Жертва плановой экономики. Расцвет и закат советской компьютерной эпохи, ч. 2
В прошлом номере мы уже рассказывали, что в Советском Союзе существовали компьютеры, превосходящие зарубежные аналоги, и познакомились с работами великих ученых в этой области (Сергея Алексеевича Лебедева, Исаака Семеновича Брука). Остановились же мы в конце 60-х годов, в момент, когда появилась супер-ЭВМ БЭСМ-6 , — то был великий триумф отечественного компьютеростроения.
Предательство на высшем уровне
К концу 60-х годов компьютерную промышленность СССР можно было описать фразой «блеск и нищета» — великолепные идеи и новаторские разработки академиков начали тонуть в море недопонимания.
Многочисленные институты, крупные и не очень, выпускали десятки вычислительных машин для самых разных задач, зачастую эти системы превосходили западные аналоги. Ученые были увлечены созданием новых архитектур, поиском свежих решений. Коллективы Лебедева, Брука и Глушкова конкурировали и соревновались друг с другом — где уж тут было думать о стандартизации и объединении усилий. Да-да, все ЭВМ были аппаратно несовместимы.
Разрозненность архитектур усложняла создание программного обеспечения — системному программированию почти не уделялось внимания. В дальнейшем над созданием простейших операционных систем для различных серий ЭВМ трудились группы ученых в университетах — порядка 1500 программистов создавали софт для огромного парка разнородной вычислительной техники. К тому моменту в США над этой задачей билось более 50 000 человек!
Компьютеры использовали для решения научных и военных задач, так что отсутствие стандартизированных систем начало вызывать определенные проблемы. И тут пришло озарение, все осознали, что компьютерной отрасли нужен мощный рывок — необходимо создать линейку совместимых друг с другом ЭВМ и принять ее за индустриальный стандарт. Но тут вмешалось руководство страны…
В декабре 1967 года состоялось роковое совещание в Министерстве радиопромышленности. Партийная верхушка приняла решение прекратить все разработки собственных вычислительных систем и приступить к копированию архитектуры компьютера IBM System/360 , выпущенного в 1964 году. Во всем огромном СССР не нашлось человека, который смог бы убедить партию в неправильности этого решения. Казалось бы, куда логичнее было взять за основу наиболее продвинутую из отечественных систем и объединить разрозненные группы ученых…
С другой стороны, решение партии можно понять. С присущей в те годы уверенностью верхушка надеялась, что нашим ученым удастся безошибочно скопировать западные компьютеры, после чего можно будет «позаимствовать» уже готовое и проверенное программное обеспечение. До сих пор неизвестно, кто принял такое решение. Некоторые историки считают, что в этом могли быть замешаны лоббисты западных корпораций.
В итоге был основан Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники (НИЦЭВТ), которому и поручили разработать линейку ЭВМ « Единая система » (ЕС), а по сути — скопировать архитектуру IBM System/360 и адаптировать софт. По замыслу партии, НИЦЭВТ должен был объединить группы конструкторов из московских институтов, а именно ИТМиВТ и НИИСЧЕТМАШ. Однако ни тот ни другой не изъявили желания работать вместе.
Ведущие специалисты-конструкторы выступили с резкой критикой новой правительственной стратегии. Тогдашний директор ИТМиВТ, С. А. Лебедев, заявил, что копирование IBM System/360 приведет к отставанию от мировой промышленности на несколько лет — к тому времени система уже считалась устаревшей на Западе. Нелепость ситуации понимали и другие ученые, но далеко не всем удалось выстоять. Лебедеву хватило воли и упорства, чтобы отвергнуть идею участия коллектива ИТМиВТ в копировании западной техники и заняться разработкой систем серии « Эльбрус ».
В 1968 году к НИЦЭВТ присоединили Научно-исследовательский институт электронных математических машин (НИЭМ), предприятие с 20-летней историей. Полностью укомплектованная группа разработчиков ЭВМ « Урал », « Стрела », М-20 и М-220 приступила к работе над ЕС. В Минске и Астрахани были открыты филиалы НИЦЭВТ. Разработку периферии и отдельных моделей ЕС вели совместно со специалистами из других соцстран — ГДР, Венгрии, Болгарии, Чехословакии, Румынии, Польши, Кубы. Значимость личности в разработке ЭВМ отошла на второй план — колоссальный штат специалистов НИЦЭВТ сел за изучение дизассемблированного американского кода, инженерам приходилось копаться во внутренностях устаревших систем от IBM…
Первую модель серии ЕС — « Ряд-1 » — представили в Минске в 1971 году. Машина с кодовым названием ЕС-1020 и производительностью 20 000 операций в секунду предназначалась для решения научно-технических, экономических и управленческих задач. В состав компьютера вошли скопированные с западных аналогов комплектующие — процессор, магнитная лента, оперативная память, устройства ввода/вывода. Через два года НИЦЭВТ продемонстрировал старшую модель — ЕС-1050. Предназначалась она для использования в вычислительных центрах. В рамках «Ряда-1» было выпущено более пяти моделей ЭВМ, а также множество модификаций на их основе. Компьютеры поставляли с ОС ЕС и трансляторами с языков Алгол, Кобол, Фортран, ПЛ-1, ассемблер.
Источник вдохновения
Почему правительство СССР взялось копировать именно IBM System/360? Дело в том, что компания IBM первой в мире применила весьма эффективную стратегию — создала ряд систем, полностью совместимых друг с другом. Таким образом, купив сравнительно недорогую модель младшего уровня, пользователи могли в будущем перейти на более мощную, оставив софт без изменений. Сейчас это звучит нелепо, но во второй половине XX века этот вопрос был актуальным. Еще один плюс систем IBM — огромное количество работающего софта для любых задач.
Закат компьютерной эпохи СССР
Говорить о том, что наши ученые слепо копировали зарубежные технологии, нельзя, в компьютерах серии ЕС были применены различные ноу-хау, кроме того, их строили на основе советских компонентов.
Линейка компьютеров «Ряд-2» (клоны мэйнфреймов IBM System/370, выпущенных в начале 70-х) включала системы ЕС-1015 , ЕС-1025 , ЕС-1035 , ЕС-1045 , ЕС-1055 и ЕС-1060. Эти ЭВМ сильно задержались: старшая модель — ЕС-1060 — появилась лишь в 1977 году. В ней применялась виртуальная память, имелся расширенный набор команд, система прерываний, диагностические возможности, а работала она скоростью 1,05 млн операций в секунду.
В то же время коллектив Всеволода Сергеевича Бурцева из ИТМиВТ закончил работы над системой «Эльбрус» — последней ЭВМ, принципиальные положения которой были разработаны академиком Лебедевым. Первую версию машины сдали в эксплуатацию в 1980 году. К сожалению, Лебедев ее уже не увидел — 3 июля 1974 года он умер из-за болезни.
Институт остался верен супер-ЭВМ — « Эльбрус-1 » использовал десять суперскалярных процессоров и общую память, производительность достигала 10 млн операций в секунду в зависимости от задачи. Суперскаляр, реализация защищенного программирования с аппаратными типами данных, появилась в американских системах позже — ИТМиВТ в очередной раз опередил весь мир. Через пять лет коллектив института представил « Эльбрус-2 » с производительностью до 100 млн операций в секунду. Система пользовалась большой популярностью у военных. Важной особенностью первого и второго «Эльбрусов» был особый язык высокого уровня — « Автокод Эльбрус Эль-76 » разработки Владимира Пентковского. На нем было написано все программное обеспечение, а трансляцию в машинный язык производил аппаратный блок.
К тому времени уже пришло понимание, что «блестящая» идея с клонированием западных архитектур провалилась: заимствованный софт работал с ошибками, его приходилось дорабатывать. Сами компьютеры постоянно зависали, работали медленнее старых систем, созданных еще в ИТМиВТ и НИЭМ. Чтобы ускорить адаптацию компьютеров, правительство начало в приказном порядке заменять старые добрые БЭСМ-6, «Уралы» и «Эмки» более новыми, но менее совершенными моделями серии ЕС.
Достав образцы компьютеров IBM для копирования, правительство не обеспечило ученых инструкциями, как их производить. Скопировать расположение элементов на плате, узнать их характеристики было возможно. Другое дело — наладить массовое производство. Додумывать архитектуру становилось все труднее и труднее — рабочая модель всегда выглядит намного сложнее концепции, описанной на бумаге.
Совместные усилия производственных и исследовательских предприятий, заводов « Элма », « Элион », « Ангстрем », « Компонент », « Микрон » и других не давали результатов. Скопированные платы и микросхемы функционально повторяли американские аналоги, но технически отставали от них по всем параметрам. Здесь стоит сделать небольшое лирическое отступление.
В середине XX века, когда компьютерная отрасль начала набирать обороты, по заказу правительства США были проведены исследования с целью выявления возможного воздействия ЭВМ на индустриальное общество. Получив самый положительный отзыв, высшие чины дали зеленый свет и выделили бюджеты. С тех пор компьютерная отрасль в США начала развиваться быстрыми темпами.
Компьютеры начали использовать в бизнесе, в отрасль ринулось множество компаний — и сразу же выявились лидеры. Свободная конкуренция и поддержка со стороны правительства сильно повлияли на развитие компьютерной отрасли США. Огромное внимание уделялось развитию элементной базы, а рыночные реалии заставляли лидеров быстро адаптировать и внедрять перспективные технологии. В итоге отрасль постепенно стала полностью самостоятельной.
В СССР все было иначе — за действиями ученых наблюдала партия, свободной конкуренции не существовало, в рамках плановой экономики бюджеты были расписаны на много лет вперед. Более того, правительство изначально не видело смысла в развитии вычислительной техники и информатики. Первые ЭВМ разрабатывали, только чтобы они просчитывали траектории трансконтинентальных ракет, решали специализированные научные задачи. Недофинансирование микроэлектронной промышленности поставило в тупик всю индустрию, ведь с созданием новых архитектур у специалистов проблем не было никогда, чего не скажешь о программном обеспечении и элементной базе.
Но конструкторы не опускали руки. К середине 80-х годов НИЦЭВТ представил серию ЭВМ « Ряд-3 », в которую вошли системы ЕС-1016 , ЕС-1026 , ЕС-1036 , ЕС-1046 и ЕС-1066. Старшая модель появилась в 1987 году, она работала под управлением продвинутой операционной системы ОС 7 с поддержкой виртуальных машин, производительность достигала 5,5 млн операций в секунду. В рамках линейки ЕС также выпустили несколько моделей, которые не имели американской родословной. Они-то и продемонстрировали возможности отечественных ученых. Одной из таких систем стал ЕС-2704 , включавший в себя процессор, который умел динамически управлять ресурсами в ходе выполнения задач и распараллеливать вычисления.
В свою очередь к концу 90-х ИТМиВТ представил вычислительную машину « Эльбрус-Б », микроэлектронную копию БЭСМ-6 с поддержкой оригинальной системы команд. Таким образом продвинутая архитектура и общее ПО получили вторую жизнь.
Но вернемся к ЕС. Развить идеи «Ряда-3» должен был « Ряд-4 » (обе серии копировали мэйнфрейм IBM System/390). К новой серии ЭВМ специалисты НИЦЭВТ отнесли системы ЕС-1130 , ЕС-1170 и ЕС-1181. К сожалению, в тот период СССР уже близился к своему закату.
А потом грянула перестройка. В один момент прекратилось финансирование всей компьютерной отрасли. Развал СССР привел к тому, что многие заводы и фабрики по производству различных компонентов для ЭВМ оказались на территории теперь уже независимых стран. Производство ЭВМ «Ряд-4» было прекращено.
Распад СССР пришелся на время, когда во всем мире происходил переход от массивных мэйнфреймов к компактным персональным компьютерам, когда IBM наладил выпуск IBM PC, а другие производители начали выпускать его клоны. Отечественные разработчики попытались скопировать и их: первые ПЭВМ появились в 1986 году, но большого успеха они не снискали.
Интересные находки
В поисках сохранившихся ЭВМ мы облазили несколько научных и учебных заведений Владивостока, но безрезультатно. Малые вычислительные комплексы успели заменить более современными, огромные ЭВМ давно демонтировали и отправили на свалку. Совсем отчаявшись найти частичку истории в этих каменных джунглях, мы заглянули в музей Дальневосточного государственного университета, и, как оказалось, не зря. В комнате, посвященной истории вуза, мы обнаружили старинный компьютер с горизонтальным системным блоком, монитором и клавиатурой! Дать вразумительного ответа, что это за система, в музее так и не смогли — милая девушка-смотритель пересказала краткую историю развития отечественных ЭВМ, пожилой директор музея поностальгировал по былым временам и долго не мог вспомнить название загадочной ЭВМ, на которой решал физические задачи много лет тому назад.
Как оказалось, перед нами была « Электроника МС 0507 » из серии так называемых ДВК (диалоговый вычислительный комплекс), выпущенная в конце 80-х. Такие машины работали и в составе крупных вычислительных систем, и поодиночке. В комплекс входил корпус-моноблок, который совмещал в себе монитор МС 6105 , источник питания, дисководы и корзину с системной шиной. Отдельно подключалась клавиатура МС 7004. Подобные системы с 16-разрядным микропроцессором производили на заводах Зеленоградского НПО « Научный центр ». В отличие от IBM-совместимых систем, над которыми работали в НИЦЭВТ, «Электроника» копировала конкурирующую американскую микроархитектуру PDP-11 от DEC. Кстати, над монитором расположен матричный принтер ЕС 7189 / СМ 6325 — перемаркированный Epson D100.
Всем, кто живет во Владивостоке, советуем сходить в музей и увидеть все своими глазами.
Птица Феникс
В условиях минимального финансирования продолжили работать оставшиеся группы разработчиков. Ослабевший НИЦЭВТ выпускал новые версии ПЭВМ вплоть до 1997 года, а ИТМиВТ продолжил развивать линейку супер-ЭВМ «Эльбрус». В начале 90-х годов коллектив под управлением Бориса Бабаяна представил новую архитектуру — « Эльбрус-3 ». Построен был всего один экземпляр этой машины, к тому моменту технологическая база сильно устарела. Когда в 1994 году с визитом в Россию прибыл президент Sun Microsystems и привез миниатюрный микропроцессор UltraSPARC с несколькими миллионами транзисторов на борту, нашим разработчикам стало ясно, что битва проиграна. Здоровенный шкаф «Эльбруса-3» пустили под пресс.
Параллельно с «Эльбрусом-3» велась разработка микропроцессора « Эль-90 » под управлением Владимира Пентковского. Первые образцы были готовы к 1990 году. 32-разрядная суперскалярная архитектура с поддержкой многопроцессорности, режим защищенных вычислений, предсказывание ветвлений… Но идеям Пентковского не нашлось применения. Чуть позже он снова появился на компьютерной арене, но уже в качестве ключевого разработчика Intel Pentium III. Есть даже слухи, что линейка процессоров Pentium была названа в его честь.
Дольше всего продержалась команда Бабаяна — она продолжала работать над микроархитектурой « Эльбрус-2000 » в МЦСТ. Довольно долгая, запутанная и противоречивая история разработки нового процессора достойна отдельной статьи, скажем лишь, что в 2004 году всех разработчиков «Эльбрус-2000» переманила к себе компания Intel.
За кадром остались многочисленные перспективные разработки отечественных конструкторов — мультипроцессорные комплексы ПС-2000 и ПС-3000 , серия малых ЭВМ СМ на основе микроархитектуры DEC PDP-11. Но чтобы описать их все, не хватит и целого журнала.