Перший обчислювальний центр
У лютому 1955 р. Рада Міністрів СРСР ухвалила постанову про створення першого Обчислювального центру АН СРСР. Його директором було призначено академіка А.А.Дородніцина, якому передали дві ЕОМ: "БЭСМ", виготовлену в ІТМ і ОТ АН СРСР, і "Стрела", що знаходилася в Математичному інституті ім. В.А.Стеклова. Як "Стрела" так і "БЭСМ" працювали цілодобово, але не могли впоратися з обсягом задач, кожна з яких була важливіше іншої. План розрахунків на ЕОМ складався на тиждень і затверджувався Головою Ради Міністрів СРСР Н.А.Булганіним. З розповідей Дородніцина, часто кількість прибулих у відрядження перевищувала кількість співробітників у штаті Обчислювального центру (їх було 69). Сюди приїжджали не лише розв'язувати задачі, але й учитися програмуванню. Тому незабаром крім перших двох ЕОМ з'явилися "Урал-1" і "Урал-2", які використовувались в основному для навчання.
За ініціативою президії АН СРСР було створено комісію для порівняння характеристик "БЭСМ" і "Стрели". Висновки комісії були однозначними: "БЭСМ" - краща і перспективніша. І тільки після цього ІТМ і ОТ АН СРСР почав отримувати потенціалоскопи, але це був уже кінець 1954-го - початок 1955 р. Як тільки ЗП було укомплектовано потенціалоскопами, "БЭСМ" запрацювала на повну потужність. Навіть через два роки "БЭСМ" залишалася на рівні кращих американських машин і була самою швидкодіючою в Європі! Вона виконувала в середньому 8 тис. триадресних операцій за секунду. Максимально можлива продуктивність була 10 тис. операцій за секунду.
У 1956 р. доповідь С.О.Лебедєва про "БЭСМ" на конференції в німецькому місті Дармштадті зробила сенсацію: маловідома за межами СРСР "БЭСМ" виявилася кращою в Європі!
У 1958 р. "БЭСМ" було підготовлено до серійного виробництва. Пам'ять на потенціалоскопах була замінена феритними ЗП. Машину назвали "БЭСМ-2", випускалася одним із заводів Казані, нею оснащалася більшість великих обчислювальних центрів країни. Доля "Стрели" була іншою. Було випущено всього сім екземплярів. Екземпляр, що працював в Обчислювальному центрі АН СРСР, було передано Московській кінофабриці для постановки фільмів. Ніхто інший взяти не захотів.
"Гарна буде машинка!"
Затримка серійного випуску "БЭСМ" відбулася не тільки внаслідок жорсткої політики Міністерства машинобудування і приладобудування СРСР, що мало наміри всіма правдами і не правдами завоювати лідерство в новій галузі техніки. "Винною" виявилася і нова ЕОМ "М-20", задумана С.О.Лебедєвим незабаром після "поразки" у змаганні з міністерством. Цифра в назві вказувала на очікувану продуктивність (20 тис. операцій за секунду). Такої швидкості обчислень не мала жодна машина у світі. Її, а не "БЭСМ", Лебедєв збирався запустити в серійне виробництво. Були всі підстави розраховувати на успіх: закінчувалася розробка нових швидкодіючих елементів, з'явилися досить досконалі феритні ЗП, колектив розробників виріс і нагромадив великий досвід. До того ж (і це було головним) Сергій Олексійович домігся прийняття постанови уряду, що зобов'язував СКБ-245 працювати разом з ІТМ і ОТ АН СРСР. Останньому було запропоновано розробити ідеологію машини, її структуру, схеми, елементну базу, СКБ-245 - технічну документацію і виготовити дослідний зразок. Головним конструктором було призначено С.О.Лебедєва, його заступником - М.К.Сулим (СКБ-245).
Почали працювати над машиною троє: С.О.Лебедєв, М.Р.Шура-Бура і П.П.Головистиков. Лебедєв розробляв ідеологію машини, її структуру, Шура-Бура складав систему команд, займався проробленням математичних питань, Головистиков перетворював їх рішення в конкретні схеми, засновані на розроблених їм динамічних елементах (на пальчикових лампах), складав схеми АП і пристрою керування. Швидко з'явилася структура машини, система команд, схеми основних пристроїв. Було використано багато нових логічних операцій, що значно полегшувало програмування, введено модифікацію адрес. Для збільшення швидкодії в АП розроблено ланцюг грубого переносу, що доповнював наскрізний перенос. У результаті, час виконання елементарної операції додавання значно скоротився. Зсуви можна було робити безпосередньо на 1, 2, 4 розряди, що значно прискорювало вирівнювання порядків і нормалізацію результатів при операції додавання (вирахування). Ці і багато інших нововведень мало позначалися на кількості ламп. Збільшувалася в основному кількість діодів, але на той час вони вже були не лампові, а напівпровідникові (германієві), невеликих розмірів і надійні в експлуатації.
"Гарна буде машинка!" - сказав якось у Сергій Олексійович. Ця фраза запам'яталася Головистикову.
Одночасно проводилися роботи зі створення феритного ЗП (В.В.Бардиж, А.С.Федоров, М.П.Сичева та ін.), пристроїв зовнішньої пам'яті і периферійних пристроїв (А.Р.Валашек, Н.П.Зубрилин, М.В.Тяпкин та ін.).
Наприкінці 1955 р. в інституті почалося виготовлення макета машини. У 1956 р. проводилося його налагодження, у якому брали участь співробітники не тільки лабораторії №1, але й інших організацій. Багато підприємств були зацікавлені в якнайшвидшому закінченні робіт. Країна мала потребу в машинах подібного класу.
До початку 1957 р. виготовлення дослідного зразка машини в СКБ-245 було закінчено. Усім довелося переключитися на налагодження дослідного зразка ЕОМ "М-20". Як і при налагодженні "БЭСМ", найактивнішу участь у ньому брав Лебедєв. Все організаційне забезпечення налагодження здійснював Сулим. Однак не все йшло так гладко, як на початку розробки. Багаторазово перевірені на малих макетах динамічні елементи у великому комплексі чомусь стали працювати ненадійно. Це було помічено ще при налагодженні макета ЕОМ "М-20" в інституті, але детально причини ненадійності з'ясовані не були, тому що було необхідно починати налагодження дослідного зразка. У СКБ-245 були недоброзичливці машини "М-20" (звичайно, поза колективом розробників і наладчиків), що поширювали думку про непридатність динамічних елементів і неправильно обрану елементну базу, пропонували йти звичайним шляхом, тобто використовувати велику кількість ламп. Деяке розчарування було і у Сергія Олексійовича: усе йшло так добре, швидко і раптом - затримка. Виникли неприємності в Сулима з начальством СКБ-245, що вимагало якнайшвидшого закінчення робіт.
Ситуація, що склалася з ЕОМ "М-20" змусила Сергія Олексійовича прийняти рішення про запуск у серійне виробництво "БЭСМ". Цьому сприяли обставини, що зменшували у багато разів обсяг робіт з організації серійного виробництва "БЭСМ": готові конструктиви машини "М-20", придатні і для "БЭСМ", створені надійні пальчикові лампи з характеристиками ламп, застосовуваних у "БЭСМ", і високовольтні германієві діоди, що дозволяли без усяких змін схем замінити лампові діоди, використані в "БЭСМ"; на виході був феритний ЗП ЕОМ "М-20", що міг бути успішно використаний у "БЭСМ" замість потенціалоскопів.
Підготовкою серійного виробництва машини займалися провідні розробники "БЭСМ": К.С.Неслуховський, А.Н.Зимарев, В.А.Мельников, А.В.Аваєв та ін., не зайняті роботами на "М-20" і спеціалізованих машинах. Вони виконали роботу щодо запуску машини в серію за два-три квартали, чому сприяла проста система технічної документації, яка діяла на той час.
Отже, у першій половині 1958 р. з'явилася серійна машина "БЭСМ-2", зовні дуже схожа на "М-20".
Тривожна обстановка на ЕОМ "М-20" також панувала не довго. Елементи машини було удосконалено (П.П.Головистиковим, В.Н.Лаутом, А.А.Соколовим).
Так чи інакше, на початок 1958 р. "М-20" запрацювала надійно; у тому ж році її було успішно прийнято Державною комісією з оцінкою "найбільш швидкодіюча у світі" і запущена в серію. Вийшло так, що "М-20" і "БЭСМ-2" з'явилися майже одночасно. Потреба у швидкодіючих обчислювальних машинах була такою великою, що "М-20" забезпечували тільки найважливіші роботи в країні. Виробництво "БЭСМ-2" набагато знижувало обчислювальний голод.
Робота колективів ІТМ і ОТ АН СРСР і СКБ-245, що створили "М-20", було висунуто на здобуття Ленінської премії. Однак "М-20" мала долю "МЭСМ"... Роботу відхилили. Чому, не беруся судити. Знаю тільки, що член Державної комісії, колишній директор ІТМ і ОТ АН СРСР Н.Г.Бруєвич висловив свою особливу думку на додаток до акту про приймання ЕОМ "М-20" особливу думку. Пославшись на те, що в США вже кілька років працює ЕОМ "Норк", що виконує 20 тис. операцій за секунду (що було невірно!), і "забувши" про те, що в "М-20" 1600 ламп замість 8000 в американській, він дав згоду на серійний випуск "М-20", але в той же час він висловив сумнів щодо високих властивостей машини, що могло вплинути на рішення комісії з Ленінських премій.
"Щастило" Сергієві Олексійовичу на "творчих" суперників!
При підготовці рукопису я відвідав одного з творців "М-20" П.П.Головистикова. Петро Петрович дуже тепло розповідав про Лебедєва, про його вміння залучати співробітників до творчої роботи, велику чарівність особистості вченого, про роки створення "БЭСМ" і "М-20", про те, як жив у ті роки, а точніше - тулився в напівпідвальному крихітному приміщенні, і як щастя творчості робило життя натхненним, дозволяло не зважати на життєві незручності. Наприкінці розмови я не утримався, запитав, чи є в нього які-небудь критичні зауваження стосовно свого вчителя. "Одне є! - сказав Головистиков. - Після завершення робіт з "БЭСМ" і "М-20" мене призначили завідувачем лабораторією нових елементів, і я був змушений займатися організаційною роботою на шкоду науковим дослідженням. Думаю, що через це я зробив для науки, мабуть, менше, ніж міг!" Ми обоє посміялися: якби тільки такими недоліками страждали великі керівники!
Як і Сергія Олексійовича, його цікавили не посади, не нагороди, а СПРАВА - можливість діяти, створювати нові, все більш і більш досконалі ЕОМ.
"М-20" зарекомендувала себе з найкращої сторони. Не випадково пізніше з'явилися її "близнюки" - напівпровідникові "М-220" і "М-222", що повторили її архітектуру і структуру (головний конструктор М.К.Сулим, СКБ-245).
Післявоєнний ренесанс
Те, як працювали С.О.Лебедєв і колективи, якими він керував, було скоріше правилом, ніж винятком. Не мені і не авторам тих чудових робіт присвоювати їм прикметник "героїчний", але замислитися на їхньому прикладі про те, який ККД справ сучасних, від чого і від кого він залежить і чим визначається, цілком доречно. Про одну з таких давніх історій, практично не помічену сучасниками і згодом забуту, хочеться розповісти, щоб ще раз пояснити обставини того часу і додати кілька слів про те, як сприймали С.О.Лебедєва сучасники.
Мало хто знає, що в листопаді 1953 р., тобто через півроку після завершення налагодження "БЭСМ", в Інституті атомної енергії була введена в дію і протягом семи років успішно експлуатувалася перша в країні ЕОМ послідовної дії "ЦЭМ-1". Рішення про її розробку сформувалося майже випадково. Академікові Сергієві Львовичу Соболєву, видатному математику (у ту пору заступнику І.В.Курчатова), потрапив до рук американський журнал з описом ЕОМ "ЭНИАК". Йшов 1950 рік. Імовірно, йому було дещо відомо про розробки вітчизняних ЕОМ "Стрела" і "БЭСМ", що розпочалися в той час. Вчений передав журнал керівнику вимірювальної лабораторії інституту Н.А.Явлінському. Після чого журнал потрапив до рук молодого фахівця, який три роки тому закінчив Іванівський енергетичний інститут, Геннадія Олександровича Михайлова. Серед мізерних закордонних публікацій він розшукав ще дві або три статті в англійських журналах про машину "ЭДСАК", побудовану в Кембріджському університеті. Однак у них наводилися лише блок-схема і паспортні дані машини.
Двійкова система числення в ті часи теж була одкровенням, не говорячи вже про програмування. Не було і літератури з чисельних методів розв'язання задач. Були ще труднощі: бригада, що проектувала, монтувала і потім налагоджувала машину, включаючи Михайлова, складалася з чотирьох чоловік - двох інженерів і двох техніків.
Так само як усі схеми перших ЕОМ ("МЭСМ" і "БЭСМ") було розроблено самим Лебедєвим, так і схеми "ЦЭМ-1" було складено Михайловим. Інший варіант у тих умовах "не проходив".
У "ЦЭМ-1" відразу ж була задіяна оперативна пам'ять на 128 двійкових 31-розрядних чисел на ртутних лініях затримки по 16 чисел у кожній, з послідовною вибіркою на частоті 512 кбіт/с. Ємність пам'яті пізніше була доведена до 496 чисел і додано зовнішній ЗП - 4096 чисел на магнітному барабані. Введення і вивід даних було організовано на основі телеграфного апарату "СТ-35", цифродрук на телеграфній стрічці дублювався 5-доріжковою перфострічкою; введення даних - з такої ж перфострічки через фотозчитуючий пристрій, на пристойній швидкості. За режимами в основних блоках машини можна було спостерігати на осцилографі-моніторі - прообразі сучасних дисплеїв. Середня швидкість виконання операцій додавання і віднімання 495 операцій за секунду, множення і ділення - 232. У машині було використано близько 1900 радіоламп, що споживали близько 14 квт. Розміщувалася вона в шести металевих стійках-шафах розмірами порядку 80x180x40 см кожний. Усупереч побоюванням "ЦЭМ-1" працювала цілком надійно. Основне занепокоєння викликали ртутні трубки - при довжині 1000 мм і діаметрі кварцового акустичного випромінювача 18 мм потрібно було постійно стежити і за гострою спрямованістю ультразвукового променя, і за рівнем відбиття від прийомного кварцу. А таких трубок було 32. Щотижнева профілактика забезпечувала досить надійну експлуатацію.
Можна з повним правом стверджувати, що, незважаючи на ряд публікацій у закордонних журналах, розробка ЕОМ у ті роки залишалася самостійною, оригінальною, заснованою на здогадах і винахідливості. "ЦЭМ-1" багато в чому відрізнялася від "ЭДСАК": по-іншому було реалізоване множення (з округленням), введена операція ділення (без відновлення залишку), одноадресна система команд замінена двухадресною. Це, до речі, було зроблено за пропозицією С.О.Лебедєва вже в період налагодження машини - довелося переробити частину монтажу. Зовсім оригінальною виявилася система модифікації команд за допомогою "ознак" - вона дуже сприяла стисканню програм, що при обмеженій оперативній пам'яті мало величезне значення.
Одну з перших програм розробив С.Л.Соболєв - інтегрування диференціальних рівнянь методом Рунге-Кутта - для знаходження навиків програмування. Г.О.Михайловим було розроблено набір програм введення-виводу, діагностики, а також "споживчі" програми для обчислення інтегралів, вирішення систем рівнянь, перетворення матриць та ін.
Далеко не відразу "ЦЭМ-1" отримала визнання навіть у рідних стінах. Керівник одного з відділень інституту - академік Лев Андрійович Арцимович, талановитий фізик, експериментатор і теоретик, прекрасно володіючи аналітичним математичним апаратом, цілком міг дозволити собі скептичне ставлення до таких новацій. Але прийшов час, коли і він переконався в корисності і силі ЕОМ: наприкінці 1954 р. Г.О.Михайлов запрограмував і розв'язав рівняння, складене С.М.Осовцом (з команди теоретиків М.А.Леонтовича), що описує процес стиску плазмового шнура в експериментах по керованому термоядерному синтезу. Арцимович спочатку забракував результат - стискання, що прискорювалюся з накладеними на нього коливаннями, однак після трьох-чотирьох днів теоретичного аналізу отримав такий же результат, а ще через декілька тижнів з архівів були витягнуті осцилограми, відкинуті раніше як брак експерименту, що підтверджували цей несподіваний ефект.
Пізніше на "ЦЭМ-1" було виконано чималу кількість розрахунків щодо режимів атомних реакторів, розрахунків дозиметрів та ін. З машиною ознайомилися С.О.Лебедєв, А.А.Ляпунов, М.Д.Милліонщиков та ін.
Розповідь Г.О.Михайлова додає нові штрихи до портрету Сергія Олексійовича.
"У 50-і роки, працюючи рядовим інженером в Інституті атомної енергії ім. Курчатова, довелось мені бути знайомим з багатьма нашими видатними вченими, з кимось особисто - із С.Л.Соболєвим, Л.А.Арцимовичем, М.А.Леонтовичем, когось бачити на відстані, слухати їхні доповіді, виступи (І.B.Курчатов, І.К.Кикоін, І.Є.Тамм, А.Ф.Йоффе, Н.В.Тимофеєв-Ресовський, молодий А.Д.Сахаров.).
Приємно згадати, що моїми екзаменаторами перед захистом кандидатської дисертації з обчислювальної техніки були академіки Арцимович і Лебедєв. Одним словом, у пам'яті збереглися багато яскравих особистостей нашої науки 50-60-х років. І от боюся, що серед них Сергій Олексійович Лебедєв щодо зовнішніх ознак виявився б зовсім непримітний - ні статтю, ні вольовою особистістю... У тому то і справа, що, як мені здається, ця непомітність - при дуже могутньому таланті - і була головною зовнішньою відмінністю Сергія Олексійовича.
Про нього як винятково талановитого ученого вперше я почув від своїх колег по лабораторії. Усі ми на чолі з Н.А.Явлінським перейшли до Інституту атомної енергії з ВЕІ, де працював Лебедєв. Явлінський і Лебедєв дружили між собою, і родинами, доки Явлінський, його дружина і син не загинули в 1962 р. в авіакатастрофі. Завдяки цій дружбі пощастило бачити Сергія Олексійовича і на сімейних святах. І тут він залишався непримітним. Про славослів'я, лестощі, навіть ретельно замасковані, не могло бути і мови."
У 1959 р. Г.О.Михайлов переїхав до Києва, став керівником відділу в Обчислювальному центрі АН України (нині Інститут кібернетики ім. В.М.Глушкова АН України). Він продовжує: "Улітку 1961 р. Сергій Олексійович, очевидно, востаннє приїздив до Києва, з яким багато чого його пов'язувало. Був він і у нашому Обчислювальному центрі, що вже переселився з Феофанії на Лисогірську. Організували йому поїздку у Феофанію, майже поодинці, на озеро, у ліс. На той час майже все головне їм було вже зроблено: він став академіком, лауреатом Ленінської премії, Героєм соцпраці... Здавалося б, якраз час розраховувати тільки на почесті, так ще не в столиці. Але нічого подібного не було: урочистих зборів, зустрічей, банкетів та інше - нічого цього він би не потерпів. З його візиту і для нас не робилося секрету, але, напевно, лише деякі про нього знали.
І вже зовсім збентеженим виглядав він на своєму ювілеї в конференц-залі ІТМ і ОТ АН СРСР, одягнений у подаровані йому узбецький халат і тюбетейку.
Ні від кого не чув про нього поганого слова. І разом з тим не можна було назвати його безмежно доброю людиною. На тому самому екзамені, про який згадано вище, Сергій Олексійович преспокійно "уліпив" своєму ж аспірантові заслужену двійку. Пам'ятається, у бесіді про захист дисертацій він відмітив не без іронії щодо свого інституту: "А у нас - поділ праці: одні роблять машини, інші захищаються".
Відвідавши нашу лабораторію і допитливо оглянувши "ЦЭМ-1", Сергій Олексійович здивував нас питанням: "А кувалдою ви по ній не стукаєте?". Виявилося, що на "БЭСМ" кувалда - це штатний інструмент, а удари нею по залізному каркасу машини - один з елементів профілактики! Настільки ж дивним тепер здавався б наказ не допускати розв'язання задачі довше 15 хвилин без повторного перерахунку для того, щоб не витрачати машинний час задарма".
Все описане вище стосується ЕОМ на електронних лампах, або ЕОМ першого покоління. Друге покоління створювалося на безлампових елементах. Першими напівпровідниковими ЕОМ сімейства "БЭСМ" стали "БЭСМ-ЗМ" і "БЭСМ-4".
Цікаво відзначити, що їхня поява також результат ентузіазму молодих. Справа в тому, що роботи з їх створення проводилися у СКБ ІТМ і ОТ АН СРСР ініціативно, поза планом з ініціативи молодих інженерів і техніків.
За спогадами одного з учасників розробки А.А.Гризлова, у 1964 р. невелика група молодих співробітників, серед яких були інженери, техніки і самоучки, одержала завдання освоїти перші напівпровідникові елементи. Це був етап у підготовці співробітників СКБ до майбутньої роботи з "БЭСМ-6". Спочатку їм було доручено для отримання досвіду розробити макети основних вузлів ЕОМ. Надалі група вирішила перевірити створені ними вузли в комплексі, виготовивши невеликий макет машини. Він був зібраний і одержав назву "БЭСМ-ЗМ". Окрилені успіхом новачки осміліли. Виникла зухвала ідея: створити на базі існуючого макету "свою" машину, що повторює структурно-логічну схему ЕОМ "М-20", але з використанням нових елементів. Ініціативу молоді підтримав керівник тодішнього СКБ О.П.Васильєв. Лебедєв не був проти задуму "неопереної" молоді. Так з'явилася "БЭСМ-4". Її створення - ще один приклад творчої і доброзичливої атмосфери, характерної для лебедєвського інституту.
Державна комісія під головуванням А.А.Дородніцина відзначила високі експлуатаційні і конструктивні властивості першої вітчизняної напівпровідникової універсальної ЕОМ. Вона відрізнялася надійністю, малими розмірами, низькою вартістю і мала великий успіх у користувачів.
Коли через рік після її встановлення в Обчислювальному центрі АН СРСР поцікавилися, як вона працює, відповідь була такою: "Ваша машина розбещує молодих інженерів. Вони не виконують профілактичних робіт, тому що машина не має збоїв - вона занадто надійна". Коментарі зайві.
