Золотые вехи в развитии информационных технологий в Украине

Выдающиеся достижения наших земляков - компьютерных пионеров, оказавшихся вне Украины

Михаил Александрович Карцев

М.А. Карцев (1923-1983) принадлежит к той категории ученых, полное признание огромных заслуг которых приходит лишь после смерти. Академическая элита не удостоила его высоких званий. Лишь десять лет спустя после его ухода из жизни основанный им Научно-исследовательский институт вычислительных комплексов НИИВК (Москва) получил имя своего создателя.

Компьютерная наука и техника были его призванием. Им он посвящал все свое время - на работе, дома, на отдыхе.

Уроженец Киева (перед войной семья переехала в Одессу), он в первые дни войны был призван в армию. После демобилизации М.А. Карцев поступил в Московский энергетический институт (МЭИ) на радиотехнический факультет. На третьем курсе экстерном сдал экзамены за следующий год и в 1950-м, будучи студентом 5-го курса, начал работать в лаборатории электросистем Энергетического института АН СССР (по совместительству). Здесь молодой исследователь принял участие в разработке одной из первых в Советском Союзе вычислительных машин - М-1. В 1952 г. Михаил Александрович направили в Энергетический институт АН СССР, где он был зачислен в лабораторию электросистем младшим научным сотрудником. Разрабатывая ЭВМ М-2, М.А. Карцев проявил незаурядные способности. Машина была создана небольшим коллективом всего за полтора года! (БЭСМ разрабатывалась вдвое дольше и куда более крупным коллективом!). Конечно, ЭВМ М-2 уступала БЭСМ по характеристикам, но это была машина солидная.

По результатам научных исследований, выполненных при разработке машины М-4М, М.А. Карцев защитил докторскую диссертацию. За создание машины ему была присуждена Государственная премия СССР (1967).

В 1969 г. вышло постановление правительства СССР о создании электронной вычислительной машины М-10. В декабре 1973 г. были завершены испытания ее промышленного образца, началось серийное изготовление машин М-10. Производство продолжалось свыше 15 лет. Было выпущено несколько десятков комплектов, большинство из которых эксплуатируются и сегодня. На базе машин М-10 построен ряд мощных вычислительных комплексов. В 1976 году, "работая" в одном из таких комплексов, М-10 вместе с математическим обеспечением успешно выдержала государственные испытания.

Вычислительная машина М-10 представляла собой многопроцессорную систему синхронного типа и относилась к машинам третьего поколения: основными логическими элементами в ней были микросхемы серии 217 ("Посол"). Машина предназначалась для обеспечения работы сложных автоматизированных систем управления в реальном масштабе времени, а также могла решать широкий круг научно-технических задач.

Уступая по производительности (из-за несовершенства элементной и конструктивно-технологической базы) американской супер-ЭВМ "Cray-1", ЭВМ М-10 превосходила ее по возможностям, заложенным в архитектуру. Они определяются числом машинных циклов (в среднем) на одну выполняемую операцию. Чем оно меньше, тем более совершенна архитектура ЭВМ. Для М-10 такое число составляет от 0,9 до 5,3 (для всего спектра операций), а для "Сгау-1" - от 0,7 до 27,6.

Машина разрабатывалась для Системы предупреждения о ракетном нападении (СПРН), а также для общего наблюдения за космическим пространством. Информация об этом впервые появилась в "Правде" 1 апреля 1990 г. (статья А. Горохова "Стояние при Пестрялове"). Задачей системы было обеспечить военно-политическое руководство СССР достоверной информацией о возможной угрозе ракетного нападения и обстановке в космосе (сейчас на околоземных орбитах находится около 17 тысяч объектов различного происхождения, включая действующие и отслужившие свой срок спутники, куски ракетоносителей и пр.). Первый эшелон СПРН - космический: по факелам запускаемых ракет спутники засекают их старт. Костяк системы - ее второй, наземный эшелон, включающий мощные радиолокационные станции, расположенные по окраинам страны (до распада СССР их было девять - под Ригой, Мурманском, Печерой, Иркутском, Балхашом, Мингечауром, Севастополем, Мукачевым), а также сеть вычислительных комплексов на базе ЭВМ М-10.

К началу 80-х годов ХХ века ЭВМ М-10 обладала наивысшими производительностью (20-30 млн. операций в сек.), емкостью внутренней памяти и пропускной способностью мультиплексного канала, достигнутыми в СССР. Впервые в мире в ней был реализован ряд новых прогрессивных решений, в том числе: предусмотрена возможность синхронного комплексирования до 7 ЭВМ при прямом (минуя мультиплексный канал) обмене информацией между программами отдельных машин и динамическом разделении оборудования; реализована автоматическая перестройка поля процессоров; в состав ЭВМ введен второй уровень внутренней памяти емкостью более 4 млн. байт с произвольным доступом; обеспечен внешний обмен с обоими уровнями внутренней памяти.

Новизна технических решений была защищена 18 свидетельствами на изобретения и 5 свидетельствами на промышленные образцы.

В 1978 г. М.А. Карцев развернул работы по созданию новой многопроцессорной векторной вычислительной машины, используя опыт, полученный при разработке, изготовлении и эксплуатации машин М-10 и М-10М, а также новейшие достижения в технологии и электронной технике. Решено было присвоить этой машине условное обозначение М-13.

М-13 стала машиной четвертого поколения. В качестве элементной базы в ней были использованы большие интегральные схемы. В архитектуре этой многопроцессорной векторной ЭВМ, предназначенной в первую очередь для обработки в реальном масштабе времени больших потоков информации, предусмотрены четыре основные части: центральная процессорная часть, аппаратные средства поддержки операционной системы, абонентское сопряжение, специализированная процессорная часть.

В многопроцессорной системе 4-го поколения М-13 впервые реализована аппаратура пооперационных циклов (обеспечивающая независимость программы от числа процессоров в системе), аппаратура сегментно-страничной организации памяти (перекрывающая возможности файловой системы), программно-управляемый периферийный процессор для операций типа преобразования Фурье, Уолша, Адамара, Френеля, вычисления корреляционных функций, пространственной фильтрации и т.п. Среднее быстродействие центральной части - до 50 млн. операций в секунду (или до 200 млн. коротких операций в секунду), внутренняя память - до 34 Мбайт, скорость внешнего обмена - до 100 Мбайт в секунду, эквивалентное быстродействие периферийного процессора на своем классе задач - до 2 миллиардов операций в секунду.

Новаторские достижения М.А. Карцева отмечены орденами Ленина (1978), Трудового Красного Знамени (1971), "Знак почета" (1966), медалью "За доблестный труд". В 1967 году ему была присуждена Государственная премия СССР.

В 1993 г. Научно-исследовательскому институту вычислительных комплексов присвоено имя его основателя - Михаила Александровича Карцева.

Творец троичного компьютера

Родился Николай Петрович Брусенцов (1925-2014) в г.Днепродзержинске. Учась на последнем курсе и готовя дипломный проект, будущий создатель первого и единственного в мире троичного компьютера Николай Петрович Брусенцов столкнулся с необходимостью расчета сложных таблиц. Уже тогда он освоил численные методы вычислений и составил таблицы дифракции на эллиптическом цилиндре (известны как таблицы Брусенцова). Так закладывался фундамент его деятельности в области вычислительной техники в Московском государственном университете.

Его научный руководитель академик С.Л. Соболев загорелся идеей создания малой ЭВМ, пригодной по стоимости, размерам, надежности для институтских лабораторий. Он организовал семинар, в котором участвовали М.Р. Шура-Бура, К.А. Семендяев, Е.А. Жоголев и, конечно, сам Сергей Львович. Анализировали недостатки существующих машин, прикидывали систему команд и структуру (теперь это называют архитектурой), рассматривали варианты технической реализации, склоняясь к магнитным элементам, поскольку транзисторов еще не было, лампы исключались, а сердечники и диоды можно было достать и все сделать самим. На одном из семинаров (23 апреля 1956 г.) с участием С.Л. Соболева были сформулированы основные технические требования к созданию малой ЭВМ. Руководителем и вначале единственным исполнителем разработки нового компьютера был назначен Н.П. Брусенцов. Заметим, что речь шла о машине с двоичной системой счисления на магнитных элементах.

Именно тогда у Н.П. Брусенцова возникла мысль использовать троичную систему счисления. Она позволяла создать очень простые и надежные элементы, уменьшала их количество в машине в семь раз по сравнению с другими элементами. Существенно сокращались требования к мощности источника питания, к отбраковке сердечников и диодов, и, главное, появлялась возможность использовать натуральное кодирование чисел вместо применения прямого, обратного и дополнительного кода чисел.

В 1958 г. сотрудники лаборатории (почти 20 человек) своими руками изготовили первый образец машины. Они просто ликовали, когда на десятый день комплексной наладки ЭВМ заработала! Такого в практике наладчиков разрабатываемых в те годы машин еще не было! Машину назвали "Сетунь" (от речки, что протекала неподалеку от Московского университета).

Постановлением Совмина СССР серийное производство ЭВМ "Сетунь" было поручено Казанскому заводу математических машин. Конструкторскую документацию на машину разработали в СКБ Института кибернетики АН Украины. Первый образец машины демонстрировался на ВДНХ в Москве. Второй пришлось сдавать на заводе, поскольку заводские начальники пытались доказать, что машина, принятая Межведомственной комиссией и успешно работающая на ВДНХ, не годится для производства. "Пришлось собственными руками привести заводской (второй) образец в соответствие с нашей документацией, - вспоминает Брусенцов, - и на испытаниях он показал 98% полезного времени при единственном отказе (пробился диод на телетайпе), а также солидный запас по климатике и вариациям напряжения сети. 30 ноября 1961 г. директор завода вынужден был подписать акт, положивший конец его стараниям похоронить неугодную машину."

Казанский завод выпустил 50 ЭВМ "Сетунь", 30 из них работали в высших учебных заведениях СССР.

К машине проявили острый интерес за рубежом. Внешторг получил заявки из ряда капиталистических государств Европы, не говоря уже о соцстранах. Но ни одна из них не была реализована: министерство прекратило выпуск машины.

Следующим был компьютер "Сетунь-70" - машина, в которой неизвестные в то время (1966-1968 гг.) RISC - идеи соединились с преимуществами трехзначной логики, троичного кода и структурированного программирования Э. Дейкстры. Для нее создали диалоговую систему структурированного программирования, а в ней множество высокоэффективных, надежных и компактных продуктов - таких, как кросс-системы программирования микрокомпьютеров, системы разработки технических средств на базе однокристальных микропроцессоров, системы обработки текстов, управления роботами-манипуляторами, медицинский мониторинг и многое другое.

В настоящее время Николай Петрович Брусенцов заведует лабораторией ЭВМ факультета вычислительной математики и кибернетики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова. Основные направления его научной деятельности - архитектура цифровых машин, автоматизированные системы обучения, системы программирования для мини- и микрокомпьютеров. ЭВМ "Сетунь-70" и сегодня успешно используется в учебном процессе в МГУ. Н.П. Брусенцов является научным руководителем тем, связанных с созданием микрокомпьютерных обучающих систем и систем программирования. Им опубликовано более 100 научных работ, в том числе монографии "Малая цифровая вычислительная машина "Сетунь" (1965), "Миникомпьютеры" (1979), "Микрокомпьютеры" (1985), учебное пособие "Базисный фортран" (1982). Ученый имеет 11 авторских свидетельств на изобретения. Награжден орденом "Знак Почета", Большой золотой медалью ВДНХ СССР, лауреат премии Совета Министров СССР.

Основоположник нетрадиционной компьютерной арифметики

Израиль Яковлевич Акушский (1911-1992) родом из Днепропетровска, первым создал действующую специализированную ЭВМ с системой счисления в остатках, позволяющую ускорить процесс вычислений.

Еще во время учебы в МГУ он начал работать вычислителем в Научно-исследовательском институте математики и механики Московского университета.

Именно в эти годы (1954-1956) у И.Я. Акушского возникла идея применения в ЭВМ системы счисления, позволяющей ускорить вычислительный процесс. Ее реализации он посвятил всю последующую жизнь. Вначале энтузиаст-исследователь работал в СКБ-245, сначала старшим научным сотрудником, а затем заведующим лабораторией математического отдела. Здесь под его руководством была разработан специализированный компьютер военного назначения с использованием системы счисления в остатках. Компьютер имел быстродействие более 1 млн. операций в секунду, что в то время было огромным достижением.

...Но не все складывалось так радужно, хотя ряд технических решений удалось запатентовать в таких ведущих странах по вычислительной технике, как Великобритания, США, Япония. Когда И.Я. Акушский уже работал в научном центре в Зеленограде, в Америке нашлась фирма, готовая к сотрудничеству по созданию новой машины, "начиненной" его идеями и новейшей электронной базой США. Уже велись предварительные переговоры. К.А. Валиев, директор НИИ молекулярной электроники, готовился к развертыванию работ с новейшими микросхемами из США, как вдруг И.Я. Акушского вызвали в "компетентные органы", где без каких-либо объяснений заявили, что "научный центр Зеленограда не будет повышать интеллектуальный потенциал Запада!", и все работы были прекращены. К сожалению, это был не единичный случай, когда невежество, интриги преграждали дорогу блестящей технической мысли И.Я. Акушского.

Среди проблем эффективности работы ЭВМ и передачи информации ученый выделял, помимо быстродействия, еще и проблему сжатия данных. Здесь его ученикам также удалось разработать ряд удачных решений. Так, с помощью одного из них телеметрическая информация со спутников была сжата в 6 раз.

И.Я. Акушский является основоположником нетрадиционной компьютерной арифметики.

На основе остаточных классов им разработаны методы проведения вычислений в супербольших диапазонах с числами в сотни тысяч разрядов. Это определило подходы к решению ряда вычислительных задач теории чисел, оставшихся нерешенными со времен Эйлера, Гаусса, Ферма.

Он занимался также математической теорией вычетов, ее вычислительными приложениями в компьютерной параллельной арифметике, распространением этой теории на область многомерных алгебраических объектов, вопросами надежности спецвычислителей, помехозащищенными кодами, методами организации вычислений на номографических принципах для оптоэлектроники.

Израиль Яковлевич опубликовал свыше 200 трудов, широко известных в стране и за рубежом (в том числе 12 монографий); он автор более 90 изобретений, многие из которых запатентованы в США, Японии, ФРГ.

Иллюстрации   ›››