Статья

МЭСМ и «Стрела»: Как советские ЭВМ делали первые шаги

Интеграция
мобильная версия

В декабре 1951 г. в Советском Союзе были изготовлены и введены в эксплуатацию две первые электронные цифровые машины: АЦВМ М-1 в Москве и малая электронная счетная машина МЭСМ в Киеве. Они положили начало созданию цифровых вычислительных машин в СССР. Через два года была запущена еще одна машина – «Стрела» в Москве.

В 1948 г. в Киеве вопросами создания счетных машин начал заниматься С. А. Лебедев. Крупный специалист в области электроэнергетики чл.-кор. АН СССР Сергей Алексеевич Лебедев в 1945 г. был избран действительным членом Академии наук Украины и назначен директором Института электротехники АН Украины.

Став во главе этого института, С. А. Лебедев добавил к существующим лабораториям энергетического профиля свою лабораторию моделирования и регулирования. Судя по ее названию, он не предполагал сразу развернуть работы по вычислительной технике, предпочитая привычные исследования в области технических средств стабилизации и устройств автоматики.

Сам Сергей Алексеевич позднее вспоминал: «Быстродействующими счетными машинами я начал заниматься в конце 1948 г. В 1948–1949 гг. мной были разработаны основные принципы построения подобных машин…» Возможно, к окончательному решению заняться разработкой цифровой ЭВМ С. А. Лебедева подтолкнул М. А. Лаврентьев. Такое мнение высказывали В. М. Глушков, С. Г. Крейн и О. А. Богомолец. Богомолец несколько раз выезжал в Швейцарию и, как заядлый радиолюбитель, собирал интересующие его проспекты и журналы с сообщениями о цифровых вычислительных устройствах. Приехав в Киев летом 1948 г., он показал журналы М. А. Лаврентьеву, тот — Лебедеву. Может быть, знакомство с теми публикациями и помогло принять давно зревшее решение.

МЭСМ. За пультом слева направо: С. Б. Погребинский и Л. Н. Дашевский, 1951 г.

С осени 1948 г. С. А. Лебедев переориентировал свою лабораторию на создание МЭСМ. Продумав основы ее построения, в январе-марте 1949 г. он представил их для обсуждения на специальном семинаре. Этот семинар организовал сам С. А. Лебедев, а участвовали в нем М. А. Лаврентьев, В. В. Гнеденко, А. Ю. Ишлинский, А. А. Харкевич и сотрудники лаборатории. Предварительно осенью 1948 г. он пригласил в Киев А. А. Дородницына и К. А. Семендяева для окончательного определения набора логических операций МЭСМ.

В марте 1949 г. начались исследования по проектированию электронных схем элементов арифметического устройства с использованием радиоламп (триггеров, генераторов импульсов, счетчиков, разрешающих схем). В ноябре 1950 г. был изготовлен макет арифметического устройства машины, в декабре отработаны арифметические операции. 4 января 1951 г. проведены испытания действующего макета.

8 января 1951 г. С. А. Лебедев на заседании ученого совета доложил о результатах испытаний макета. «Принцип работы быстродействующей машины — принцип арифмометра. Основное требование к такой машине — ускорение и автоматизация счета. Перед лабораторией была поставлена задача создать работающий макет электронной быстродействующей счетной машины. При разработке макета нами был принят ряд ограничений. Скорость — 100 оп/с. Количество знаков ограничено пятью в десятичной системе (16 знаков двоичной системы). Машина может производить сложение, вычитание, умножение, деление и ряд таких действий, как сравнение, сдвиг, останов, предусмотрена возможность добавления операций.

Основным элементом электронной счетной машины является элемент, позволяющий производить суммирование. Применены электронные реле (триггерные ячейки), в которых осуществляется перебрасывание тока из одной лампы в другую путем подачи импульсов на сетку. Это дает возможность производить действие сложения, из которого образуются и все остальные действия. Вместо десятичной системы применяется двоичная система, что определяется свойствами триггерных ячеек. Кроме элементов для счета, машина должна иметь элементы, которые управляют процессом вычислений. Такими элементами являются разрешающие устройства и элементы запоминания.

В 1951 г. перед лабораторией поставлена задача — перевести макет в работающую машину. Препятствием для этого пока является отсутствие автоматического ввода исходных данных и автоматического вывода полученных результатов. Автоматизация этих операций будет осуществлена с помощью магнитной записи, которая разрабатывается Институтом Физики…».

Основные теоретические принципы построения счетной машины были сформулированы. Однако наиболее трудной частью работы явилось практическое создание МЭСМ. Только разносторонний опыт предыдущих исследований позволил Сергею Алексеевичу с блеском справиться с труднейшей задачей технического воплощения принципов построения ЭВМ.

Один просчет все же был допущен. Под МЭСМ отвели помещение на нижнем этаже двухэтажного здания, в котором размещалась лаборатория. Когда ее смонтировали и включили под напряжение, 6000 раскаленных электронных ламп превратили помещение в тропики. Пришлось удалить часть потолка, чтобы отвести из комнаты хотя бы часть тепла. Именно предвидение такого эффекта заставило И. С. Брука на начальном этапе разработки АЦВМ М-1 начать исследование возможности использования в построении логических схем малогабаритных купроксных выпрямителей вместо ламповых диодов 6х6.В проектировании МЭСМ участвовали кандидаты наук Л. И. Дашевский и Е. А. Шкабара, инженеры С. Б. Погребинский, А. Л. Гладыш, В. В. Крайницкий, И. П. Акулова, З. С. Зорина-Рапота, техники-монтажники С. Б. Розенцвайг, А. Г. Семеновский, М. Д. Шулейко и др. 25 декабря 1951 г. МЭСМ была принята комиссией Академии наук СССР (председатель — академик М. В. Келдыш) и передана в эксплуатацию.

Основные характеристики МЭСМ

Система счета — двоичная с фиксированной запятой.
Количество разрядов — 16 и один на знак.
Вид запоминающего устройства — на триггерных ячейках с возможностью использования магнитного барабана.
Емкость запоминающего устройства для чисел — 31, для команд — 63.
Емкость функционального устройства для чисел — 31, для команд — 63.
Производимые операции — сложение, вычитание, умножение, деление, сдвиг,сравнение с учетом знака, сравнение по абсолютной величине и др.
Система команд — трехадресная.
Арифметическое устройство — одно, универсальное, параллельного действия.
Система ввода чисел — последовательная.
Скорость работы — около 3000 операций/мин (50 оп/с).
Ввод исходных данных — с перфорационных карт или посредством набора кодов на штекерном коммутаторе.
Съем результатов — фотографирование или посредством электромеханического печатающего устройства.
Контроль — системой программирования.
Определение неисправностей — специальные тесты и перевод на ручную или полуавтоматическую работу.
Площадь помещения — 60 кв. м.
Количество электронных ламп: триодов — около 3500; диодов — 2500.
Потребляемая мощность — 25 кВт.

Так, в декабре 1951 г. практически одновременно и независимо в Советском Союзе были изготовлены и введены в эксплуатацию две первые электронные цифровые машины: автоматическая цифровая вычислительная машина АЦВМ М-1 в Москве и малая электронная счетная машина МЭСМ в Киеве.

АЦВМ М-1 и МЭСМ положили начало создания цифровых вычислительных машин в СССР: под руководством И. С. Брука весной 1952 г. начались разработка и изготовление быстродействующей универсальной ЭВМ М-2. Опыт создания М-1, ее элементная база, многие технические решения и порядок организации работ обеспечили завершение разработки машины в январе 1953 г. и ввод ее в эксплуатацию в июне 1953 г. Был изготовлен один экземпляр машины. В Энергетическом институте АН СССР ЭВМ М-2 находилась в режиме круглосуточной эксплуатации свыше 15 лет. Скорость работы М-2 составляла 2000 оп/с.

С. А. Лебедев приступил к разработке своей следующей машины — быстродействующей машины БЭСМ-1 в Институте точной механики и вычислительной техники (ИТМ и ВТ) в Москве еще до завершения работ по машине МЭСМ в Киеве. В 1953 г. разработка БЭСМ была завершена, начато ее изготовление. Был изготовлен один экземпляр машины. Скорость работы БЭСМ-1 достигала 8000 оп/с.