Беседы о поколениях ЭВМ

Н. Бусленко, В. Бусленко

©   Издательство "Молодая гвардия", 1977 г.

Все настойчивее вторгаются электронные вычислительные машины в науку и в народное хозяйство. О зарождении этих машин, принципе их действия, их развитии и влиянии на жизнь человека расскажут член-корреспондент АН СССР Н. Бусленко и его сын кандидат технических наук В. Бусленко.

- Мы все время говорим о какой-то абстрактной ЭВМ и совсем забыли ЭВМ первого поколения.

- Совершенно верно! Здесь сказано о том, что же такое вообще ЭВМ. Конструкция, структура и суть происходящих в машине процессов, в общем-то, не меняются при переходе от поколения к поколению.

- Интересно узнать бы о реальных машинах первого поколения!

Рассказ о машинах первого поколения можно начать со знакомства с первыми советскими серийными машинами: БЭСМ, "Стрела", "Урал". Они не только сыграли определенную роль в развитии вычислительной техники, но и практически оказались основными средствами выполнения вычислительных работ своего времени.

Однако справедливость требует не забывать и о зарубежных первенцах математического машиностроения эпохи электронных ламп. Среди них наибольшую известность имели американские машины ИБМ-704 и УНИВАК (фирмы "Спарри Рэнд"), английская "Эдсак" (Кембриджский университет"), французская "Гамма-40" (фирмы Булль) и другие.

В советской вычислительной технике особое место занимает МЭСМ (малая электронная счетная машина), разработанная в 1950 году под руководством академика С. Лебедева. Она являлась прямой предшественницей БЭСМ (большой электронной счетной машины). МЭСМ не выпускалась серийно, более того, она, скорее, представляла собой лабораторный макет, чем действующую ЭВМ. Ее технические характеристики (быстродействие - 50 операций в секунду, объем оперативной памяти - 31 число и 63 команды) даже для того времени были весьма скромными. Тем не менее МЭСМ позволила опробовать ряд конструктивных и технологических принципов, используемых в вычислительной технике и до сих пор!

Наиболее же существенным результатом эксплуатации МЭСМ являлась подготовка первых в стране программистов и решение ряда принципиальных вопросов методики программирования. Пока большие машины типа БЭСМ и "Стрела" находились в разработке и производство их только осваивалось, новое направление - автоматизация программирования - уже строило свои методы, оттачивало инструмент, и не только на бумаге, а на реальной машине, хотя еще и недостаточно зрелой.

Настоящий и весьма совершенный компьютер - вычислительная машина с поэтическим названием "Стрела", которое, по-видимому, должно было подчеркнуть ее быстродействие, была разработана в 1953 году под руководством Героя Социалистического Труда Ю. Базилевского. Эта машина имела 8 тысяч электронных ламп и около 2 тысяч полупроводниковых диодов, потребляемая мощность около 150 киловатт. Ее быстродействие доходило до 2 тысяч операций в секунду. Машина могла выполнять 15 арифметических и логических операций. В ее системе команд существовали и оригинальные средства выполнения этих операций над целыми массивами чисел.

Оперативное запоминающее устройство "Стрелы" было создано на основе электронно-лучевых трубок (43 трубки) и имело емкость 2048 чисел по 43 двоичных разряда каждое.

Внешняя память машины была реализована на магнитных лентах. К "Стреле" подключались две лентопротяжки; каждая лента была способна хранить до миллиона чисел. Кроме этих двух традиционных, если можно так выразиться, типов запоминающих устройств, "Стрела" имела дополнительно постоянное запоминающее устройство высокого быстродействия, способное хранить 512 команд и чисел, что позволяло постоянно хранить в машине 16 стандартных наиболее нужных программ и 256 часто встречающихся констант.

Заслуживают внимания и устройства вывода информации. Кроме обычных для того времени устройств выдачи на перфокарты и магнитную ленту, машина "Стрела" имела также широкоформатное печатающее устройство, позволяющее получать результаты расчета в виде документа на широкой бумажной ленте привычного канцелярского формата. Результаты на ней выглядели привычно и легко читались.

Собственно машина "Стрела" занимала до 200 квадратных метров площади; с учетом внешних устройств принудительного кондиционирования воздуха и электропитания - свыше 400 кв. метров.

На "Стреле" были решены весьма важные научные и технические задачи большой сложности, например, аэродинамические расчеты первого советского пассажирского реактивного самолета Ту-104 объемом порядка 10⁸ операций потребовали всего 17 часов непрерывной работы машины; на подобную работу раньше ушли бы месяцы. Было проведено решение также многих "логических" задач. При этом выяснились не только возможности "Стрелы", но и вообще принципы постановки на ЭВМ невычислительных задач, или, как тогда говорили, неарифметических задач. Машину "учили" играть в различные игры - "Ним", "крестики-нолики", она даже разыгрывала "шахматный эндшпиль". Так компьютеры постепенно подбирались к решению серьезных неарифметических задач.

Машина "Стрела" имела также совершенную и достаточно гибкую систему программирования, весьма полную библиотеку стандартных программ, что способствовало раскрытию ее вычислительных и логических возможностей.

Первенец отечественного серийного электронного машиностроения БЭСМ была разработана в 1952 году Институтом точной механики и вычислительной техники в Москве, носящим ныне имя академика С. Лебедева. Эта машина имела 4 тысячи электронных вакуумных ламп и около 5 тысяч полупроводниковых диодов, потребляемая ею мощность - 80 киловатт. БЭСМ обеспечивала быстродействие порядка 10 тысяч операций в секунду, имела оперативную память, как и у "Стрелы", на электронно-лучевых трубках, объемом 2048 чисел. В более поздней конструкции оперативную память строили на ферритовых сердечниках. Внешняя память машины состояла из двух частей. Первая часть - 4 магнитных ленты общим объемом 120 тысч 39 разрядных чисел, а вторая - 2 магнитных барабана объемом 5120 чисел в каждом.

Устройство ввода с перфоленты обеспечивало скорость ввода до 1200 чисел в минуту. Устройства вывода данных, кроме электромеханического печатающего устройства, имели быстродействующие фотопечатающие установки для вывода больших массивов информации, записанной на магнитную ленту.

Существенными особенностями БЭСМ были автономное управление подпрограммами и долговременное запоминающее устройство. По своим характеристикам - быстродействию и объему запоминающих устройств, а также конструктивному оформлению в гибкости математического обеспечения - БЭСМ была на уровне лучших мировых образцов ЭВМ.

Вычислительные машины "Стрела" и БЭСМ относились к большим ЭВМ первого поколения. Их габариты, занимаемая площадь и стоимость были весьма высокими. Это обстоятельство существенно ограничивало круг возможных потребителей. Нужна была ЭВМ более дешевая и простая, быть может, с меньшим быстродействием и меньшим объемом памяти, но рассчитанная на действительно широкий круг пользователей.

Такой в нашей стране стала машина "Урал", созданная в 1954 году под руководством конструктора Б. Рамеева. Эта ЭВМ имела всего 800 вакуумных электронных ламп и около 3 тысяч полупроводниковых диодов и работала со скоростью 100 операций в секунду. Потребляемая мощность составляла 7,5 киловатта. Ее оперативная память на магнитном барабане емкостью 1024 числа обеспечивала невысокую скорость считывания, что и определило ее низкое быстродействие.

Внешняя память содержала всего одну лентопротяжку с объемом ленты в 40 тысяч 36 разрядных чисел. Ввод информации осуществлялся с перволенты, а также при помощи клавишного устройства.

Машина "Урал" предназначалась для инженерно-технических и планово-экономических расчетов. Несмотря на малую потребляемую мощность, она все еще требовала принудительного охлаждения воздуха в машинном зале площадью в 60 квадратных метров.

ЭВМ "Урал" не могла быть использована для решения уникально сложных задач. Однако для задач небольших, возникающих в повседневной работе научно-исследовательских и проектно-конструкторских учреждений, она была вполне удовлетворительной. Этим и объяснялась большая ее популярность и широкое распространение. У вычислительных машин такого класса потребитель оказался массовым.

Фото заимствованы из Виртуального музея ВТ.