Послевоенный ренессанс
То, как трудились С.А. Лебедев и коллективы, которыми он руководил, было скорее правилом, чем исключением. Не мне и не авторам тех замечательных работ приписывать им прилагательное «героический», но задуматься на их примере о том, каков КПД дел современных, от чего и кого он зависит и чем определяется, вполне уместно и небесполезно. Об одной из таких давних историй, практически не замеченной современниками и впоследствии забытой, хочется рассказать, чтобы еще раз пояснить обстановку того времени и добавить несколько слов о том, как воспринимали С.А. Лебедева современники.
Мало кто знает, что в ноябре 1953 г., т. е. через полугодие после завершения отладки БЭСМ, в Институте атомной энергии была введена в действие и в течение семи лет успешно эксплуатировалась первая в стране ЭВМ последовательного действия ЦЭМ-1. Решение о ее разработке сформировалось почти случайно. Академику Сергею Львовичу Соболеву, крупнейшему математику (в ту пору заместителю Курчатова), попал в руки американский журнал с описанием ЭВМ ЭНИАК. Шел 1950 г. Вероятно, ему было кое-что известно о разработках отечественных ЭВМ «Стрела» и БЭСМ, начавшихся в то время. Ученый передал журнал руководителю измерительной лаборатории института Н.А. Явлинскому. После чего журнал оказался в руках молодого специалиста, три года назад окончившего Ивановский энергетический институт, Геннадия Александровича Михайлова. Среди скудных зарубежных публикаций он разыскал еще две или три статьи в английских журналах о машине ЭДСАК, построенной в Кембриджском университете. Однако в них приводились лишь блок-схема и паспортные данные машины.
Двоичная система счисления в те времена тоже б, ыла откровением, не говоря уже о программировании. Не было и литературы по численным методам решения задач. Была еще одна трудность: бригада, проектировавшая, монтировавшая и потом налаживавшая машину, включая Михайлова, состояла из четырех человек — двух инженеров и двух техников.
Так же как все схемы первых ЭВМ (МЭСМ и БЭСМ) были разработаны самим Лебедевым, так и схемы ЦЭМ-1 были составлены Михайловым. Иной вариант в тех условиях «не проходил».
В ЦЭМ-1 сразу же была задействована оперативная память на 128 двоичных 31-разрядных чисел на ртутных линиях задержки по 16 чисел в каждой, с последовательной выборкой на частоте 512 кбит/с. Емкость памяти позднее была доведена до 496 чисел и добавлено внешнее ЗУ — 4096 чисел на магнитном барабане. Ввод и вывод данных были организованы на основе телеграфного аппарата СТ-35, цифропечать на телеграфной ленте дублировалась 5-дорожечной перфолентой; ввод данных — с такой же перфоленты через фотосчитывающее устройство на приличной скорости. За режимами в основных блоках машины можно было наблюдать на осциллографе-мониторе — прообразе современных дисплеев. Средняя скорость выполнения операций сложения и вычитания 495 операций в секунду, умножения и деле. ния — 232. В машине было задействовано около 1900 радиоламп, потреблявших около 14 кВт. Размещалась она в шести металлических стойках-шкафах размерами порядка 80x180x40 см каждый. Вопреки опасениям ЦЭМ-1 работала вполне надежно. Основное беспокойство доставляли ртутные трубки — при длине 1000 мм и диаметре кварцевого акустического излучателя 18 мм нужно было постоянно следить и за острой направленностью ультразвукового луча, и за уровнем отражений от приемного кварца. А таких трубок было 32. Еженедельная профилактика обеспечивала достаточно надежную эксплуатацию.
Можно с полным правом утверждать, что, несмотря на ряд публикаций в зарубежных журналах, разработка ЭВМ в те годы оставалась самостоятельной, оригинальной, основанной на догадках и изобретательности. ЦЭМ-1 во многом отличалась от ЭДСАК: по-иному было реализовано умножение (с округлением), введена операция деления (без восстановления остатка), одноадресная система команд заменена двухадресной. Это, кстати, было сделано по предложению С.А, Лебедева уже в период наладки машины — пришлось переделать часть монтажа. Совершенно оригинальной оказалась система модификации команд посредством «признаков» — она очень способствовала сжатию программ, что при ограниченной оперативной памяти имело огромное значение.
Одну из первых программ составил С.Л. Соболев — интегрирование дифференциальных уравнений методом Рунге-Кутта — для обретения навыков программирования. Г.А. Михайловым были разработаны набор программ ввода-вывода, диагностики, а также «потребительские» программы для вычисления интегралов, решения систем уравнений, обращения матриц и др.
В день избрания академиком
Далеко не сразу ЦЭМ-1 получила признание даже в родных стенах. Руководитель одного из отделений института — академик Лев Андреевич Арцимович, талантливейший физик, экспериментатор и теоретик, прекрасно владея аналитическим математическим аппаратом, вполне мог позволить себе скептическое отношение к таким новациям. Но пришло время, когда и он убедился в полезности и силе ЭВМ: в конце 1954 г. ГА. Михайлов запрограммировал и решил уравнение, составленное СМ. Осовцом (из команды теоретиков МЛ. Леонтовича), которое описывает процесс сжатия плазменного шнура в экспериментах по управляемому термоядерному синтезу. Арцимович поначалу забраковал результат — ускоряющееся сжатие с наложенными на него колебаниями, однако после трех-четырех дней теоретического анализа пришел к такому же результату, а еще неделю-другую спустя из архивов были извлечены осциллограммы, отвергнутые ранее жак брак эксперимента, подтверждающие этот неожиданный эффект.
Позднее на ЦЭМ-1 было выполнено немалое количество расчетов по режимам атомных реакторов, расчету дозиметров и пр. С машиной ознакомились С.А. Лебедев, АЛ. Ляпунов, МД. Миллионщиков и др.
Рассказ Г.А. Михайлова добавляет новые штрихи к портрету Сергея Алексеевича.
«В 50-е годы, работая рядовым инженером в Институте атомной энергии им. Курчатова, довелось мне оказаться знакомым со многими нашими выдающимися учеными, с кем-то близко, лично — с СЛ. Соболевым, ЛЛ. Арцимовичем, МЛ. Леонтовичем, кого-то видеть на расстоянии, слушать их доклады, выступления (VLB. Курчатов, HJC Кикоин, НЕ. Тамм, А.Ф. Иоффе, RB. Тимофеев-Ресовский, молодой АД. Сахаров.).
Приятно вспомнить, что моими экзаменаторами перед защитой кандидатской диссертации были академики Арцимович и Лебедев — по вычислительной технике. Одним словом, в памяти сохранились многие яркие личности из нашей науки 50-60-х годов. И вот боюсь, что среди них Сергей Алексеевич Лебедев по сугубо внешним признакам оказался бы совершенно неприметен — ни статью, ни волевым лицом… В том-то и дело, что, как мне кажется, эта незаметность — при очень мощном таланте — и была главной внешней отличительностью Сергея Алексеевича.
О нем как исключительно талантливом ученом впервые я услышал от своих коллег по лаборатории. Все мы во главе с Н.А. Явлинским переселились в Институт атомной энергии из ВЭИ, где работал Лебедев. Явлинский и Лебедев дружили и сами, и семьями, пока Явлинский, его жена и сын не погибли в 1962 г. в авиакатастрофе. Благодаря этой дружбе посчастливилось видеть Сергея Алексеевича и на семейных празднествах. И здесь он оставался неприметным. О славословии, лести, даже тщательно замаскированной, не могло быть и речи».
В 1959 г. Г.А. Михайлов переехал в Киев, стал руководителем отдела в Вычислительном центре АН Украины (ныне Институт кибернетики им. В.М. Глушкова АН Украины). Он продолжает: «Летом 1961 г. Сергей Алексеевич, по-видимому, в последний раз приезжал в Киев, с которым многое его связывало. Был он в нашем Вычислительном центре, уже переселившемся из Феофании на Лысогорскую. Организовали — ему поездку в Феофанию, почти в одиночку, на озеро, в лес. К тому времени почти все главное им было уже сделано: он стал академиком, лауреатом Ленинской премии, Героем соцтруда… Казалось бы, в самый раз рассчитывать только на почести, да еще не в столице. Но ничего подобного и в помине не было: торжественных сборов, встреч, банкетов и пр. — ничего этого он бы не потерпел. Из его визита и для нас не делалось секрета, но, наверное, совсем немногие о нем знали.
И уж совсем смущенным выглядел он на своем юбилее в конференц-зале ИТМ и ВТ АН СССР в подаренных узбекском халате и тюбетейке.
Ни от кого не довелось слышать о нем плохого слова. И вместе с тем нельзя было назвать его безграничным добряком. На том самом экзамене, о котором упомянуто выше, Сергей Алексеевич преспокойно „влепил“ своему же аспиранту заслуженную двойку. Помнится, в беседе о защите диссертаций он заметил не без иронии про свой институт: „А у нас — разделение труда: одни делают машины, другие защищаются“.
Посетив нашу лабораторию и дотошно оглядев ЦЭМ-1, Сергей Алексеевич удивил нас вопросом: „А кувалдочкой вы по ней не стучите?“. Оказалось, что на БЭСМ кувалда — это штатный инструмент, а удары ею по железному каркасу машины — один из элементов профилактики! Столь же удивительным теперь показался бы приказ не допускать решения задачи дольше 15 минут без повторного пересчета с тем, чтобы не расходовать машинное время впустую».
Все описанное выше относится к ЭВМ на электронных лампах, или ЭВМ первого поколения. Второе поколение создавалось на безламповых элементах. Первыми полупроводниковыми ЭВМ семейства БЭСМ стали БЭСМ-ЗМ и БЭСМ-4.
Интересно отметить, что их появление также явилось результатом энтузиазма молодых. Дело в том, что работы по их созданию проводились в СКВ ИТМ и ВТ АН СССР инициативно, сверх плана молодыми инженерами и техниками.
По воспоминаниям одного из участников разработки А.А. Грызлова, в 1964 г. относительно небольшая группа молодых сотрудников, среди которых были инженеры, техники и самоучки, получила задание освоить первые полупроводниковые элементы. Это был этап в подготовке сотрудников СКВ к предстоящей работе по БЭСМ-6. Вначале им было поручено для накопления опыта разработать макеты основных узлов ЭВМ. В дальнейшем группа решила проверить созданные ими узлы в комплексе, изготовив небольшой макет машины. Он был собран и получил название БЭСМ-ЗМ. Окрыленные успехом новички осмелели. Возникла дерзкая идея: создать на базе имеющегося макета «свою» машину, повторяющую структурно-логическую схему ЭВМ М-20, но с использованием новых элементов. Инициативу молодежи поддержал руководитель тогдашнего СКВ О.П. Васильев. Лебедев не противился замыслу «неоперившейся» молодежи. Так появилась БЭСМ-4. Ее создание — еще один пример творческой и доброжелательной атмосферы, характерной для лебедевского института.
Государственная комиссия под председательством А.А, Дородницына отметила высокие эксплуатационные и конструктивные качества первой отечественной полупроводниковой универсальной ЭВМ. Она отличалась надежностью, малыми размерами, низкой стоимостью и имела большой успех у пользователей.
Когда через год после ее установки в Вычислительном центре АН СССР поинтересовались, как она работает, ответ был такой: «Ваша машина разлагает молодых инженеров. Они не выполняют профилактических работ, так как машина не имеет сбоев — она слишком надежна». Комментарии излишни.
