Первая отечественная военная ЭВМ. Как всё начиналось

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

К созданию первых советских ЭВМ приложил руку известный советский ученый Сергей Алексеевич Лебедев, стоявший у истоков зарождения отечественной вычислительной техники. Сегодня Сергея Лебедева справедливо считают основоположником советской отрасли вычислительной техники. Именно под его непосредственным руководством в 1948-1950 годах была создана первая в стране, а также континентальной Европе Малая электронно-счётная машина (МЭСМ). Разработка осуществлялась в Киеве в Институте электротехники АН УССР.

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.

При этом ЭВМ начала 1950-х годов мало походят на современные аналоги. БЭСМ-1 обеспечивала максимальное быстродействие на уровне 8-10 тысяч операций в секунду. ЭВМ получила параллельное 39-разрядное арифметически-логическое устройство с плавающей запятой. Число разрядов для кодов команд – 39. Оперативная память (ОЗУ) первой полноценной советской ЭВМ базировалась на ферритовых сердечниках, а её емкость составляла всего 1024 слова (в более ранних советских ЭВМ использовалась память на ртутных трубках или потенциалоскопах).

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.