Кто был конструктором первых отечественных эвм сообщение
Обновлено: 26.04.2024
В конце XIX века Герман Холлерит в Америке изобрел счетно-перфорационные машины. В них, так же как и в Аналитической машине Бэббиджа, использовались перфокарты, но только не для представления программы, а для хранения числовой информации. Каждая такая машина могла выполнять только одну определенную программу, манипулируя с перфокартами и числами, пробитыми на них. Счетно-перфорационные машины осуществляли перфорацию, сортировку, суммирование, вывод на печать числовых таблиц. На этих машинах удавалось решать многие типовые задачи статистической обработки, бухгалтерского учета и другие.
Г. Холлерит основал фирму по выпуску счетно-перфорационных машин, которая затем была преобразована в фирму IВМ — ныне самого известного в мире производителя компьютеров.
Непосредственными предшественниками ЭВМ были релейные вычислительные машины. К 30-м годам XX века получила большое развитие релейная автоматика.
В процессе работы релейной машины происходят переключения тысяч реле из одного состояния в другое.
Релейная машина «Марк-2», изготовленная в 1947 году, содержала около 13 000 реле. Одной из наиболее совершенных релейных машин была машина советского конструктора Н. И. Бессонова — РВМ-1. Она была построена в 1956 году и проработала почти 10 лет, конкурируя с существовавшими уже в то время ЭВМ. Поскольку реле — это механическое устройство, то его инерционность (задержка при переключении) достаточно велика, что сильно ограничивало скорость работы таких машин. Скорость РВМ-1 составляла 50 сложений или 20 умножений в секунду. Практически это был предел скорости для машин этого типа.
В первой половине XX века бурно развивалась радиотехника. Основным элементом радиоприемников и радиопередатчиков в то время были электронно-вакуумные лампы. Электронные лампы стали технической основой для первых электронно-вычислительных машин (ЭВМ).
В 1946 году профессор Сергей Алексеевич Лебедев становится директором Института электротехники АН УССР и переезжает в Киев, чтобы приступить к разработке принципов работы электронных вычислительных машин (ЭВМ).
ЭВМ с чистого листа
Это был шаг, на который решился бы далеко не каждый ученый. Дело в том, что к этому времени Сергей Алексеевич был признанным специалистом в области теории устойчивости электрических систем . Изданная им совместно с П.С. Ждановым в 1933 году и переизданная годом позже монография «Устойчивость параллельной работы электрических систем», не имела мировых аналогов . Профессору, доктору технических наук, заведующему кафедрой релейной защиты и автоматизации энергосистем МЭИ, академику АН УССР Лебедеву 44 года , его заслуги и авторитет неоспоримы, дальнейший путь в науке, казалось бы, предопределен. Но Сергей Алексеевич решает все начать с чистого листа и разработать ЭВМ.
Сергей Алексеевич Лебедев жизненную необходимость создания ЭВМ. Поэтому, отправляясь в Киев и начиная работать над проектом первой советской ЭВМ – МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина), Лебедев, в случае неудачи, ставил под удар всю свою научную карьеру .
Риск был действительно велик. Ведь какой-либо информации о принципах действия такого рода машин и инженерных решений, необходимых для их реализации, у Лебедева не было. В 1946 году в США был построен первый в мире компьютер – ENIAC , разработанный учеными университета Пенсильвании. Но эти работы проводились по заказу армии США, и поэтому были засекречены. Первая информация о самом факте существовании такой машины появилась только в 1949 году, когда принципиальная схема работы МЭСМ уже сложилась , и Сергей Алексеевич сформировал рабочий коллектив для технической реализации своих идей.
Так, по воспоминаниям Алисы Григорьевны Лебедевой, жены Сергея Алексеевича, в самом начале войны, в 1941 году, Сергей Лебедев уже начал разрабатывать принципы работы электронных машин . Но потребности оборонной промышленности заставили отложить эти работы на долгие пять лет.
В чем Лебедев опередил американцев
Тем не менее, кое в чем Лебедеву удалось опередить американцев . Дело в том, что ENIAC использовал привычную всем нам десятичную систему исчисления, тогда как МЭСМ – двоичную, ныне принятую во всем мире . И эта идея пришла к Сергею Алексеевичу еще в 1941 году .
Алиса Григорьевна вспоминала, что именно в это время она находила среди бумаг мужа листки, исписанные странными последовательностями нулей и единиц .
Все сущности, процессы и явления нашего мира на "языке компьютера" выглядят как последовательности нулей и единиц
Все сущности, процессы и явления нашего мира на "языке компьютера" выглядят как последовательности нулей и единиц
Более того, знаменитая статья американских ученых Фон Неймана, Голдстайна и Бёркса «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронно-вычислительного устройства», где обосновывались преимущества двоичной арифметики , вышла в свет только в 1946 году .
На протяжении всей своей славной истории наша страна всегда являлась признанным мировым лидеров в области научных изобретений. Яркий тому пример, изобретение в 1948 году в СССР первой в мире программируемой электронно-вычислительной машины.
Патент всему голова
Во время споров с западными коллегами об авторстве того или иного изобретения, нередко можно услышать мнение, что автор - это тот кто первым запатентовал изобретение, а вовсе не его создатель. Тем не менее, в отношении изобретения первой в мире ЭВМ советские ученые поступили по всем правилам своих западных коллег. 4 декабря 1948 года Государственный комитет Совета министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство зарегистрировал под номером 10475 первую в мире цифровую электронную вычислительную машину. Авторами изобретения стали двое советских ученых по фамилии Брук и Рамеев. При этом И.С. Брук впоследствии неоднократно заявлял, что его изобретение было специально создано для использования в качестве малой цифровой электро - вычислительной машины для научных лабораторий. Учитывая тот факт, что в данном устройстве использовалась зашитая в память программа, можно сказать, что в СССР появился первая в мире ЭВМ. При этом ее размеры оказались сравнительно не большими – 5 квадратных метров. Но, учитывая, что электро - вычислительная машина состояла из 730 электронных ламп, ее размеры, действительно, можно было бы назвать скромными.
Первые ЭВМ
В то же время надо отметить, что прототипы электронных вычислительных машин начали разрабатываться еще перед Второй Мировой войной, а их инженерная база была создана в Германии в первой половине 1940-х годов. После окончания войны многие из немецких разработок оказались в качестве трофеев у СССР и США, которые были успешно претворены в жизнь. Тем не менее, абсолютно все прототипы первых ЭВМ были ручными, а не автоматическими устройствами. Правда, в США еще до войны появлялись разработки полностью электронных вычислительных систем. Но они были не программируемыми. Те же устройства, в которые можно было закладывать программы, являлись электромеханическими. Существовали аналогичные системы и в СССР. В 1947 году в Киеве был создан Институт электротехники АН УСССР, в котором была образована лаборатория моделирования и вычислительной техники. Впоследствии под крышей института разрабатывались отечественные ЭВМ ни в чем не уступающие, а порой и превосходящие западные аналоги. В 1950-м году институт выделили дополнительное здание в бывшем монастыре, где было решено смонтировать электронно-вычислительную машину МЭСМ, состоящую из 6000 вакуумных ламп и способной выполнять 3000 операций в минуту. Информацию МЭСМ могла считывать как с перфокарт, так и с магнитных лент. В США подобные устройства появились лишь в 1951 году. В то же время, несмотря на то, что СССР и США практически одновременно создали свои ЭВМ, приоритет, бесспорно, остается за Советским Союзом, создавшим первые электронно-вычислительные машины на несколько лет раньше своих конкурентов из-за океана.
На заре появления компьютерной техники Советский Союз чувствовал себя довольно уверенно. В первой половине 1950-х годов советские ЭВМ были лучшими в Европе, уступали только некоторым американским коммерческим образцам. Электронные вычислительные машины широко использовались для решения различных задач, в первую очередь для проведения расчетов. Они находили применение в научной сфере и промышленности. Интерес к ЭВМ стали проявлять военные. Первые советские военные компьютеры, появившиеся в конце 1950-х годов, использовались в системах ПРО и ПВО страны.
Создание первых советских ЭВМ
Разработка не осталась незамеченной, и уже в 1950 году Сергей Алексеевич Лебедев перебрался в Москву, в Институт точной механики и вычислительной техники АН СССР (ИТМиВТ). В столице ученый приступил к разработке ещё более продвинутой ЭВМ, которая вошла в историю как Большая (быстродействующая) электронно-счётная машина (БЭСМ-1). Главным конструктором новой ЭВМ был именно академик Сергей Алексеевич Лебедев, который быстро подобрал и объединил коллектив единомышленников, в том числе из подающих большие надежды студентов. В частности, на практику в институт были направлены студенты МЭИ Всеволод Бурцев и Владимир Мельников, которые в будущем сами станут выдающимися отечественными инженерами, учеными и проектировщиками в области создания электронно-вычислительной техники.
Разработка БЭСМ-1 была полностью завершена к 1953 году. Всего была собрана одна ЭВМ, сборка осуществлялась на Московском заводе счётно-аналитических машин. Собранная в одном единственном экземпляре ЭВМ предназначалась для решения крупных производственных и научных задач. Одновременно с этим она послужила базой для разработки будущих ещё более мощных ЭВМ, а также специализированных компьютеров военного назначения.
Стоит отметить, что в начале 1950-х годов СССР справедливо считался одним из лидеров в области разработки ЭВМ. С точки зрения сегодняшнего дня это звучит как минимум необычно, так как к концу своего существования СССР это преимущество растерял, а современная Россия в области создания компьютерной техники безнадежно отстала от наиболее развитых стран мира. Однако на заре становления ЭВМ всё обстояло иначе. Собранная в 1953 году БЭСМ-1 являлась самой быстродействующей электронно-вычислительной машиной в Европе и одной из наиболее быстродействующих машин во всем мире. По быстродействию и объему памяти этот первый советский суперкомпьютер на октябрь 1953 года уступал лишь коммерческой модели американской компании IBM – IBM 701, поставки которой заказчикам начались в декабре 1952 года.
Помимо этого, электронно-вычислительная машина получила долговременное запоминающее устройство (ДЗУ) на полупроводниковых диодах, ёмкость устройства также составляла 1024 слова. В ДЗУ хранилась часть наиболее часто встречающихся подпрограмм и констант.
Дополнительно БЭСМ-1 могла работать с накопителями информации на магнитных лентах: четырех блоках, рассчитанных на 30 тысяч слов каждый, и на промежуточном накопителе на двух магнитных барабанах, которые обеспечивали хранение 5120 слов каждый. Скорость обмена информации с барабаном достигала 800 чисел в секунду, с магнитной лентой — до 400 чисел в секунду. Ввод информации в БЭСМ-1 осуществлялся при помощи фотосчитывающего устройства на перфоленте, а вывод информации производился на специальное электромеханическое печатное устройство. При этом системное программное обеспечение в машине отсутствовало.
Внешне это была достаточно массивная вычислительная машина, на создание которой ушло примерно пять тысяч электронных ламп. Конструктивно данная советская ЭВМ монтировалась на одной основной стойке, отдельно размещалась стойка ДЗУ, а также шкаф питания, так как компьютер потреблял достаточно большое количество электроэнергии – до 30 кВт (это без учета системы охлаждения). Немаленькими были и размеры ЭВМ: занимаемая площадь равнялась почти 100 квадратных метров.
Возможности ЭВМ решили использовать в системе ПРО
Появление первой советской полноценной ЭВМ БЭСМ-1 совпало с началом эпохи разработки в Советском Союзе собственной системы противоракетной обороны (ПРО). Впервые об этом в нашей стране заговорили еще в августе 1953 года. Именно тогда семь маршалов обратились к министерствам и институтам с поручением о создании средств борьбы с баллистическими ракетами противника. Такое оружие дальнего радиуса действия справедливо рассматривалось в качестве основного средства доставки ядерных зарядов к военным и промышленным объектам противоборствующих стран. Для надежного перехвата ракет необходимы были современные РЛС и новые компьютеры, которые отвечали бы за расчеты и управление радиолокационными станциями.
Специально под создание советской системы ПРО в составе КБ-1 образовали новое специальное конструкторское бюро — СКБ-30. Тогда же советская научная база и промышленность расширили кооперацию в области разработки средств, которые могли решать научно-технические задачи. В частности, ИТМиВТ Академии наук СССР получил специальное задание от КБ-1 на создание новой цифровой машины, которая по своему быстродействию должна была превзойти предыдущие образцы и стать сердцем системы управления РЛС дальнего сопровождения целей.
К 1956 году первые работы по проектированию нового комплекса были завершены, защита эскизного проекта экспериментальной системы ПРО состоялась в марте. В том же году Министерство обороны СССР выдало разрешение не постройку ГНИИП-10 – Государственного научно-исследовательского испытательного полигона, который решено было разместить в безлюдной казахской пустыне Бетпак-Дала, между западным берегом известного озера Балхаш и нижним течением рек Сарысу и Чу. Экспериментальный комплекс ПРО и новый противоракетный полигон были тесно завязаны между собой, главным конструктором всей системы стал член-корреспондент Академии наук СССР Григорий Кисунько. Одновременно с этим директор ИТМиВТ академик Сергей Лебедев выдал техническое задание на создание новой вычислительной машины, которая получила обозначение М-40 и изначально предназначалась для системы «А». Система «А» – кодовое название первого в Советском Союзе комплекса стратегической ПРО.
Задание на разработку нового суперкомпьютера получили две группы разработчиков, одну из которых возглавил Всеволод Бурцев. Обе группы успешно справились с поставленной задачей. К 1958 году были готовы две новых электронно-вычислительных машины М-40. Сборка компьютеров производилась специалистами Загорского электромеханического завода.
Первый военный компьютер М-40
На момент своего создания машина М-40 стала самой быстродействующей среди всех советских ЭВМ, которые производились в стране серийно. При этом Всеволод Бурцев предложил и реализовал на практике ряд очень важных для развития отечественной компьютерной техники решений. В военном компьютере М-40 впервые были реализованы на практике принципы распараллеливания вычислительного процесса на уровне аппаратных средств электронно-вычислительной машины. Все основные устройства М-40 (арифметическое, управления внешней памятью, ОЗУ, управления) получили автономные узлы управления и могли работать параллельно. Также впервые в СССР был реализован мультиплексный канал передачи данных. Это решение позволило без замедления вычислительного процесса ЭВМ осуществлять прием и выдачу полученной информации и данных сразу с 10 асинхронно работающих каналов, общая пропускная способность которых оценивалась в один миллион бит/с.
М-40, как и дальнейшая её модернизация, М-50 (50 тысяч операций с плавающей запятой), представляли собой сложные военные комплексы управления РЛС дальнего сопровождения и точного наведения на цель противоракет. Они отвечали за расчеты, необходимые для построения траекторий и наведения противоракет на баллистические ракеты противника. 4 марта 1961 года на специально созданном полигоне «А» в Казахстане был осуществлен первый в мировой и отечественной истории успешный перехват баллистической ракеты. Система, за расчеты траектории противоракеты в которой отвечал компьютер М-40, сумела перехватить баллистическую ракету Р-12. Перехват был осуществлен в 60 километрах от места пуска противоракеты. Согласно данным регистрирующей аппаратуры, промах противоракеты составил 31,8 метра влево и 2,2 метра по высоте при допустимом радиусе поражения 75 метров. Осколочный заряд противоракеты В-1000 успешно разрушил боеголовку Р-12, которая содержала весовой имитатор ядерного заряда.
Говоря о технических аспектах военного компьютера М-40, можно отметить, что он был создан на смешанной элементной базе, в которой использовались и электронные лампы, и ферриты, и полупроводниковые транзисторы и диоды. При этом быстродействие машины выросло до 40 тысяч операций в секунду с фиксированной запятой, что примерно в 4 раза превышало пиковые значения для БЭСМ-1. Первая полноценная военная ЭВМ получила оперативную память на ферритовых сердечниках общей емкостью 4096 40-разрядных слов. Внешняя память представляла собой магнитный барабан, рассчитанный на 6 тысяч слов. Военная ЭВМ М-40 работала в комплексе с аппаратурой процессора обмена с абонентами системы и аппаратурой хранения времени.
За создание и успешные испытания комплекса, мозгом которого были компьютеры М-40 и М-50, коллектив ведущих разработчиков ЭВМ М-40 был удостоен престижной Ленинской премии. Её получили Сергей Лебедев и Владислав Бурцев.
Первая ЭВМ — универсальная машина на электронных лампах построена в США в 1945 году.
Эта машина называлась ENIAC (расшифровывается так: электронный цифровой интегратор и вычислитель). Конструкторами ENIAC были Дж.Моучли и Дж.Эккерт.
Скорость счета этой машины превосходила скорость релейных машин того времени в тысячу раз.
Первый электронный компьютер ENIAC программировался с помощью штеккерно-коммутационного способа, то есть программа строилась путем соединения проводниками отдельных блоков машины на коммутационной доске.
Эта сложная и утомительная процедура подготовки машины к работе делала ее неудобной в эксплуатации.
Основные идеи, по которым долгие годы развивалась вычислительная техника, были разработаны крупнейшим американским математиком Джоном фон Нейманом
В 1946 году в журнале «Nature» вышла статья Дж. фон Неймана, Г. Голдстайна и А. Беркса «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства».
В этой статье были изложены принципы устройства и работы ЭВМ. Главный из них — принцип хранимой в памяти программы, согласно которому данные и программа помещаются в общую память машины.
Принципиальное описание устройства и работы компьютера принято называть архитектурой ЭВМ . Идеи, изложенные в упомянутой выше статье, получили название «архитектура ЭВМ Дж. фон Неймана».
В 1949 году была построена первая ЭВМ с архитектурой Неймана — английская машина EDSAC.
Годом позже появилась американская ЭВМ EDVAC. Названные машины существовали в единственных экземплярах. Серийное производство ЭВМ началось в развитых странах мира в 50-х годах.
В нашей стране первая ЭВМ была создана в 1951 году. Называлась она МЭСМ — малая электронная счетная машина. Конструктором МЭСМ был Сергей Алексеевич Лебедев
Под руководством С.А. Лебедева в 50-х годах были построены серийные ламповые ЭВМ БЭСМ-1 (большая электронная счетная машина), БЭСМ-2, М-20.
В то время эти машины были одними из лучших в мире.
В 60-х годах С.А. Лебедев руководил разработкой полупроводниковых ЭВМ БЭСМ-ЗМ, БЭСМ-4, М-220, М-222.
Выдающимся достижением того периода была машина БЭСМ-6. Это первая отечественная и одна из первых в мире ЭВМ с быстродействием 1 миллион операций в секунду. Последующие идеи и разработки С.А. Лебедева способствовали созданию более совершенных машин следующих поколений.
Читайте также: