18

И.С. Брук (1902-1974)

В нашей стране в 1948 г. проблемы развития вычислительной техники становятся общегосударственной задачей. В этом году развернулась разработка первого в СССР проекта цифровой электронной вычислительной машины. В августе 1948 года совместно со своим сотрудником молодым инженером Б.И. Рамеевым (в дальнейшем известным конструктором вычислительной техники, создателем серии "Урал") он представил проект автоматической вычислительной машины. В октябре того же года ими были представлены детально проработанные предложения по организации в Академии наук лаборатории для разработки и строительства цифровой вычислительной машины. Чуть позднее Государственный комитет Совета министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство выдал И.С. Бруку и Б.И. Рамееву Авторское Свидетельство за №10475 на изобретение цифровой вычислительной машины с приоритетом от 4 декабря 1948 года. Это первый официально зарегистрированный документ, касающийся развития вычислительной техники в нашей стране. Этот день мы с полным правом можем объявить днем рождения российской информатики. Вскоре, однако, Рамеева призвали в армию и темпы создания ЭВМ замедлились. Специалистов в области создания электронной вычислительной техники в стране не было и Брук пригласил на работу выпускников и дипломников Н.Матюхина, Т. Александриди, М.Карцева. Все они в последствии стали крупными учеными, конструкторами вычислительной техники. Таким образом, работы по созданию нового научного направления сочетались с подготовкой специалистов для новой области. В апреле 1950 года И.С. Брук оформляет постановление президиума Академии наук СССР о разработке цифровой электронной вычислительной машины М-1. Машина под руководством И.С. Брука была сконструирована и собрана выпускниками и студентами вузов. Все они стали впоследствии крупными специалистами в области вычислительной техники. Окрыленный успехом в апреле 1952 Брук начинает новый проект - разработку вычислительной машины М-2, которая положила начало созданию экономичных машин среднего класса. В машине М-2 использовались 1879 ламп, меньше, чем в 'Стреле', а средняя производительность составляла 2000 операций в секунду. М-2 имела трехадресную систему команд, формат 34 двоичных разряда, представление чисел с плавающей точкой и фиксированной точкой, память на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ) емкостью 512 чисел и дополнительную память на магнитном барабане емкостью 512 чисел. Были задействованы 3 типа памяти: электростатическая на 34 трубках Вильямса, на магнитном барабане и на магнитной ленте с использованием обычного для того времени магнитофона МАГ-8И уже через полгода новая машина была смонтирована и поставлена на отладку, а к лету будущего года заработала в полном объеме. На этой машине проводились расчеты по ядерным исследованиям для Института атомной энергии, проводились расчеты по прочности плотин, строящихся тогда Куйбышевской и Волжской гидроэлектростанций, проводились расчеты термодинамических и газодинамических параметров воздуха для задач, связанных с запуском ракет. О высоких характеристиках машины говорит тот факт, что она эксплуатировалась в течение 15 лет. Вероятно, впервые в М-2 М.А.Карцевым была реализована идея укороченных адресов в командах и укороченных кодов операций. Эта идея была предшественником способов формирования исполнительных адресов в ЭВМ второго и третьего поколений. Тем не менее, эта машина не была запущена в серию. Сказалось противодействие со стороны Министерства машиностроения и приборостроения, который как монополист в области производства электронной аппаратуры не поставлял необходимые для сбора машины компоненты и всеми силами пытался "протолкнуть" свою более слабую и менее надежную машину. Почти одновременно с конструированием М-2 Брук начал разработку машины М-3,которая работала с 30- разрядными двоичными числами с фиксированной точкой, имела двухадресный формат команд, память емкостью 2048 чисел на магнитном барабане и производительность 30 оп/сек. При работе с ферритовой памятью той же емкости производительность М-3 возрастала до 1,5 тыс. оп/сек. Она имела всего 770 электронных ламп и 3тыс. купроксных диодов и занимала площадь 3 кв.м. Основные идеи построения М-3 были сформулированы И.С.Бруком, Н.Я.Матюхиным и В.В.Белынским. Но внедрение и этой машины встретило сильные препятствие. Ввину разработчикам было поставлено, что эта машина появилась "незаконно". Она была разработана в порядке личной инициативы. Тем не менее этой машине повезло больше. Она стала основой для разработок на ее основе машин в Армении, Белоруссии, Венгрии и Китая. В традициях школы малых ЭВМ И.С. Брука была выполнена разработка машины "Сетунь", выпускавшейся серийно Казанским заводом ЭВМ. Автор машины "Сетунь" Н.П. Брусенцов сотрудничал с И.С. Бруком во время создания М-2 и развил инженерные подходы к конструированию малых ЭВМ, которые были свойственны школе И.С. Брука. Машина "Сетунь" интересна тем, что она была основана на троичной системе счисления. Интересен также опыт программирования задач на машине "Сетунь", который дал представление о подходах к структурному программированию и диалоговому режиму работы. В 1956 году И.С. Брук выступил с докладом на сессии Академии наук, где изложил главные направления промышленного применения вычислительных машин. В 1958 году под его руководством была подготовлена проблемная записка "Разработка теории, принципов построения и применения специализированных вычислительных и управляющих машин". Эти документы явились толчком для организации в СССР ряда научно-исследовательских организаций и конструкторских бюро по управляющим машинам и системам. В частности был создан Институт электронных управляющих машин (ИНЭУМ) Академии наук, первым директором, которого был назначен И.С. Брук. Одновременно он был утвержден Президиумом АН СССР научным руководителем проблемы "Разработка теории, принципов построения и применения управляющих машин". В 1957 г. в ИНЭУМ коллектив, руководимый М.А.Карцевым, начал разработку электронной управляющей машины М-4, одной из первых транзисторных машин, предназначенной для управления в реальном масштабе времени комплексом радиолокационных станций (РЛС), который создавал Радиотехнический институт АН СССР (академик А.Л.Минц). В 1958 г. были разработаны эскизный и технический проект М-4, а в 1959 г. уже были изготовлены 2 комплекта М-4 на заводе. Испытания заводского образца М-4 на экспериментальном комплексе РЛС были проведены в 1962 г. Это была машина, впервые выполненная по ТЗ конкретного заказчика, что позволило принимать технические решения, соответствующие предполагаемым алгоритмам обработки информации. М-4 работала с 23-разрядными числами с фиксированной точкой (отрицательные числа представлялись в дополнительном коде), имела оперативную память емкостью 1024 24-разрядных числа и постоянную память программ емкостью 1280 30-разрядных чисел (использовалось разделение памяти программ и данных). Кроме того, она содержала узлы приема и выдачи информации с собственной буферной памятью и имела параллельный ввод/вывод информации по 14 каналам со скоростью более 6 тыс.чисел/сек. Реальное быстродействие М-4 составляло 30 тыс.оп/сек. (на операциях сложения). Решение о запуске М-4 в серийное производство состоялось в 1962 году. Но разработчики настояли на ее модернизации, имея в виду, что, благодаря прогрессу в электронной технике за 1957-62 гг., можно было резко улучшить ее характеристики и выпустить машину, на порядок более мощную, чем выпускавшиеся тогда в СССР. Модернизированная М4 (М4М) включала также новые узлы первичной обработки информации (устройство перекодирования, устройство определения координат), буферную память. В декабре 1964 года завод выпустил 5 машин М-4М, которые имели быстродействие 220 тыс. оп/сек на программах, записанных в постоянной памяти, и 110 тыс. оп/сек на программах, хранящихся в основной оперативной памяти. Емкость оперативной памяти составляла от 4096 до 16384 29-разрядных слов, а постоянной памяти - от 4096 до 8192 в инструкций и констант (также 29-разрядных). В таком виде М-4М выпускалась серийно 15 лет. Для нее была в 1968 г. разработана система внешних устройств для ввода, хранения, документирования, частичной обработки и выдачи информации внешним абонентам при одновременной асинхронной работе всех абонентских систем и устройств. Другой разработкой ИНЭУМ, выполненной под руководством И.С. Брука, была управляющая машина М-7. Эта машина имела характеристики, относящие ее к другому классу по сравнению с М-4. М-7 предназначалась для систем управления мощными теплоэнергетическими блоками электростанций ("котел-турбина-генератор"). Она выполняла функции поддержания нормальных режимов работы энергоблока путем их оптимизации на минимум расхода топлива, выдачи соответствующих уставок на регуляторы, а также сложные логические программы операций пуска и останова энергоблока, анализа сочетаний параметров работы энергоблока с целью обнаружения предаварийных ситуаций и отображения необходимой информации для оператора энергоблока. Ориентация архитектуры машины на ожидаемые алгоритмы решения задач позволила выбрать технические решения, наилучшим образом отвечающие требованиям по надежности. М-7 была классической цифровой управляющей машиной последовательного действия с памятью на магнитном барабане и развитыми устройствами связи с объектом, обеспечивающими ввод аналоговых сигналов с преобразованием их в цифровую форму, а также дискретной информации от релейных датчиков. Она оперировала с 12-разрядными числами с фиксированной точкой. Сходные принципы построения были реализованы в машинах фирмы Librascope (США). Разработку М-7 и ее внедрение в 1966-69 годах на энергоблоках 200 Мвт Конаковской ГРЭС и 800 Мвт Славянской ГРЭС проводили группы Н.Н. Ленова и Н.В.Паутина. В 1958 году И.С.Брук начал разработку машины М-5. На начальной стадии работ в выборе архитектуры М-5 участвовал М.А.Карцев, а разработка была проведена коллективом во главе с В.В. Белынским. М-5 представляла собой мультипрограммную и многотерминальную ЭВМ, реализующую режимы как пакетной обработки, так и разделения времени. Ее структура базировалась на общей магистрали, связывающей центральный процессор, блоки оперативной памяти, устройства управления вводом-выводом и внешней памятью (игравшие роль каналов, характерных для машин третьего поколения). Была выделена адресная арифметика, обеспечивавшая выполнение операций над индексными регистрами и преобразование. М-5 оперировала с 37-разрядными числами с фиксированной и плавающей точкой. 37-разрядный формат одноадресных инструкций содержал поля адреса, ключей, индексов и кода операций. Была обеспечена возможность страничной организации памяти. Машина М-5, реализованная на транзисторных элементах и ферритовой памяти (т.е. на технической базе ЭВМ второго поколения), по своей архитектуре во многом была предшественницей ЭВМ третьего поколения. Она была изготовлена Минским заводом им. С.Орджоникидзе в одном экземпляре в 1961 году и, к сожалению, не получила дальнейшего развития по причинам не технического, а организационного характера. Учет рекомендаций И.С. Брука позволил ИНЭУМ и Киевскому заводу ВУМ создать в начале 70-х годов ЭВМ М-4030 и М400, а затем СМ4, по характеристикам близкие к ЭВМ, доминировавшим в то время на мировом рынке.