Школа Б.И. Рамеева, универсальные ЭВМ

Наталья Дубова

Башир Искандарович Рамеев начинал свою научную деятельность в области вычислительной техники в Энергетическом институте АН СССР (ЭНИН) под руководством член-корреспондента Академии наук И.С.Брука. Летом 1948 года молодой инженер и уже маститый ученый выступили соавторами оригинального проекта под названием «Автматическая цифровая электронная машина». Это был первый в стране проект цифровой ЭВМ с жестким программным управлением, завершенный за несколько месяцев до начала работ над МЭСМ.

В 1949 году Б.И. Рамеев перешел в недавно созданное специально для разработки и конструирования цифровых вычислительных машин СКБ-245, организацию, которая стала негласным конкурентом ИТМ и ВТ С.И. Лебедева. Опираясь на опыт совместных работ с Бруком, Рамеев разработал проект новой машины и участвовал в его реализации в качестве заместителя главного конструктора Ю.Я.Базилевского. ЭВМ «Стрела» стала первой советской серийной ЭВМ: в промышленных условиях было выпущено 7 экземпляров этой машины.

После «Стрелы» Рамеев начал активно работать над новой ЭВМ, «Урал-1», уже в качестве генерального конструктора. Первая машина серии должна была производиться в Пензе, и Рамеев с группой молодых сотрудников СКБ-245 переехал туда. Ламповая машина «Урал-1» была выпущена в 1954 году. Эта ЭВМ с быстродействием 100 операций в секунду и памятью на магнитных барабанах относилась к разряду малых недорогих машин преимущественно для инженерных применений и в течение многих лет использовалась вычислительными центрами страны. Сегодня увидеть своими глазами, как выглядела одна из первых советских ЭВМ, можно в одном из залов Политехнического музея.

После разработки еще нескольких моделей «Урал» на ламповой элементной базе и с оперативной памятью уже на ферритах Рамеев в 1960 году перешел к созданию семейства полупроводниковых «Уралов». Машины Рамеева представляли собой универсальные системы для решения различных инженерно-технических, планово-экономических и управленческих задач. В этой серии была воплощена идея создания унифицированного семейства конструктивно и программно совместимых машин разной производительности. Фактически, это уже были принципы разработки машин третьего поколения, получившие у нас воплощение в сериях ЕС и СМ ЭВМ в 70-е годы.

Машины «Урал-11», «Урал-14» и «Урал-16» представляли собой семейство с унифицированным интерфейсом с внешними устройствами и унифицированными оперативными и внешними ЗУ (правда, унификация в значительно меньшей степени распространялась на АЛУ и совсем не касалась устройств управления). Такой подход облегчал компоновку систем и упрощал их серийное производство. Унификация и модульный принцип построения позволяли комплектовать машины с различным составом устройств и различным объемом памяти. Кроме того, в ЭВМ «Урал» предусматривались конструктивные возможности для построения многомашинных вычислительных комплексов. Большая емкость оперативной памяти, эффективные средства защиты памяти и развитая система прерываний позволяли строить различные системы обработки данных коллективного пользования для работы в режиме разделения времени. И хотя по чисто формальному признаку – элементной базе – последние три модели серии «Урал» относятся ко второму поколению ЭВМ, в их архитектуре присутствовало много черт, присущих машинам третьего поколения.

И еще один интересный факт из жизни Рамеева. В начале 50-х в двух ведущих технических вузах Москвы – МИФИ и МЭИ – были введены курсы по вычислительной технике. В МЭИ лекции читал Лебедев, а в МИФИ – Рамеев, не имевший высшего образования, поскольку в 30-е годы его исключили из института как «сына врага народа». Понимая неопределенность такого положения, Рамеев обратился в Министерство культуры с просьбой, чтобы ему разрешили завершить свое образование, сдав необходимые экзамены экстерном. Увы, чиновники не только отклонили его просьбу, но и запретили заниматься преподавательской деятельностью. Так ученый с опытом разработки и ввода в эксплуатацию одной из первых ЭВМ в стране остался формально без высшего образования. Однако это не помешало ему стать главным инженером и заместителем директора по научной работе Пензенского НИИ математических машин и получить впоследствии степень доктора технических наук без защиты диссертации.

ЕС ЭВМ: Машины третьего поколения

В 60-е годы с началом промышленного выпуска интегральных схем в мировой вычислительной технике произошел переход к машинам на новой элементной базе, что формально определяется как переход к третьему поколению ЭВМ. Однако более важной характеристикой машин на данном этапе является то, что они представляли собой семейства программно-совместимых систем, различающихся по производительности, но с общей архитектурой. Собственно, именно в эти годы с появлением семейства машин IBM 360 и возникло понятие компьютерной архитектуры, которое символизировало весь комплекс аппаратных и программных средств для решения пользовательских задач. Говоря об архитектуре, мы, как правило, не имеем в виду способы выполнения тех или иных функций или параметры и техническую организацию определенных устройств, входящих в состав вычислительной системы. У машин одного семейства они могут быть совершенно различны, однако общими будут системы команд, способы организации взаимосвязи между модулями и с внешними устройствами, а также матобеспечение. На предыдущем этапе развития вычислительной техники как за рубежом, так и у нас, существовало множество машин с примерно одинаковыми вычислительными возможностями, но абсолютно разной архитектурой.

В машинах третьего поколения разрабатывалась более гибкая система прерываний, позволяющая синхронизировать работу центрального процессора, процессоров ввода/вывода и должным образом реагировать на аварийные ситуации в программах пользователя. Мультипрограммный режим работы компьютера требовал создания мощных средств защиты памяти. Создавались механизмы динамического распределения памяти, совершенствовались операционные системы.

Использование новой элементной базы позволило существенно повысить быстродействие и объем оперативной памяти нового поколения машин. Значительно расширилась номенклатура внешних устройств – появились накопители на сменных магнитных дисках, алфавитно-цифровые и графические дисплеи, графопостроители и т.д.

Переход к использованию машин третьего поколения связан не только с появлением интегральных схем, но и с осознанием необходимости широкого применения вычислительной техники помимо научных расчетов в решении экономических задач, для реализации автоматизированных систем управления различного назначения. На западе уже появлялись и приобретали большую популярность малые ЭВМ для использования в коммерческих целях. Предпринимались попытки реализовать подобные системы и у нас (машины «Эра», «Минск-23»), но широкого распространения они не получили, поскольку в СССР спрос на объективную экономическую информацию был невысок. Тем не менее именно в тот момент руководство страны изменило свою позицию по отношению к вычислительной технике. Период отрицания кибернетики как лженауки остался позади.

К середине 60-х, помимо основных научных школ по созданию вычислительных машин в Москве и Пензе выпуском ЭВМ занимались в Минске (серия машин средней производительности «Минск»), Ереване (минимашины и ЭВМ средней производительности «Наири», «Раздан»). Институт кибернетики АН Украины, возглавляемый Виктором Михайловичем Глушковым, проводил разнообразные теоретические исследования в области проектирования ЭВМ и воплощал теорию в реальных машинах – малых управляющих ЭВМ «Днепр», миникомпьютерах для инженерных применений «Промiнь» и «Мир». Академик Глушков стал страстным проповедником внедрения АСУ в народное хозяйство. Разработку аналогичных систем оборонного назначения вел академик В.С.Семенихин.

Но для автоматизации промышленности с помощью ЭВМ машин требовалось несоизмеримо больше, чем выпускалось на тот момент. Считалось также, что все многообразие вычислительной техники необходимо привести к некоему общему знаменателю. Поэтому в середине 60-х встала проблема создания единого семейства машин общего назначения на новой элементной базе, способного эффективно решать различные планово-экономические задачи. Производство таких машин должно было покрыть потребность в вычислительной технике не единичных научных институтов, а тысяч промышленных предприятий и других организаций. По сути, предстояло создать новую отрасль промышленности и перейти от производства уникальных экземпляров к массовому выпуску машин. По сути, ЭВМ превращалась в массовый продукт.

30 декабря 1967 года ЦК и Совмин выпустили совместное постановление о разработке Единой Серии Электронных Вычислительных Машин. В своем роде это было уникальное постановление – впервые на таком уровне решалась судьба дальнейшего развития вычислительной техники в стране. Был создан Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники (НИЦЭВТ), под его началом объединились и другие организации. Открытым оставался вопрос: каким будет новый ряд машин. Проблема эта обсуждалась в течение нескольких лет, но в 1968 году Минрадиопром начал работы по воспроизведению архитектуры программно совместимого семейства IBM 360. В декабре 1969 года этот вариант был утвержден окончательно.

Напомним, что в 1964 году корпорации IBM в серии 360 впервые удалось воплотить идею создания семейства вычислительных машин различной производительности, обладающих общей архитектурой и полной программной совместимостью. Это событие произвело большое впечатление на научный и промышленный мир и ознаменовало переход к третьему поколению вычислительной техники. Системы IBM 360 обладали богатым матобеспечением, как системного, так и прикладного уровня.

К концу 60-х, когда вопрос о разработке ряда ЭВМ встал в Советском Союзе, семейства программно совместимых машин были уже созданы и в Англии компанией ICL, и в Германии компанией Siemens. Мы уже отмечали, что идеи информационной преемственности были частично воплощены и в серии универсальных машин «Урал», предназначенных главным образом для планово-экономических расчетов. К тому времени Пензенский НИИ математических машин готовился к выпуску новых моделей «Урал» на интегральных схемах.

В принципе, серия Рамеева могла стать кандидатом на роль единой серии отечественных универсальных ЭВМ, хотя машины этого семейства во многом не соответствовали сложившимся на тот период мировым стандартам на внешнее оборудование и системы сопряжения. Сам Рамеев рассчитывал на активное сотрудничество c зарубежными партнерами и прежде всего с компанией ICL, которая была заинтересована в этом, поскольку намеревалась противостоять экспансии IBM на мировом компьютерном рынке.

Академики Глушков и Лебедев выступали против копирования систем IBM, указывая на то, что в этом случае будет воспроизводиться техника почти десятилетней давности и затормозятся собственные научные разработки. Однако решение было принято все же в пользу IBM, и главным аргументом здесь, по-видимому, стало наличие обширной и широко распространенной во всем мире библиотеки программ. Перед разработчиками было поставлено обязательное условие – возможность выполнения на новых машинах матобеспечения IBM. Последовательное воспроизведение архитектуры IBM 360 было, конечно, наиболее простым и реальным путем решения этой задачи.

Мы не взяли бы на себя смелость дать однозначную оценку такому повороту событий. Наиболее распространено следующая точка зрения: он ознаменовал начало конца отечественной вычислительной техники. Произошло то, что произошло. Во всяком случае, хроническое отставание отечественного компьютеростроения от западного было неизбежно и обусловливалось прежде всего низким технологическим уровнем производства элементной базы ЭВМ. Некоторые же, и в числе Виктор Владимирович Пржиялковский, генеральный конструктор ЕС ЭВМ и директор НИЦЭВТ с 1977 по 1990 год, убеждены, что решение, принятое в 1969 году, было единственно правильным, поскольку открывало путь к созданию систем, соответствующих мировому стандарту архитектуры мейнфреймов.

Итак, была сделана ставка на использование уже существующей богатейшей библиотеки программ IBM. Не надо забывать, однако, что никаких официальных связей с корпорацией не существовало. КОКОМ не давал возможности законным образом приобретать машины и реальную документацию. Воспроизведение шло на основе доступных публикаций, посвященных принципам архитектуры и операционных систем. Воспроизводя основополагающие принципы архитектуры семейства IBM, наши специалисты тем не менее создавали оригинальные машины, поскольку точного повторения тех или иных моделей, естественно, быть не могло. Не было и технологической базы для создания эквивалентных по мощности и возможностям машин.

НИЦЭВТ, созданный как головной институт для разработки ЕС ЭВМ, поначалу не имел ничего, кроме штата разработчиков и математиков. Было принято решение объединить институт с НИИ электронных машин (НИИЭМ), образованным на базе СКБ 245. Благодаря этому слиянию базовый институт по созданию ЕС получил в свое распоряжение штат конструкторов, производственные мощности, помещение, архив. Директор НИИЭМ Сергей Аркадьевич Крутовских стал директором НИЦЭВТ и первым генеральным конструктором ЕС ЭВМ. Кроме того, в НИЦЭВТ влилась группа специалистов из закрытого КБ промышленной автоматики, находившегося в ведомстве спецслужб. Созданная в нем мощная спецЭВМ «Весна» для решения задач шифрования с быстродействием 200 тыс. оп/с по сути была одной из первых машин со структурой ЭВМ общего назначения. В ней, например, был реализован коммутатор внешних устройств – прообраз канала ввода/вывода, выполнявший всю работу по обслуживанию внешнего устройства автономно от центрального процессора.

Для производства машин серии ЕС и комплектующих строилось и расширялось более десяти заводов, географически разбросанных по всей стране. Сами ЭВМ выпускались на Заводе счетно-аналитических машин (САМ) в Москве, в Минске, Пензе, Казани и Ереване. За 20 лет было выпущено три поколения ЕС ЭВМ, близкие по архитектуре семействам IBM-360 и 370. Как уже говорилось, машины одного семейства различались по производительности. Быстродействие ЕС ЭВМ первой очереди, например, варьировалось от 20 тыс. оп/с в самой младшей модели ЕС-1020 до 500 тыс.оп/с в наиболее мощной ЕС-1050.

При переходе к очередному поколению ЕС не только увеличивалось быстродействие и объем оперативной памяти машины, но и делались принципиальные архитектурные усовершенствования. Так, например, модели второго ряда в отличие от первой очереди ЕС предусматривали программные и аппаратные средства комплексирования в многомашин. Они оснащались более развитыми средствами дистанционного доступа и аппаратно реализованными механизмами виртуальной памяти, которые обеспечивали эффективное функционирование машин в режиме разделения времени. Кроме того, системы ЕС ЭВМ разных поколений отличались элементной базой. В ряде 2 стали использоваться большие интегральные схемы, в том числе для построения памяти, прежде базировавшейся преимущественно на ферритах. Появились новые внешние устройства, прежде всего, внешняя память прямого доступа – магнитные диски. При этом между машинами разных очередей сохранялась преемственность по программному обеспечению.

ПО ЕС ЭВМ включало несколько операционных систем (ОС-10 для самой младшей модели, ДОС и ОС ЕС) и значительное число пакетов прикладных программ. Стандартными языками для ЕС были выбраны Фортран, PL-1, Кобол для программирования планово-экономических задач и язык Ассемблера. Была создана индустрия по разработке и сопровождению стандартизированных программных средств обработки информации, существовал фонд программного обеспечения ЕС ЭВМ. В 1974 году была развернута сеть сервисных центров ЕС ЭВМ, охватившая всю страну.

ЕС ЭВМ ориентировались на эффективную универсальную обработку информации при решении самых разнообразных проблем – научно-технических, планово-экономических, учетно-статистических, информационно-плановых. Их применение было связано с вычислительными работами большого объема, использованием различных баз данных и сопряжением с высокопроизводительной и дорогостоящей периферией. Сфера применения ЕС ЭВМ была необычайно широка, эти машины покрывали самые разнообразные потребности страны в вычислительной технике.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: реферат по бжд, банк курсовых работ бесплатно.



1  2  3  4 | Следующая страница реферата

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки