БЭСМ

БЭСМ

На конец 1950 года пришелся разгар работ по изготовлению макетов отдельных устройств БЭСМ. Новая машина создавалась в обычном стиле Лебедева: сотрудники лаборатории работали, не считаясь со временем. Лебедев никого не заставлял выходить сверхурочно и выполнять дополнительную работу — это получалось само по себе, потому что так вел себя руководитель. O. K. Гущин (тогда техник-монтажник) вспоминает: «Сами изготавливали шасси и стенды, сверлили и клепали; монтировали и отлаживали различные варианты триггеров, счетчиков, сумматоров и проверяли их на надежность в работе. На всех этапах работы Сергей Алексеевич показывал личный пример самоотверженности. После насыщенного трудового дня он до 3–4 часов ночи просиживал за пультом или осциллографом, активно участвуя в отладке машины. Работая в смене дежурным техником, я не раз наблюдал, как Сергей Алексеевич брал в руки паяльник и перепаивал схемы, внося в них необходимые изменения. На все предложения помочь он неизменно отвечал: „Сам сделаю“. После его ухода я по своим прямым обязанностям проверял его работу, и, надо сказать, она всегда была выполнена на совесть».

21 апреля 1951 года была назначена Государственная комиссия для приемки эскизных проектов БЭСМ и «Стрелы», в состав которой входили академик М. В. Келдыш, министр машиностроения и приборостроения П. И. Паршин, академик А. А. Благонравов и др. Как уже упоминалось, в мае 1951 года члены комиссии побывали в Киеве, где Сергей Алексеевич продемонстрировал уже работающую МЭСМ. Академик А. А. Дородницын позже вспоминал подробности заседания комиссии. Заявленная производительность «Стрелы» была в пять раз меньше, чем у БЭСМ — 2000 операций/с. Обосновывая это, Ю. Я. Базилевский заявил, что большая производительность и не нужна, и БЭСМ можно не строить, потому что «Стрела» и так «все задачи в стране перерешает». Лебедев ехидно отвечал, что «Стрела» просто не успеет решить ни одной задачи между двумя сбоями. Скорость работы электронных машин в те времена действительно казалась фантастической: М. В. Келдыш во время одной из бесед в 1954 году заметил, что «если бы таких ЭВМ выпустить 5–7 штук, то для Советского Союза этого было бы вполне достаточно». Подобные оценки необходимой вычислительной мощности не были характерны лишь для отечественных деятелей: известно, что в те годы в корпорации IBM в те самые же 5–7 штук в год оценивали емкость всего мирового рынка компьютеров.

Известная фотография Сергея Алексеевича в кабинете на Новопесчаной сделана в 1953 году вскоре после избрания академиком

БЭСМ имела 39 двоичных разрядов для представления чисел в виде «мантисса — порядок», из них 32 разряда отводилось для значащей части и 5 для порядка. Еще по одному разряду отводилось для знаков мантиссы и порядка. 5 двоичных разрядов со знаком могут представлять числа от –32 до +32, то есть общий диапазон представленных в машине чисел находился от 2^–32 до 2³², или примерно от 10^–9 до 10⁹. Выход результата какой-либо операции за пределы этого диапазона означал аварийную ситуацию, что доставляло немало хлопот программистам того времени.

Современного читателя, знакомого с устройством микропроцессоров, может удивить, что в линейке БЭСМ (включая и знаменитую БЭСМ-6) не было поддержки целочисленной арифметики, аппаратная реализация которой гораздо проще, чем для чисел «с плавающей точкой» (Лебедев называл последние «представлением чисел с учетом порядков»). Сейчас операции с целыми числами относятся к базовой функциональности, а ряд популярных моделей процессоров, относящихся к так называемой RISC-архитектуре, наоборот, не имеют аппаратной поддержки чисел с плавающей точкой, предоставляя реализацию соответствующих команд на откуп программистам. Но надо учесть, что во времена Лебедева аппаратная часть была весьма дорога, а БЭСМ, как писал сам Сергей Алексеевич, была «предназначена для решения математических задач», где операции с действительными числами доминировали и отказ от целочисленной арифметики приводил к существенному упрощению схем и экономии компонентов.

С оперативной памятью, от которой во многом зависело быстродействие машины, сначала случилась незадача. Память проектировали на самых быстрых запоминающих устройствах того времени: потенциалоскопах. Так называли электронно-лучевые трубки специальной конструкции, где информация запоминалась путем накопления электрических зарядов на поверхности мишени (обычно из диэлектрика или из изолированных зерен проводника). Для объема 1024 слов требовалось 50 потенциалоскопов. Однако выпускало их Министерство машиностроения и приборостроения, и, разумеется, в первую очередь обеспечило дефицитными изделиями своих разработчиков из СКБ-245. Заказ из ИТМ и ВТ не выполнялся до конца 1954 — начала 1955 года, и не помог даже М. А. Лаврентьев. Никто не сомневался, что Минмашприбор хочет таким способом обеспечить фору своей «Стреле».

С. А. Лебедев и В. А. Мельников за отладкой БЭСМ, конец 1951 года

Лебедеву пришлось прибегнуть к запасному варианту: использовать для устройства памяти ЗУ на акустических (ртутных) трубках, что снизило быстродействие машины до уровня «Стрелы» — 2000 операций в секунду (ниже даже, чем у МЭСМ). Ртутные трубки были разработаны в 1949 году по его заказу в Институте автоматики ВСНИТО. Они весили несколько сотен килограммов и требовали размещения в огромном термостате, смонтированном в специальном помещении с вытяжными шкафами во избежание попадания паров ртути в воздух производственных помещений. Внушительных размеров стойка ЗУ занимала целую комнату, расположенную в конце коридора первого этажа, довольно далекого от арифметического устройства, связь с которым осуществлялась по кабелям, вносившим дополнительные задержки.

Дополнительно к основной (оперативной) памяти была предусмотрена внешняя память на магнитных барабанах (2 штуки по 512 39-разрядных слова) и магнитных лентах (4 штуки по 30 тыс. слов), устройство ввода с перфоленты (1200 чисел в минуту). Для вывода результатов была предусмотрена цифропечать (1200 чисел в минуту) и быстродействующее фотопечатающее устройство (200 чисел в секунду). Всего в составе БЭСМ использовалось 4 тыс. электронных ламп и 5 тыс. полупроводниковых диодов. В 1957 году ОЗУ на потенциалоскопах было заменено значительно более надежной и компактной памятью на ферромагнитных сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса. Такой тип памяти (см. фото 3 на цветной вклейке) стал стандартным для всех ЭВМ периода от конца пятидесятых до конца шестидесятых годов, когда создатели компьютеров перешли на полупроводники.

В наладке каждой составляющей этого капризного хозяйства Сергей Алексеевич участвовал лично, при необходимости шел на большие дополнительные механические и монтажные работы. В сравнении с отладкой МЭСМ ничего не изменилось — по-прежнему отладчики шли наперегонки с отказами электронных ламп (воспоминания Всеволода Сергеевича Бурцева, приведенные в разделе про МЭСМ, относятся именно к этому периоду). Для помощи москвичам из Феофании пригласили ряд сотрудников (Е. А. Шкабару, С. Б. Погребинского и др.), и отладка пошла быстрее.

Летом 1952 года изготовление машины в основном было завершено. В I квартале 1953 года БЭСМ была налажена, а в апреле была принята Государственной комиссией в эксплуатацию. Интересно, что в комиссию под председательством М. В. Келдыша в числе других входил и Исаак Семенович Брук, создатель первой ЭВМ в Москве под названием М-1.

Искусственная задержка с поставкой памяти все-таки позволила СКБ-245 обойти конкурентов: запущенная на год раньше, «Стрела» получила три (!) Государственных премии I, II и III степени, а главный конструктор машины Ю. Я. Базилевский — звание Героя Социалистического Труда. «Стрела» была рекомендована для серийного производства. Было выпущено 7 экземпляров, которые сегодня заслуженно вспоминают добрым словом — с них начинались многие вычислительные центры страны. Но потом низкая производительность и крайняя ненадежность машины сделали свое дело, и выпуск «Стрелы» был прекращен.

Награды коллективу ИТМ и ВТ последовали лишь в 1956 году: когда БЭСМ, уже снабженная памятью на потенциалоскопах и достигшая своего расчетного быстродействия в 8–10 тыс. операций/с, была принята Государственной комиссией вторично. Вот тогда С. А. Лебедеву присвоили звание Героя Социалистического Труда, а основные разработчики были награждены орденами.

Наверное, одним из высших взлетов в жизни Лебедева следует считать международную конференцию в Дармштадте в октябре 1955 года, где ему довелось сделать доклад о БЭСМ. Выступление произвело сенсацию — никому не известная за пределами СССР БЭСМ оказалась самой быстродействующей ЭВМ в Европе. Это почти через три года после ввода ее в эксплуатацию! Лев Николаевич Королёв (ученик Лебедева, впоследствии — член-корреспондент АН СССР) свидетельствует: «Это было время, когда спроектированные под руководством С. А. Лебедева электронно-вычислительные машины по быстродействию превосходили зарубежные серийные образцы. Причем они никогда не были копией какого-либо зарубежного типа ЭВМ. Это был продукт собственного оригинального творчества советских специалистов». В своем докладе Лебедев также изложил принцип конвейерной организации вычислений («принцип водопровода», как он его называл[13]), который уже был частично реализован в семействе БЭСМ, а на Западе получил широкое распространение лишь через десяток лет.

С. А. Лебедев во время конференции в Дармштадте (ФРГ), октябрь 1955 года

БЭСМ, 1952 год