Золоті віхи розвитку інформаційних технологій в Україні

Видатні досягнення наших земляків - комп'ютерних піонерів, які опинилися за межами України

Михайло Олександрович Карцев

М.О. Карцев (1923 -1983) належить до тієї категорії вчених, офіційне і повне визнання величезних заслуг котрих приходить на жаль, лише після смерті. Академічна еліта не удостоїла його високих звань. Тільки через десять років після його відходу з життя заснований ним Науково-дослідний інститут обчислювальних комплексів (Москва) одержав ім'я свого творця.

Комп'ютерна наука і техніка були його покликанням. Їм він присвячував увесь свій час - на роботі, вдома, на відпочинку.

Михайло Олександрович Карцев народився у Києві 10 травня 1923 р. Напередодні війни сім'я переїхала до Одеси. У перші дні Великої Вітчизняної його призвали в армію. Після демобілізації М.О. Карцев навчався у Московському енергетичному інституті (МЕІ) на радіотехнічному факультеті. На третьому курсі екстерном складає іспити за наступний рік і в 1950-му, будучи студентом 5-го курсу, влаштовується на роботу в лабораторію електросистем Енергетичного інституту АН СРСР (за сумісництвом). Тут молодий дослідник бере участь у розробці однієї з перших у Радянському Союзі обчислювальних машин - "М-1". У 1952 р. Михайла Олександровича зараховують молодшим науковим співробітником у лабораторію електросистем Енергетичного інституту АН СРСР. Розроблюючи електронну обчислювальну машину (ЕОМ) "М-2", М.О. Карцев виявив справді видатні здібності. Машина була створена невеличким колективом усього за півтора року! (над "БЭСМ" працювали вдвічі довше, і колектив був набагато більшим!). Звичайно, ЕОМ "М-2" поступалася "БЭСМ" за характеристиками, але це була машина солідна.

За результатами наукових досліджень, виконаних у процесі розробки машини "М-4М", М.О. Карцев захистив докторську дисертацію. За створення машини його удостоїли Державної премії СРСР (1967).

У 1969 р. вийшла постанова уряду СРСР про створення електронної обчислювальної машини "М-10". У грудні 1973 р. завершили випробування її промислового зразка і розпочалося серійне виготовлення машин "М-10". Виробництво тривало понад 15 років. Було випущено кілька десятків комплектів, більшість з яких експлуатуються і сьогодні. На базі машин "М-10" створено ряд потужних обчислювальних комплексів. Працюючи в одному з них, машина "М-10" разом з математичним забезпеченням у 1976 році успішно витримала державні випробування.

Обчислювальна машина "М-10" являла собою багатопроцесорну систему синхронного типу і належала до машин третього покоління: основними логічними елементами в ній були мікросхеми серії 217 ("Посол"). Машина призначалася для забезпечення роботи складних автоматизованих систем керування в реальному масштабі часу, а також могла вирішувати широке коло науково-технічних завдань.

Поступаючись за продуктивністю (через недосконалість елементної та конструктивно-технологічної бази) американській суперЕОМ "Cray-1", ЕОМ "М-10" перевершувала її за можливостями, закладеними в архітектурі. Вони визначаються числом машинних циклів (у середньому) на одну виконувану операцію. Чим вона менша, тим досконаліша архітектура ЕОМ. Для "М-10" таке число становило від 0,9 до 5,3 (для всього спектра операцій), а для "Сгау-1" - від 0,7 до 27,6.

Машина розроблялася для Системи попередження про ракетний напад (СПРН), а також для загального спостереження за космічним простором. Інформація про це вперше з'явилася в газеті "Правда" 1 квітня 1990 р. (стаття А. Горохова "Стояние на Пестрялове"). Завданням системи було забезпечення військово-політичного керівництва СРСР достовірною інформацією про можливу загрозу ракетного нападу та обстановку в космосі (тепер на навколоземних орбітах літають близько 17 тисяч об'єктів різноманітного походження, включаючи діючі та ті супутники, які відпрацювали свій термін, шматки ракетоносіїв тощо.) Перший ешелон СПРН - космічний: за полум'ям двигунів ракет, що запускалися, супутники фіксували їхній старт. Кістяк системи - її другий, наземний ешелон, який включає потужні радіолокаційні станції, розташовані в різних кінцях країни (до розпаду СРСР їх було дев'ять - під Ригою, Мурманськом, Печорою, Іркутськом, Балхашем, Мінгечауром, Севастополем, Мукачевим), а також мережу обчислювальних комплексів на базі ЕОМ "М-10".

До початку 80-х років ХХ ст. ЕОМ "М-10" мала найвищі продуктивність (20 -30 млн. операцій на сек.), ємність внутрішньої пам'яті і пропускну здатність мультиплексного каналу, досягнуті в СРСР. Уперше в світі в ній був реалізований ряд нових прогресивних рішень, у тому числі: передбачена можливість синхронного комплексування до семи ЕОМ при прямому (минаючи мультиплексний канал) обміні інформацією між програмами окремих машин і динамічному розподілі устаткування; реалізована автоматична перебудова поля процесорів; до складу ЕОМ введено другий рівень внутрішньої пам'яті ємністю понад 4 млн. байт з довільним доступом; забезпечено зовнішній обмін з обома рівнями внутрішньої пам'яті.

Новизна технічних рішень була захищена 18 свідоцтвами на винаходи і 5 - на промислові зразки.

У 1978 р. М.О. Карцев розгорнув роботи зі створення нової багатопроцесорної векторної обчислювальної машини, використовуючи досвід, отриманий під час розробки, виготовлення та експлуатації машин "М-10" і "М-10М", а також новітні досягнення у технології та електронній техніці. Вирішено було дати цій машині умовне позначення "М-13".

"М-13" стала машиною четвертого покоління. Як елементну базу в ній використали великі інтегральні схеми. В архітектурі цієї багатопроцесорної векторної ЕОМ, призначеної передусім для обробки в реальному масштабі часу великих потоків інформації, були передбачені чотири основні частини: центральна процесорна частина, апаратні засоби підтримки операційної системи, абонентське сполучення, спеціалізована процесорна частина.

У багатопроцесорній системі 4-го покоління "М-13" уперше реалізовано апаратуру поопераційних циклів (яка забезпечувала незалежність програми від кількості процесорів у системі); апаратуру сегментно-сторінкової організації пам'яті (що розширювала можливості файлової системи); програмно-керований периферійний процесор для операцій типу перетворень Фур'є, Уолша, Адамара, Френеля; обчислення кореляційних функцій, просторової фільтрації тощо. Середня швидкодія центральної частини - до 50 млн. операцій на секунду (або до 200 млн. коротких операцій на секунду), внутрішня пам'ять - до 34 Мбайт, швидкість зовнішнього обміну - до 100 Мбайт на секунду, еквівалентна швидкодія периферійного процесора на своєму класі задач - до 2 мільярдів операцій на секунду.

Новаторські досягнення М.О. Карцева відзначені орденами Леніна (1978), Трудового Червоного Прапора (1971), "Знак пошани" (1966), медаллю "За доблесну працю". У 1967 р. йому було присуджено Державну премію СРСР.

У 1993 р. Науково-дослідному інституту обчислювальних комплексів (м. Москва) присвоєно ім'я його фундатора - Михайла Олександровича Карцева.

Творець трійкового комп'ютера

Народився Микола Петрович Брусенцов (1925-2014) в м.Дніпродзержинську. Навчаючись на останньому курсі МДУ та готуючи дипломний проект, майбутній творець першої і єдиної в світі трійкової ЕОМ Микола Петрович Брусенцов зіткнувся з необхідністю розрахунку складних таблиць. Уже тоді він засвоїв чисельні методи обчислень і склав таблиці дифракції на еліптичному циліндрі (відомі як таблиці Брусенцова). Так у Московському державному університеті закладалося підгрунтя його діяльності в галузі обчислювальної техніки.

Його науковий керівник академік С.Л. Соболєв захопився ідеєю створення малої ЕОМ, яка б за вартістю, розмірами, надійністю була придатною для використання в інститутських лабораторіях. Він організував семінар, у якому брали участь М.Р. Шура-Бура, К.А. Семендяєв, Є.А. Жоголєв і, звичайно, сам Сергій Львович. Аналізували хиби існуючих машин, обговорювали систему команд і структуру (тепер це називають архітектурою), розглядали варіанти технічної реалізації, схиляючись до магнітних елементів, оскільки транзисторів тоді ще не було, лампи одразу ж відкинули, а осердя та діоди можна було дістати і все зробити самим. На одному з семінарів (23 квітня 1956 р.) за участю С.Л. Соболєва сформулювали основні технічні вимоги до створення малої ЕОМ. Керівником і спочатку єдиним виконавцем розробки був призначений М.П. Брусенцов. Зауважимо, що йшлося про машину з двійковою системою числення на магнітних елементах.

Саме тоді в Миколи Петровича виникла думка використати трійкову систему числення. Вона давала змогу створити дуже прості й надійні елементи, зменшити їхню кількість у машині в сім разів. Істотно скорочувалися вимоги до потужності джерела живлення, до відбраковування осердь і діодів, і, головне, з'являлася можливість використати натуральне кодування чисел замість прямого, оберненого та додаткового кодів чисел.

У 1958 р. співробітники лабораторії (на той час їх було майже 20) своїми руками виготовили перший зразок машини. Вони раділи як діти, коли на десятий день комплексного налагоджування ЕОМ запрацювала! Такого у практиці наладчиків розроблюваних у ті роки машин ще не було! Машину назвали "Сетунь" (від річки, що протікала неподалік Московського університету).

Постановою Ради Міністрів СРСР серійне виробництво ЕОМ "Сетунь" доручили Казанському заводу математичних машин. Конструкторську документацію на машину розробили в СКБ Інституту кібернетики АН України. Перший зразок машини демонструвався на ВДНГ у Москві. Другий довелося здавати на заводі, оскільки заводські начальники намагалися довести, що машина, яка була прийнята Міжвідомчою комісією й успішно працювала на ВДНГ, не годиться для виробництва. "Довелося власними руками привести заводський (другий) зразок у відповідність з нашою документацією, - згадує М.П. Брусенцов, - і на випробуваннях він показав 98% корисного часу при єдиній відмові (пробився діод на телетайпі), а також солідний запас щодо кліматики і варіацій напруги мережі. 30 листопада 1961 р. директор заводу змушений був підписати акт, що поклав край його намірам поховати нашу машину".

Казанський завод випустив 50 ЕОМ "Сетунь", 30 з них працювали у вищих навчальних закладах СРСР.

До машини виявили гострий інтерес за рубежем. Зовнішторг отримав заявки з ряду капіталістичних держав Європи, не кажучи вже про соціалістичні країни. Але жодна з них не була реалізована: міністерство припинило випуск машини.

Наступною була ЕОМ "Сетунь-70" - машина, де невідомі на той час (1966 -1968 рр.) RІSC-ідеї з'єдналися з перевагами тризначної логіки, трійкового коду і структурованого програмування Е. Дейкстри. Для неї створили діалогову систему структурованого програмування, а в ній - множину високоефективних, надійних і компактних продуктів - таких, як крос-системи програмування мікрокомп'ютерів, системи розробки технічних засобів на базі однокристальних мікропроцесорів, системи обробки текстів, керування роботами-маніпуляторами, медичний моніторинг і багато чого іншого.

Сьогодні Микола Петрович Брусенцов завідує лабораторією ЕОМ факультету обчислювальної математики і кібернетики Московського державного університету ім. М.В. Ломоносова. Основні напрями його наукової діяльності - архітектура цифрових машин, автоматизовані системи навчання, системи програмування для міні- і мікрокомп'ютерів. ЕОМ "Сетунь-70" і сьогодні успішно використовується в навчальному процесі в МДУ. М.П. Брусенцов є науковим керівником тем, пов'язаних зі створенням мікрокомп'ютерних навчальних систем і систем програмування.

Основоположник нетрадиційної комп'ютерної арифметики

Ізраїль Якович Акушський (1911 -1992), родом із Дніпропетровська, першим створив діючу спеціалізовану ЕОМ із системою числення в залишках, що дала змогу прискорити процес обчислень.

Ще під час навчання в МДУ він почав працювати обчислювачем у Науково-дослідному інституті математики і механіки Московського університету.

Саме в ці роки (1954 -1956) в І.Я. Акушського виникла ідея застосування в ЕОМ системи числення, яка б дала змогу прискорити обчислювальний процес. Її реалізації він присвятив усе своє життя. Спочатку ентузіаст-дослідник працював у СКБ-245 - старшим науковим співробітником, а потім завідувачем лабораторії математичного відділу. Тут під його керівництвом була розроблена спеціалізована ЕОМ військового призначення з використанням системи числення в залишках. Машина мала швидкодію більше 1 млн. операцій на секунду, що на той час було величезним досягненням.

...Але не все складалося так райдужно, хоча ряд технічних рішень вдалося запатентувати в таких провідних країнах з обчислювальної техніки, як Великобританія, США, Японія. Коли І.Я. Акушський уже працював у науковому центрі в Зеленограді, в Америці знайшлася фірма, готова співробітничати у створенні нової машини, "начиненої" його ідеями і новітньою електронною базою США. Вже велися попередні переговори. К.А. Валієв, директор НДІ молекулярної електроніки, готувався до розгортання робіт із новітніми мікросхемами зі США, як раптом І.Я. Акушського викликали в "компетентні органи", де без будь-яких пояснень заявили, що "науковий центр Зеленограда не підвищуватиме інтелектуальний потенціал Заходу!", і всі роботи припили. На жаль, це був не поодинокий випадок, коли брутальність, інтриги перекривали шлях блискучій технічній думці І.Я. Акушського.

Серед проблем ефективності роботи ЕОМ і передачі інформації учений виділяв, окрім швидкодії, і проблему стислості даних. Тут його учням також вдалося відшукати ряд вдалих рішень. Так, за допомогою одного з них телеметрична інформація із супутників була стиснута в 6 разів.

І.Я. Акушський є основоположником нетрадиційної комп'ютерної арифметики.

На основі залишкових класів ним розроблені методи виконання обчислень у надвеликих діапазонах із числами в сотні тисяч розрядів. Це визначило підходи до розв'язання ряду обчислювальних задач теорії чисел, що залишалися нерозв'язаними від часів Ейлера, Гаусса, Ферма.

І.Я. Акушський займався також математичною теорією вирахувань, її обчислювальними застосуваннями в комп'ютерній паралельній арифметиці, поширенням цієї теорії на галузь багатовимірних алгебраїчних об'єктів, питаннями надійності спецобчислювачів, перешкодозахищеними кодами, методами організації обчислень на номографічних принципах для оптоелектроніки.

Ілюстрації   ›››