВМ «Стрела». Первый образец устройства был завершен в 1953 году. «Стрела» (как и М-1) содержала память на электронно-лучевых трубках (МЭСМ использовала триггерные ячейки). Проект данной модели компьютера был настолько удачным, что на Московском заводе счетно-аналитических машин началось серийное производство этого типа продукции. Всего за три года было собрано семь экземпляров устройства: для пользования в лабораториях МГУ, а также в вычислительных центрах Академии наук СССР и ряда министерств.

ЭВМ «Стрела»

«Стрела» выполняла 2 тысячи операций в секунду. Но аппарат был весьма массивным и потреблял 150 кВт энергии. В конструкции использовалось 6,2 тысячи ламп и более 60 тысяч диодов. «Махина» занимала площадь в 300 м 2 .

БЭСМ

После перевода в Москву (в 1952 году), в Институт точной механики и вычислительной техники, академик Лебедев взялся за производство нового электронно-вычислительного устройства - Большой Электронной Счетной Машины, БЭСМ. Заметим, что принцип построения новой ЭВМ во многом был заимствован у ранней разработки Лебедева. Реализация данного проекта послужила началом самой успешной серии советских компьютеров.

БЭСМ осуществляла уже до 10 000 исчислений в секунду. При этом использовалось всего 5000 ламп, а потребляемая мощность составляла 35 кВт. БЭСМ являлась первой советской ЭВМ «широкого профиля» - её изначально предполагалось предоставлять учёным и инженерам для проведения расчетов различной сложности.

Модель БЭСМ-2 разрабатывалась для серийного производства. Число операций в секунду довели до 20 тысяч. После испытаний ЭЛТ и ртутных трубок, в данной модели оперативная память уже была на ферритовых сердечниках (основной тип ОЗУ на следующие 20 лет). Серийное производство, начавшееся на заводе имени Володарского в 1958 году, показало результаты в 67 единиц техники. БЭСМ-2 положила начало разработок военных компьютеров, руководивших системами ПВО: М-40 и М-50. В рамках этих модификаций был собран первый советский компьютер второго поколения - 5Э92б, и дальнейшая судьба серии БЭСМ уже оказалась связана с транзисторами.

Переход на транзисторы в советской кибернетике прошёл плавно. Особо уникальных разработок в этот период отечественного компьютеростроения не значится. В основном старые компьютерные системы переукомплектовывали под новые технологии.

Большая электронная счетная машина (БЭСМ)

Полностью полупроводниковая ЭВМ 5Э92б, спроектированная Лебедевым и Бурцевым, была создана под конкретные задачи противоракетной обороны. Она состояла из двух процессоров (вычислительного и контроллера периферийных устройств), имела систему самодиагностики и допускала «горячую» замену вычислительных транзисторных блоков. Производительность равнялась 500 тысячам операций в секунду для основного процессора и 37 тысяч – для контроллера. Столь высокая производительность дополнительного процессора была необходима, поскольку в связке с компьютерным блоком работали не только традиционные системы ввода-вывода, но и локаторы. ЭВМ занимала больше 100 м 2 .

Уже после 5Э92б разработчики снова возвратились к БЭСМ. Основная задача здесь - производство универсальных компьютеров на транзисторах. Так появились БЭСМ-3 (осталась в качестве макета) и БЭСМ-4. Последняя модель была выпущена в количестве 30 экземпляров. Вычислительная мощность БЭСМ-4 - 40 операций в секунду. Устройство в основном применялось как «лабораторный образец» для создания новых языков программирования, а также как прототип для конструирования более усовершенствованных моделей, таких как БЭСМ-6.

За всю историю советской кибернетики и вычислительной техники БЭСМ-6 считается самой прогрессивной. В 1965 году это компьютерное устройство было самым передовым по управляемости: развитая система самодиагностики, несколько режимов работы, обширные возможности по управлению удалёнными устройствами, возможность конвейерной обработки 14 процессорных команд, поддержка виртуальной памяти, кэш команд, чтение и запись данных. Показатели вычислительных способностей - до 1 млн операций в секунду. Выпуск данной модели продолжался вплоть до 1987 года, а использование - до 1995-го.

«Киев»

После того, как академик Лебедев отбыл в «Златоглавую», его лаборатория вместе с персоналом перешла под руководство академика Б.Г. Гнеденко (директор Института математики АН УССР). В этот период был взят курс на новые разработки. Так, зарождается идея создания компьютера на электронных лампах и с памятью на магнитных сердечниках. Он получил название «Киев». При его разработке впервые был применен принцип упрощенного программирования - адресный язык.

В 1956 году бывшую лебедевскую лабораторию, переименованную в Вычислительный центр, возглавил В.М. Глушков (сегодня данное отделение действует как Институт кибернетики имени академика Глушкова НАН Украины). Именно под началом Глушкова «Киев» удалось завершить и ввести в эксплуатацию. Машина остается на службе в Центре, второй образец компьютера «Киев» был приобретен и собран в Объединенном институте ядерных исследований (г. Дубна, Московская область).

Виктор Михайлович Глушков

Впервые в истории применения компьютерной техники, с помощью «Киева» удалось наладить дистанционное управление технологическим процессами металлургического комбината в Днепродзержинске. Заметим, что объект испытаний был удален от машины почти на 500 километров. «Киев» был вовлечен в ряд экспериментов по искусственному интеллекту, машинному распознаванию простых геометрических фигур, моделированию автоматов для распознавания печатных и письменных букв, автоматическому синтезу функциональных схем. Под руководством Глушкова на машине была апробирована одна из первых систем управления базами данных реляционного типа («Автодиректор»).

Хотя основу устройства составляли те же электронные лампы, у «Киева» уже было феррит-трансформаторное ЗУ с объемом в 512 слов. Также аппарат использовал блок внешней памяти на магнитных барабанах с общим объемом в девять тысяч слов. Вычислительная мощность этой модели компьютера в триста раз превышала возможности МЭСМ. Структура команд - аналогичная (трехадресная на 32 операции).

«Киев» имел собственные архитектурные особенности: в машине был реализован асинхронный принцип передачи управления между функциональными блоками; несколько блоков памяти (ферритовая оперативная память, внешняя память на магнитных барабанах); ввод и вывод чисел в десятичной системе счисления; пассивное запоминающее устройство с набором констант и подпрограмм элементарных функций; развитая система операций. Устройство производило групповые операции с модификацией адреса для повышения эффективности обработки сложных структур данных.

В 1955 году лаборатория Рамеева переехала в Пензу для разработки ещё одной ЭВМ под названием «Урал-1» - менее затратной, от того и массовой машины. Всего 1000 ламп с энергопотреблением в 10 кВт - это позволило существенно снизить производственные затраты. «Урал-1» выпускался до 1961-го года, всего было собрано 183 компьютера. Их устанавливали в вычислительных центрах и конструкторских бюро по всему миру. Например, в центре управления полётами космодрома «Байконур».

«Урал 2-4» также был на электронных лампах, но уже использовал оперативную память на ферритовых сердечниках, выполнял по несколько тысяч операций в секунду.

Московский государственный университет в это время проектирует собственный компьютер - «Сетунь». Он также пошел в массовое производство. Так, на Казанском заводе вычислительных машин было выпущено 46 таких компьютеров.

«Сетунь» - электронно-вычислительное устройство на троичной логике. В 1959 году эта ЭВМ со своими двумя десятками вакуумных ламп выполняла 4,5 тысячи операций в секунду и потребляла 2,5 кВт энергии. Для этого использовались феррито-диодные ячейки, которые советский инженер-электротехник Лев Гутенмахер опробовал ещё в 1954 году при разработке своей безламповой электронной вычислительной машины ЛЭМ-1.

«Сетуни» благополучно функционировали в различных учреждениях СССР. При этом создание локальных и глобальных компьютерных сетей требовало максимальную совместимость устройств (т.е. двоичная логика). Будущее компьютеров стояло за транзисторами, тогда как лампы оставались пережитком прошлого (как когда-то механические реле).

«Сетунь»

«Днепр»

В свое время Глушкова называли новатором, он не раз выдвигал смелые теории в области математики, кибернетики и вычислительной техники. Многие из его инноваций были поддержаны и внедрены в жизнь еще при жизни академика. Но всецело оценить тот весомый вклад, который сделал ученый в развитие этих направлений, помогло время. С именем В.М. Глушкова отечественная наука связывает исторические вехи перехода от кибернетики к информатике, а там - к информационным технологиям. Институт кибернетики АН УССР (до 1962 года - Вычислительный центр АН УССР), возглавляемый выдающимся ученым, специализировался на усовершенствовании компьютерной вычислительной техники, разработке прикладного и системного программного обеспечения, систем управления промышленным производством, а также сервисов обработки информации прочих сфер деятельности человека. В Институте были развернуты масштабные исследования по созданию информационных сетей, периферии и компонентов к ним. Можно с уверенностью заключить, что в те годы усилия ученых были направлены на «покорение» всех основных направлений развития информационных технологий. При этом любая научно обоснованная теория тут же воплощалась в жизнь и находила свое подтверждение на практике.

Следующий шаг в отечественном компьютеростроении связан с появлением электронно-вычислительного устройства «Днепр». Этот аппарат стал первым для всего Союза полупроводниковым управляющим компьютером общего назначения. Именно на базе «Днепра» появились попытки серийного производства компьютерно-вычислительной техники в СССР.

Эта машина была разработана и сконструирована всего за три года, что считалось очень незначительным временем для такого проектирования. В 1961 году произошло переоснащение многих советских промышленных предприятий, и управление производством легло на плечи ЭВМ. Глушков позже попытался объяснить, почему удалось так быстро собрать аппараты. Оказывается, еще на стадии разработок и проектирования ВЦ тесно сотрудничал с предприятиями, где предполагалось установить компьютеры. Анализировались особенности производства, этапность, а также выстраивались алгоритмы всего технологического процесса. Это позволило более точно запрограммировать машины, исходя из индивидуальных промышленных особенностей предприятия.

Было проведено несколько экспериментов с участием «Днепра» по удаленному управлению производствами разной специализации: сталелитейным, судостроительным, химическим. Заметим, что в этот же период западные конструкторы спроектировали аналогичный отечественному полупроводниковый компьютер универсального управления RW300. Благодаря проектированию и введению в эксплуатацию ЭВМ «Днепр» удалось не только сократить дистанцию в развитии компьютерной техники между нами и Западом, но и практически ступать «нога в ногу».

Компьютеру «Днепр» принадлежит еще одно достижение: устройство производилось и использовалось как основное производственно-вычислительное оборудование на протяжении десяти лет. Это (по меркам компьютерной техники) достаточно значительный срок, так как для большинства подобных разработок этап модернизации и усовершенствования исчислялся пятью-шестью годами. Эта модель компьютера была настолько надежной, что ей было доверено отслеживать экспериментальный космический полет шатлов «Союз-19» и «Аполлон», состоявшийся в 1972 году.

Впервые отечественное компьютеростроение вышло на экспорт. Также был разработан генеральный план строительства специализированного завода по производству вычислительной компьютерной техники - завод вычислительных и управляющих машин (ВУМ), расположенный в Киеве.

А в 1968 году небольшой серией была выпущена полупроводниковая ЭВМ «Днепр 2». Эти компьютеры имели более массовое назначение и использовались для выполнения различных вычислительных, производственных и планово-экономических задач. Но серийное производство «Днепр 2» было вскоре приостановлено.

«Днепр» отвечал следующим техническим характеристикам:

• двухадресная система команд (88 команд);
• двоичная система счисления;
• 26 двоичных разрядов с фиксированной запятой;
• оперативное запоминающее устройство на 512 слов (от одного до восьми блоков);
• вычислительная мощность: 20 тысяч операций сложения (вычитания) в секунду, 4 тысячи операций умножения (деления) в тех же временных частотах;
• размер аппарата: 35-40 м 2 ;
• энергопотребление: 4 кВт.

«Промінь» и ЭВМ серии «МИР»

1963 год становится переломным для отечественного компьютеростроения. В этот год на заводе по производству вычислительных машин в Северодонецке производится машина «Промінь» (с укр. - луч). В этом аппарате впервые были использованы блоки памяти на металлизированных картах, ступенчатое микропрограммное управление и ряд других инноваций. Основным назначением этой модели компьютера считалось произведение инженерных расчетов различной сложности.

Украинский компьютер «Промінь» («Луч»)

За «Лучом» в серийное производство поступили компьютеры «Промінь-М» и «Промінь-2»:

• объем ОЗУ: 140 слов;
• ввод данных: с металлизированных перфокарт или штекерный ввод;
• количество одномоментно запоминающихся команд: 100 (80 - основные и промежуточные, 20 - константы);
• одноадресная система команд с 32 операциями;
• вычислительная мощность – 1000 простейших задач в минуту, 100 вычислений по умножению в минуту.

Сразу за моделями серии «Промінь» появилось электронно-вычислительное устройство с микропрограммным выполнением простейших вычислительных функций - МИР (1965 г.). Заметим, что в 1967 году на мировой технической выставке в Лондоне машина МИР-1 получила достаточно высокую экспертную оценку. Американская компания IBM (ведущий мировой производитель-экспортер компьютерной техники в то время) даже приобрел несколько экземпляров.

МИР, МИР-1, а за ними вторая и третья модификации были поистине непревзойденным словом техники отечественного и мирового производства. МИР-2, например, успешно соревновалась с универсальными компьютерами обычной структуры, превосходящими ее по номинальному быстродействию и объему памяти во много раз. На этой машине впервые в практике отечественного компьютеростроения был реализован диалоговый режим работы, использующий дисплей со световым пером. Каждая из этих машин была шагом вперед на пути построения разумной машины.

С появлением этой серии устройств в работу был внедрен новый «машинный» язык программирования - «Аналитик». Алфавит для ввода состоял из заглавных русских и латинских букв, алгебраических знаков, знаков выделения целой и дробной части числа, цифры, показателей порядка числа, знаков препинания и так далее. При вводе информации в машину можно было пользоваться стандартными обозначениями элементарных функций. Русские слова, например, «заменить», «разрядность», «вычислить», «если», «то», «таблица» и другие использовались для описания вычислительного алгоритма и обозначения формы выходной информации. Любые десятичные значения можно было вводить в произвольной форме. Все необходимые параметры вывода программировались в период постановки задач. «Аналитик» позволял работать с целыми числами и массивами, редактировать введенные или уже запущенные программы, менять разрядность вычислений путем замены операций.

Символическая аббревиатура МИР была ни чем иным, как аббревиатура основного назначения устройства: «машина для инженерных расчетов». Эти устройства принято считать одними из первых персональных компьютеров.

Технические параметры МИР:

• двоично-десятичная система счисления;
• фиксированная и плавающая запятая;
• произвольная разрядность и длина производимых расчетов (единственное ограничение накладывал объем памяти - 4096 символов);
• вычислительная мощность: 1000-2000 операций в секунду.

Ввод данных осуществлялся за счет печатающего клавиатурного устройства (электрической машинки Zoemtron), идущего в комплекте. Соединение комплектующих происходило посредством микропрограммного принципа. В последствии благодаря этому принципу удалось усовершенствовать как сам язык программирования, так и прочие параметры устройства.

Супермашины серии «Эльбрус»

Выдающийся советский разработчик В.С. Бурцев (1927-2005 гг.) в истории отечественной кибернетики считается главным конструктором первых в СССР суперкомпьютеров и вычислительных комплексов для систем управления реального времени. Он разработал принцип селекции и оцифровки сигнала радиолокации. Это позволило произвести первую в мире автоматическую съемку данных с обзорной радиолокационной станции для наведения истребителей на воздушные цели. Успешно проведенные эксперименты по одновременному сопровождению нескольких целей легли в основу создания систем автонаведения на цель. Такие схемы строились на базе вычислительных устройств «Диана-1» и «Диана-2», разработанных под руководством Бурцева.

Далее группа ученых разработала принципы построения вычислительных средств противоракетной обороны (ПРО), что привело к появлению радиолокационных станций точного наведения. Это был отдельный высокоэффективный вычислительный комплекс, позволяющий с максимальной точностью производить автоматическое управление за сложными, разнесенными на большие расстояния объектами в режиме онлайн.

В 1972 году для нужд ввозимых комплексов противовоздушной обороны были созданы первые вычислительные трехпроцессорные машины 5Э261 и 5Э265, построенные по модульному принципу. Каждый модуль (процессор, память, устройство управления внешними связями) был полностью охвачен аппаратным контролем. Это позволило осуществлять автоматическое резервное копирование данных в случае, если происходили сбои или отказ в работе отдельных комплектующих. Вычислительный процесс при этом не прерывался. Производительность данного устройства была для тех времен рекордной - 1 млн операций в секунду при очень малых размерах (менее 2 м 3). Эти комплексы в системе С-300 по сей день используются на боевом дежурстве.

В 1969 году была поставлена задача разработать вычислительную систему с производительностью 100 млн операций в секунду. Так появляется проект многопроцессорного вычислительного комплекса «Эльбрус».

Разработка машин «запредельных» возможностей имела характерные отличия наряду с разработками универсальных электронно-вычислительных систем. Здесь предъявлялись максимальные требования как к архитектуре и элементной базе, так и к конструкции вычислительной системы.

В работе над «Эльбрусом» и рядом предшествующих им разработок ставились вопросы эффективной реализации отказоустойчивости и непрерывного функционирования системы. Поэтому у них появились такие особенности, как многопроцессорность и связанные с ней средства распараллеливания ветвей задачи.

В 1970 году началось плановое строительство комплекса.

В целом «Эльбрус» считается полностью оригинальной советской разработкой. В него были заложены такие архитектурные и конструкторские решения, благодаря которым производительность МВК практически линейно возрастала при увеличении числа процессоров. В 1980 году «Эльбрус-1» с общей производительностью 15 млн операций в секунду успешно прошел государственные испытания.

МВК «Эльбрус-1» стал первой в Советском Союзе ЭВМ, построенной на базе ТТЛ-микросхем. В программном отношении ее главное отличие - ориентация на языки высокого уровня. Для данного типа комплексов были также созданы собственная операционная система, файловая система и система программирования «Эль-76».

«Эльбрус-1» обеспечивала быстродействие от 1,5 до 10 млн операций в секунду, а «Эльбрус-2» - более 100 млн операций в секунду. Вторая ревизия машины (1985 год) представляла собой симметричный многопроцессорный вычислительный комплекс из десяти суперскалярных процессоров на матричных БИС, которые выпускались в Зеленограде.

Серийное производство машин такой сложности потребовало срочного развертывания систем автоматизации проектирования компьютеров, и эта задача была успешно решена под руководством Г.Г. Рябова.

«Эльбрусы» вообще несли в себе ряд революционных новшеств: суперскалярность процессорной обработки, симметричная многопроцессорная архитектура с общей памятью, реализация защищенного программирования с аппаратными типами данных - все эти возможности появились в отечественных машинах раньше, чем на Западе. Созданием единой операционной системы для многопроцессорных комплексов руководил Б.А. Бабаян, в свое время отвечавший за разработку системного программного обеспечения БЭСМ-6.

Работа над последней машиной семейства, «Эльбрус-3» с быстродействием до 1 млрд. операций в секунду и 16 процессорами, была закончена в 1991 году. Но система оказалась слишком громоздкой (за счет элементной базы). Тем более, что на тот момент появились более экономически выгодные решения строительства рабочих компьютерных станций.

Вместо заключения

Советская промышленность была в полной мере компьютеризирована, но большое количество слабо совместимых между собой проектов и серий привело к некоторым проблемам. Основное «но» касалось аппаратной несовместимости, что мешало созданию универсальных систем программирования: у всех серий были разные разрядности процессоров, наборы команд и даже размеры байтов. Да и массовым серийное производство советских компьютеров вряд ли можно назвать (поставки происходили исключительно в вычислительные центры и на производство). В то же время отрыв американских инженеров увеличивался. Так, в 60-х годах в Калифорнии уже уверенно выделялась Силиконовая долина, где вовсю создавались прогрессивные интегральные микросхемы.

В 1968 году была принята государственная директива «Ряд», по которой дальнейшее развитие кибернетики СССР направлялось по пути клонирования компьютеров IBM S/360. Сергей Лебедев, остававшийся на тот момент ведущим инженером-электротехником страны, отзывался о «Ряде» скептически. По его мнению, путь копирования по определению являлся дорогой отстающих. Но другого способа быстро «подтянуть» отрасль никто не видел. Был учреждён Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники в Москве, основной задачей которого стало выполнение программы «Ряд» - разработки унифицированной серии ЭВМ, подобных S/360.

Результат работы центра - появление в 1971 году компьютеров серии ЕС. Несмотря на сходство идеи с IBM S/360, прямого доступа к этим компьютерам советские разработчики не имели, поэтому проектирование отечественных машин начиналось с дизассемблирования программного обеспечения и логического построения архитектуры на основании алгоритмов её работы.