Это продолжение рассказа о выставке, посвящённой 100-летию конструктора вычислительной техники М.А. Карцева и 40-летию компьютера «Агат». Первая часть здесь.
В предыдущей статье я рассказал, какие материалы по «Агатам» удалось найти в архиве НИИВК. Хотя и те события от нас отделяет более 40 лет, по меркам истории это буквально вчера. Сегодня же я предлагаю заглянуть в более далёкие времена, когда ЭВМ не то что не называли компьютерами — когда сама идея того, что электронная вычислительная машина может существовать, вызывала скепсис.
Михаил Александрович Карцев был среди тех, кто этого скепсиса не побоялся. Он — один из генеральных конструкторов советской вычислительной техники, чей личный трудовой путь (да простят мне этот архаичный штамп) совпал с зарождением и развитием целой отрасли. Начав рядовыми инженерами или радиомонтажниками во времена первых ламповых машин, Карцев и его коллеги приложили руку к разработке трёх, а то и четырёх поколений ЭВМ, доросли до руководителей НИИ и основали свои научные школы.
В общем, юбилей такого человека, да ещё и вековой, Политехнический музей никак пропустить не мог. Тем более что именно нам родственники М.А. Карцева передали на хранение его личный фонд. Зимой 2023 года мы приступили к разработке концепции выставки. Сроки и средства были как всегда ограничены, поэтому мы решили обойтись без авангарда и сделать всё вполне традиционно. Рассказ должен был начаться с биографии главного героя, а далее перейти к его детищам и их общей непростой судьбе.
Проиллюстрировать биографию Михаила Карцева с помощью личных вещей оказалось непросто. Он действительно был из тех людей, про кого говорят, что они живут работой. Его сын вспоминал:
«У него не было хобби в общепринятом смысле этого слова. В свободное время он в основном читал. Он никогда не занимался спортом, был активным противником дачи и машины…»
Всё, что мы смогли наскрести, уместилось в одной витрине, да и та своей скромностью скорее навевала мысли о довлатовском партизане Боснюке.
А ведь жизнь Михаила Карцева, мягко говоря, не была скучной. Она и трагична, и типична для людей того поколения: едва окончив школу, он попал на фронт Великой Отечественной.
Михаил Карцев — пятый слева во втором ряду
Начал свой боевой путь стрелком, успел послужить и в артиллерийских, и в танковых частях. Участвовал в освобождении Румынии, дошёл до Будапешта, был награждён медалями и орденом Красной Звезды — а после, как и многие другие ветераны, о войне старался не говорить.
«… из него практически невозможно было вытянуть фронтовые воспоминания. Он жил не прошлым, а будущим».
Владимир Михайлович Карцев
Очень характерная выписка из личного дела. «Бывали за границей?» — «Да, бывал. В составе частей Красной Армии»
После демобилизации в 1947 году Карцев сделал довольно нетипичный выбор. В отличие от многих сверстников, кто сразу пошёл работать, он решил, что ему необходимо получить высшее образование. Карцев поступил на радиотехнический факультет Московского энергетического института — возможно, не в последнюю очередь потому, что на Южном фронте ему довелось побыть командиром отделения радио.
Там его в числе других талантливых студентов заметил один из корифеев советской вычислительной техники Исаак Семёнович Брук. Он пригласил Карцева на работу в лабораторию электросистем Энергетического института АН СССР, где в тот момент готовился к реализации смелый проект — электронная цифровая вычислительная машина, будущая М-1.
Вдохновившись записными книжками самого Михаила Александровича, дизайнеры предложили стилизовать информационные стенды о его жизни и его машинах под клетчатый тетрадный лист.
Тексты и фотографии по их задумке должны были перемежаться небольшими рукописными фрагментами. Правда, поначалу для этого выбрали какие-то несвязные обрывки текста вроде «Если в М-4 при». Я настоял, чтобы их заменили на более осмысленные фрагменты — «проблема ввода и вывода», «технические усовершенствования».
Конечно, основная моя роль на выставке сводилась не к критике дизайна. В первую очередь мне нужно было грамотно подобрать исторические документы и артефакты и придумать, как преподнести их посетителю.
Ещё отцами-основателями Политехнического было заведено не просто показывать те или иные вещи, а объяснять, как они работают. Вот и вычислительную машину М-1, внешне совсем не похожую на привычный компьютер, хотелось сделать чуть ближе для нашего современника. Например, сохранилась распечатка первой программы, выполненной на М-1.
Суть самой задачи хорошо известна — расчёт точек для параболы y = x². График этой функции симметричен, поэтому, сравнивая результаты решения для положительного и отрицательного значений x, легко убедиться в правильности работы машины. Но вот как именно следует читать распечатку, нигде в источниках не говорилось. По набору символов на распечатке понятно, что это числа в восьмеричной системе счисления — тогда она была популярнее общепринятой сегодня шестнадцатеричной.
Например, на пульте ЭВМ «Урал» конца 50-х — тоже клавиши с восьмеричными цифрами:
А вот почему колонок четыре, как они соотносятся друг с другом и что значат отдельно стоящие цифры 1 и 5? Я знал, что М-1 работала с 24-разрядными двоичными числами. 24 разряда идеально ложатся на восемь восьмеричных цифр (каждая из которых заменяет три бита). Но было неизвестно, как в памяти машины разделялись целая и дробная часть. Здесь на помощь пришёл оригинальный отчёт Лаборатории электросистем:
Объём числа составляет 24 двоичных разряда, т.е. число представлено в виде цепочки из 24-х триггеров, которую в дальнейшем мы будем называть регистром. Принята система представления чисел в виде модуля и знака. Т.е. в регистре хранится модуль числа, и, кроме того, в него введён 25-й триггер, одно из положений которого соответствует знаку +, другое — знаку −.
Для удобства вычислений принято, что наивысший разряд числа соответствует 2−1, т. е. вычисления производятся над дробными числами.
Такое допущение не сужает диапазон решаемых задач, так как при использовании чисел, превышающих по модулю единицу, они могут быть приведены к дроби нужной величины путем соответствующего изменения масштабов исходных данных и результатов.
После этого головоломка сошлась: 76000000 1 = 111 110 000 000 000 000 000 000 1 = −0,11111(2) = −0,96875(10). А записанное справа от этого числа значение 74040000 5 соответствует 0,9384765625, то есть представляет собой квадрат предыдущего числа. Получилось, что левые две колонки соответствуют отрицательной ветви параболы, а правые две — положительной.
Цифры 1 и 5 обозначают знак числа. Почему именно они, точно неизвестно, но у меня есть версия, что это мнемоника: 1 — один — отрицательное, 5 — пять — положительное. Подтвердить или опровергнуть гипотезу мог бы Юрий Рогачёв — последний из тех, кто принимал участие в работе над ранними машинами Брука и Карцева, но, увы, он ушёл из жизни за два года до того, как мы начали готовить выставку.
Ю.В. Рогачёв
От самых первых ЭВМ, разработанных при участии Михаила Карцева, не осталось практически ничего, кроме фотографий и отчётов. В таких случаях кураторы и хранители музейных коллекций обычно рекомендуют дополнительные предметы, которые можно включить в экспозицию. Не все из них обязаны иметь прямое отношение к её теме. Они могут, например, погружать в контекст эпохи или, как вот эта электронная лампа 1946 года, показывать тогдашний уровень развития технологий.
На её примере очень хорошо можно объяснить принцип работы электронных ламп, пусть конкретно она и никогда не применялась в вычислительной технике.
А самый важный предмет в витрине с элементной базой — одновременно и самый маленький. Эта неприметная деталька, похожая на резистор, с надписью КВМГ — предположительно первое в СССР изделие, специально разработанное для нужд электронной вычислительной техники.
Название расшифровывается как «купроксный выпрямитель малогабаритный», фактически это маломощный полупроводниковый диод. Дело в том, что М-1, хоть и была первенцем, уже не вполне принадлежала к первому поколению ЭВМ. Значительная часть логических схем в ней была выполнена не на радиолампах, а на подобных полупроводниковых выпрямителях. История их появления довольно интересна:
В какой-то момент Брук произносит: «Это ж какая машина получится, сколько ж там будет ламп! У меня столько комнат нет, чтобы всё разместить». А потом обращается к Матюхину: «Коля, у нас на складе купроксы немецкие. Нужно посмотреть, может, их можно использовать».
Воспоминания Юрия Рогачёва
Дело в том, что Исаак Семёнович как действительный член Академии артиллерийских наук имел доступ к складам трофейного немецкого имущества, где нашлось в том числе и несколько тысяч компактных выпрямителей. И это было не единственное, что пригодилось для создания вычислительной машины: в её импульсных схемах применили надёжные немецкие пентоды, а в качестве устройства ввода-вывода поставили вермахтовский рулонный телетайп. Такая вот перековка мечей на орала.
Подробнее про М-1
Быстродействие: 20–500 операций в секунду
Объём памяти: 256 + 256 слов (≈1,5 килобайта)
Разрядность: 25 бит
Система команд: двухадресная
Элементная база: электронные лампы, полупроводниковые диоды
Количество элементов: 730 ламп, несколько тысяч диодов
Потребляемая мощность: 7 кВт
Объём выпуска: 1
Одна из двух первых советских ЭВМ (появилась одновременно с МЭСМ, которую разрабатывал коллектив Сергея Лебедева). Отчасти стала реализацией идей, которые Исаак Брук и Башир Рамеев изложили в 1948 году в первом проекте цифровой ЭВМ.
М-1 стала первой в мире ЭВМ, в которой большая часть логических схем была выполнена на полупроводниках. Машина содержала всего 730 ламп и занимала менее 4 м² в комнате площадью 16 м². Для сравнения — МЭСМ содержала 6000 радиоламп и занимала две комнаты.
В комнате <...> был построен постамент, в центре которого установлена прямоугольная вентиляционная колонна с отверстиями для обдува панелей. По бокам этой колонны размещались три стойки, предназначенные для крепления на них панелей с электронными схемами: стойка арифметического узла, стойка главного программного датчика и стойка с электроникой запоминающего устройства на магнитном барабане. Под постаментом установлен вентилятор, нагнетающий в колонну воздух для охлаждения стоек.
Одна из первых «серьёзных» работ, выполненных на М-1, — расчёты по обращению матриц большой размерности для задач, связанных с газодиффузионным обогащением урана. Их проводили по программе, составленной академиком Сергеем Соболевым.
У машины было два запоминающих устройства — на электростатических трубках (быстрое, но теряющее данные при выключении) и на магнитном барабане (медленное, но сохраняющее данные после выключения). Электростатическая память М-1 состояла из 8 электронно-лучевых трубок ЛО-737 и блоков развёртки и управления. На экране каждой трубки размещались 32 строки, в каждой из которых содержалось 25 точек, т. е. одно число или команда.
В машине М-1 использовалась потенциально-импульсная система элементов. Триггеры и клапаны были импульсными и строились на радиолампах (триггеры — на двойных триодах 6Н8С, клапаны — на пентодах 6Ж4). Диодные логические схемы были потенциальными и строились на полупроводниковых приборах — малогабаритных купроксных выпрямителях КВМП-2-7.
Использование полупроводниковых элементов позволило в разы уменьшить количество радиоламп, а значит, и потребляемую мощность, и тепловыделение машины. Брук, как пишут коллеги-исследователи, обладал хорошими связями «в верхах», и к моменту создания М-2 смог добиться выпуска советских аналогов этих купроксов.
Найти подобную любопытную историю мы старались про каждую машину. Меньше всего нам хотелось делать информационные стенды похожими на увеличенный в десять раз справочник с техническими характеристиками. Разумеется, данные о быстродействии и объёме памяти важны, потому что по ним легко проследить стремительный прогресс вычислительной техники. Но мы также старались продумать и ответы на другие вопросы — в каком историческом контексте появилась та или иная машина, благодаря чему стало возможным её создание, для каких задач она применялась.
Поскольку выставка должна была проходить в фондохранилище, куда можно попасть только с экскурсией, было понятно, что основную часть информации до посетителей будет доносить экскурсовод. Поэтому тексты было решено делать максимально краткими и простыми, более похожими на шпаргалки.
Уже по опыту ведения экскурсий могу сказать, что про М-2 посетителям было интереснее всего узнать, как её собирали буквально «с миру по нитке» из деталей, изготовленных разными непрофильными предприятиями — просто потому, что компьютерную промышленность в стране ещё только предстояло создать.
Подробнее про М-2
Быстродействие: 2–3 тысячи операций в секунду
Объём памяти: 512 + 512 слов, позже 4096 слов (≈4,5, позже ≈17 килобайт)
Разрядность: 34 бита
Система команд: трёхадресная
Элементная база: электронные лампы, полупроводниковые диоды
Количество элементов: 1879 ламп, несколько тысяч диодов
Потребляемая мощность: 29 кВт
Объём выпуска: 1
Основные узлы ЭВМ размещались в четырёх шкафах: арифметический узел, программный датчик, управляющие блоки запоминающих устройств, электростатическое запоминающее устройство. Триггеры, клапаны, усилители машины были основаны на радиолампах (6Н8С, 6Ж4Б, 6П9), логические схемы — на малогабаритных полупроводниковых выпрямителях.
В 1956 году машина была модернизирована. Под руководством Михаила Карцева для неё разработали ферритовую память, которая оказалась более ёмкой, быстрой и надёжной, чем электростатические трубки и магнитные барабаны. По производительности машина М-2 не уступала ЭВМ «Стрела», но, в отличие от неё, размещалась в комнате площадью 22 м² и потребляла 29 кВт мощности, в то время как «Стреле» требовалось 300 м² и 150 кВт.
Писать программы с нуля, как на М-1, уже было необязательно: для пользователей М-2 было разработано математическое обеспечение, включавшее библиотеку стандартных программ (ввод-вывод, служебные программы, программы элементарных функций). Это высвобождало время для более творческих занятий.
«… талантливый инженер М. А. Карцев <...> придумал очень удобную систему команд. Вероятно, система команд чем-то похожа на стихотворение — её сочинение не терпит соавторства. Может быть, именно поэтому система команд М-2 получилась такой цельной — не сборная солянка, а поэма в кодах».
А.С. Кронрод. «Беседы о программировании»
А вот при подготовке инфографики про М-4 пришлось решить каверзную задачку. В фондах музея было вот такое фото этой машины:
И всё бы ничего, но на другом известном фото М-4 (из не менее авторитетного источника) она показана зеркально.
Качество ни первого, ни тем более второго снимка не позволяло разглядеть надписи на панелях, а все ручки, шкалы и измерительные приборы выглядели совершенно симметричными и потому не могли подсказать, какая из фотографий ориентирована правильно. Тем не менее, задачу удалось решить — готов обсудить в комментариях ваши версии, как именно.
Подробнее про М-4
Быстродействие: 15–20 тысяч операций в секунду
Объём памяти: 1024 слова (≈3 килобайта) + 1024 слова
Разрядность: 23 бита
Система команд: одноадресная
Элементная база: электронные лампы, транзисторы
Потребляемая мощность: 5,5 кВт
Объём выпуска: 2
Специализированная ЭВМ для обработки информации от радиолокационной станции. С одной стороны, это позволило сделать машину проще: поскольку заранее понятно, данные какого рода будут поступать на обработку и что с ними нужно делать, можно обойтись одноадресными командами, работать с числами с фиксированной запятой, а часть оперативной памяти заменить на постоянную, в которой будут храниться константы и самые востребованные алгоритмы.
С другой стороны, узкая специализация в чём-то привела к усложнению машины: в ней появились дополнительные канальные процессоры ввода-вывода, помогавшие центральному вычислителю оперативно справляться с потоком данных. Эти решения, впервые применённые в М-4, стали общепринятыми для компьютеров ПВО и СПРН на ближайшие десятилетия. Быстродействие в 50 тыс. сложений или вычитаний в секунду, 15 тыс. умножений в секунду, или 5,2 тыс. операций деления или извлечения квадратного корня в секунду было почти рекордным для своего времени.
Михаил Карцев пригласил для разработки алгоритмов математика Александра Брудно. Его программа могла параллельно рассчитывать четыре траектории
целей, а М-4 выполняла сложение и умножение во всех четырёх ветвях программы за один такт. Громоздкие операции деления были полностью исключены, и среднее быстродействие ЭВМ на этой программе достигало 20 000 операций в секунду.
С технической точки зрения М-4 была переходным звеном между ЭВМ первого и второго поколения: некоторые схемы по-прежнему оставались ламповыми, но широко использовались и транзисторы, уже хорошо освоенные к тому времени советской промышленностью. Для достижения максимальных характеристик требовался строгий контроль параметров транзисторов, вплоть до их индивидуального отбора.
«Второй комплект М-4 был использован для макета экспериментальной РЛС ЦСО-С6. Для этой цели пришлось сконструировать специальное устройство сопряжения: быстродействия элементов М-4 для обработки данных в реальном времени не хватало. <...> Модернизированная машина была названа М4-М».
Юрий Ревич, «ЭВМ и многопроцессорные комплексы М.А. Карцева»
Любопытная история связана и с иллюстрацией из журнала «Наука и жизнь». На ней за пультом ЭВМ работает девушка, но в ходе поиска материалов к выставке я наткнулся на фотографию, по которой явно и был сделан этот рисунок. На ней всё то же самое, только за пультом сидит мужчина.
Вот такая зарисовка к продвижению идей равноправия. На самом деле художник ничуть не погрешил против истины, потому что даже во времена первых ЭВМ их операторами нередко были женщины. Да и одной из разработчиц машин серии М была Тамара Миновна Александриди.
Т.М. Александриди
Нужно сказать, что к инженерным талантам женщин Брук относился весьма скептически и, как правило, в свою команду их не брал. Просматривая список лучших студентов пятого курса, он поставил галочку против фамилии Александриди, участника Великой Отечественной войны, члена партии и капитана институтской сборной по волейболу. И очень сильно удивился, когда в его лаборатории появилась молодая девушка, но делать нечего, и в качестве темы дипломного проекта Исаак Семёнович предложил мне разработать запоминающее устройство на электронно-лучевых трубках. Так, благодаря моей греческой фамилии мне довелось участвовать в создании одного из первых в СССР компьютеров.
Нам хотелось уделить внимание не только главному юбиляру, но и другим создателям первых ЭВМ. К сожалению, вычислительная техника в нашей стране всегда была в тени физики, атомной энергетики, космоса. Хотя без быстрых и надёжных вычислительных машин достижений в этих сферах могло и не быть — или они наступили бы позже и не оказали бы такого эффекта. Так что в моём идеальном мире фамилии Брука, Лебедева, Карцева, Рамеева должны быть не менее известны, чем фамилии Королёва, Туполева или Курчатова. Но работать над этим нужно долго, а пока мы отдали разрабочикам дань уважения, разместив информационный стенд с краткими биографиями каждого из них.
Соседнюю витрину мы заполнили предметами, отражающими развитие компьютеров в 1960-х — 1970-х гг. Размеры компонентов становились меньше, а их возможности — больше. Отдельной нашей удачей я считаю то, что в музее НИИВК нашёлся стенд с последовательными стадиями производства печатных плат по технологиям конца 1970-х.
Одно дело — увидеть готовое изделие и принять его как данность, и совсем другое — проследить весь путь его создания, начиная от фотошаблона с рисунком дорожек.
Ещё одним сокровищем, найденным в архиве НИИВК, оказались эскизы — или, как сказали бы сегодня, концепт-арты вычислительных центров.
М-4М
М-10
Конечно, в реальности не было ни натёртых до зеркального блеска полов, ни высоченных потолков, и реальные М-4 и М-10 стояли в куда более стеснённых условиях. Но сам факт того, что кто-то задумывался не только о том, чтобы разработать машину, но и о том, чтобы выгодно подать её визуально, говорит о многом.
Судя по фото, был также изготовлен детальный макет вычислительного комплекса из трёх М-10. Представьте, сколько труда на это ушло при технологиях того времени. Это сегодня можно напечатать на 3D-принтере столько однотипных моделек, сколько нужно, а тогда почти всё приходилось делать вручную.
О сложности реального комплекса никто не скажет лучше самого конструктора:
«Нам говорили, что мы психи, что… это никогда не заработает»
Михаил Карцев
Борис Малиновский в своей книге «История вычислительной техники в лицах» приводит такое сравнение. В БЭСМ-6 использовалось 60 тысяч транзисторов, 180 тысяч полупроводниковых диодов, 12 миллионов ферритовых сердечников. Вычислительный комплекс из трёх М-10 содержал 2 миллиона 100 тысяч микросхем, 1 миллион 200 тысяч транзисторов, 120 миллионов ферритовых сердечников.
Подробнее про М-10
Быстродействие: 5,1 млн операций в секунду
Объём памяти: 0,5 + 0,5 + 4 мегабайта
Разрядность: 64 бита
Система команд: VLIW
Элементная база: микросхемы
Количество элементов: 386 тысяч микросхем (по другим данным — более 600 тысяч), 353 тысячи транзисторов
Потребляемая мощность: 112 или 66 кВт
Объём выпуска: ~50
В 1968 году начал разрабатываться проект системы сплошного надгоризонтного обнаружения космических объектов. Для командного пункта системы и новой РЛС «Дарьял» требовался вычислительный комплекс производительностью не менее 5 млн операций в секунду. Таким комплексом стала М-10, разработанная коллективом под руководством Михаила Карцева в очень короткие сроки. В 1973–1980 гг., до появления МВК «Эльбрус-1», М-10 была самой быстрой отечественной ЭВМ и одной из самых быстрых в мире, уступая лишь лучшим машинам Сеймура Крэя.
М-10 относилась к классу синхронных многопроцессорных ЭВМ. В её состав входили устройства различного типа, работавшие параллельно и синхронно, в течение одного машинного такта процессора:
- Арифметические процессоры, работающие с числами разрядностью до 128 бит.
- Устройство управления.
- Каналы связи «процессор — память». Максимальная разрядность доступа в память по одному каналу — 512 бит, что позволяло заполнять входные регистры всех арифметических процессоров за одно обращение.
- Мультиплексный канал прямого доступа во внутреннюю память. Позволял осуществлять ввод-вывод по 24 дуплексным подканалам с суммарной скоростью до 7 Мбайт/с.
М-10 — ЭВМ третьего поколения, то есть основанная на микросхемах. Внутри каждой из них скрывалось 3–5 логических элементов, а значит, одна такая микросхема заменяла пару десятков транзисторов, диодов и других радиодеталей. В состав ЭВМ входили 31 основной шкаф, пульт оператора, 8 математических пультов и 6 устройств ввода-вывода.
Как и другие ЭВМ этого класса, М-10 была многопользовательской и обеспечивала одновременную работу до 8 операторов в режиме разделения времени. В НИИВК была создана волоконно-оптическая сеть, способная объединять до шести М-10.
За время разработки ЭВМ М-10 отечественная промышленность освоила выпуск микросхем памяти. Благодаря этому в 1977 году удалось создать модернизированную версию — М-10М, в которой количество шкафов сократилось до 14. Это позволило уменьшить необходимую площадь машинного зала с 325 до 200 м². Машины М-10 и М-10М были полностью совместимы друг с другом.
«Возможности, предоставляемые структурой М-10, не всегда можно выразить в «операциях в секунду». Поэтому не следует удивляться, что, хотя производительность М-10 была в своё время оценена в 5,1 млн оп./с, реальный выигрыш по скорости по сравнению с другими машинами <...> оказывался значительно больше, чем можно было бы ожидать. Например, при расчетах кинетической модели плазмы для сетки в 512 узлов и количестве макрочастиц до 10⁴ (вариант, который на пределе помещается во внутреннюю память БЭСМ-6) разница в скоростях между М-10 и БЭСМ-6 получается примерно в 20 раз, при большем количестве узлов сетки и макрочастиц — значительно больше, чем в 20 раз; при этом на БЭСМ-6 счёт шёл с 48, а на М-10 — с 64 разрядами. При счёте одной из задач механики сплошной среды разница в скоростях между М-10 и ЕС-1040 получилась более чем в 45 раз (8,5 мин на вариант на М-10 вместо 6,5 ч на ЕС-1040)».
Михаил Карцев, «Основные принципы проектирования ЭВМ М-10»
Мы также нашли фото полноразмерных макетов, на которых отрабатывалась эргономика рабочего места оператора М-10.
Забавная история связана с размещением в экспозиции одного из блоков этой ЭВМ — постоянного запоминающего устройства на основе металлических перфокарт. Да, была и такая технология — они считывались по принципу электрического конденсатора.
Но когда предмет захотели разместить в имевшейся нише, оказалось, что его масса превосходит несущую способность конструкции. Пришлось заменить оригинал фотографией. Вроде бы и фейл, зато как нельзя лучше говорит о важности миниатюризации техники.
Суперкомпьютерам НИИВК не суждено было сохраниться до наших дней в комплектном виде — слишком уж огромными они были и слишком много драгоценного металла содержали в себе. Самый крупный известный нам «осколок былого величия» — стойка от М-13, последнего суперкомпьютера, к которому приложил руку лично Михаил Карцев.
Чтобы представлять общие габариты машины — таких двухметровых шкафов в ней было 16, плюс до четырёх ЭВМ можно было объединять в многомашинный комплекс.
Детализированный макет М-13. Один такой хранится в НИИВК, второй — в нашем музее
Сохранившаяся стойка — это так называемое устройство абонентского сопряжения, то есть фактически периферийный контроллер. Посетители старой экспозиции Политехнического могут помнить её в разделе вычислительной техники. После переезда она десять лет хранилась в запакованном виде, и только специально к выставке была вновь извлечена на свет.
Нельзя не отметить техническую эстетику машины. Она спокойно могла выглядеть просто как прямоугольный серый ящик, но конструкторы не поленились и продумали все эти скруглённые углы, дверцы с цветным стеклом, гармоничные панели управления…
М-13 вполне сошла бы за декорацию к кинофантастике 1980-х. Известно как минимум два рисунка с различными вариантами её дизайна, один краше другого:
Не знаю, был ли сам Карцев инициатором создания этих рисунков, но учитывая, что подобные мы нашли для всех машин, начиная с М-4М, предположу, что руководитель НИИВК был отнюдь не чужд прекрасного.
Подробнее про М-13
Быстродействие: 12–48 млн операций в секунду
Объём памяти: 8,5–34 мегабайта
Разрядность: 64 бита
Система команд: векторно-конвейерная
Элементная база: микросхемы
Потребляемая мощность: 25–50 кВт
Объём выпуска: 18
Вершина достижений конструкторской школы Михаила Карцева. Несмотря на то, что формально это машина третьего поколения, в ней есть черты более поздних суперкомпьютеров: ориентация на матричные вычисления, конвейеризация, наличие спецпроцессоров для обработки сигналов в реальном времени, сложная многоуровневая организация памяти и др.
«В общих чертах переход от архитектуры ЭВМ М-10 к архитектуре ЭВМ М-13 состоит в том, что был исключён параллелизм на уровне команд и <...> была введена конвейеризация на уровне данных… Эта машина является первой отечественной векторно-конвейерной ЭВМ…»
Головкин Б.А. «Эволюция параллельных архитектур и машины серии М»
М-13 имела гибкую модульную структуру и могла поставляться заказчикам с разным числом центральных и специализированных процессоров. Оценить общую производительность машины непросто, поскольку её процессоры выполняли разные задачи с разной скоростью.
Так, в состав М-13 могло входить от 4 до 80 процессоров когерентной обработки (ПКО), которые сегодня назвали бы цифровыми сигнальными процессорами. Это специализированные вычислители, способные за один такт находить произведение двух комплексных чисел. Они эффективно выполняют вычисление максимального значения в массиве, сравнение массива с пороговым значением, вычисление корреляционных матриц и др. При выполнении таких операций один ПКО эквивалентен универсальному процессору с производительностью 30 млн оп./с.
Память М-13 разделялась на постоянную (ППГ), оперативную память первого уровня (ОПГ) объёмом 0,25 Мб на процессор и оперативную память второго уровня (ОПП) объёмом 8 Мб на процессор. Для долговременного хранения данных использовались сменные магнитные диски общим объёмом 200 Мб и магнитные ленты.
Производство ЭВМ было поручено кооперации заводов-изготовителей: Днепровский машиностроительный завод — головной, Южный радиозавод (Жёлтые Воды) — изготовитель МПП и ячеек, опытный завод НИИДАР (Москва) — изготовитель экспериментального образца.
Рассказ о машинах Михаила Карцева завершается на драматической ноте.
«… Нам сейчас кажется, что мы никогда не выпускали в свет такой хорошей разработки, как мы пытаемся выпустить сейчас, и что никогда так трудно не было выпустить разработку в свет <...>. Я вот сейчас просыпаюсь ночами в холодном поту от того, что так медленно и с таким трудом идёт производство нашего нового детища…»
Михаил Карцев, из речи в день пятнадцатилетия института
Он вовсе не сгущал краски — ему вообще это было несвойственно. Моральное и физическое напряжение, связанные с тщетными попытками запустить М-13 в производство, подорвали здоровье конструктора.
«… проехав за рулем собственной автомашины через всю Москву от улицы Островитянова до конца Ленинградского проспекта, [Карцев] в районе станции метро «Сокол» почувствовал себя плохо, припарковал машину и потерял сознание. Прибывшие врачи скорой помощи констатировали смерть».
Юрий Рогачёв. «Вычислительная техника от М-1 до М-13»
Это случилось 23 апреля 1983 года. Карцев не дожил две с половиной недели до своего 60-летия — и три с лишним года до того момента, как заработала первая серийная М-13.
Если можно сказать, что у музейной выставки есть своя драматургия, то на этом завершается её первый акт. Конечно, после смерти своего основателя НИИВК не прекратил свою работу и даже открыл новые направления, но это уже совсем другая история. Отчасти она рассказана в первой статье, где мы говорили о персональном компьютере «Агат».
А что же выставка? После трёх месяцев работы все экспонаты были отобраны, все этикетки написаны, все плакаты напечатаны. Кстати, я узнал новое слово — «колофон». Это своего рода титры выставки.
Не хватало только одного — посетителей. 11 мая 2023 года выставка была торжественно открыта. К нам приехало много гостей — руководители и сотрудники НИИВК, ветераны, представители компьютерных музеев.
Среди приглашённых были Виталий Никитович Зенин — зам. директора НИИВК, работавший с Карцевым, Екатерина Михайловна Лаврищева — одна из старейших в стране программистов, начинавшая ещё на МЭСМ, Борис Михайлович Малашевич, ветеран и историк микроэлектроники, Эдуард Михайлович Пройдаков — инженер, основатель «Виртуального компьютерного музея», и многие другие.
В.Н. Зенин
Б.М. Малашевич
Приехал и сын Карцева, Владимир Михайлович, профессор МГУ. У него совсем иная сфера научных интересов — он изучает поведение насекомых. Поэтому он был самым внимательным слушателем экскурсии)
Угощений хватило на всех, морс лился рекой.
Небольшая деталь: пригласительные были стилизованы под пятидюймовые дискеты.
Мне кажется, гостям выставка понравилась. Конечно, её можно было сделать и лучше, и масштабнее. Пусть с этим справится следующая команда, которая будет отмечать 110-летие со дня рождения Карцева и полувековой юбилей «Агата». Надеюсь, они будут работать в условиях открытого, полностью функционирующего музея и в целом в более благополучной обстановке.
Я постарался рассказать только о самых интересных моментах из «внутренней кухни» музея. Конечно, больше было рутинной работы. 90% времени я занимался согласованиями различных списков, отбором фотографий, внесением правок в тексты и инфографики. Выписки из книг и статей в конечном счёте превратились в 35-страничную научную справку, которая потом пригодилась и для подготовки текстов, и для обучения экскурсоводов.
Опыт, полученный за время работы над выставкой, точно будет полезен при создании новой постоянной экспозиции музея. И, конечно, подобающее место в ней займут разработки Михаила Карцева. А моя мечта — чтобы где-то у военных чудом нашлась комплектная ЭВМ М-13, и чтобы её не порезали на металл, а сохранили для истории так же, как в своё время сохранили БЭСМ-6 №345.
Новости, обзоры продуктов и конкурсы от команды Timeweb.Cloud — в нашем Telegram-канале ↩
