English      Українська

Обложка книги Л.Н.Дашевского,Е.А.ШКАБАРЫ "Как это начиналось"

"Как это начиналось"
Лев Дашевский,
Екатерина Шкабара

(Воспоминания о создании первой отечественной электронной вычислительной машины - МЭСМ). Москва, "Знание", 1981

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие

Вступление

Первые шаги

Разработка структурной схемы и элементов

Монтаж и наладка узлов

Комплексная отладка и сдача в эксплуатацию

Эксплуатация МЭСМ и подготовка к созданию управляющей ЭВМ "Киев"

Литература

КОМПЛЕКСНАЯ ОТЛАДКА И СДАЧА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ

После окончания автономной отладки всех устройств машины, когда был закончен монтаж межблочных соединений и введен в действие пульт управления, началась в конце 1950 г. комплексная отладка машины, представляющая собой последний, наиболее ответственный и сложный этап работы.

Появились неприятности, обычные при отладке больших автоматических систем. Необходимо было увязать в единую систему все входные и выходные сигналы отдельных устройств, которые при подключении реальных нагрузок заметно меняли свои параметры. Это был первый опыт работы такого рода. В это время лаборатория начала переходить на трехсменную работу, Сергей Алексеевич работал в лаборатории ежедневно.

Кроме того, несмотря на относительно низкую рабочую частоту (5 кГц), в значительной степени сказывались взаимные влияния цепей, так как первоначально магистрали были выполнены неэкранированным проводом; из-за отсутствия опыта не было принято должных мер по экранированию и заземлению схем.

В процессе комплексной отладки приходилось принимать меры по увеличению мощности сигналов (путем установки дополнительных катодных повторителей и инверторов), заменять в некоторых местах неэкранированные провода экранированными, устанавливать емкостные развязки в цепях питания и даже прокладывать заново кодовые шины высокочастотным экранированным кабелем.

Существенные работы приходилось выполнять для устранения опасности попадания под напряжение персонала в процессе комплексной отладки. Первоначально металлический каркас машины, который был заземлен, являлся основным очагом опасности - питание машины осуществлялось напряжением +250 вольт; при случайном прикосновении отладчиков одновременно к каркасу и какому-нибудь элементу схемы мог произойти несчастный случай. Поэтому в дальнейшем все открытые металлические части каркаса надежно были обмотаны изоляционным материалом, питание паяльников переведено на пониженное напряжение, были сконструированы и изготовлены специальные щиты, исключающие возможность прямого касания токоведущих частей. В результате принятых мер за все время, разработки и комплексной отладки ни одной существенной травмы в коллективе не произошло.

Если на этапе автономной проверки устройств можно было ограничиться одновременной работой в смене 2 человек, то при комплексной отладке в зале должна была находиться значительно более многочисленная бригада. Руководили комплексной отладкой С.А. Лебедев и его заместитель - они определяли очередность отладки узлов, решали вопросы стыковки устройств, а также непосредственно включались в отладку при возникновении различных затруднений.

Большие неприятности доставляло нам несовершенство имевшихся тогда в нашем распоряжении электронных ламп. Ведь более чем шесть тысяч этих ламп должны были работать в нашей машине в строго заданных режимах. У ламп одного типа, работающих в симметричных триггерных схемах, должны были быть идентичные параметры и характеристики, это было необходимым условием правильной работы ЭВМ. В то же время даже в одной и той же лампе - основной лампе триггеров МЭСМ - двойном триоде 6Н8 две ее половинки сплошь и рядом имели разные характеристики. Поэтому все лампы предварительно проверялись на идентичность характеристик. Нужно было проверить несколько тысяч ламп, чтобы подобрать годные для триггерных схем.

Кроме того, радиолампы имели свойство со временем изменять свои характеристики. Для того чтобы они несколько стабилизировались, их тренировали в заданных режимах на специальных стендах в течение 30 часов. Этим занималась инженер З.С.Зорина.

И все же после отключения машины на ночь, утром ленивые лампы долго "раскачивались", проходило 1,5-2 часа, прежде чем они начинали работать в заданном режиме.

Терять 1,5-2 часа каждый день? Нет, это было неприемлемо, просто недопустимо! Машину перестали выключать, она была включена круглосуточно - ночью возле нее оставались дежурные. В это время мы и перешли на трехсменную работу, которая сохранилась и после сдачи машины, когда началось уже решение задач для различных заказчиков.

Число инженеров и техников-отладчиков по-прежнему было очень невелико, всего 15-20 человек. Поэтому, часто одним и тем же людям приходилось работать в две смены.

В нашем сравнительно небольшом "машинном зале" с низкими потолками (только через полгода разобрали перекрытие) накал шести тысяч радиоламп создавал температуру накаленной солнцем пустыни. Отопление зала было прекращено, но, несмотря на это, даже зимой при открытых окнах температура достигала 30 с лишним градусов, а летом свыше 40.

Никакого кондиционера и прочих условий современного комфорта в машинных залах ЭВМ у нас, естественно, не было. С трудом мы доставали вентиляторы.

В жаркие летние дни машину приходилось выключать. Не выдерживали... Не мы - электронные лампы и резисторы, они выходили из нормального режима, у машины начинался "импульсный бред".

Сергей Алексеевич в этот период работал в машинном зале до 2-3 часов ночи. Работал он самозабвенно, забывая о времени, обеде и ужине. Мы по очереди перекусывали и перекуривали. Сергей Алексеевич только курил и пил очень крепкий чай, воду для которого мы кипятили ему тут же на плитке. Иногда нам удавалось уговорить его поесть, и жена Р.Я.Черняка, который жил с семьей на втором этаже, приносила ему что-нибудь горячее.

Часто, часа в 2-3 ночи, после 12-14 часов работы, заметив вдруг наши не очень бодрые лица, Сергей Алексеевич говорил: "Кажется, уже поздно, наверное, около 11 часов?" Мы молча переглядывались. Тогда взглянув на часы, он удивленно спрашивал: "Почему же вы не идете спать?" Но ни один из нас не хотел уходить, пока оставался работать Сергей Алексеевич. Тогда Сергей Алексеевич решал: "Ну, на сегодня - все",- и уезжал на своем "Москвиче". Все расходились по комнатам спать, оставив дежурных сторожить бессонную машину, которой отдых шел только во вред.

Эти поездки, конечно, были утомительны, и поэтому весной 1951 г. Сергей Алексеевич с семьей переехал в Феофанию и поселился на втором этаже лаборатории.

Собственно говоря, в это время все основные отладчики, как правило, безвыездно всю неделю жили в Феофании, часто оставаясь там и на воскресенье. Появилась необходимость организовать там горячее питание, хотя бы обед.

Нашли в Киеве женщину, которая не имела в городе жилплощади, она согласилась жить в Феофании и за небольшую плату готовить нам обеды. За нашим "коммунальным" обеденным столом сидело по 10-12 сотрудников. Так, кроме общения в "клубе на колесах", появились еще собеседования за "круглым столом", которые проходили всегда в дружеской и теплой обстановке (ведь рядом варился наш обед).

Заведующим "общепитом" был единогласно избран новый аспирант Сергея Алексеевича инженер Н.П.Похило, отличавшийся чрезвычайной аккуратностью и добросовестностью. Со свойственной ему пунктуальностью он завел специальную книжечку учета поступающих от нас и выдаваемых на расходы денег.

В этой книге были записаны все фамилии "питающихся единиц", а против них графы: "А - питание", "Б - обслуживание". В дни получек он подходил с этой книжечкой и говорил: "С Вас причитается по графе "А - питание" и по графе "Б - обслуживание". Вы не уплатили прошлый раз". Слова "А - питание", "Б - обслуживание" стали крылатыми и долго употреблялись нами в различных ситуациях.

Всем нам запомнились ночи напряженной работы по отладке первой ЭВМ. Это был творческий поиск, и Сергей Алексеевич увлекал нас своей страстностью и всепоглощающим стремлением достичь желаемых результатов в совершенно новой и неизведанной области.

Все работали на пределе своих сил и творческих возможностей. У каждого был свой удел, свои блоки, схемы которых он знал на память и знал все их повадки и капризы.

Аня Гладыш была специалистом по блоку центрального управления. Сидя на стремянке под потолком, с паяльником в руках, она умела найти с этим капризным блоком "общий язык", и когда он начинал капризничать, она спокойно говорила: "Вот мы сейчас впаяем здесь сопротивление - и все будет в порядке". И действительно, блок начинал работать. Это была интуиция, рожденная опытом работы отладчика ЭВМ.

Узел арифметического устройства был в ведении С.Б.Погребинского. После долгого общения со своим "родным" блоком С.Б.Погребинский однажды, сидя, как и Аня Гладыш, "под небесами" со стороны монтажа за панелями машины, произнес со своей обычной невозмутимостью: "Из этого блока можно выбросить половину, и при этом он станет гораздо лучше". Позже он обосновал это заявление. Так появился принцип деления чисел с фиксированной запятой без сдвига промежуточного остатка, который был применен в ЭВМ "МЭСМ" и затем "Киев".

В начальной стадии отладка производилась с пульта управления телеграфным ключом, при помощи которого вводились в регистры машины импульсы, по одному при каждом нажатии ключа. Таким образом, вводились в ячейки памяти коды чисел и команд, так же по элементам выполнялись операции.

Позже, когда в работу было введено пассивное запоминающее устройство, ключом уже включался весь цикл, и выполнение данной операции производилось в пределах цикла автоматически.

Наши старые знакомые - "строптивые" триггеры снова отравляли нам существование, но свой вредный характер они проявляли уже на "высшем уровне". Ведь в ячейке их было 21 штука, и стоило одному выкинуть какой-нибудь "фокус": перевернуться не вовремя или, наоборот, не сработать по приказу посланного импульса, как вся ячейка начинала работать неправильно, что на языке наладчиков называется "барахлить".

Часто вдруг по совершенно неизвестным причинам в ячейке появлялись лишние единички, изменяя тем самым число, находящееся в ней.

О, эти спонтанно "рождающиеся единички", сколько мук они доставляли нам! Особенно часто они "рождались" в теплые летние ночи, когда машина работала в предельном температурном режиме. Днем летом вообще нельзя было работать.

Часто после многократного безуспешного повторения очередного теста и беспрерывного "рождения единичек", в результате чего, например, при перемножении "2x2" в ответе получалось "5", "9", "100" - все что угодно, только не "4", кто-нибудь из нас в отчаянии произносил: "Опять рождаются, проклятые!"

И тут из-за панели, где находилась злополучная ячейка, раздавался воинственный крик Толи Семеновского, никогда не терявшего бодрости и чувства юмора: "Задавим всех!"

Это значило, что он начинает припаивать конденсатор или резистор, которые должны стабилизировать работу схемы.

Надо полагать, что случайному одинокому прохожему, идущему в эти часы темной ночи мимо нашего дома, становилось не по себе от этих воплей, несущихся из открытых, забранных железными решетками окон первого этажа.

Пришло время включать в схему машины внешние устройства ввода исходных данных и вывода результатов.

На первом этапе ввод данных осуществлялся с перфокарт при помощи обычной машины - сортировки, приспособленной для этой цели. Вывод результатов выполнялся цифропечатающим устройством, присоединенным к одному из элементов электронного запоминающего устройства, на который подавался код результата вычислений. Это устройство преобразовывало двоичный код чисел ЭВМ в десятичный и печатало их на бумажной ленте.

Работа над "цифропечаткой" была поручена З.Л.Рабиновичу, который к этому времени уже закончил и защитил свою диссертацию, тема которой была связана с моделирующими устройствами.

Естественно, что и тут дело шло не всегда гладко. Иногда между ними (З.Л.Рабиновичем и "цифропечаткой") были какие-то неурядицы, и тогда "цифропечатка" печатала совершенно другое число, чем то, которое было на выходном регистре запоминающего устройства. Мы все к этому времени настолько освоили перевод в уме двоичных кодов в десятичные, что мгновенно разоблачали это "бесстыдное вранье". И тогда говорили: "Машина считает правильно. Это все Рабиновича штучки", а ведь виноват был не он, а она - "цифропечатка".

И вот, наконец, наша МЭСМ начала делать первые робкие шаги. Подумать только, на вопрос, заданный ей с пульта: "Сколько будет 2x2?", она к бурной радости всех нас почти всегда отвечала: "4".

Надо сказать, что в это время к нам уже довольно часто начали наведываться математики: академики Б.В.Гнеденко, А.Ю.Ишлинский и другие. Заинтересованный нашей машиной, несколько раз приезжал Б.Е.Патон.

Мы самоуверенно считали, что если бы не волокита с оформлением пропуска, то толпы академиков повалили бы к нам полюбоваться нашим новорожденным детищем. И что удивительно, даже тогда, когда МЭСМ уже запросто оперировала семизначными числами, каждый приходивший впервые академик прежде всего просил показать ему, как МЭСМ решает сложнейшую задачу на умножение: "2 x 2". И увидев правильный ответ, высказывал восхищение ее выдающимися умственными способностями. И это было не удивительно - в то время даже академики никогда не видели, как "живая" ЭВМ производит вычисления.

К этому периоду, когда из отдельных блоков и узлов сформировалась и начала функционировать как целостный организм наша машина, она и получила свое имя - МЭСМ.

Надо сказать, что хотя здесь в наших воспоминаниях мы с самого начала называем ее МЭСМ, но до этого времени начала ее работы она не имела строго определенного собственного имени и именовалась общим нарицательным именем - машина как новорожденный младенец до регистрации в загсе называется просто малыш. Дело в том, что вообще для быстродействующих электронных вычислительных машин еще не было единого определенного названия, у них было много имен. Их называли ЦВМ (цифровые вычислительные машины), БСМ (быстродействующие счетные машины) и т.п. Каждый называл их именем, которое ему больше импонировало.

Нашу машину Сергей Алексеевич решил назвать МЭСМ (модель электронной счетной машины), так как первоначальным назначением ее была проверка правильности основных направлений проектирования электронных цифровых счетных машин с программным управлением, накопление опыта отладки отдельных узлов и взаимосвязи элементов машины в замкнутом цикле и приобретение опыта программирования для ЭВМ.

Однако впоследствии МЭСМ переросла это назначение. Когда на ней был уже решен ряд очень важных задач, ее решили переименовать в малую электронную счетную машину, однако ее сокращенное название от этого не изменилось. Как она была названа при рождении МЭСМ, так под этим именем и прожила свою короткую, но славную жизнь.

На самом видном месте на панелях машины стоял блок коммутатора команд, представляющий из себя квадрат размером 60x60 см, на лицевой стороне которого тесно друг к другу были установлены ламповые диоды 6X6. Баллоны этих ламп были двух видов - черные и серебристые. Сначала у нас на коммутаторе стояли все черные, и вот однажды, перед приходом Сергея Алексеевича, мы заменили часть черных диодов на серебристые таким образом, "чтобы посередине блока образовались большие серебряные буквы "МЭСМ" (конфигурация этих букв напоминала те, которые много лет спустя начали печатать сами ЭВМ на перфолентах).

Сергей Алексеевич вошел в машинный зал, посмотрел на коммутатор, подошел ближе, сдвинул очки на лоб и улыбнулся - машина получила имя.

В середине 1951 г. Сергей Алексеевич, был назначен директором Института точной механики и вычислительной техники АН СССР в Москве, где были начаты под его руководством разработки быстродействующей электронной вычислительной машины (БЭСМ). Поэтому он вынужден был "работать на 2 фронта", периодически бывая то в Феофании, то в Москве. Связь с ним часто осуществлялась по телефону. Мы советовались, как выйти из того или иного затруднения, делились радостью достигнутого успеха. Но в наиболее ответственные моменты, как, например, подготовка машины к сдаче госкомиссии, первое решение практических задач, Сергей Алексеевич неизменно бывал с нами. Впоследствии для участия в комплексной отладке машины БЭСМ в 1953 г. Сергей Алексеевич направил в Москву на 2-3 месяца небольшую группу сотрудников из Феофании, так как тогда только коллектив, работавший над МЭСМ, имел опыт комплексной отладки машин. Для осуществления комплексной отладки МЭСМ вначале были подготовлены небольшие тестовые программы проверки работоспособности и надежности отдельных устройств. Эти программы осуществляли повторяющееся выполнение машиной какой-либо одной операции (например, деления) над наперед заданными числами. Если операция выполнялась правильно, то расчет повторялся; если в машине происходил сбой, то она останавливалась. Аналогичные программы были подготовлены для проверки оперативного и пассивного запоминающих устройств, устройства управления, внешнего запоминающего устройства на магнитном барабане. Впоследствии все эти локальные тестовые программы были объединены в одну комплексную испытательную программу, которой мы пользовались при профилактических проверках машины в период ее нормальной эксплуатации. К осени 1951 г. машина "начала нормально дышать", т.е. достаточно устойчиво выполняла комплексную тестовую программу, и можно было переходить к решению пробных реальных задач.

Первая пробная задача была выбрана из области баллистики с весьма существенными упрощениями (не учитывалось сопротивление воздуха). Программа была составлена работавшими с нами математиками С.Г.Крейном и С.А.Авраменко. При этом контрольный расчет был выполнен ими непосредственно в двоичной системе, что обеспечило возможность проверки машины по циклам и по тактам, наблюдая по сигнализации пульта управления за правильностью выполнения программы.

В это время произошел весьма примечательный эпизод: электронная вычислительная машина впервые обнаружила и локализовала ошибку проводивших контрольный расчет двух высококвалифицированных математиков. При этом математики выполняли расчеты контрольного примера независимо и оба ошиблись в одном и том же месте. Суть расчетов заключалась в следующем: закон движения объекта, имеющего определенную массу и начальную скорость и запускаемого под определенным углом к поверхности земли с учетом только гравитационных сил (но, как уже говорилось, без учета сопротивления воздуха), представляет собой уравнение параболы. Решая это уравнение, можно определить текущие координаты запускаемого объекта в течение всего времени полета, а также расстояние от точки запуска до точки падения. Возможность точного аналитического численного решения этой задачи позволяет проверить работу машины и оценить получаемую точность. Траектория была разбита на 32 отрезка, на каждом из которых рассчитывались координаты объекта.

Вначале все шло хорошо. Результаты машинного расчета во всех 20 двоичных разрядах полностью совпадали с теми, что были получены вручную (это вызывало бурю восторга всех присутствующих), но на восьмом отрезке обнаружилось совершенно незначительное расхождение, которого не должно было быть. Все должно было совпадать абсолютно точно. Многократные повторения расчетов ничего не изменяли. Машина давала один и тот же результат, отличавшийся от ручного счета на одну единицу младшего разряда. Все немедленно "повесили носы". Расхождений не могло быть. Один Сергей Алексеевич, который никогда не верил "в чудеса", сказал: "Я сам проверю ручной счет до 9-й точки". И проверил (при расчете в двоичной системе это была очень кропотливая и трудоемкая работа, но он ее никому не передоверил). Он оставил нас в сотый раз проверять расчеты машины, менять режимы, а сам удалился в другую комнату и аккуратнейшим образом в клетчатой ученической тетради выполнил необходимые вычисления. Расчеты продолжались целый день, а на другой он появился улыбающийся (что весьма редко бывало), очки были сдвинуты на лоб (что свидетельствовало об удаче) и сказал "Не мучайте машину - она права. Не правы люди!" Оказывается, он все же нашел ошибку в дублировавшемся ручном счете. Все были буквально потрясены и застыли в изумлении, как в заключительной сцене "Ревизора". С.Г.Крейн и С.А.Авраменко бросились пересчитывать оставшиеся 24 точки, так как расчеты были рекурентными и продолжать дальнейшую проверку при наличии ошибки в ручном счете было бессмысленно. Ее пришлось отложить на следующий день (это событие произошло в 2 часа ночи), и хотя многие энтузиасты хотели ждать, Сергей Алексеевич не разрешил: "Надо же дать отдохнуть несколько часов машине. Пойдем и мы отдохнем. Завтра все будет в порядке!" Так оно и было: утром были принесены новые расчеты, и машина их продублировала без всяких расхождений. Это была первая решенная нашей машиной реальная задача.

Описанный эпизод имел большое воспитательное значение и впоследствии вспоминался на протяжении многих лет. Как только математики начинали обвинять машину во всех "смертных грехах", инженеры им говорили: "Вспомните баллистическую траекторию!" Это всегда действовало отрезвляюще на разгоряченные математические умы. Хотя и не всегда обоснованно - машина тоже ошибалась. Было выработано правило: верить расчетам машины, если она их точно повторяет. Правда, особенно ответственные задачи иногда повторялись трижды, да еще и в разное время, да еще и после успешной проверки машины тестами. Но это только для суперответственных задач. В остальных случаях дублированию расчетов верили. И машина никогда не подводила. Если же машина не повторяла свои результаты, то никаких претензий к программистам не предъявлялось. В этом случае было известно, что виноваты сбои, а в машинах первого поколения они, к сожалению, возникали весьма часто.

В первый же год после сдачи машины в эксплуатацию были приняты меры к повышению ее надежности. Главным средством, позволяющим устранить малонадежные детали, было признано проведение граничных, или, как мы их называли, "кабальных" испытаний.

Эти испытания заключались в искусственном создании ненормальных условий работы (изменение напряжений питания, асимметричное включение триггерных элементов, кратковременные выключения вентиляции с целью ненормального повышения температуры, создание искусственных вибраций). И машину проверяли именно в таких условиях, заменяя неустойчивые элементы более надежными, справедливо считая, что если она будет работать хорошо в таких ухудшенных, режимах, то в нормальных условиях должна работать еще лучше, надежнее.

Впоследствии и по сей день для машин любых поколений метод граничных испытаний (или так называемого "профконтроля") является одним из главных методов проверки и повышения надежности работы электронных вычислительных машин.

В декабре 1951 г. комплексная отладка была закончена и начались испытания МЭСМ путем решения практических задач, которые программировали для нее сотрудники Института математики АН УССР.

Одной из первых решенных задач, имевших практическую ценность, была задача из области математической статистики, предложенная академиком АН УССР Б.В.Гнеденко и являвшаяся примером табулирования функций на ЭВМ. Б.В.Гнеденко принимал активное участие еще в семинарах, предшествующих проектированию машины, и сразу оценил возможности МЭСМ, несмотря на то, что она была еще в "пеленках". Он сыграл большую роль в развитии нашей вычислительной техники: участвовал в 1947-1948 гг. в определении основных математических параметров первой отечественной ЭВМ - МЭСМ; вместе со своими учениками В.С.Королюком и В.С.Михалевичем (ныне академиками АН УССР) ставил на ней первые задачи. После отъезда С.А.Лебедева в Москву Б.В.Гнеденко возглавил нашу лабораторию. По его инициативе и под его руководством в 1956 г. было начато создание второй в Украине ЭВМ "Киев". Будучи в то время директором Института математики АН УССР, Борис Владимирович приложил много труда для создания на базе нашей лаборатории первого в Украине Вычислительного центра, из которого впоследствии вырос Институт кибернетики.

Работать с Борисом Владимировичем было легко и интересно. Человек высокой внутренней культуры и подлинной интеллигентности, он просто и доброжелательно относился ко всем нам, был начисто лишен академической чопорности, какого-либо высокомерия и обладал природным чувством юмора, что всегда помогало в трудные минуты.

Борис Владимирович организовал в нашей лаборатории семинар по математической статистике и теории вероятностей, где читал лекции сам и в то время молодые кандидаты физико-математических наук В.С.Королюк и В.С.Михалевич.

Эти занятия очень помогли инженерам-электронщикам ориентироваться в не очень знакомой тогда для них области математики, что было весьма необходимо для квалифицированного общения с ЭВМ.

Зима 1950-1951 гг. была очень суровой и снежной. Наш автобус начал застревать в сугробах, так как после поворота с Васильковского шоссе на Феофанию вся дорога была занесена глубоким снегом, ведь по ней, кроме нас, почти никто не ездил. Приходилось, выходить из автобуса и заранее припасенными под сиденьями лопатами расчищать путь к своему рабочему месту.

Запомнился нам необычайно сильный снегопад перед 8 Марта. Трамваи и автобусы не могли преодолеть снежные заносы на улицах Киева. 5 марта остались работать в Феофании в ночную смену 4 человека, были среди них и две женщины. Утром 6 автобус не смог выехать даже из Киева. Сотрудники разошлись по домам, 7 повторилось то же самое. Оставшимся в лаборатории "отшельникам" пришлось туго - продукты у всех кончились. Из рациона прежних монастырских затворников - хлеба и воды - осталась только вода. Третья попытка пробиться к ним автобусом утром 8 Марта также не увенчалась успехом. К счастью, среди сотрудников нашлись добровольцы, которые отправились по сугробам пешком в Феофанию, захватив поздравительные открытки и коробки конфет, которые должны были вручить женщинам на торжественном собрании в Институте электротехники, посвященном дню 8 Марта. Хорошо, что они сообразили взять еще две буханки хлеба и какие-то консервы, иначе проголодавшиеся отшельники могли бы проглотить их всех целиком, ведь конфеты годились только в качестве третьего блюда - на закуску.

Ближе к весне начался сильный гололед, все кочки и колеи нашей проселочной дороги обледенели и напоминали ледяные торосы. Однажды, доехав кое-как утром в лабораторию, выехать вечером оттуда мы не смогли. Тут уже не Пиневич, а сам шофер Максим сказал, что автобус на такой дороге обязательно опрокинется. Все остались ночевать. Утром положение не улучшилось, к концу работы - то же. Сотрудников было много (весь личный состав лаборатории), продуктов - мало. Дома у всех родные ничего не знали, телефонные провода оборвались, связь прервалась. Начались "народные-волнения". Было решено ехать в Киев: Максим Кардо-Сысоев не соглашался. Однако "толпы голодающих" продолжали настаивать. Тогда Максим решительно сказал: "Я поеду только в том случае, если все напишут мне расписки, что в случае аварии автобуса и поголовной смерти отвечать за это буду не я".

История не сохранила сведений о том, были ли написаны такие расписки, однако в тот день мы доехали до города без смертельного исхода.

В конце 1951 г. в Феофанию из Москвы приехала весьма представительная комиссия АН СССР для приемки в эксплуатацию ЭВМ МЭСМ.

Возглавлял эту комиссию академик М.В.Келдыш. В ее состав входили академики С.Л.Соболев, М.А.Лаврентьев и профессора К.А.Семендяев, А.Г.Курош. Три дня сдавала наша МЭСМ экзамены академической комиссии. И хотя экзамены были не конкурсные, так как конкурентов у нее не было, мы страшно волновались и всеми силами старались удержаться от того, чтобы не стоять под дверьми, как толпы любящих родителей, когда их единственные и ненаглядные чада сдают вступительные экзамены в вуз.

Академики с непроницаемыми лицами проходили из помещения МЭСМ, где они задавали ей всяческие "каверзные задачки", в кабинет Сергея Алексеевича и там подолгу совещались. Так как в Феофании не было ни буфета, ни тем более столовой, а комиссия не хотела тратить 3-4 часа на поездку в Киев, нам пришлось подключить их к своей системе: "А - питание", "Б - обслуживание".

Наконец испытания были закончены и комиссия решила: принять машину с 25 декабря 1951 г. в эксплуатацию. И вышла наша МЭСМ в люди. Ликование было всеобщим.

Тогда же приказом Президиума АН УССР за активное участие в разработке и создании первой отечественной ЭВМ МЭСМ была объявлена благодарность основным участникам этой работы: А.Л.Гладыш, Л.Н.Дашевскому, В.В.Крайницкому, И.П.Окуловой, С.Б.Погребинскому, З.С.Рапоте, С.Б.Розенцвайгу, А.Г.Семеновскому, Е.А.Шкабара и сотрудникам Института физики за создание магнитного барабана Р.Г.Офенгендену и М.Д.Шулейко.

Узнав, что в Феофании есть работающая ЭВМ, потянулась к нам вереница паломников - киевские, московские математики со своими задачами, которые практически не могли быть решены без помощи ЭВМ, и МЭСМ начала круглосуточно решать очень важные в то время задачи.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ МЭСМ И ПОДГОТОВКА К СОЗДАНИЮ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ЭВМ "КИЕВ"

После ввода 25 декабря 1951 г. машины МЭСМ в эксплуатацию началось систематическое решение на ней практических задач. Уже в то время наметился тот общий порядок постановки и решения задач, который в основном сохранился и в настоящее время.

Постановщики задач (инженеры или математики) разрабатывали методики решения, т.е. составляли формулы (математические описания) и выбирали численные методы их решения, пользуясь в большинстве случаев достаточно подробно разработанными теориями численных решений. Вслед за этим создавались алгоритмы, т.е. указывался точный порядок и последовательность решений. На основании этих алгоритмов составлялись программы в "машинных кодах", т.е. с использованием тех конкретных операций, которые входили в номенклатуру выполняемых данной конкретной машиной команд.

Ко времени ввода машины в эксплуатацию еще не были разработаны алгоритмические языки (алгол, фортран и др.), с помощью которых в настоящее время значительно упростился процесс решения задач на электронных вычислительных машинах. На современных машинах первый этап, т.е. выбор методик, сохранился, а алгоритмы записываются непосредственно на алгоритмических языках и вводятся в машины, которые снабжены специальными программами-трансляторами, обеспечивающими автоматический перевод с этих языков на "машинные коды" и дальнейшее автоматическое выполнение полученных программ.

Тогда общение с ЭВМ было значительно более сложным и трудоемким.

Приведем краткие описания некоторых решенных на МЭСМ задач.

Было выполнено табулирование функции, определяющей вероятность максимальной разности между двумя эмпирическими распределениями при заданном количестве наблюдений. Полученные таблицы предназначались для определения статистическим методом качества промышленной продукции станков-автоматов при крупносерийном производстве. Задача была поставлена академиком АН УССР Б.В.Гнеденко и его учениками и внедрена со значительным экономическим эффектом на заводе станков-автоматов им. Горького, а также на ряде других предприятий. Результаты решения этой задачи актуальны и по сей день.

Были определены сеточные токи мощных генераторных ламп, используемых в радиопередатчиках самого различного назначения. При этом требовалось решение интегрального уравнения, пределы интегрирования которого определялись с помощью трансцендентных уравнений. Задача была поставлена заведующим отделом радиотехники Института электротехники, членом-корреспондентом АН УССР С.И.Тетельбаумом и его сотрудниками и предназначалась для внедрения в ряде заинтересованных ведомств. Было просчитано около 850 вариантов, охватывающих широкий диапазон работы мощных радиопередающих устройств.

Одной из важнейших задач, решенных на МЭСМ в этот период, были расчеты устойчивости параллельной работы агрегатов Куйбышевской гидроэлектростанции, определяемые системой нелинейных дифференциальных уравнений второго порядка. Целью решения указанной задачи было определение условий, при которых максимально возможная мощность может передаваться в Москву без нарушения устойчивости системы. Задача была поставлена заведующим отделом электростанций Института электротехники, доктором технических наук Л.В.Цукерником. Были рассчитаны оптимальные режимы передачи энергии для 10 вариантов исходных данных. Причиной постановки указанной задачи было существенное расхождение результатов экспериментальных данных с предполагаемыми проектными величинами. В результате решения задачи были выработаны рекомендации, позволившие значительно повысить величину передаваемых в Москву мощностей. К сожалению, в те времена мало значения придавалось расчетам экономической эффективности научно-исследовательских работ, которая в этом случае были весьма высокой. Выполненные на машине расчеты впоследствии неоднократно повторялись, и отработанные методики имеют фундаментальные значения.

На МЭСМ проводились расчеты с целью автоматизации проектирования продольного профиля автомобильных дорог. Выбор проектной линии продольного профиля автомобильных дорог, особенно в условиях сложного рельефа местности, представляет собой вариационную задачу, решение которой включает технико-экономические расчеты. Для выбора наилучшего по технико-экономическим показателям решения требуется проведение вариантных расчетов, которые обычно из-за значительной трудоемкости не выполнялись, и поэтому принятые проектные решения носили субъективный характер, что приводило к значительному перерасходу средств. Суть задачи заключалась в автоматическом выборе оптимального варианта профиля автомобильных дорог из условий минимума объема земляных работ. Задача имела чрезвычайно важное для практики значение, и ее результаты всегда давали значительный экономический эффект. Задача была поставлена профессором Киевского автодорожного института К.А.Хавкиным, под руководством которого впоследствии при Автодорожном институте была создана специальная научно-исследовательская лаборатория автоматизации проектно-изыскательских работ с вычислительным центром, выполнявшим оптимизационные расчеты для ряда ведущих проектных организаций страны.

В этот же период проводились исследования надежности ЭВМ, причин возникновения сбоев, влияния профилактических мероприятий на устойчивость работы машины, проводился статистический анализ интенсивностей отказов в работе отдельных элементов.

Часть разработчиков была занята обслуживанием машины, участвуя в решении задач, другая часть вела статистические исследования, используя машину как непрерывно действующий экспериментальный "стенд".

Необходимые для анализа статистические данные собирались на основании подробных записей в оперативных журналах, которые мы называли "вахтенными".

Результаты исследований были доложены на первой Всесоюзной конференции в Москве в 1956 г. Она проходила под руководством С.А. Лебедева и называлась "Пути развития отечественного математического машиностроения". С докладом об опыте эксплуатации МЭСМ выступил заместитель заведующего нашей лаборатории.

В связи с быстрым развитием реактивной и ракетной техники задачи внешней баллистики возникали как грибы после дождя. Это были задачи различной сложности, начиная от относительно простых многовариантных расчетов траекторий, проходящих в пределах земной атмосферы при незначительном перепаде высот, до весьма сложных, связанных с полетом объектов за пределами земной атмосферы. Но даже простейшие баллистические расчеты усложнялись требованиями повышенной точности результатов.

Такого типа расчеты немыслимо было выполнить без применения новейшей вычислительной техники, так как они требовали громадного объема вычислений. Следует отметить, что расчеты, как правило, были рекурентными и воспользоваться "числом, а не умением", т.е. увеличивать количество вычислителей для ускорения работы, не представлялось возможным.

В этих условиях электронные вычислительные машины ждали как "манны небесной". К 1951-1952 гг. ситуация особенно обострилась, так как поступила информация о быстром развитии электронной вычислительной техники в США, где такие задачи на ЭВМ решались много быстрее и точнее, чем на неэлектронных счетных устройствах.

В конце 1951 г. МЭСМ была не только первой, но и единственной в СССР действующей электронной вычислительной машиной, обладавшей хотя и ограниченными, но все же значительно превосходящими другие средства вычислительной техники, возможностями.

Именно поэтому весь 1952 год машина интенсивно эксплуатировалась для решения особо важных задач, и даже такие неотложные с точки зрения народного хозяйства задачи, как расчеты энергосистем, "пробивались" на машину с огромным трудом, не говоря уже о задачах, связанных с совершенствованием технологических процессов, решение которых на ЭВМ вообще до поры до времени откладывалось.

Приезжали из Москвы со своими задачами А.А.Ляпунов, М.Р.Шура-Бура, А.А.Абрамов и другие.

Постановка задач на ЭВМ была делом совершенно новым, никто не имел в этом опыта, поэтому москвичи жили у нас подолгу, иногда по 2-3 месяца.

Все приезжающие были видными математиками, они были очень заинтересованы в освоении нового математического метода, а задачи, которые они привозили, были весьма срочными и важными.

Помним появление у нас в лаборатории А.А.Абрамова. Он приехал днем из Москвы и хотел тотчас ехать в Феофанию знакомиться с нашей МЭСМ. Однако сделать это было очень трудно, так как дело было ранней весной (5 марта 1952 г.) и были очередные снежные заносы. Транспорт из Киева в Феофанию не ходил. Тогда Абрамов сказал, что он не в состоянии отложить свидание с нашей "прекрасной дамой" - МЭСМ до завтра, и уговорил заместителя заведующего лабораторией пойти в Феофанию пешком. Пришли они поздно, и работавшие вечером в лаборатории Р.Я.Черняк и кто-то еще ахнули, увидев полузамерзшего, сине-белого А.А.Абрамова, который проделал 12-километровый путь по занесенной снегом дороге в легких туфлях и каком-то уж очень облегченном пальто. Единственный "медикамент", который был в нашем распоряжении, - чистый спирт, употреблявшийся для промывки монтажа. Мы его решили употребить всеми возможными в медицине способами, т.е. как внутренне, так и наружно. Лечение помогло - утром нетерпеливый путешественник проснулся здоровым и был "представлен" нашей МЭСМ. До сих пор не можем понять, как он не получил воспаления легких от этой веселой прогулки.

А МЭСМ продолжала решать задачи добросовестно и очень не плохо, подтверждая тем самым, что принципы, заложенные в нее, оправдали себя. Сергей Алексеевич предложил своим помощникам написать совместно с ним монографию о МЭСМ с описанием принципов ее действия, схем и методики выполнения операций. Эта монография была написана и издана в 1952 г. [2].

О первой в Европе ЭВМ, работающей у нас в Феофании, узнали вездесущие репортеры и журналисты. Добившись пропусков, они приезжали в Феофанию и жаждали получить интервью у Сергея Алексеевича. Но не тут-то было - Сергей Алексеевич уклонялся от встреч с ними вплоть до того, что уходил в лес и там занимался своими обычными вычислениями и прикидками различных вариантов улучшения машины. Он говорил: "Гоните их отсюда, зачем нам эта реклама? Или в крайнем случае беседуйте с ними сами, у меня для этого нет времени".

Однажды, когда один из репортеров предъявил нам уж очень внушительный документ о своих полномочиях и настаивал на встрече с С.А.Лебедевым, мы проводили его в лес, где обычно сидел Сергей Алексеевич.

Дело было летом, Сергей Алексеевич в шортах сидел на пенечке и что-то писал, ничего не замечая вокруг. Мы сказали репортеру: "Вот академик Лебедев". "Вы шутите",- не поверил сначала репортер.

Очень не любил Сергей Алексеевич рекламы, а уж самореклама была с ним "психологически" несовместима. И хотя основные идеи МЭСМ принадлежали ему, он никогда и ни разу не сказал: "Это была моя идея" или "Это предложил я". В 1952 г. Сергей Алексеевич уехал в Москву, где в это время в Институте точной механики и вычислительной техники заканчивался монтаж БЭСМ, и занял пост директора этого института. Наша лаборатория со всем оборудованием, полным штатом сотрудников и МЭСМ осталась в Киеве.

С 1953-1955 гг. в Советском Союзе начали работать мощные универсальные вычислительные машины, такие, как созданная под руководством С.А. Лебедева машина БЭСМ, которая была в то время одной из лучших в мире. Машина обладала большим (по тому времени) быстродействием (10 тыс. трехадресных операций в секунду), была снабжена оперативным запоминающим устройством на электронно-лучевых трубках, внешней памятью на магнитных барабанах и лентах, магнитным оперативным запоминающим устройством на ферритовых сердечниках и другими устройствами, являющимися неотъемлемой частью всех современных электронных вычислительных машин.

При создании машины был в значительной мере использован опыт разработки МЭСМ. Была сохранена трехадресная система команд, пассивное запоминающее устройство. Многие структурные решения были аналогичными, и даже названия многих блоков были С.А.Лебедевым сохранены, хотя, конечно, машина отличалась не только масштабами, но во многом и принципиально; в частности, в машине впервые в СССР были реализованы представление чисел с плавающей запятой, система групповых переносов в арифметическом устройстве и др. БЭСМ стала родоначальницей большой группы электронных вычислительных машин: БЭСМ-2, БЭСМ-4, БЭСМ-6. Последняя модель и на сегодня является одной из лучших отечественных машин и выполняет до 1 млн. операций в секунду. Идеи машины серии БЭСМ были использованы в машинах М-20, М-220, М-222 и большом количестве других модификаций, разработанных учеными школы С.А.Лебедева.

Вслед за БЭСМ в строй вступили несколько машин типа "Стрела", созданных под руководством Ю.Я.Базилевского, впоследствии начальника технического управления и заместителя министра Минприбора, а также двухадресные машины М-2 и М-3, разработанные под руководством И.С.Брука, которые стали прототипами одной из наиболее распространенной в СССР серии машин типа "Минск". В то же время под руководством Б.И.Рамеева была закончена разработка одноадресных машин серии "Урал" и начался их серийный выпуск.

Все перечисленные машины были универсальными, предназначенными для решения задач, связанных с громоздкими вычислениями.

Машин для управления технологическими процессам в то время еще не было.

Бурно развивающаяся промышленность требовала совершенствования технологических процессов, ведения и в оптимальных режимах, позволяющих значительно увеличить производительность агрегатов и улучшить качество продукции.

Мировая практика показала, что одним из лучших средств решения задач оптимизации технологических процессов является использование широких возможностей электронных вычислительных машин, которые могли бы решать эти задачи в натуральном масштабе времени, оперативно и своевременно реагируя на изменяющиеся ситуации и выбирая наилучшие для данной ситуации решения (технологические режимы). Впоследствии системы управления технологическими процессами стали широко применяться в различных отраслях - промышленности, энергетике и были названы узаконенной в русском языке аббревиатурой АСУ ТП.

Работавший в Киеве коллектив созданной С.А.Лебедевым лаборатории параллельно с круглосуточной эксплуатацией МЭСМ и исследованием надежности ее элементов и узлов вел подготовку к созданию новой электронной вычислительной машины, предназначенной также и для управления технологическими процессами. (Такая машина была впервые в СССР разработана в нашей лаборатории, и ей было присвоено название "Киев".)

За период 1953-1956 гг. коллектив лаборатории подготовил и издал ряд сборников, трудов, в которых излагались основные результаты проделанной за эти годы работы [3, 4].

В первом сборнике "Вопросы техники быстродействующих счетных машин", вышедшем в 1954 году, было опубликовано 17 статей сотрудников лаборатории, посвященных особенностям конструкции и методике испытаний МЭСМ, условиям программирования задач, решаемых на машине, обобщению опыта эксплуатации машины, разработке новых элементов и узлов для электронных вычислительных машин. Затем в 1955-1956 гг. был подготовлен и издан второй сборник трудов под названием "Вопросы вычислительной математики и техники", в который были включены 10 статей сотрудников лаборатории, содержащих информацию о научно-исследовательских работах, выполненных в 1955-1956 гг., и некоторые сведения о результатах эксплуатации действующих установок.

Как уже говорилось, создание ЭВМ "Киев" было первым опытом создания машины для управления технологическими процессами. Работы над ней были начаты в 1956 г. в нашей лаборатории (которая к тому времени была передана в Институт математики АН УССР) коллективом, создавшим под руководством С.А. Лебедева МЭСМ. Разработка ЭВМ "Киев" была начата по инициативе Б.В.Гнеденко. Руководили работой Б.В.Гнеденко, Л.Н.Дашевский и Е.Л.Ющенко. На заключительных этапах руководство этой работой Б.В.Гнеденко передал В.М.Глушкову. Разработка основных принципов построения машины и ее блок-схемы была выполнена авторами этой книги совместно с С.Б.Погребинским.

Как известно, структура управляющей машины должна обеспечивать легкость ее модернизации, возможность присоединения к ней дополнительных узлов и разнообразных вводных устройств, через которые поступает информация о ходе технологического процесса, состоять из автоматизированных узлов. Поскольку информация от управляемого объекта поступает аритмично, машину целесообразно строить по асинхронному принципу, т.е. не с жестко заданной, а переменной продолжительностью временных тактов, при которой каждый узел начинает свою работу по сигналу окончания работы предыдущего (или предыдущих) узлов.

В основу разработки ЭВМ "Киев" были положены эти требования.

В 1959 г. ЭВМ "Киев" была закончена и начала эксплуатироваться. Еще один экземпляр машины "Киев" был заказан объединенным Институтом ядерных исследований в Дубне. Он был изготовлен у нас в Киеве, затем установлен, отлажен и пущен в эксплуатацию при нашем участии в Дубне. На машине "Киев" были решены многие важные задачи.

В 1960 г. с помощью ЭВМ "Киев" впервые в мире производились опыты управления технологическими процессами на расстоянии с использованием телеграфных линий связей.

В качестве объекта управления был выбран конверторный цех Днепродзержинского металлургического завода им. Ф.Э.Дзержинского, расположенный на расстоянии более 500 км от г. Киева, где находилась ЭВМ. Целью эксперимента было установить возможность и целесообразность применения управляющих вычислительных машин для непосредственного анализа хода технологического режима и управления процессом.

В результате правильного автоматического выбора времени "повалки" бессемеровского конвертора, выплавляющего рельсовую сталь на заданном содержании углерода в металле, получается значительная экономия среднего времени цикла, т.е. увеличение производительности агрегата. Информация о технологических параметрах (расходе воздуха в процессе плавки, прозрачности пламени и др.) непрерывно по прямым телеграфным каналам поступала в машину, которая по заранее введенной в нее программе анализировала в натуральном масштабе времени ход процесса - определяла необходимое время "повалки", которое передавалось в Днепродзержинск оператору.

Обязательная реализация советов машины (которая осуществлялась оператором по специальному распоряжению начальника цеха) показала довольно высокую эффективность управления (экономию времени цикла выплавки на 2,7%), что соответствовало весьма значительному приросту производства стали.

Результаты этих исследований были положены в основу разработки специальной управляющей машины УМШН, которая обслуживала все агрегаты конверторного цеха. В 1962-1964 гг. вышли две монографии, где подробно излагались принципы работы, отладки, эксплуатации и математическое описание ЭВМ "Киев" [5, 6].

В 1956-1957 гг. по просьбе правления Украинского республиканского, общества "Знание", которое тогда называлось "Обществом по распространению научных и политических знаний", силами нашей лаборатории был проведен общегородской семинар по вычислительной технике. Слушателями семинара были инженерно-технические работники предприятий и преподаватели вузов. По просьбе слушателей прочитанные лекции были изданы в виде сборника. Лекции читали ученики С.А.Лебедева, сотрудники нашей лаборатории.

Вступительную лекцию об основных устройствах ЭВМ, их взаимодействии и значении ЭВМ в развитии науки и техники читал один из авторов этой книги. Лекция заканчивалась словами, связывающими вычислительную технику с кибернетикой: "Нет оснований для сомнений в том, что в недалеком будущем на основании математического анализа деятельности мозга ЭВМ смогут выполнять ряд его сложных функций, например вывод теорем или построение новых гипотез".

Материалы этого семинара были изданы в виде "Сборника конспектов лекций по вычислительной технике" издательством КВИРТУ в 1958 году.

В конце 1956 г. МЭСМ демонтировали и передали в качестве учебного пособия в Киевский политехнический институт, который начал к тому времени выпускать специалистов по вычислительной технике.

А наша лаборатория вычислительной техники в 1957 г. была преобразована в самостоятельную организацию - Вычислительный центр АН УССР, а позже в 1962 г. - в Институт кибернетики АН УССР.

Но здесь уже начинается следующая страница истории отечественной вычислительной техники и кибернетики и заканчивается ее первая страница - история создания первой в Европе ЭВМ МЭСМ.

Литература

1. Лебедев С.А., Дашевский Л.Н., Шкабара Е.А. Электронные разрешающие устройства. - Сборник трудов Института электротехники АН УССР. Вып.1. Киев: Изд-во АН УССР, 1948.

2. Лебедев С.А., Дашевский Л.Н., Шкабара Е.А. Малая электронная счетная машина. М.: Академия наук СССР, 1952.

3. Вопросы техники быстродействующих счетных машин.- Сборник трудов Института электротехники АН УССР. Вып.2. Киев: Изд-во. АН УССР, 1954.

4. Вопросы вычислительной математики и техники.- Сборник трудов вычислительного центра. Вып.3. Киев: Изд-во АН УССР, 1958.

5. Дашевский Л.Н., Погребинcкий С.Б., Шкабара Е.А. ЭВМ "Киев", проектирование и эксплуатация. Киев: Техн_ка, 1964.

6. Глушков В.М., Ющенко Е.Л. Математическое описание ЭВМ "Киев". Киев: Гос. изд-во техн. лит-ры УССР, 1962.


Лев Дашевский, Екатерина Шкабара. "Как это начиналось"
Москва, "Знание", 1981
©Издательство "Знание", 1981