Золотi вiхи розвитку iнформацiйних технологiй в Українi

Видатнi досягнення наших землякiв - комп'ютерних пiонерiв, якi опинилися за межами України

Михайло Олександрович Карцев

М.О. Карцев (1923 -1983) належить до тiєї категорiї вчених, офiцiйне i повне визнання величезних заслуг котрих приходить на жаль, лише пiсля смертi. Академiчна елiта не удостоїла його високих звань. Тiльки через десять рокiв пiсля його вiдходу з життя заснований ним Науково-дослiдний iнститут обчислювальних комплексiв (Москва) одержав iм'я свого творця.

Комп'ютерна наука i технiка були його покликанням. Їм вiн присвячував увесь свiй час - на роботi, вдома, на вiдпочинку.

Михайло Олександрович Карцев народився у Києвi 10 травня 1923 р. Напередоднi вiйни сiм'я переїхала до Одеси. У першi днi Великої Вiтчизняної його призвали в армiю. Пiсля демобiлiзацiї М.О. Карцев навчався у Московському енергетичному iнститутi (МЕI) на радiотехнiчному факультетi. На третьому курсi екстерном складає iспити за наступний рiк i в 1950-му, будучи студентом 5-го курсу, влаштовується на роботу в лабораторiю електросистем Енергетичного iнституту АН СРСР (за сумiсництвом). Тут молодий дослiдник бере участь у розробцi однiєї з перших у Радянському Союзi обчислювальних машин - "М-1". У 1952 р. Михайла Олександровича зараховують молодшим науковим спiвробiтником у лабораторiю електросистем Енергетичного iнституту АН СРСР. Розроблюючи електронну обчислювальну машину (ЕОМ) "М-2", М.О. Карцев виявив справдi видатнi здiбностi. Машина була створена невеличким колективом усього за пiвтора року! (над "БЭСМ" працювали вдвiчi довше, i колектив був набагато бiльшим!). Звичайно, ЕОМ "М-2" поступалася "БЭСМ" за характеристиками, але це була машина солiдна.

За результатами наукових дослiджень, виконаних у процесi розробки машини "М-4М", М.О. Карцев захистив докторську дисертацiю. За створення машини його удостоїли Державної премiї СРСР (1967).

У 1969 р. вийшла постанова уряду СРСР про створення електронної обчислювальної машини "М-10". У груднi 1973 р. завершили випробування її промислового зразка i розпочалося серiйне виготовлення машин "М-10". Виробництво тривало понад 15 рокiв. Було випущено кiлька десяткiв комплектiв, бiльшiсть з яких експлуатуються i сьогоднi. На базi машин "М-10" створено ряд потужних обчислювальних комплексiв. Працюючи в одному з них, машина "М-10" разом з математичним забезпеченням у 1976 роцi успiшно витримала державнi випробування.

Обчислювальна машина "М-10" являла собою багатопроцесорну систему синхронного типу i належала до машин третього поколiння: основними логiчними елементами в нiй були мiкросхеми серiї 217 ("Посол"). Машина призначалася для забезпечення роботи складних автоматизованих систем керування в реальному масштабi часу, а також могла вирiшувати широке коло науково-технiчних завдань.

Поступаючись за продуктивнiстю (через недосконалiсть елементної та конструктивно-технологiчної бази) американськiй суперЕОМ "Cray-1", ЕОМ "М-10" перевершувала її за можливостями, закладеними в архiтектурi. Вони визначаються числом машинних циклiв (у середньому) на одну виконувану операцiю. Чим вона менша, тим досконалiша архiтектура ЕОМ. Для "М-10" таке число становило вiд 0,9 до 5,3 (для всього спектра операцiй), а для "Сгау-1" - вiд 0,7 до 27,6.

Машина розроблялася для Системи попередження про ракетний напад (СПРН), а також для загального спостереження за космiчним простором. Iнформацiя про це вперше з'явилася в газетi "Правда" 1 квiтня 1990 р. (стаття А. Горохова "Стояние на Пестрялове"). Завданням системи було забезпечення вiйськово-полiтичного керiвництва СРСР достовiрною iнформацiєю про можливу загрозу ракетного нападу та обстановку в космосi (тепер на навколоземних орбiтах лiтають близько 17 тисяч об'єктiв рiзноманiтного походження, включаючи дiючi та тi супутники, якi вiдпрацювали свiй термiн, шматки ракетоносiїв тощо.) Перший ешелон СПРН - космiчний: за полум'ям двигунiв ракет, що запускалися, супутники фiксували їхнiй старт. Кiстяк системи - її другий, наземний ешелон, який включає потужнi радiолокацiйнi станцiї, розташованi в рiзних кiнцях країни (до розпаду СРСР їх було дев'ять - пiд Ригою, Мурманськом, Печорою, Iркутськом, Балхашем, Мiнгечауром, Севастополем, Мукачевим), а також мережу обчислювальних комплексiв на базi ЕОМ "М-10".

До початку 80-х рокiв ХХ ст. ЕОМ "М-10" мала найвищi продуктивнiсть (20 -30 млн. операцiй на сек.), ємнiсть внутрiшньої пам'ятi i пропускну здатнiсть мультиплексного каналу, досягнутi в СРСР. Уперше в свiтi в нiй був реалiзований ряд нових прогресивних рiшень, у тому числi: передбачена можливiсть синхронного комплексування до семи ЕОМ при прямому (минаючи мультиплексний канал) обмiнi iнформацiєю мiж програмами окремих машин i динамiчному розподiлi устаткування; реалiзована автоматична перебудова поля процесорiв; до складу ЕОМ введено другий рiвень внутрiшньої пам'ятi ємнiстю понад 4 млн. байт з довiльним доступом; забезпечено зовнiшнiй обмiн з обома рiвнями внутрiшньої пам'ятi.

Новизна технiчних рiшень була захищена 18 свiдоцтвами на винаходи i 5 - на промисловi зразки.

У 1978 р. М.О. Карцев розгорнув роботи зi створення нової багатопроцесорної векторної обчислювальної машини, використовуючи досвiд, отриманий пiд час розробки, виготовлення та експлуатацiї машин "М-10" i "М-10М", а також новiтнi досягнення у технологiї та електроннiй технiцi. Вирiшено було дати цiй машинi умовне позначення "М-13".

"М-13" стала машиною четвертого поколiння. Як елементну базу в нiй використали великi iнтегральнi схеми. В архiтектурi цiєї багатопроцесорної векторної ЕОМ, призначеної передусiм для обробки в реальному масштабi часу великих потокiв iнформацiї, були передбаченi чотири основнi частини: центральна процесорна частина, апаратнi засоби пiдтримки операцiйної системи, абонентське сполучення, спецiалiзована процесорна частина.

У багатопроцесорнiй системi 4-го поколiння "М-13" уперше реалiзовано апаратуру пооперацiйних циклiв (яка забезпечувала незалежнiсть програми вiд кiлькостi процесорiв у системi); апаратуру сегментно-сторiнкової органiзацiї пам'ятi (що розширювала можливостi файлової системи); програмно-керований периферiйний процесор для операцiй типу перетворень Фур'є, Уолша, Адамара, Френеля; обчислення кореляцiйних функцiй, просторової фiльтрацiї тощо. Середня швидкодiя центральної частини - до 50 млн. операцiй на секунду (або до 200 млн. коротких операцiй на секунду), внутрiшня пам'ять - до 34 Мбайт, швидкiсть зовнiшнього обмiну - до 100 Мбайт на секунду, еквiвалентна швидкодiя периферiйного процесора на своєму класi задач - до 2 мiльярдiв операцiй на секунду.

Новаторськi досягнення М.О. Карцева вiдзначенi орденами Ленiна (1978), Трудового Червоного Прапора (1971), "Знак пошани" (1966), медаллю "За доблесну працю". У 1967 р. йому було присуджено Державну премiю СРСР.

У 1993 р. Науково-дослiдному iнституту обчислювальних комплексiв (м. Москва) присвоєно iм'я його фундатора - Михайла Олександровича Карцева.

Творець трiйкового комп'ютера

Навчаючись на останньому курсi МДУ та готуючи дипломний проект, майбутнiй творець першої i єдиної в свiтi трiйкової ЕОМ Микола Петрович Брусенцов (нар. 1925 р. у Днiпродзержинську) зiткнувся з необхiднiстю розрахунку складних таблиць. Уже тодi вiн засвоїв чисельнi методи обчислень i склав таблицi дифракцiї на елiптичному цилiндрi (вiдомi як таблицi Брусенцова). Так у Московському державному унiверситетi закладалося пiд_рунтя його дiяльностi в галузi обчислювальної технiки.

Його науковий керiвник академiк С.Л. Соболєв захопився iдеєю створення малої ЕОМ, яка б за вартiстю, розмiрами, надiйнiстю була придатною для використання в iнститутських лабораторiях. Вiн органiзував семiнар, у якому брали участь М.Р. Шура-Бура, К.А. Семендяєв, Є.А. Жоголєв i, звичайно, сам Сергiй Львович. Аналiзували хиби iснуючих машин, обговорювали систему команд i структуру (тепер це називають архiтектурою), розглядали варiанти технiчної реалiзацiї, схиляючись до магнiтних елементiв, оскiльки транзисторiв тодi ще не було, лампи одразу ж вiдкинули, а осердя та дiоди можна було дiстати i все зробити самим. На одному з семiнарiв (23 квiтня 1956 р.) за участю С.Л. Соболєва сформулювали основнi технiчнi вимоги до створення малої ЕОМ. Керiвником i спочатку єдиним виконавцем розробки був призначений М.П. Брусенцов. Зауважимо, що йшлося про машину з двiйковою системою числення на магнiтних елементах.

Саме тодi в Миколи Петровича виникла думка використати трiйкову систему числення. Вона давала змогу створити дуже простi й надiйнi елементи, зменшити їхню кiлькiсть у машинi в сiм разiв. Iстотно скорочувалися вимоги до потужностi джерела живлення, до вiдбраковування осердь i дiодiв, i, головне, з'являлася можливiсть використати натуральне кодування чисел замiсть прямого, оберненого та додаткового кодiв чисел.

У 1958 р. спiвробiтники лабораторiї (на той час їх було майже 20) своїми руками виготовили перший зразок машини. Вони радiли як дiти, коли на десятий день комплексного налагоджування ЕОМ запрацювала! Такого у практицi наладчикiв розроблюваних у тi роки машин ще не було! Машину назвали "Сетунь" (вiд рiчки, що протiкала неподалiк Московського унiверситету).

Постановою Ради Мiнiстрiв СРСР серiйне виробництво ЕОМ "Сетунь" доручили Казанському заводу математичних машин. Конструкторську документацiю на машину розробили в СКБ Iнституту кiбернетики АН України. Перший зразок машини демонструвався на ВДНГ у Москвi. Другий довелося здавати на заводi, оскiльки заводськi начальники намагалися довести, що машина, яка була прийнята Мiжвiдомчою комiсiєю й успiшно працювала на ВДНГ, не годиться для виробництва. "Довелося власними руками привести заводський (другий) зразок у вiдповiднiсть з нашою документацiєю, - згадує М.П. Брусенцов, - i на випробуваннях вiн показав 98% корисного часу при єдинiй вiдмовi (пробився дiод на телетайпi), а також солiдний запас щодо клiматики i варiацiй напруги мережi. 30 листопада 1961 р. директор заводу змушений був пiдписати акт, що поклав край його намiрам поховати нашу машину".

Казанський завод випустив 50 ЕОМ "Сетунь", 30 з них працювали у вищих навчальних закладах СРСР.

До машини виявили гострий iнтерес за рубежем. Зовнiшторг отримав заявки з ряду капiталiстичних держав Європи, не кажучи вже про соцiалiстичнi країни. Але жодна з них не була реалiзована: мiнiстерство припинило випуск машини.

Наступною була ЕОМ "Сетунь-70" - машина, де невiдомi на той час (1966 -1968 рр.) RISC-iдеї з'єдналися з перевагами тризначної логiки, трiйкового коду i структурованого програмування Е. Дейкстри. Для неї створили дiалогову систему структурованого програмування, а в нiй - множину високоефективних, надiйних i компактних продуктiв - таких, як крос-системи програмування мiкрокомп'ютерiв, системи розробки технiчних засобiв на базi однокристальних мiкропроцесорiв, системи обробки текстiв, керування роботами-манiпуляторами, медичний монiторинг i багато чого iншого.

Сьогоднi Микола Петрович Брусенцов завiдує лабораторiєю ЕОМ факультету обчислювальної математики i кiбернетики Московського державного унiверситету iм. М.В. Ломоносова. Основнi напрями його наукової дiяльностi - архiтектура цифрових машин, автоматизованi системи навчання, системи програмування для мiнi- i мiкрокомп'ютерiв. ЕОМ "Сетунь-70" i сьогоднi успiшно використовується в навчальному процесi в МДУ. М.П. Брусенцов є науковим керiвником тем, пов'язаних зi створенням мiкрокомп'ютерних навчальних систем i систем програмування.

Основоположник нетрадицiйної комп'ютерної арифметики

Iзраїль Якович Акушський (1911 -1992), родом iз Днiпропетровська, першим створив дiючу спецiалiзовану ЕОМ iз системою числення в залишках, що дала змогу прискорити процес обчислень.

Ще пiд час навчання в МДУ вiн почав працювати обчислювачем у Науково-дослiдному iнститутi математики i механiки Московського унiверситету.

Саме в цi роки (1954 -1956) в I.Я. Акушського виникла iдея застосування в ЕОМ системи числення, яка б дала змогу прискорити обчислювальний процес. Її реалiзацiї вiн присвятив усе своє життя. Спочатку ентузiаст-дослiдник працював у СКБ-245 - старшим науковим спiвробiтником, а потiм завiдувачем лабораторiї математичного вiддiлу. Тут пiд його керiвництвом була розроблена спецiалiзована ЕОМ вiйськового призначення з використанням системи числення в залишках. Машина мала швидкодiю бiльше 1 млн. операцiй на секунду, що на той час було величезним досягненням.

...Але не все складалося так райдужно, хоча ряд технiчних рiшень вдалося запатентувати в таких провiдних країнах з обчислювальної технiки, як Великобританiя, США, Японiя. Коли I.Я. Акушський уже працював у науковому центрi в Зеленоградi, в Америцi знайшлася фiрма, готова спiвробiтничати у створеннi нової машини, "начиненої" його iдеями i новiтньою електронною базою США. Вже велися попереднi переговори. К.А. Валiєв, директор НДI молекулярної електронiки, готувався до розгортання робiт iз новiтнiми мiкросхемами зi США, як раптом I.Я. Акушського викликали в "компетентнi органи", де без будь-яких пояснень заявили, що "науковий центр Зеленограда не пiдвищуватиме iнтелектуальний потенцiал Заходу!", i всi роботи припили. На жаль, це був не поодинокий випадок, коли брутальнiсть, iнтриги перекривали шлях блискучiй технiчнiй думцi I.Я. Акушського.

Серед проблем ефективностi роботи ЕОМ i передачi iнформацiї учений видiляв, окрiм швидкодiї, i проблему стислостi даних. Тут його учням також вдалося вiдшукати ряд вдалих рiшень. Так, за допомогою одного з них телеметрична iнформацiя iз супутникiв була стиснута в 6 разiв.

I.Я. Акушський є основоположником нетрадицiйної комп'ютерної арифметики.

На основi залишкових класiв ним розробленi методи виконання обчислень у надвеликих дiапазонах iз числами в сотнi тисяч розрядiв. Це визначило пiдходи до розв'язання ряду обчислювальних задач теорiї чисел, що залишалися нерозв'язаними вiд часiв Ейлера, Гаусса, Ферма.

I.Я. Акушський займався також математичною теорiєю вирахувань, її обчислювальними застосуваннями в комп'ютернiй паралельнiй арифметицi, поширенням цiєї теорiї на галузь багатовимiрних алгебраїчних об'єктiв, питаннями надiйностi спецобчислювачiв, перешкодозахищеними кодами, методами органiзацiї обчислень на номографiчних принципах для оптоелектронiки.

Iлюстрацiї   ›››