Пути развития отечественного компьютеростроения

ПРИКЛАДНАЯ ИНФОРМАТИКА /-

' № 2 (44) 2013

К 95-летию со дня рождения Б. И. Рамеева

Пути развития отечественного компьютеростроения

1 мая 2013 года — 95 лет со дня рождения Башира Искандаровича Рамеева (1918-1994), главного конструктора семейства вычислительных машин «Урал». Он внес значительный вклад в развитие отечественной вычислительной техники. Благодаря ему и другим ученым наша страна занимала одно из ведущих мест во времена становления мировой компьютерной науки.

Пензенская научная школа вычислительной техники, созданная Б. И. Ра-меевым, получила широкую известность и признание благодаря его таланту и колоссальному труду, обеспечившему разработку и промышленный выпуск основной части парка ЭВМ 1960-х гг. — семейства вычислительных машин «Урал». На пензенском заводе вычислительных электронных машин было создано полтора десятка универсальных и специализированных вычислительных машин и более ста различных периферийных устройств. Первое в стране алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ) также было создано в Пензе под руководством Б. И. Рамеева [1].

начало творческого пути

Рамеев родился в г. Баймак (Башкирия), после школы стал студентом сразу 2 курса Московского Энергетического института. К технике его тянуло с детства. Он увлекался радиолюбительством, в 1935 г. стал членом Всесоюзного общества изобретателей. В 1938 году из-за ареста отца Баширу пришлось оставить институт и вернуться в Башкирию [3].

В 1939 году Башира призвали в армию, но на комиссии выявилась болезнь легких, и в армию его не взяли. Он устроился техником в Центральный научно-исследовательский институт связи. В первые же недели

войны Б. И. Рамеев предложил способ обнаружения с самолета затемненных объектов — по инфракрасному излучению, проходящему через зашторенные окна, а также изобрел релейное устройство для включения громкоговорителей в случае воздушной тревоги. На фронт его снова не взяли, и он пошел добровольцем в батальон связи Министерства связи СССР. Батальон обслуживал Ставку Верховного командования и Генеральный штаб. В 1944 году в соответствии с приказом о специалистах, направляемых для восстановления народного хозяйства, Рамеева освободили от службы в армии. Он поступил на работу в Центральный научно-исследовательский институт № 108 (ЦНИИ № 108), которым руководил академик Аксель Иванович Берг. Впоследствии эта организация стала называться ФГУП «Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт имени академика А. И. Берга» (ФГУП ЦНИРТИ).

В ЦНИИ № 108 Б. И. Рамеев познакомился с расчетами и применением в радиолокационных приборах и устройствах основных элементов электронных схем, таких как триггеры, мультивибраторы, линии задержки, регистры, счетчики, дешифраторы и т. п. Это очень помогло ему в последующей работе.

В начале 1947 г. Рамеев узнал о том, что в США создана первая в мире электронно-вычислительная машина ЭНИАК и заинтересовался этой областью науки и техники.

№ 2 (44) 2013

По рекомендации А. И. Берга Б. И. Рамеев обратился к члену-корреспонденту АН СССР по Отделению технических наук И. С. Бруку и в мае 1948 г. был принят инженером-конструктором в Лабораторию электросистем Энергетического института Академии наук СССР. Здесь И. С. Брук начал исследования в области расчета режимов мощных энергетических систем.

Решая задачи в области электроэнергетики с помощью аналоговой вычислительной техники, И. С. Брук пришел к выводу о необходимости создания электронных цифровых вычислительных машин (ЭЦВМ) и их применения для получения необходимой точности вычислений. За год совместной работы Брук и Рамеев подготовили и отправили в Комитет по изобретениям более 50 заявок на изобретение различных узлов ЭВМ. В августе 1948 г. они представили проект «Автоматическая цифровая электронная машина». В нем было дано описание принципиальной схемы машины; устройства для перевода чисел из десятичной системы в двоичную и обратно. Уже тогда Брук и Рамеев пришли к выводу, что в памяти машины может храниться не только информация, но и программа.

4 декабря 1948 г. Государственный комитет Совета Министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство зарегистрировал за номером 10475 изобретение И. С. Бруком и Б. И. Рамеевым § цифровой электронной вычислительной ма-I шины [4]. Это первый официально зареги-& стрированный документ, свидетельствующий о том, что в России начались работы s по созданию электронной вычислительной | техники. В 1998 году к 50-летию со дня этой § замечательной даты Российское отделение is компьютерной ассоциации IEE Computer iS Sociality подготовило специальный разворот <3 журнала Computer Weekly — «Действующие jS лица отечественной информатики» и пред ложило отмечать 4 декабря как День рос-| сийской информатики [5]. ! В 1949 году Рамеева призвали в армию g как специалиста по радиолокации, работав-¿г1 шего в ЦНИИ № 108 у А. И. Берга, и зачис-

лили преподавателем в школу подводников на Дальнем Востоке. И. С. Брук остался без своего единственного исполнителя, и составленный проект цифровой электронной ЭВМ так и остался нереализованным. После возвращения в Москву Б. И. Рамеева пригласили на работу в Министерство машиностроения и приборостроения СССР на должность заведующего одной из лабораторий Специального конструкторского бюро № 245 (СКБ-245), которое было образовано при московском заводе САМ согласно Постановлению Совета Министров СССР № 4663-1829 от 17 декабря 1948 г. Задачей СКБ-245 стала разработка и обеспечение изготовления средств вычислительной техники для систем управления оборонными объектами (СКБ-245 с 1958 г. — Научно-исследовательский институт электронных машин (НИЭМ)).

Рамеев начал разработку эскизного проекта цифровой электронной вычислительной машины, в котором был использован ряд идей из полученных совместно с Бруком авторских свидетельств (общая шина, кодово-позиционное арифметическое устройство и др.). Технический совет СКБ-245, рассмотрев проект, утвердил его. Этот проект был положен в основу машины «Стрела», первой ЭВМ, освоенной в промышленном производстве в СССР. Как заместитель главного конструктора «Стрелы» Б. И. Рамеев участвовал в создании машины в целом. Под его руководством и при непосредственном участии были разработаны арифметическое устройство машины и память на магнитном барабане. Решение по выбору элементной базы на электронных лампах (а не на реле) также предложил Рамеев.

В 1953 году образец ЭВМ «Стрела» прошел государственные испытания, и машина была рекомендована к серийному производству. Она выпускалась с 1953 по 1956 гг. Всего было выпущено семь экземпляров «Стрелы». Таким образом, «Стрела» стала первой промышленной ЭВМ — другие ЭВМ существовали в то время в единственном экземпляре. ЭВМ «Стрела» была установлена в Институте прикладной математики АН СССР,

№ 2 (44) 2013

ВЦ АН СССР, в МГУ, ВЦ министерств, решавших задачи, связанные с атомной энергетикой и космическими исследованиями (ВЦ-1 МО СССР и др.). На «Стреле» были решены важные научные и технические задачи большой сложности: задачи в области ядерной физики, ракетной техники и задачи, возникавшие при создании космических аппаратов [6]. Баллистические расчеты всех первых космических запусков, в том числе полета Юрия Гагарина, проводили в первом вычислительном центре страны на ЭВМ «Стрела». Аэродинамические расчеты первого советского пассажирского реактивного самолета Ту-104 объемом порядка 108 операций потребовали всего 17 часов непрерывной работы машины. На подобную работу раньше ушли бы месяцы. Было проведено решение многих «логических» задач. За создание ЭВМ «Стрела» Б. И. Рамеев и его коллеги удостоились в 1954 г. Государственной премии СССР. 4 октября 1957 г. в СССР был запущен первый искусственный спутник Земли. Задачи баллистики при подготовке спутника рассчитывались на «Стреле» в Институте прикладной математики.

В 1951-1953 годах Б. И. Рамеев читал курс лекций по цифровой вычислительной технике в МИФИ. В те годы такие курсы читались только в двух институтах — МИФИ и МЭИ. В МЭИ их организовал С. А. Лебедев, директор Института точной механики и вычислительной техники Академии наук СССР (ИТМ и ВТ АН СССР). Многие из подготовленных тогда Рамеевым выпускников МИФИ стали в дальнейшем ведущими разработчиками отечественных ЭВМ. Часть из них пришла в СКБ-245 и участвовала в отладке ЭВМ «Стрела» и проектировании ЭВМ «Урал-1». Впоследствии они составили ядро пензенской школы разработчиков ЭВМ, созданной Б. И. Рамеевым.

Работая в МИФИ и понимая неопределенность своего положения, Б. И. Рамеев обратился в Министерство культуры (в те годы Главное управление высшего образования входило в его состав) с просьбой о завершении своего образования и сдаче не-

я

обходимых экзаменов экстерном [2]. Сдачу | экзаменов ему не разрешили и, кроме того, Ц отстранили от чтения лекций как не имею- ^ щего высшего образования. Так ученый "а с опытом разработки и ввода в эксплуата- | цию одной из первых ЭВМ в стране остался || формально без высшего образования.

семейство ЭвМ «Урал» |

I

В 1953-1954 годах в СКБ-245 начались [й работы над ЭВМ «Урал-1». В

1955 году сп

в Пензе открылся филиал СКБ-245. Под ^ новый проект Б. И. Рамеева — признанную перспективной новую ЭВМ «Урал-1» — в Пензе специально выделялся завод САМ (позднее переименованный в завод вычислительных электронных машин — ВЭМ). Опытный образец машины был изготовлен на Московском заводе счетно-аналитических машин (САМ) в 1955 г., частично налажен в СКБ-245 и передан для проведения дальнейших работ в Пензенский филиал СКБ-245. Позже на базе филиала был создан научно-исследовательский институт управляющих вычислительных машин (НИИУВМ), переименованный затем в НИИ математических машин (НИИММ), позже — в Государственное научно-производственное предприятие — ГНПП «

Рубин» и еще

позже — в Федеральное государственное унитарное предприятие — ФГУП «Рубин» (ныне это ОАО «НПП Рубин»). Рамеев стал главным инженером и заместителем директора по научной работе и главным конструктором вычислительных машин «Урал».

ЭВМ «Урал-1», выпущенная в 1957 г., относилась к классу малых ЭВМ. Она стала родоначальницей целого семейства «Уралов». Простота машины, удачная конструкция, невысокая стоимость обусловили ее широкое применение. ЭВМ «Урал-1» имела быстродействие 100 операций в секунду [6]. Всего было выпущено 183 машины «Урал-1». После нее на той же элементной базе — электронных лампах — были созданы еще три машины: в 1959 г. — «Урал-2» (выпущено 139 машин), в 1961 г. — «Урал-3»

№ 2 (44) 2013

(22 машины) и «Урал-4» (30 машин). По сравнению с «Урал-1» быстродействие следующих ЭВМ увеличилось в 50 раз. Характерно, что уже машины «Урал-2», «Урал-3», «Урал-4» образовывали ряд программно и аппаратно совместимых моделей с составом устройств, комплектуемым по потребностям применения и позволяющим варьировать производительность машины. Кроме того, на той же базе в Пензе под руководством Б. И. Рамеева были разработаны специализированные ЭВМ [7]:

• «Погода» — для метеорологических расчетов;

• «Гранит» — для расчета вероятностных характеристик результатов наблюдений;

• «Кристалл» — для рентгеноструктур-ного анализа кристаллов;

• специализированная ЭВМ для определения координат по радиопеленгам и др.

В 1960 году Б. И. Рамеев начал создание семейства программно-совместимых ЭВМ второго поколения: «Урал-11», «Урал-14». «Урал-16». Через два года по совокупности работ ему была присвоена ученая степень доктора технических наук без защиты диссертации [8]. Это уникальный факт — у Рамеева не было не только ученой степени кандидата технических наук, но формально не было и высшего образования. В 1962 году была закончена разработка унифицированного комплекса логических § элементов «Урал-10», рассчитанных на ав-| томатизированное производство. Хотя эти & элементы разрабатывались для использования в семействе ЭВМ «Урал-11», «Урал-<а 14», «Урал-16», они нашли широкое приме-§ нение и в других средствах вычислительной § техники и автоматики. Для этих целей было

¡5 выпущено несколько миллионов элементов %

;Б «Урал-10».

<3 С 1964 года «Урал-11» (123 машины) ц и «Урал-14» (201 машина) выпускались се рийно пензенским заводом ВЭМ, произ-| водство «Урал-16» (1 машина) было нача-| то в 1969 г. Выпуск моделей этого семейства определил новый этап в работе главного ¿г конструктора Рамеева. Это первое в нашей

стране семейство машин с унифицированной системой организации связи с периферийными устройствами, унифицированной оперативной и внешней памятью. В моделях этого семейства нашли воплощение многие идеи, которые затем широко использовались в машинах третьего поколения (развитая система прерываний, эффективная система защиты памяти, развитое программное обеспечение и т. д.). Причем некоторые идеи разработчиков семейства полупроводниковых «Уралов» были высказаны ранее в концепции семейства IBM-360.

Идея создания семейства программно и конструктивно совместимых ЭВМ была высказана Рамеевым независимо от американских ученых и реализована практически одновременно. Важно отметить и то, что в отличие от первых моделей семейства IBM-360 семейство «Уралов» обеспечивало возможность создания систем обработки информации, состоящих из нескольких одинаковых или разных машин, было рассчитано на работу в сетях и, наконец, было открытым для дальнейшего наращивания технических средств. К концу 1960-х годов пензенские ЭВМ «Урал» применяли в вычислительных центрах, научно-исследовательских институтах, на заводах, в банках, в системах военного назначения. На их базе были созданы многомашинные системы «Банк», «Строитель», системы обработки данных, получаемых со спутников.

Единая система ЕС ЭВМ

7 апреля 1964 г. представители фирмы IBM объявили о создании семейства машин [10]. «Система-360» — так была названа серия — дебютировала сразу шестью моделями, различавшимися по мощности и стоимости. По оценкам специалистов, на исследования, разработку и внедрение в производство одновременно шести машин компания затратила около 5 млрд долл. Это вдвое превышало расходы США во время Второй мировой войны на Манхэттенский проект, целью которого было создание атом-

№ 2 (44) 2013

ной бомбы. Серия машин включала модели различной производительности, для которых было разработано обширное математическое обеспечение. Несколько позднее в Англии фирма разработала более простой в плане математического обеспечения ряд ЭВМ третьего поколения под названием «Система-4». В ФРГ почти одновременно появился аналогичный ряд ЭВМ фирмы «Сименс». Опыт, накопленный при создании семейства ЭВМ «Урал», сравнение достигнутого с новыми средствами зарубежной вычислительной техники показывали, что в нашей стране есть возможность создания вычислительной техники третьего поколения на уровне мировых достижений. Так полагали многие выдающиеся ученые того времени — Б. И. Рамеев, С. А. Лебедев, А. А. Дородницын, В. М. Глушков и др.

26 января 1967 г. на совместном заседании Комиссии по вычислительной технике АН СССР и Совета по вычислительной технике ГКНТ при Совете Министров СССР обсуждался вопрос о том, какой должна быть Единая система ЭВМ (ЕС ЭВМ), которую планировалось создавать в СССР совместно со странами СЭВ. В результате было принято решение использовать логическую структуру и систему команд, принятую в 1ВМ-360 как базу для проектирования новых ЭВМ. Единственный, кто высказал особое мнение, был В. М. Глушков, считавший, что использовать зарубежный опыт, безусловно, надо, но не в такой степени, чтобы просто копировать зарубежные системы, к тому же созданные несколько лет назад.

Разработчики семейства «Урал» во главе с Б. И. Рамеевым предложили вести новую разработку на основе отечественного опыта с учетом зарубежных достижений [2]. Сравнение архитектурных решений и функциональных возможностей ЭВМ «Урал» с соответствующими параметрами зарубежных систем (1ВМ-360 и «Система-4») показывало, что семейство ЭВМ «Урал» не уступает им по этим показателям. По некоторым показателям — возможность создания многомашинных систем («Банк», «Строитель»), специаль-

S

ные системы для обработки данных со спут- | ников, работа по каналам связи и др. — даже Ц превосходит их. На ЭВМ семейства IBM-360 ^ такие системы построить было невозможно. "а Они предназначались в основном для пакет- g ной обработки в вычислительных центрах. ц

30 декабря 1967 г. ЦК КПСС и Совет ми- ^ нистров СССР выпустили совместное Постановление «О дальнейшем развитии разра- g ботки и производства средств вычислитель- § ной техники» — о разработке Единой серии is электронных вычислительных машин [11]. § Впервые на таком уровне решалась судьба ^ дальнейшего развития вычислительной техники в стране. В 1968 году в соответствии с этим Постановлением был создан Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники (НИЦЭВТ) — головное предприятие СССР и стран социалистического содружества по созданию комплекса электронных вычислительных машин «Ряд» — Единой серии электронных вычислительных машин (ЕС ЭВМ) [12]. Перед НИЦЭВТ была поставлена задача создания ЭВМ Единой системы двойного применения (для гражданских и военных нужд), не уступающих по основным технико-экономическим показателям лучшим зарубежным аналогам.

Имея богатый опыт разработки и организации серийного производства ламповых и полупроводниковых ЭВМ «Урал», Б. И. Рамеев понимал важность формирования и реализации единой технической политики в создании семейства отечественных ЭВМ третьего поколения. Он был также сторонником широкого международного сотрудничества в развитии вычислительной техники, прежде всего с фирмами Западной Европы, которые, желая обеспечить конкурентоспособность своих машин с техникой американской фирмы IBM и учитывая неудовлетворенный спрос на ЭВМ в СССР и странах Восточной Европы, предлагали сотрудничество.

В соответствии с меморандумом от 26 апреля 1968 г., подписанным руководителем английской фирмы ICL и председателем Государственного комитета по науке и технике

№ 2 (44) 2013

при Совете Министров СССР В. М. Глушко-вым, по инициативе фирмы были проведены переговоры по научно-техническому сотрудничеству в области математического обеспечения ЭВМ. Рамеев активно участвовал в переговорах. Им был подписан ряд двухсторонних протоколов с фирмой ICL о сотрудничестве. Он считал, что при тесном сотрудничестве с ICL, в соответствии с уже подписанными протоколами, System 4 могла бы быть воспроизведена одним-двумя заводскими КБ, а основные силы НИИ и СКБ страны можно направить на создание более совершенного ряда машин.

Учитывая открывающиеся возможности, Б. И. Рамеев дал согласие на переход в НИЦЭВТ в качестве заместителя генерального конструктора ЕС ЭВМ. Ему казалось, что вопрос выбора прототипа совершенно ясен. Совет главных конструкторов в апреле 1969 г., несмотря на возражения некоторых стран-участниц — Болгарии, Польши, Венгрии, Чехословакии — принял решение: в техническом задании на ЕС ЭВМ предусмотреть соответствие логической структуры и системы команд ЕС ЭВМ системе IBM-360. Академики В. М. Глушков и С. А. Лебедев выступали против копирования систем IBM, указывая на то, что в этом случае будет воспроизводиться техника почти десятилетней давности и затормозятся собственные научные разработки [12]. Однако решение § было принято все же в пользу IBM. Перед | разработчиками поставили обязательное & условие — возможность выполнения на но-

¡^ вых машинах математического обеспечения №

s IBM. Воспроизведение архитектуры IBM-60 § было, конечно, наиболее простым и реаль-§ ным путем решения этой задачи. | Рамеев подал заявление об освобожде-!g нии его от обязанностей заместителя гене-is рального конструктора ЕС ЭВМ, после чего ц его назначили заведующим одной из лабо- раторий НИЦЭВТ. В 1971 году Б. И. Раме-| ев перешел в Главное управление вычисли! тельной техники и систем управления Гос-g комитета СССР по науке и технике. Он стал ¿г заместителем начальника управления и бо-

лее 20 лет занимался координацией разработок и применения отечественных ЭВМ, оценкой их технического уровня и эффективности, формированием научно-технических программ и Государственного фонда алгоритмов и программ.

Башир Искандарович Рамеев умер 16 мая 1994 г. в Москве и похоронен на Новокунцевском кладбище. На здании ОАО «Научно-производственное предприятие «Рубин» в Пензе установлена мемориальная доска.

Список литературы

1. URL: http://www.izhpechati.ru/view_article.php? id=7. Дата обращения: 05.02.2013.

2. Малиновский Б. Н. История вычислительной техники в лицах. К.: фирма «КИТ», ПТОО «А. С. К», 1995. — 384 с.

3. Ревич Ю. Они были первыми // КОМПЬЮТЕРРА ONLINE. 2 декабря 2002 года. URL: http://www. computerra.ru/xterra/homo/22251/. Дата обращения: 05.02.2013.

4. Смирнов Г. С. Семейство ЭВМ «Урал». Страницы истории разработок. Пенза, 2005.

5. URL: http://bsa.ieee.ru/the_day.shtml. Дата обращения: 05.02.2013.

6. URL: http://www.computermiracle.net/arrow.html. Дата обращения: 05.02.2013.

7. Казакова И. А. Пензенская научная школа вычислительной техники: становление и развитие // Прикладная информатика. 2011. № 3 (33).

8. Норенков И. П. Краткая история вычислительной техники и информационных технологий // Инженерное образование. 2005. № 11.

9. Фет Я. И. Рассказы о кибернетике. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2007. — 178 с.

10. URL: http://chernykh.net/content/view/95/150. Дата обращения: 05.02.2013.

11. Дубова Н. Очерки истории советской вычислительной техники. Очерк второй: Школа Б. И. Ра-меева, универсальные ЭВМ // Открытые системы. 1999. № 2.

12. URL: http://www.nicevt.ru/index.php/about/history. Дата обращения: 05.02.2013.

Материал подготовила Ирина Казакова