Советские компьютеры БЭСМ
Серия советских электронных вычислительных машин БЭСМ (Большая/Быстродействующая электронно-счётная машина) представляет собой одну из наиболее значимых вех в истории мировой вычислительной техники. Разработанная в Институте точной механики и вычислительной техники АН СССР (ИТМиВТ) под руководством академика Сергея Алексеевича Лебедева, эта серия компьютеров внесла революционный вклад в развитие компьютерных технологий и обеспечила СССР лидирующие позиции в области вычислительной техники на протяжении нескольких десятилетия.
История создания компьютеров БЭСМ началась в послевоенный период, когда СССР стремился не отставать от США в области вычислительной техники. В 1948 году, получив сведения о американских компьютерах MARK и ENIAC, советское правительство приняло решение о разработке собственной ЭВМ.
Ключевой фигурой в этом процессе стал академик Сергей Алексеевич Лебедев, которого справедливо называют основоположником советской отрасли вычислительной техники. Первоначально С.А. Лебедев работал в области электроэнергетики, исследуя проблемы устойчивости параллельной работы электрических систем, что впоследствии сыграло важную роль в понимании принципов параллельной обработки информации.
4 декабря 1948 года Государственный комитет Совета министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство выдал авторское свидетельство № 10475 на изобретение «Автоматическая цифровая вычислительная машина» члену-корреспонденту АН СССР Исааку Бруку.
Малая электронно-счётная машина (МЭСМ) как предшественник
Работы над БЭСМ предварила разработка МЭСМ (Малая электронно-счётная машина) в Киевском институте электротехники АН УССР. МЭСМ была завершена в 1950 году и стала первой ЭВМ в СССР и континентальной Европе. Эта машина продемонстрировала возможности советской научной школы и заложила основы для создания более мощных вычислительных систем.
БЭСМ-1, разработка которой была завершена в 1952 году, представляла собой универсальную цифровую ЭВМ, построенную на электронных лампах.
Основные технические параметры машины включали:
Элементная база: Около 5000 электронных ламп и 5000 полупроводниковых диодов
Быстродействие: 8000-10000 операций в секунду
Система представления чисел: Двоичная с плавающей запятой, 39-разрядные слова
Оперативная память: 1024 числа на ферритовых сердечниках
Внешняя память: 4 магнитных ленты по 30000 чисел каждая и 2 магнитных барабана по 5120 чисел
Потребляемая мощность: Около 30 кВт
Занимаемая площадь: До 100 м²
Архитектурные особенности
БЭСМ-1 обладала трёхадресной системой команд и использовала архитектуру фон Неймана с общим полем памяти для команд и данных. Машина имела параллельное 39-разрядное арифметико-логическое устройство с плавающей запятой, способное выполнять 32 операции различных типов.
К 1953 году БЭСМ-1 стала самой быстродействующей ЭВМ в Европе, уступая лишь некоторым американским машинам, таким как IBM 701. Это достижение продемонстрировало высокий уровень советской школы вычислительной техники и способность конкурировать с ведущими мировыми разработками.
БЭСМ-2: переход к серийному производству
БЭСМ-2, выпуск которой начался в 1958 году, представляла собой серийный аналог БЭСМ-1 с улучшенной системой команд. Было изготовлено несколько десятков машин, которые широко применялись в научно-исследовательских организациях СССР и Китая1.
Международное сотрудничество
Особого внимания заслуживает факт передачи технологии БЭСМ-2 в КНР. Большая группа китайских инженеров проходила стажировку в ИТМиВТ, а пять сотрудников института работали в Китае, оказывая практическую помощь в освоении технологии17. Это свидетельствует о высоком международном признании советских разработок.
БЭСМ-3М и БЭСМ-4: эпоха транзисторов
Модели БЭСМ-3М и БЭСМ-4, разработанные в начале 1960-х годов, ознаменовали переход к транзисторной элементной базе. Эти машины обладали следующими характеристиками:
Архитектура: Унаследовали архитектуру серии М-20
Быстродействие: 20000-40000 операций в секунду
Разрядность: 45-битные слова
Оперативная память: До 8192 слов на ферритовых сердечниках
БЭСМ-4 производилась с 1965 года в количестве 30 экземпляров и оснащалась развитой системой периферийных устройств, включая магнитные ленты, барабаны и различные устройства ввода-вывода.
БЭСМ-6: вершина советского компьютеростроения
Революционная архитектура
БЭСМ-6, представленная в 1967 году, стала настоящим прорывом в области вычислительной техники. Главный конструктор С.А. Лебедев заложил в основу машины революционные архитектурные принципы:
Принцип конвейера команд («водопровод»)
Впервые в отечественной практике и независимо от зарубежных разработок был реализован принцип совмещения выполнения команд. До 14 одноадресных команд могли одновременно находиться на разных стадиях выполнения, что С.А. Лебедев называл принципом «водопровода». В современной терминологии это называется конвейером команд (pipeline).
Технические характеристики БЭСМ-6
Элементная база: 60000 транзисторов и 180000 диодов
Тактовая частота: 9-10 МГц
Быстродействие: До 1 млн операций в секунду
Разрядность: 48-битные слова плюс 2 контрольных разряда
Оперативная память: 32000-131000 слов, организованная в 8 параллельных блоков
Система команд: 50 команд, организованных в 6 групп
Потребляемая мощность: 30-50 кВт
Занимаемая площадь: 150-200 м²
Архитектурные инновации
БЭСМ-6 включала множество передовых решений:
Многоблочная память: 8-блочная организация оперативной памяти с возможностью параллельного доступа
Буферная память: Кеш на 16 слов (4 для чтения данных, 4 для чтения команд, 8 для буфера записи)2
Виртуальная адресация: Система страничной организации памяти
Асинхронная работа устройств: Параллельная работа памяти, устройства управления и АЛУ
Компьютеры БЭСМ сыграли ключевую роль в развитии советской космической программы. На БЭСМ-1 был проведён расчёт траектории лунной ракеты, доставившей вымпел Советского Союза на Луну. БЭСМ-6 широко использовались для расчётов в области космонавтики и ракетостроения.
Серия БЭСМ стала основой для разработки специализированных военных компьютеров. С середины 1950-х годов С.А. Лебедев сотрудничал с главным конструктором системы ПРО Г.В. Кисунько. Была создана линия специализированных машин М-40, М-50, 5Э92, которые использовались в системах противоракетной и противосамолётной обороны
В первой половине 1950-х годов советские ЭВМ серии БЭСМ были лучшими в Европе и конкурировали с лучшими американскими образцами. БЭСМ-1 в 1953 году была признана самой быстродействующей ЭВМ в Европе.
Принцип конвейера команд, впервые реализованный в БЭСМ-6, независимо от аналогичных западных разработок, стал фундаментальным принципом современных процессоров. Этот принцип, названный С.А. Лебедевым «водопроводом», получил широкое распространение в мировой практике проектирования ЭВМ.
Но.. Видимо что-то пошло не так