История
компьютеров
в СССР: 1970–90-е годы
Почему война в Афганистане помешала компании IBM принять участие в создании советских ЭВМ, как пионеры компьютерной индустрии смогли перейти к четвертому поколению машин на микропроцессорах, кто придумал «Эльбрусы» и что привело к эпохе «информационного общества»
В 1970-е годы в СССР вовсю идет разработка Единой системы ЭВМ. Большинство машин делает в Минске команда ученого Виктора Пржиялковского. В 1971 году выпущена первая машина ЕС-1020, в 1973 году представлено уже шесть проектов серии. Параллельно в других социалистических странах тоже строят совместимые с ЕС компьютеры. В Киеве, Минске, Казани и по всему СССР расширяются и строятся новые заводы. Процессом управляет в основном Министерство радиопромышленности, иногда вмешиваются Министерство обороны и Министерство среднего машиностроения СССР.
На разработку одной ЭВМ уходит примерно три года. За это время материальная база устаревает, микроэлектроника догоняет разработчиков, создавая материал параллельно с машинами, а химическая промышленность и вовсе отстает, поскольку выпускаемый пластик не годится для микросхем. В дополнение к производственным проблемам Министерство обороны СССР требует производить удароустойчивые ЭВМ, что делает машины слишком тяжелыми.
ЕС
Минский завод электронно-вычислительных машин им. Г. К. Орджоникидзе (сейчас АО 'Минское производственное объединение вычислительной техники'). Электронно-вычислительная машина 'ЕС-1020'.
В своих воспоминаниях Виктор Пржиялковский описывал ситуацию, когда польские разработчики представили свою ЕС-1032. Выяснилось, что по своим техническим характеристикам она нарушает стандарты серии, потому что сделана на американских материалах и поэтому гораздо быстрее и лучше работает. Машину с трудом приняли в серию, но главного урока, как считает Пржиялковский, не усвоили: материальная база ЭВМ не менее важна, чем ее архитектура.
«Главным нарушением было использование полной серии микросхем SN-74 компании Texas Instrument. Советский аналог этой серии — серия 155 („Логика-2“) имела вдвое худшие временные характеристики и в ней отсутствовали схемы повышенной интеграции. Под давлением высших органов страны (в первую очередь ВПК и МО) документами ЕС ЭВМ использование иностранных комплектующих изделий, не имеющих отечественных аналогов, запрещалось категорически. Аналогичная ситуация была и с блоками питания. Нарушением руководящих материалов ЕС ЭВМ было использование сдвоенных ТЭЗов размером 280 на 150 мм. Все это, а также применение многослойной печатной платы ТЭЗа и использование полупроводникового ЗУ вместо ферритового (в СССР еще не было серийного производства микросхем для ОЗУ) привело к многократному увеличению степени интеграции сменного элемента замены, а следовательно, — уменьшению габаритов уменьшению габаритов и снижению потребляемой мощности. В результате острых дебатов на высшем уровне машина 1032 была принята в систему ЕС ЭВМ, многие документы ЕС ЭВМ были откорректированы».
Узнав о масштабах проекта ЕС ЭВМ, компания IBM выразила заинтересованность в сотрудничестве с серией, но не смогла получить разрешение от американского правительства. А после ввода войск в Афганистан переговоры и вовсе прекратились.
Другие компьютеры, не входящие в ЕС ЭВМ, тоже продолжали проектироваться, но в основном для одного заказчика — Минобороны СССР. Теперь они сразу создавались для серийного производства, а после выпуска первой партии из нескольких соединенных между собой машин строились вычислительные комплексы. Тем временем первое поколение разработчиков ЭВМ постепенно уходило. В 1974 году умерли Сергей Лебедев и Исаак Брук, в 1982-м — Виктор Глушков. Но в институтах, где работали эти ученые, остаются собранные ими команды, которые продолжают проектировать ЭВМ. Главным заказчиком новых ЭВМ становится Минобороны, и большинство центров работают на противоракетную оборону и радиолокацию. Но теперь, в отсутствие авторитетных лидеров, создание каждой машины сопровождается большими проблемами. Чтобы запустить сложную ЭВМ в производство, нужен не только талантливый проект, но и слаженные действия разработчиков и заводов, а также производителей отдельных элементов, которые часто относятся к разным ведомствам.
Юрий Рогачев, работавший в лаборатории Брука еще в начале 1950-х, в своей книге «От М-1 до М-13» описывает путь, который проделала последняя в этой серии ЭВМ М-13. В конце 1977 года главный конструктор Михаил Карцев решает создать многопроцессорную машину четвертого поколения. Уже закончив работу над проектом, он выясняет, что для изготовления опытного образца не хватает приборов, с помощью которых изготавливаются фотооригиналы на стекле (ФОС) рисунков слоев многослойных печатных плат. Руководство научно-производственного объединения возлагает ответственность на разработчиков — Карцева и его коллег, у которых тоже нет электрокоординатографов, но они умудряются получить один экземпляр, начать выпуск ФОС и поставить их на завод. На это уходит два года, но машина все еще не выпускается, производители снова обвиняют разработчиков, и пока они разбираются друг с другом и с Министерством радиопромышленности, Михаил Карцев умирает. Еще через несколько лет завод осваивает серийное производство, и на основе нескольких машин разработчики монтируют вычислительный комплекс для системы предупреждения о ракетном нападении. В 1991 году он проходит государственные испытания. Так от идеи до запуска проходит 14 лет. За это время мировая компьютерная индустрия переживает еще одну революцию, в СССР появляется доступ к Интернету, а сама страна перестает существовать.
М-13
«Стремясь как-то оправдать свое бессилие, руководство Объединения решило отыграться на разработчиках машины, объявив в марте 1983 года на балансовой комиссии работу НИИВК неудовлетворительной. Причем выражено это было в некорректной форме, без указания причин и конкретных фактов, объясняющих такое решение. Михаила Александровича Карцева, человека в высшей степени порядочного и интеллигентного, такое лицемерие повергло в шок. Он сразу же заявил генеральному директору ЦНПО „Вымпел“ Юрию Николаевичу Аксенову, что не сможет дальше работать под таким руководством. Чувство несправедливости по отношению к коллективу НИИВК явилось дополнительной нагрузкой на сердце и сильно отразилось на здоровье Карцева».
МИКРОПРОЦЕССОРОВ
Процессор Intel 4004 - Национальный музей природы и науки, Токио
02
В 1970-е годы компьютерная индустрия в США шла по пути дальнейшей интеграции разных частей машины и уменьшения их размеров. До появления микропроцессоров компьютеры строились на монтажных платах, на которых устанавливали несколько малых и средних интеграционных схем. Теперь же все элементы помещались на большую интегральную схему (БИС), а затем и на сверхбольшую интегральную схему (СБИС) — микропроцессор, который соединял все необходимые элементы.
Первый коммерческий микропроцессор Intel 4004 был выпущен в 1971 году. Однако его производство было еще слишком сложным для массового перехода на новую архитектуру. Чтобы создать интегральную схему, нужно было вырезать на чипе сверхтонкие (микронные) слои кремния, что требовало качественного сырья и сложного оборудования. Постепенно затраты на производство микропроцессоров сокращались, и к началу 1980-х годов пионеры компьютерной индустрии переходят на четвертое поколение машин — на микропроцессорах. Это сделало возможным появление персональных компьютеров, за которыми последовали системы искусственного интеллекта, Интернет и новая эра, которая была тут же названа «информационным обществом».
Среди флагманов поколения компьютеров на сверхбольших интеграционных схемах была модель PDP 11 компании Digital Equipment Corporation и суперкомпьютер CRAY, обе американские. По воспоминаниям очевидцев, эти модели были скопированы советскими разработчиками. Впрочем, в реальности создать точную копию было невозможно, учитывая эмбарго на высокие технологии и дефицит собственного производства. Поэтому разработчикам, исполнявшим приказы сверху, приходилось адаптировать американскую компьютерную архитектуру под местные материалы. В результате получалось гораздо хуже, чем если бы эти компьютеры создавались с нуля, под советскую материальную базу.
ЭЛЬБРУСЫ
'Эльбрус'- мультипроцессорный вычислительный комплекс, СССР, Москва, конец 1980-х годов.
«ЭЛЬБРУСЫ»
ВСЕВОЛОДА БУРЦЕВА
И БОРИСА БАБАЯНА
Несмотря на очевидные провалы как с серией ЕС ЭВМ, так и с попытками скопировать следующее поколение американских компьютеров, в СССР продолжались собственные разработки. К ним относятся ЭВМ серии «Эльбрус», которые проектировали в 1970–80-е годы в Институте точной механики и вычислительной техники (после 1974 года — имени Сергея Лебедева).
«Эльбрусы» принадлежат к классу суперкомпьютеров, и работали в основном на военные нужды. Их начали разрабатывать еще в начале 1970-х годов. Перед проектировщиками стояла задача создать компьютер, способный выполнять 100 миллионов операций в секунду. Главным конструктором был ученик Сергея Лебедева Всеволод Бурцев. В 1980 году «Эльбрус-1» был сдан государству. Компьютер с интегральными микросхемами стал первой советской ЭВМ на суперскалярной архитектуре — его процессор был способен обрабатывать сразу несколько команд. И все же, несмотря на все усилия разработчиков, «Эльбрус» не мог выполнять больше 15 млн операций в секунду. В 1985 году был создан «Эльбрус-2»: микропроцессоры были сделаны на новой элементной базе (эмиттерно-связанная логика, ЭСЛ), которая не перегревалась, а значит, не требовала такой громоздкой системы охлаждения, как предыдущее поколение элементов (транзисторно-транзисторная логика, ТТЛ). Поэтому новый «Эльбрус» при производительности в 125 млн операций в секунду и объеме оперативной памяти в 144 Мб помещался всего в трех шкафах. Он тоже работал на военных — в основном на систему противоракетной обороны, а также в Центре управления полетами. Вершиной советских суперкомпьютеров стал «Эльбрус-3». У него была совершенно новая архитектура, которую разработчики назвали «постсуперскалярной». В третий «Эльбрус» была заложена эмуляция кода процессоров Intel, а значит, на нем можно было использовать западное программное обеспечение, хотя и с некоторой потерей производительности (20%). «Эльбрус-3» строили так долго, что первая рабочая версия была готова только в 1994 году. Этот экземпляр остался единственным: в производство машину так и не запустили.
Бурцев Всеволод Сергеевич. Выступление на Ученом Совете ИТМиВТ
«Конечно, унификация должна быть. Но технически это очень тонкий вопрос — она не должна зависеть от уровня железа. Унификация на ламповых машинах — это одно, а на полупроводниковых — совсем другое. Сегодня полупроводниковая технология достигла технического предела. Вряд ли тогда можно было предложить вариант, который бы работал и сейчас. В ближайшее время должно было быть изменение массовых программ при развитии силиконовой технологии. То, что сейчас на рынке, пахнет смертью. Это все старье невероятное, тормозит вычислительную технику».Борис Бабаян, разработчик «Эльбрусов»
АРХИТЕКТУРНЫЕ НАХОДКИ И СТРОЕНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРОВ ЭЛЬБРУСА
Завершение гос.испытаний 1985 г. В первом ряду 3й справа В. Бурцев, во втором ряду 1й слева Б.Бабаян. , 3й справа А.Ким (директор МЦСТ и ИНЭУМ в наст. время), в верхнем ряду 4й справа Рябов (был директором ИТМиВТ после Бурцева).
Тем не менее архитектурные находки и строение микропроцессоров «Эльбруса» оказались единственными советскими разработками, которые пережили распад СССР. На протяжении 1990-х годов один из конструкторов «Эльбрусов» Борис Бабаян пытался спасти свое детище. В 1992 году он основал компанию «Московский центр SPARC-технологий» (МЦСТ), которая продолжила разработку процессоров на основе «Эльбруса». Чтобы заработать на эти исследования, компания делала чипы для американского производителя электроники Sun Microsystems, а параллельно проектировала 64-разрядный «Эльбрус-2000», или E2k. В 1999 году он был представлен на форуме производителей микропроцессоров, однако никто не решился вложить деньги в производство, и E2k не был запущен.
В начале 1990-х начался бурный рост компании Intel, которая начала проектировать процессор Pentium, основанный на той самой суперскалярной архитектуре, которую использовали разработчики «Эльбрусов». В 1993 году, прямо перед запуском Pentium, в Intel ушел работать коллега Бориса Бабаяна Владимир Пентковский, разработчик программного обеспечения для «Эльбрусов». Среди бывших коллег Пентковского ходила легенда, что он приложил для создания Pentium так много сил, что процессор назвали в его честь. На самом деле это было пятое, революционное поколение процессоров (после 286-го, 386-го и 486-го), которое Intel решила просто назвать «пятым» — на латыни. Позже Пентковский действительно стал официально главным разработчиком Pentuim — его третьей версии Pentium III.
В 2004 году сотрудники компании МЦСТ вместе с Борисом Бабаяном, так и не найдя денег на собственные разработки, перешли работать в российское представительство Intel. В 2010-е годы в России возобновилось производство компьютеров «Эльбрус», в которых используются процессоры собственного производства, импортное «железо», а также детали, произведенные в России на импортном оборудовании.
04
С конца 1980-х годов советские компьютеры вовсю функционировали в военных организациях и в большинстве государственных институтов. Однако с начала 1990-х в Россию пришли персональные компьютеры, которых российская промышленность практически не производила. Если в области суперкомпьютеров еще можно было соревноваться с американскими разработками, то персональные компьютеры не имели аналогов.
Первые персональные компьютеры еще в конце 1980-х привозили частями и собирали сами — в советских КБ и институтах было много специалистов, которые быстро разобрались, как они устроены. Начали появляться кооперативы и совместные предприятия, которые имели право на коммерческую деятельность и торговали оргтехникой, в том числе зарубежной сборки. Тогда от места сборки зависела цена компьютера и в качестве шутки ходили определения, которые сегодня уже не кажутся смешными: «белой» сборкой называли американскую и европейскую, «желтой» — азиатскую, а «красной» — отечественную. По воспоминаниям очевидцев, рынок был диким, цены спекулятивными, а поставки нелегальными, но дефицит компьютеров и высокая прибыль перекрывали все риски и неудобства.
Цивилизованный рынок компьютеров возник только в середине 1990-х, когда цена на них стала падать и их начали покупать для домашнего использования — не только программисты, но и люди других профессий. Компании Intel и Microsoft открывали специальные программы по поддержке российского рынка, который наполнялся все более свежими моделями IBM (386, 486, Pentuim). Наконец, получил распространение Интернет.
Так наступил конец информационной изоляции, которая управляла компьютерной индустрией в СССР на протяжении всей ее истории. Конец холодной войны сделал собственные разработки неконкурентоспособными. Зато интеграция в большой мир означала возможность для кооперации на новом уровне.