Развитие компьютерной индустрии в СССР и России

26 декабря 1991 года Советский Союз, одна из двух мировых супердержав, прекратил свое существование. И в конце уходящего 2011 года мы будем отмечать не самую веселую дату — 20 лет с момента распада СССР. Эпоха СССР ушла навсегда, и несмотря на то, что в те времена было много чего хорошего, их, к сожалению уже не вернуть.

В представлении сегодняшних школьников и молодых студентов вырисовывается утопическая картина — Советский Союз, страна, в которой все жили хорошо, не знали бед, страха, да и вообще — нагибали половину мира, диктуя свои суровые условия капиталистам. В стране процветала наука, на советских заводах в Зеленограде и в Минске создавались всевозможные электронные приборы, печатались электронные платы, производились мощные центральные процессоры, не уступающие, а кое-где даже опережающие конкурирующие западные решения от Motorola, Intel и CMOS. Естественно, с закатом СССР всего этого вдруг не стало. Мы быстро привыкли, что компьютер может быть только зарубежным, что игровые приставки делают только в Азии и Северной Америке. Все эти мысли невольно вызывают тоску и злость — как же руководство страны в то смутное время допустило гибель отечественного компьютеростроения и всей полупроводниковой индустрии, отодвинув нашу страну в развитии этой области лет на тридцать назад?

Никто не запрещает грустить о безвозвратно ушедшем времени — но все что ни делается, делается к лучшему, да и в конце — то концов, — не все потерянно, еще теплится жизнь на российских заводах, выпускающих микросхемы, контроллеры и микропроцессоры для внутреннего рынка. Уже подрастает молодое поколение инженеров, которое в будущем может изменить многое в лучшую сторону. Давай посмотрим, как в нашей стране зарождался рынок компьютеров и полупроводниковой индустрии, как он развивался, как медленно умирал и вновь возрождался, какие причины всему этому сопутствовали, и почему все получилось именно так, как получилось.

В ДАЛЕКОЙ — ДАЛЕКОЙ СТРАНЕ, ПОСЛЕ САМОЙ РАЗРУШИТЕЛЬНОЙ ВОЙНЫ…

Окончание Второй Мировой войны и Великой Отечественной в частности весь мир воспринял как самое счастливое событие XX века. И пусть впереди нашу страну ждали голод и разруха, в сердцах всего народа теплилась мысль, что больше не будет войны, что близкие больше не будут умирать от вражеских пуль, бомб и огня. Люди хотели вновь строить, восстанавливать города, заводы, они просто хотели жить. Жить счастливо, долго, и именно в той стране, за которую сражались и погибали. Люди с огромным энтузиазмом принялись восстанавливать страну из руин, зачастую жертвуя личным комфортом, потребностями, и работая ради одной идеи о светлом будущем для себя и своих детей. В чрезвычайно короткие сроки были восстановлены многие фабрики, заводы и предприятия, из ничего стала возрождаться наука, ученые, не обладая нужным оборудованием, но имея целое море энтузиазма, старались восстановить и как можно скорее развить будущее советской промышленности.

Поскольку в самом конце Второй Мировой войны образовались совершенно новые ветви военного дела и появились совершенно новые технологии, требовавшие серьезных расчетов для дальнейшего развития, появился спрос на мощные вычислительные системы. В 1948 году перед советскими учеными была поставлена непростая задача: разработать собственную электронно — счетную машину. Три года спустя состоялся запуск первой МЭСМ, которая вполне успешно помогала считать траектории полета ракет и снарядов.

До этого некоторые инженеры и ведущие умы уже создавали нечто подобное, реализовав большую часть сложных вычислительных систем на базе механического типа, но такие комплексы были весьма ненадежны и уж очень медлительны — требовалось что-то кардинально новое. Однако развитие индустрии и появление электронно — ламповых компонентов позволило значительно продвинуться в вычислительной области и приступить к созданию мощных по тем временам электронно — счетных машин. Открытия в области ядерной физики, баллистики, электроники и ракетостроения лишь подстегивали ученых на начало разработки первых в мире ЭВМ.

Спрос на сложнейшие вычислительные механизмы возник не только в США и Великобритании — Советский Союз, едва закончив военные действия, вновь был втянут в гонку технического и научного соперничества со своими западными конкурентами. Однако, в отличие от них, он не имел для этого ни достаточного опыта, ни достаточного количества средств, отставая в этом плане на добрый десяток лет. В то время в США уже была собрана и вполне успешно работала первая крупная электронно-вычислительная машина, а у нас в стране она существовала только в умах научных руководителей НИИ.

В начале 1948 года руководство страны собрало консилиум научных работников и поставило перед ними цель — разработать первую электронно — счетную машину. Работы по ее созданию должен был возглавить один из лучших умов Украинской ССР, директор института моделирования и электроники Сергей Алексеевич Лебедев. В течение всего 1948 года самим Лебедевым, вне зависимости от Фон Неймана, были сформированы основные принципы компьютеростроения, предполагавшие хранение информации в двоичном виде, наличие арифметико — логического устройства, массива памяти, устройства управления и, конечно же, устройств ввода/вывода. Однако разработать электронно-вычислительную машину вне зависимости от США, в которой уже несколько лет как успешно работали ENIAC и более ранняя Mark — 1, было не так уж и просто. Поэтому начать решили с чего-нибудь малого — к примеру, построить немного упрощенный макет будущей машины, представляющий собой нечто вроде упрощенной альфа — версии будущего аппарата, на котором точно так же можно успешно проводить вычисления, получать удовлетворяющий результат, но с меньшей скоростью и, что называется, с меньшим размахом. Озаглавив свой будущий продукт как МЭСМ, группа ученых во главе с Лебедевым приступила к разработке.

Предполагалось протестировать отдельные ее элементы и изучить общие принципы их функционирования для дальнейшего анализа и начала работ над финальной версией более мощной ЭВМ. В начале 1951 года состоялся первый запуск машины, основанной на 6000 электронновакуумных лампах, за которым пристально наблюдала приемная комиссия. К концу года МЭСМ уже умела решать вполне актуальные и очень серьезные задачи, помогая высчитывать траектории полета ракет и снарядов. К 1952 году МЭСМ могла похвастаться производительностью в 3000 операций в секунду, обладала тактовой частотой в 5кГц. потребляла 25 кВт электроэнергии и размещалась на 60 квадратных метрах. Получившийся убер — девайс был самым быстрым и совершенным на территории континентальной Европы, лишь немногим уступая конкурирующим решениям Великобритании и США.

Естественно, на этом никто не собирался останавливаться: как только МЭСМ была доведена до ума, Лебедев и его группа приступили к разработке Большой Электронной Счетной Машины, в которой был полностью перенят опыт разработки МЭСМ. Принцип был прост — все тоже самое, но больше и быстрее. Поскольку БЭСМ начала проектироваться одновременно со своим младшим братом, готовый образец был представлен комиссии в том же 1952 году — машина получилась гораздо крупнее и больше, требовала 35 киловатт электроэнергии и работала со скоростью 8-10 тысяч операций в секунду. На момент ее окончательного запуска в 1953 году по своим характеристикам она уступала лишь своему американскому конкуренту — IBM — 701, запуск которого состоялся в том же году.

Однако МЭСМ и БЭСМ — 1 были штучными экземплярами, выпущенными, что называется, «для отладки» будущего производства. Несмотря на то, что они вполне успешно выполняли свои задачи по серьезным расчетам, стране требовалось намного больше машин, чем эти два опытных образца. Естественно, до нужд университетов и НИИ электронно — счетные машины добрались позднее — менее производительная «Стрела», созданная в Московском НИИ электронных вычислительных машин, обладала производительностью в 2000 операций/с, занимала внушительную площадь в 300 квадратных метров, да еще и потребляла немыслимое количество электроэнергии. Тем не менее, таких машин было выпущено 7 штук, что позволило установить их в ведущих научно-исследовательских институтах и лабораториях. Однако такого количество тоже было недостаточно, и ушлыми инженерами был разработан концепт будущей ЭВМ, которая была бы относительно компактна, потребляла бы меньше энергии, и которую можно было бы построить в гораздо больших масштабах. Ей стала «Урал — 1», разработанная в период 1954-1955 года в том же Московском НИИЭВМ. что и «Стрела», однако в ее основе было всего лишь 1000 ламп, она потребляла 7-10 киловатт электроэнергии и размещалась на 70 квадратных метрах.

Тот факт, что саму машину использовали для расчета полетов советских космических аппаратов на космодроме «Байконур», уже говорит о многом. «Урал» стала первой ЭВМ, которая производила ввод и вывод информации на перфорированной киноленте, а не на картонных перфокартах. Машина получилась настолько удачной и хорошо себя зарекомендовавшей, что ее выпустили серией из 183 ЭВМ. К началу 60 — х годов сфера науки и образования была частично удовлетворена количеством поставленных машин, позволяя «снарядить» ей чуть ли не каждый крупный НИИ в стране. Помимо вышеуказанных моделей ЭВМ. также выпускались и другие комплексы вроде «М — 1», «М — 20», «Арагац», «Минск» и многих других, однако все эти машины, будучи основанными на электронных лампах, являлись ЭВМ первого поколения — они были очень дороги в производстве. очень сложны в создании, настройке и обслуживании, а главное — были очень ненадежны. Ламповые компоненты постоянно перегорали и выходили из строя, требовалась их регулярная замена и целый штат технических специалистов, следящих за здоровьем этих огромных монстров. К началу шестидесятых годов первое поколение ЭВМ стало сдавать свои позиции, а ему на смену уже спешили абсолютно новые машины, основанные на полупроводниковых элементах — транзисторах и диодах.

КОПИРОВАТЬ — ВСТАВИТЬ

Ускорившийся прогресс вычислительной техники и целого ряда точных прикладных наук, а также повсеместное использование абсолютно новых полупроводниковых элементов позволили начать создание более мощных, компактных и экономичных ЭВМ второго поколения, где вместо горячих и ненадежных электронных ламп стали использовать транзисторы, объединенные на печатных платах.

Уже в 1959 году компания IBM в США запустила в массовое производство мэйнфрейма IBM 7090 и ЭВМ среднего класса IBM 1401, которые были построены целиком на полупроводниковых элементах. В Советском Союзе к началу 60 — х также стали появляться первые вычислительные комплексы на базе транзисторов — ЭВМ «Весна», а чуть позже — «Снег», являющаяся упрощенной версией первой машины. При этом сами ЭВМ были собранны из 80 тысяч транзисторов и 200 тысяч диодов, тем самым обеспечивая скорость работы в 5 МГц или 300 тысяч операций в секунду. Для своего времени это был настоящий прорыв, позволивший совершать еще больше расчетов за меньший промежуток времени. Однако, несмотря на свою уникальность и вполне неплохую производительность, объемы производства «Весны» были сокращены всего до 39 машин, поскольку еще на этапе разработки они уже физически уступали своему главному конкуренту, первой советской супер-ЭВМ — «БЭСМ — 6».

Группа Лебедева, обладающая недюжинным опытом в создании электронно-вычислительных машин, вовсю корпела над конструированием комплекса нового поколения, который мог бы стать самым быстрым и самым совершенным с технологической точки зрения. «БЭСМ — 6» была готова уже в конце 1965 года, и в сравнении с конкурентами смотрелась поистине впечатляюще — тактовая частота в 10 МГц, производительность в один миллион операций в секунду, 128 Кбайт оперативной памяти и, конечно же, — постоянная память на магнитных барабанах. За все время было построено больше сотни этих машин, которые заняли свое место на гидро — и атомных электростанциях, являясь идеально подходящим, надежным и мощным вычислительным комплексом, ориентированным на сложнейшие расчеты.

Однако к середине 60 — х годов, несмотря на самое успешное освоение вычислительной техники, которая позволила отправить человека в космос, запульнуть луноход на расстояние в 350 тысяч километров и создать Московскую систему противоракетной обороны, у отрасли ЭВМ возникли серьезные проблемы. У советской электронно-вычислительной промышленности образовался настолько разнообразный парк ЭВМ, состоящий из самых разных моделей самой разной архитектуры, что хоть как-то стандартизировать их и выпустить унифицированные версии ЭВМ, подходящие для всеобщего ряда задач, не представлялось возможным.

Это тормозило и количество выпускаемых машин — невозможно было сконцентрироваться на одной единственной серии, поскольку каждая обладала собственными характеристиками, преимуществами, недостатками и предназначалась для выполнения определенной группы задач. Кроме того, к середине 60 — х годов в СССР напрочь отсутствовала сфера программного обеспечения — технический персонал по старинке работал на машинных кодах, чуть ли не вручную программируя сложную ЭВМ для запуска того или иного расчета. Министерство науки поручило ведущим КБ и НИИ провести крупный консилиум, по итогам которого должно было быть принято решение, касающееся выбора единственно верной архитектуры, которая была бы взята за основу дальнейшего поколения советских ЭВМ. Однако выбрать что-то одно было чрезвычайно сложно — естественно, все НИИ и КБ конкурировали между собой, не желая кому-либо уступать, и продвигали собственные разработки.

Наконец, у каждой ЭВМ были свои сильные и слабые стороны, так что выбор единого решения осложнялся еще и этим. За время консилиума никакой общей стратегии так и не было принято — директора научных институтов не согласились на опытное создание абсолютно новой машины с общепринятыми стандартами, поскольку все участники были заинтересованы именно в продвижении собственных разработок, считая их единственно верными. Естественно, министерству ничего другого не оставалось, как принудительно взять ситуацию в свои руки и насильно выбрать одну — единственную направляющую архитектуру. К всеобщему удивлению, ей стала американская платформа IBM 360/370, пользующаяся на западе огромным спросом и являющаяся во многом универсальной. На ее базе удалось создать целый ряд американских ЭВМ, совместимых как программно, так и периферийно, что делало производство сложных машин более стандартизированным и удобным. Тем более что совсем под боком, в ГДР, правительством также было принято решение сориентировать всю электронно-вычислительную промышленность на продукты IBM, упорядочив производство всех выпускаемых ЭВМ.

Решение было принято в пользу зарубежного стандарта, и несмотря на недовольство глав различных НИИ, партия направила русло советской ЭВМ потому пути развития, которое само посчитало верным. Естественно, закупать машины за рубежом и полностью их копировать не представлялось возможным — существовало эмбарго на ввоз и вывоз вычислительной техники с территории США. Поэтому все, что оставалось инженерам — любым методом заполучить западную ЭВМ, разобраться в принципе ее работы и максимально точно воспроизвести, попутно устранив все видимые аппаратные и программные недостатки. По расчетам партии, разработка ЭВМ с нуля требовала слишком много времени, поэтому копирование западных образцов могло существенно сэкономить время, которое можно пустить на «доводку» копируемого комплекса до нужного совершенства.

Все вроде бы выглядело хорошо, если бы не одно «но» — копирование западных ЭВМ требовало соответствующей элементной базы, из которой эти самые IBM и нужно было воспроизвести. Однако подобной элементной базы в Советском Союзе попросту не существовало. Это вынуждало искать альтернативы многим решениям, создавать совершенно новые элементы и детали, без которых идея клонирования была бы невозможной. В результате всего этого времени на копирование требовалось гораздо больше, чем на разработку чего-то собственного, ведь зарубежную ЭВМ надо было как-то получить, разобраться, как она работает, попытаться устранить недостатки, да еще и повторить ее, не обладая при этом должным количеством ресурсов. В конечном итоге советские клоны Единой Системы ЭВМ с одной стороны, позволили унифицировать и развить сферу программирования, делая софт для одного ЭВМ совместимыми с другими, более совершенными и мощными. а с другой стороны, из-за длительности копирования и создания рабочих экземпляров советским инженерам приходилось работать на заведомо устаревших машинах. Ведь к тому моменту, когда в СССР заработает первая копия, в США успевало выйти одно или даже два новых поколения ЭВМ, наголову превосходящее все предыдущие разработки.

Именно это событие и стало началом конца будущей советской электронной промышленности. И ее развал произошел не из-за распада СССР, и даже не из-за утечки мозгов за рубеж в начале 90 — х годов — развал произошел именно потому, что была выбрана заведомо мертворожденная линия эволюции советских ЭВМ, жизненный цикл которых полностью совпадал с жизненным циклом партии и выбранным ею курсом развития отечественной электронно-вычислительной промышленности.