Сергей Симонов - Цвет сверхдержавы – красный. Дилогия
Баталия по поводу рабочего времени в Совете Министров развернулась нешуточная. Министрам Никита Сергеевич мог просто приказать, но вот Байбаков и Сабуров, как плановики, упёрлись рогом, доказывая, что они уже рассчитали план пятилетки из расчёта 6-дневной рабочей недели, обнародовали все показатели, а теперь им придётся всё пересчитывать.
– Хватит молиться на цифры – отрезал Никита Сергеевич. – А публикация – не так уж важна, опубликуем новые показатели, и объясним, почему так сделано.
В марте 1956 года академик Лебедев доложил Хрущёву обо всём, что удалось сделать за прошедшие 2 с небольшим года. Проведя гостей в секретную лабораторию, где стоял на столе «суперкомпьютер» из 2012 года, Сергей Алексеевич с гордостью рассказал о достигнутых успехах.
Около года ушло у инженеров спешно собранной рабочей группы, чтобы одолеть обнаруженную среди прочей компьютерной информации книгу Эви Немет «Unix и Linux. Руководство системного администратора», а также ещё несколько книг, посвящённых операционной системе, и начать применять полученную информацию на практике.
Поняв логику и принципы работы операционной системы, (заметим, что в реальной истории в 1954-55 гг самого понятия «операционная система» ещё не существовало) они смогли наладить терминальный доступ к ЭВМ, в том числе и в диалоговом режиме, при помощи обыкновенных телетайпов. Был построен коммутационный центр, управлявший подключением пользователей. Мощности «суперкомпьютера» хватало, чтобы одновременно работать с задачами многих пользователей, а скорость линий связи была столь мала, что перегрузить ЭВМ входящими данными было невозможно.
Документация по операционной системе, языкам программирования и руководства по пользованию в терминальном режиме некоторыми программами были разосланы по основным НИИ, КБ и прочим организациям, нуждающимся в проведении сложных расчётов. Они были встречены с невероятным интересом, поскольку ничего подобного ранее не существовало. Имевшиеся на тот момент во всём мире компьютеры программировались даже не на ассемблере, а непосредственно в машинных кодах. И вдруг появляется готовый к употреблению язык программирования высокого уровня, да не один, а сразу несколько.
В ИТМиВТ тут же посыпались заявки на доступ к новой ЭВМ в терминальном режиме. Чтобы не нарушать строжайший режим секретности, по всем документам машина проходила под обозначением БЭСМ-1М. (В реальности ЭВМ БЭСМ-1 разработки С.А. Лебедева чаще именовались просто БЭСМ, следующая называлась БЭСМ-2 и т. д. Обозначение БЭСМ-1 большого распространения не получило.)
Характеристики ЭВМ не разглашались, поскольку для постановки задачи на языке высокого уровня в большинстве случаев знание точных характеристик не требовалось.
Первыми, и пожалуй основными пользователями стали атомщики. Проблема уменьшения массы и габаритов ядерных и термоядерных зарядов стояла невероятно остро, поэтому приоритет в доступе к «БЭСМ-1М» был отдан сотрудникам Юлия Борисовича Харитона и Кирилла Ивановича Щёлкина.
Параллельно с освоением «подарка из будущего» в ИТМиВТ шла работа над другими ЭВМ, уже собственной разработки. В это время на Московском заводе счётно-аналитических машин уже выпускалась ЭВМ «Стрела», разработанная к 1953 году в СКБ-245 Юрием Яковлевичем Базилевским. Этих ЭВМ было изготовлено 7 штук, они устанавливались в ВЦ-1 Министерства обороны, в МГУ и в ВЦ Академии Наук СССР. (На ЭВМ «Стрела» в ВЦ-1 МО СССР в пятидесятые годы, начиная с 1956-го года, делались расчёты орбит всех запускаемых в СССР искусственных спутников Земли)
Лебедев начал в 1954 году разработку ЭВМ М-20 (В реальной истории разрабатывалась с 1955по 1958 год, серийный выпуск с 1959 года). Но теперь, получив информацию о векторе развития электроники вообще и ЭВМ в частности, Сергей Алексеевич запроектировал свою машину 64-разрядной, такой же, как полученный им от Хрущёва «образец» (в реальной истории М-20 была 45-разрядной).
Эта машина уже имела смешанную конструкцию – в её составе были и ламповые и полупроводниковые блоки. Разумеется, это всё ещё был целый комплекс шкафов, занимавший огромный зал. Но у таких ЭВМ было одно преимущество, немаловажное на тот момент – они были модернизируемы. То есть, условно говоря, через какое-то время можно было заменить шкаф с лампами на шкаф поменьше с полупроводниковым монтажом.
Тем более, что в НИИ-35 уже активно экспериментировали с размещением нескольких транзисторов на одном кристалле. Вначале эта технология разрабатывалась как метод получения сразу нескольких десятков транзисторов из одной полупроводниковой пластины. (http://myrt.ru/print:page,1,1331-rozhdenie-novojj-otrasli-poluprovodnikovojj.html В реальной истории работы по объединению нескольких десятков транзисторов на одной пластине в 1954-55 гг в НИИ-35 и НИИ-108 вёли М.М. Самохвалов и Г.А. Кубецкий, но тогда они так и не сделали решающего шага, а продолжали пилить пластины на отдельные транзисторы)
Но после получения информации о микросхемах сразу же родилось предложение: «Зачем пилить пластину, если можно сразу заложить на ней нужную схему из многих элементов, объединённых в одном корпусе?»
Вектор развития элементной базы был теперь известен, и на опытном заводе НИИ-35 начали выпускать небольшими партиями «малые интегральные схемы» – до 128 элементов на одном кристалле.
Это был ещё далеко не процессор и даже не полноценная микросхема. И о нанометрах или микрометрах речи, тем более, не шло. Ширина дорожек на первых опытных образцах была под миллиметр, потом её удалось уменьшить до полумиллиметра. Затем работа была продолжена в сторону уменьшения размеров отдельных элементов на кремниевой пластине, увеличения площади самой пластины, и улучшения технологии.
Тем не менее, в виде такой интегральной схемы можно было сделать, к примеру, отдельный регистр в составе арифметическо-логического устройства, вместо того, чтобы набирать его из отдельных электровакуумных или полупроводниковых элементов, как это делалось обычно в 1950-х. Монтаж упрощался в десятки раз. Стоимость элементов, выпускавшихся малыми партиями, была всё ещё достаточно высокой, зато их надёжность была значительно лучше, чем у электронных ламп. Энергопотребление также было заметно меньше, ЭВМ потребляла теперь уже не десятки, а единицы киловатт. Упростились системы вентиляции и охлаждения. Да и за счёт уменьшения количества отдельных компонентов получался заметный выигрыш по стоимости.
Неожиданный прорыв был сделан в технологиях оперативной памяти. Сотрудники ИТМиВТ, разумеется, плотнее всего изучали всю информацию, касавшуюся вычислительной техники. И, среди прочего, наткнулись на статью о необычном типе компьютерной памяти на основе твистор-кабеля (http://old.computerra.ru/vision/621983/ Сама идея нагло … э-э-э... «заимствована» у Олега Петрова по наводке Олега Пономаренко :) )
Тогдашняя компьютерная память на основе ферритных колец была дорогой, трудоёмкой в изготовлении и очень громоздкой. Память на основе твистор-кабеля была несколько дешевле, и не менее громоздка, но её изготовление можно было механизировать. Неожиданную помощь в этом вопросе оказал сам Алексей Николаевич Косыгин.
Он в 1935 году закончил Ленинградский текстильный институт, а затем с марта 1939 по апрель 1940 г был наркомом тестильной промышленности. Он и свёл академика Лебедева и директора НИИ-35 Маслова с конструкторами-разработчиками ткацких станков.
Те заинтересовались необычной проблемой, в результате чего к осени 1955 года родилась пока ещё экспериментальная автоматическая линия, на которой производилась навивка ленты из пермаллоевой фольги на медный провод, с последующей запайкой в полиэтиленовую ленту. Производительность линии была не слишком велика, но и ленты памяти пока требовалось не так уж много.
Разумеется, полупроводниковая память обещала быть значительно дешевле и компактнее, а также быстрее, но до неё было ещё далеко, а на твистор-кабеле можно было строить ЭВМ с объёмом памяти 64-128 кБ уже сейчас. (Для сравнения – Томпсон и Ритчи запустили первую, еще ассемблерную версию Unix в 1970 году на PDP-7 c памятью в 4000 18-битных слов, т. е. примерно 9 килобайт. http://www.linfo.org/pdp-7.html )
Производство одиночных полупроводниковых элементов – диодов, триодов, транзисторов – началось в 1955 г на ленинградском заводе «Светлана» и к 1956 году было уже освоено. (Исторический факт: в 1957 г советская электронная промышленность выпустила 2,7 млн. шт. транзисторов http://www.computer-museum.ru/technlgy/triod.htm )
По воспоминаниям А.Я. Федотова: «В это время к транзисторам предъявлялись две основные претензии: разброс и температурный дрейф параметров и низкий температурный предел работы. С разбросом параметров пытались бороться как технологическими методами, так и разбраковкой транзисторов на многочисленные группы. Температурный дрейф параметров удалось в значительной степени компенсировать схемными методами слушателям-дипломникам ВВИА им. Жуковского А.Ш. Акбулатову и Е.П. Чигину. Что же касается ограничения диапазона рабочих температур германиевых транзисторов температурой в +70®С, то здесь неумолимо вставала необходимость осваивать кремний. Тем не менее работы в области германиевых транзисторов продолжались. Была успешно сдана генеральному заказчику НИР «Плоскость», и НИИ-35 перешел к ее опытно-конструкторскому этапу и внедрению.
