БЭСМ-6

БЭСМ-6 (Большая электронно-счётная машина) — советская электронная вычислительная машина серии БЭСМ, первая советская суперЭВМ на элементной базе второго поколения — транзисторах.

Основные сведения 

БЭСМ-6 была разработана в середине 1960-х годов и сдана Госкомиссии в 1967 году. С 1968 года начат серийный выпуск на Заводе счётно-аналитических машин (САМ) в Москве. Производство шло вплоть до 1987 года, и за это время было выпущено 355 машин.

Главный конструктор — Сергей Алексеевич Лебедев, заместители главного конструктора — В. А. Мельников, Л. Н. Королёв.

Особенности БЭСМ-6:
 Элементная база — транзисторный парафазный усилитель с диодной логикой на входе.
 В электронных схемах использовалось 60 000 транзисторов и 180 000 полупроводниковых диодов.
 Тактовая частота — 9 МГц.
 48-битное машинное слово.
 Быстродействие — около 1 млн операций в секунду (производительная американская система CDC 6600, выпускавшаяся с 1964 года, обеспечивала в три раза большее быстродействие, около 3 млн операций в секунду. В июне 1967 года была выпущена CDC 7600 производительность в 10 млн операций в секунду  (в пике - до 35 млн).
 Конвейерный центральный процессор (ЦП) с отдельными конвейерами для устройства управления (УУ) и арифметического устройства (АУ). Конвейер позволял совмещать обработку нескольких команд, находящихся на разных стадиях выполнения.
 8-слойная физическая организация памяти.
 Виртуальная адресация памяти и расширяемые регистры страничной приписки.
 Совмещённое АУ для целой и плавающей арифметики.
 Кеш на 16 48-битных слов: 4 — чтения данных, 4 — чтения команд, 8 — буфер записи.
 Система команд — 50 24-битных команд (по две в слове).
 Потребляемая мощность — 50 кВт.
 Площадь, необходимая для размещения машины — 225 м².
 Ориентировочная стоимость БЭСМ-6 — 530 000 рублей.

За разработку и внедрение в народное хозяйство БЭСМ-6 в 1969 году следующим людям была присуждена Государственная премия СССР в области науки и техники: С. А. Лебедев, В. А. Мельников, Л. Н. Королёв, А. А. Соколов, В. Н. Лаут, М. В. Тяпкин, Л. А. Зак, В. И. Смирнов, А. Н. Томилин, В. И. Семешкин, В. А. Иванов.

В 2017 году Почтой России выпущена памятная почтовая карточка, посвящённая 50-летию БЭСМ-6 и её главному конструктору С. А. Лебедеву.

БЭСМ-6 и CDC 1604 
Существует мнение, что архитектура БЭСМ-6 в значительной степени воспроизводила архитектуру системы CDC 1604 фирмы Control Data Corporation (главный конструктор — Сеймур Крэй), серийно выпускавшейся с 1960 года (совпадали некоторые технические характеристики, такие как уникальная для этих двух систем разрядность слова и адреса и разрядность машинных команд в слове, использование одноадресных команд с индексным регистром, регистра скрытых разрядов, кодировка символов и пр., также идентичная техдокументация на обе машины), а также ряд архитектурных решений системы Atlas. В качестве подтверждения приводится статья аспиранта Питера Уолкота () и профессора Сеймура Гудмена () из Аризонского университета «High-Speed Computers of the Soviet Union». Однако, фактически статья содержит обратное утверждение:

Хотя БЭСМ-6 имеет некоторые общие конструктивные особенности с британским Атласом и CDC-1604, она не является близкой копией ни того, ни другого.

Тем не менее, на уровне прикладных программ разработчикам, адаптировавшим транслятор Фортрана для БЭСМ-6, была поставлена задача обеспечения полной совместимости с CDC 1604.

Прямое сравнение спецификаций БЭСМ-6 и CDC-1604 не позволяет выявить каких-либо ощутимых сходств в архитектуре этих машин. В частности:
 Набор команд полностью различен;
 Формат команд полностью различен;
 Подход к работе с целыми числами полностью различается (у CDC — отдельные команды для работы с целыми, у БЭСМ — отключение нормализации);
 Представление числа — различно (36 бит мантиссы у CDC, 40 — у БЭСМ);
 Система прерываний БЭСМ включает в себя множество различных источников прерываний и раздельное их маскирование;
 Индексные регистры: 6 — у CDC, 15 — у БЭСМ;
 БЭСМ имеет стековый режим адресации (индексный регистр 15), у CDC стека нет;
 БЭСМ имеет признак «омега», влияющий на режим работы условных команд, у CDC нет ничего похожего;
 В отличие от CDC, БЭСМ-6 имела виртуальную память, режимы пользователя и супервизора, защиту от исполнения привилегированных команд в режиме супервизора и набор операций для осуществления системных вызовов (экстракоды);
 БЭСМ имеет кеш-память, предварительную загрузку команд в кеш и механизм асинхронной отложенной записи результатов;

В 1967 году начала работать БЭСМ-6, выполнявшая около 1 млн операций в секунду (с 1965 года в Швейцарии в ЦЕРН эксплуатировалась предсерийная машина CDC 6600. В 1968 году эта машина была остановлена на 2 месяца для капитального ремонта, необходимого для повышения надёжности работы и внесения изменений, применённых на серийных машинах). Вычислительный комплекс, в состав которого входили БЭСМ-6, в 1975 году в ходе космического полёта «Союз — Аполлон» обрабатывал телеметрию за 1 минуту, в то время как американская сторона на такой расчёт тратила 30 минут.
Тем не менее, в декабре 1977 года в Министерстве радиопромышленности СССР было принято решение прекратить разработки собственных вычислительных систем и использовать разработки американских компьютерных фирм IBM и DEC, адаптировав их к советской элементной базе.
Вопрос о связи машинной архитектуры с результатами работ программ на Фортране и о принципиальных причинах несоответствия результатов работы программ для численных расчётов на ЭВМ различной архитектуры (в частности, БЭСМ-6 и ЕС ЭВМ) рассмотрен в книге «Ошибки-ловушки при программировании на фортране». Аналогичный вопрос о программах на Фортране для систем с архитектурами CDC и IBM рассмотрен в книге «Оптимизация в Фортране».

Производство 
БЭСМ-6 выпускалась серийно с 1968 по 1987 год,на Московском заводе счетно-аналитических машин ( всего было выпущено 355 машин. В начале 1980-х в составе поставки Эльбрус-1 выпускалась в 2,5—3 раза более быстрая версия БЭСМ-6 на интегральных микросхемах — Эльбрус-1К2 или СВС («Система, воспроизводящая систему», неофициальное название). В качестве периферийных устройств использовались компоненты «Эльбрус». Также в систему был введён интерфейс EC ЭВМ, что позволяло подключать соответствующую периферию.

Всего было выпущено 355 машин, которые были установлены:

№ 345 в/ч 87286 г. Сосновый Бор Ленинградской обл. в 1981 году в качестве центрального компьютера комплексного полномасштабного тренажера «Диана-Барс».

Другие разработки на основе БЭСМ-6

Эльбрус-Б 
Дальнейшее развитие линии БЭСМ-6. Система разработана под руководством члена-корреспондента АН СССР Г. Г. Рябова и М. В. Тяпкина на элементно-конструкторской базе 5Э26. Производительность была увеличена в 4—5 раз. Были устранены следующие проблемы БЭСМ-6:
 Длина адреса 15 разрядов, что позволяет адресовать только 32 килослов ячеек ОЗУ
 Точность представления чисел 48-разрядным кодом недостаточна для вычислений

Система работала в следующих режимах:
 режим полной совместимости с БЭСМ-6: разрядность чисел — 48, разрядность адреса — 15, полное повторение системы команд БЭСМ-6
 Режим работы, полностью повторяющий систему команд БЭСМ-6, но с 27-разрядным виртуальным адресом
 Новый режим работы с расширенной системой команд БЭСМ-6, с 64-разрядными словами

Аппаратура сопряжения — АС-6 
В 1973 году под руководством В. А. Мельникова была разработана т. н. «аппаратура сопряжения к БЭСМ-6» (АС-6) — модульная система, позволяющая объединять БЭСМ-6, ЦП АС-6, общие модули памяти, несколько специализированных периферийных машин (ПМ-6) и их периферию в единый комплекс.

C 1977 по 1987 года АС-6 выпускалась на Московском заводе счётно-аналитических машин (САМ). Всего было выпущено 8 систем.

В 1982 году за разработку АС-6 была присуждена Государственная премия СССР, лауреатами которой стали: В. А. Мельников, А. А. Соколов, В. П. Иванников, А. Ю. Бяков, В. Л. Ли, В. И. Смирнов, Л. А. Зак, В. С. Чехлов.

Программное обеспечение

Д-68 

Одной из первых операционных систем для БЭСМ-6 был Диспетчер-68 (Д-68). По сути Д-68 — ядро операционной системы, обеспечивающее мультипрограммный режим пакетной обработки заданий, управление виртуальной памятью, управление внешними запоминающими устройствами и устройствами ввода-вывода. Д-68 послужил основой для ОС реального времени НД-70 («Новый диспетчер-70»).

Разработана в ИТМиВТ под руководством профессора Л. Н. Королёва при участии В. П. Иванникова и А. Н. Томилина.

Мониторная система «Дубна» 

Мониторная система «Дубна» была создана в 1965—1966 годах коллективом сотрудников Объединённого института ядерных исследований с участием специалистов из ГДР, ВНР, КНДР, а также из ИАЭ им. Курчатова. В дальнейшем развитии системы принимали участие сотрудники ИК АН УССР, ИАПУ ДВНЦ АН СССР, ИФВЭ, ГОИ им. С. И. Вавилова и других. Имелись компиляторы Фортран, Алгол, Автокод МАДЛЕН, интерпретатор Лисп, Паскаль. Также имелась возможность использовать языки Симула, Аналитик, Аква, Сибэсм-6, метаязык R-грамматик, эмулировать на БЭСМ-6 программы М-6000 ТПА.

Другие программы 

Большим коллективом разработчиков под руководством В. Ф. Тюрина в 1971 г. была создана операционная система ДИСПАК, удачно решавшая вопросы работы в режиме разделения времени, которая затем использовалась почти на всех ЭВМ типа БЭСМ-6 вплоть до 1990-х годов. Существовали и другие операционные системы: ИПМ, НД-70, БАМОС, УНИОС.

В конце 1970-х гг. была разработана диалоговая система «Краб».

Кроме мониторной системы «Дубна», были созданы другие мониторные системы для ЭВМ типа БЭСМ-6: Димон, Пульт, ДМС, Темп, Интеграл, УПО.

Широкое распространение получила библиотека векторной графики Графор.

В Вычислительном центре АН СССР в Лаборатории программирования под руководством В. М. Курочкина был создан транслятор с языка АЛГОЛ 60 сначала для ЭВМ БЭСМ-2, позже — для ЭВМ БЭСМ-6. Он на протяжении многих лет служил важным инструментом для решения прикладных задач из различных областей естественных наук, широко использовался во многих организациях СССР.

Эмуляция 
На основе SIMH сделан эмулятор besm6

Примечания

Литература 
 
 Мазный Г. Л. Программирование на БЭСМ-6 в системе «Дубна» / Под редакцией Н. Н. Говоруна. М.: Наука, 1978. (Библиотечка программиста)
 Карпов В. Я. Алгоритмический язык Фортран: Фортран-Дубна. 1976. 192 с. (Библиотечка программиста)

Ссылки 

 
 
 
 Real Machines with 24-bit and 48-bit words сравнение различных компьютеров с 48-разрядным словом
 сайт, посвящённый БЭСМ-6
 Почтовая карточка, посвящённая 50-летию БЭСМ-6 и С. А. Лебедеву
 

Суперкомпьютеры СССР
История компьютерной техники
Появились в 1965 году в СССР