БЭСМ-6
Наталия Дубова
В
1966 году была завершена разработка БЭСМ-6
Две
шестерки этого года ассоциируются с легендарной шестеркой советского
компьютеростроения — БЭСМ-6. К концу 1966 года разработка машины в стенах
ИТМиВТ была завершена. В середине следующего новое творение Лебедева, которое
многие называют вершиной его научной карьеры, успешно пройдет испытания и
получит путевку в жизнь. Эта жизнь будет долгой — машину выпускали почти 20
лет, с 1968-го по 1987-й. Эта жизнь будет трудовой — крупные научные и
военно-научные центры имели в своих ВЦ БЭСМ-6, которая своей
производительностью в 1 млн. операций в секунду, для середины 60-х рекордной,
да и для последующих лет немалой, покрывала их потребности в быстром счете. В
1975 году совместным полетом «Союз — Аполлон» управляли с помощью
вычислительного комплекса, в состав которого входила БЭСМ-6. На БЭСМ-6
появились первые полноценные операционные системы, мощные трансляторы,
ценнейшая библиотека численных методов. На БЭСМ-6 росли поколения советских
инженеров и программистов. Перечень заслуг этой машины можно продолжать и
продолжать. Наконец, назовите мне еще какую-нибудь ЭВМ, по крайней мере
советскую, про которую рассказывали анекдоты. Неоспоримое свидетельство
популярности машины.
БЭСМ-6
выпускали почти 20 лет, с 1968-го по 1987-й. Лебедев с самого начала работ над
созданием цифровой вычислительной техники делал ставку на сверхбыстродействие и
последовательно проводил в жизнь основной принцип его достижения —
распараллеливание вычислительных процессов. В самых первых его разработках,
МЭСМ и БЭСМ, использовались арифметические устройства параллельного действия.
Создавая БЭСМ-6, он пришел к реализации принципа конвейера — совмещения
нескольких команд, находящихся на разных стадиях выполнения. Сам Лебедев назвал
этот принцип водопроводным. Для того чтобы «водопровод» заработал, в структуру
машины внесли несколько важных новшеств — разделили оперативную память на
восемь блоков с возможностью одновременной выборки информации из них, реализовали
буфер заказов к системе памяти, так что устройство управления могло
просматривать команды «вперед», организовали асинхронную и параллельную работу
модулей памяти, управления и арифметики, сделали системный кэш — небольшую
сверхоперативную память на регистрах для хранения наиболее часто используемых
операндов и командных циклов. В итоге получалось, что при достаточном большом
времени от начала выполнения команды до ее полного завершения общий темп
обработки информации совмещенными командами оказывался очень высоким. Отсюда
аналогия с водопроводом — одна капля воды медленно проходит определенный его
участок, а скорость потока огромна.
В
БЭСМ-6 появилась виртуальная память — механизм преобразования математического
адреса в физический с помощью специальных таблиц (термин «виртуальная», правда,
еще не использовался). Впервые идея виртуальной памяти была реализована (совсем
не так, как в БЭСМ-6) в машине «Атлас», разработанной в Манчестерском
университете (Англия) в 1961 году. Такое преобразование плюс развитая система
прерываний и механизмы защиты памяти позволили реализовать в разрабатываемой
почти одновременно операционной системе для БЭСМ-6 мультипрограммный режим и
режим разделения времени. Отвечавший за создание ОС Лев Николаевич Королев был
заместителем Лебедева в работе над БЭСМ-6.
Один
из основных разработчиков БЭСМ-6, Владимир Иванович Смирнов, вспоминает, что в
начале работ над машиной он вместе со своими коллегами внимательно следил за
всей поступающей литературой, и больше всего ценной информации почерпнул из
иностранных источников, а не отечественных, многие из которых несли на себе
гриф «секретно». В те времена наши поиски в области структуры ЭВМ шли вровень с
западными, и наши конструктора успешно развивали собственные оригинальные идеи.
К идее конвейера подошли совершенно самостоятельно. На этом этапе у советских
разработчиков не было возможностей, а главное, необходимости в копировании.
Достаточно было понять общие тенденции и реализовать их самостоятельно. Было
огромное желание самим сделать нечто совершенно новое и передовое.
В
БЭСМ-6 было много принципиально новых идей. При этом получилась изящная и
простая по внутренней организации, а потому надежная машина — в этом проявилась
инженерная гениальность Лебедева, его умение найти оптимальное для массового
производства решение, не перегружая машину излишней аппаратурой.
БЭСМ-6
была первой советской суперЭВМ второго поколения, на полупроводниковых
транзисторах. Одновременно с разработкой новой структуры Лебедев искал и новые
подходы к элементной базе. Несколько человек его команды, в том числе
заместитель по разработке аппаратной части машины Владимир Мельников, Андрей
Соколов, Марк Тяпкин (все они работали с Лебедевым начиная с первой БЭСМ),
занимались одновременно проработкой всех вопросов — и структурных и элементных.
Надо сказать, что поиск новых схемотехнических решений был во многом не от
хорошей жизни — у советских разработчиков всегда были проблемы с элементами.
Покупать на Западе их было нельзя, а для собственного качественного производства
не хватало технологического уровня. Поэтому и приходилось проявлять
изобретательность. В результате создателям БЭСМ-6 удалось получить оригинальные
схемы на основе новых советских высокочастотных транзисторов.
В
процессе работы над машиной формировались основные принципы САПР ЭВМ. Впервые
схемы машины записывались формулами булевой алгебры, и из таких формул состояла
ее документация для наладки и эксплуатации. Документация для монтажа
поставлялась на завод в виде таблиц, которые делались в институте на БЭСМ-2.
Машина, кстати, разрабатывалась в тесном сотрудничестве с инженерами будущего
завода-изготовителя, Московского завода счетно-аналитических машин (САМ).
Нестандартный
подход к формальному описанию БЭСМ-6 послужил источником неприятностей к моменту
ее сдачи. Комиссия затребовала обычные, сделанные с помощью кульмана чертежи
всех схем. Но сложность этих схем сделала эту задачу практически неразрешимой.
Сдача машины в эксплуатацию оказалась под угрозой. К счастью, принимать БЭСМ-6
должна была не ВПК, а гражданская госкомиссия, которую возглавлял президент
Академии наук Келдыш. А он был умный человек и не мог не видеть, как нужна
такая машина и ученым, и военным. Поэтому БЭСМ-6 прошла испытания, была принята
и получила от комиссии высокую оценку. А в 1969-м основной костяк разработчиков
БЭСМ-6 получил Государственную премию.
О
матобеспечении БЭСМ-6 особый разговор. Вокруг машины начало складываться
сообщество пользователей и программистов, которые, благодаря полной открытости
всех разработок, вместе создавали программную «начинку» для самой мощной
советской ЭВМ. Но поскольку операционные системы для БЭСМ-6 появляются в 1967
году, мы отложим этот разговор до следующего выпуска.
Список литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.osp.ru