English    Русский

Чи вiдомо Вам ?

Повністю увесь розділ "Чи відомо Вам ?", 300 кб
 
Золоті віхи розвитку інформаційних технологій в Україні

Створення першого в континентальній Європі комп'ютера з програмою, яка зберігається в пам'яті

У грудні 1976 р. відбулося засідання вченої ради Інституту кібернетики АН УРСР присвячене 25-річчю введення в регулярну експлуатацію першого у континентальній Європі комп'ютера - Малої електронної лічильної машини ("МЭСМ"), створеного в Інституті електротехніки АН УРСР під керівництвом Сергія Олексійовича Лебедєва (1902 -1974).

У своєму виступі на засіданні директор інституту академік В.М. Глушков так оцінив його новаторське творче досягнення:

"Незалежно від зарубіжних учених С.О. Лебедєв розробив принципи побудови ЕОМ з програмою, яка зберігається в оперативній пам'яті. Під його керівництвом створено першу в континентальній Європі ЕОМ, у стислі строки розв'язано важливі науково-технічні завдання, чим було закладено радянську школу програмування. Опис "МЭСМ" - перший у країні підручник з обчислювальної техніки. "МЭСМ" стала прототипом Великої електронної лічильної машини "БЭСМ". Лабораторія С.О. Лебедєва - це організаційний зародок Обчислювального центру - пізніше Інституту кібернетики АН УРСР".

Твердження В.М. Глушкова про те, що С.О. Лебедєв - незалежно від учених Заходу - розробив принципи побудови комп'ютера з програмою, яка зберігається в пам'яті, принципово важливий момент. Саме зберігання програми в оперативній пам'яті стало завершальним кроком у розвитку перших комп'ютерів. На Заході цей етап пов'язують з ім'ям Джона фон Неймана. Оскільки висловлювання В.М. Глушкова підтверджено низкою архівних документів і спогадами людей, які працювали з С.О. Лебедєвим, можна стверджувати, що поряд із Джоном фон Нейманом С.О. Лебедєв є розробником принципу збереження програми в оперативній пам'яті комп'ютера.

На засіданні закритої вченої ради інститутів електротехніки і теплоенергетики АН УРСР від 8 січня 1951 р. (протокол №1) С.О. Лебедєв, відповідаючи на поставлені йому запитання після доповіді про "МЭСМ", сказав:

"У мене є дані по 18 машинах, розроблених американцями, ці дані мають характер реклами, без будь-яких відомостей, як машини побудовані", і далі: "Використовувати зарубіжний досвід важко, оскільки опубліковані відомості дуже скупі".

У короткій записці, надісланій в АН СРСР на початку 1957 р., С.О. Лебедєв констатує: "У 1948 -1949 рр. мною були розроблені основні принципи побудови подібних машин. Враховуючи їхнє виняткове значення для народного господарства, а також відсутність в СРСР будь-якого досвіду їх побудови та експлуатації, я прийняв рішення якнайшвидше створити малу електронну лічильну машину, на якій можна було б досліджувати основні принципи побудови, перевірити методику розв'язання окремих задач і нагромадити експлуатаційний досвід".

Не випадково "МЭСМ" спочатку розшифровувалася як "Модель електронної лічильної машини", і лише пізніше слово "Модель" було замінено на слово "Мала".

У згаданому вище протоколі С.О. Лебедєв відзначив: "За даними зарубіжної літератури, проектування і створення машини триває 5 -10 років, ми маємо намір побудувати машину за 2 роки".

Неймовірно, але вченому вдалося реалізувати цей проект за такий короткий строк. Роботи було розпочато в 1948 р., а вже наприкінці 1950-го запрацював макет "МЭСМ". У 1951 р. "МЭСМ" здали для регулярної експлуатації. На ній, єдиній на той час машині такого класу, протягом 1952 р. розв'язувалися найважливіші задачі: фрагменти розрахунків термоядерних процесів, космічних польотів і ракетної техніки, дальніх ліній електропередачі тощо.

Досвід створення та експлуатації "МЭСМ" дав змогу С.О. Лебедєву за короткий час (наступні два роки!) створити Велику електронну лічильну машину - "БЭСМ".

У статті "Біля колиски першої ЕОМ" С.О. Лебедєв назвав "МЭСМ" "первістком радянської обчислювальної техніки". "БЭСМ" Сергій Олексійович характеризував так: "Коли машина була створена, вона нічим не поступалася новітнім американським зразкам і являла собою справжнє торжество ідей її творців".

Основні принципи побудови "МЭСМ" містяться у книзі (раніше секретній) "Мала електронна лічильна машина" (автори С.О. Лебедєв, Л.Н. Дашевський, К.О. Шкабара, 1952 р.). Ось ці принципи: 1. В машині використовується двійкова система числення. 2. До складу машини входять п'ять пристроїв - арифметичний, пам'яті, керування, вводу та виводу. 3. Програма обчислень кодується і зберігається в пам'яті так само, як і числа. 4. Обчислення здійснюються автоматично на основі програми, яка зберігається в пам'яті машини. 5. Крім арифметичних, машина виконує логічні операції - порівняння, умовного та безумовного переходів. 6. Пам'ять будується за ієрархічним принципом. 7. Для обчислень використовуються числові методи розв'язання задач.

У 1956 р. на конференції у Дармштадті доповідь С.О. Лебедєва про "БЭСМ" викликала сенсацію: мало кому відома за межами СРСР машина була визнана найбільш швидкодіючою у Європі.

Судячи зі спогадів сучасників, задум створити цифрову обчислювальну машину виник у вченого ще до переїзду з Москви до Києва.

Професор А.В. Нетушил, який закінчив Московський енергетичний інститут за кілька років до війни, згадує: "Результатом моїх досліджень стала кандидатська дисертація на тему: "Аналіз тригерних елементів швидкодіючих лічильників імпульсів". Як відомо, електронні тригери стали пізніше основними елементами цифрової обчислювальної техніки. Від самого початку цієї роботи в 1939 р. і до захисту С.О. Лебедєв з увагою і схваленням ставився до моїх досліджень. Він погодився бути опонентом з дисертації, захист якої відбувся наприкінці 1945 р. На той час ще ніхто не підозрював, що С.О. Лебедєв виношує ідеї створення цифрових обчислювальних машин".

Дружина вченого А.Г. Лебедєва розповідала, як восени 1941 р., коли Москва поринала у темряву через нальоти фашистської авіації, чоловік надовго зачинявся у ванній кімнаті, де можна було без побоювання вмикати світло, і годинами писав у товстому зошиті незрозумілі їй кружечки і рисочки (нулі та одиниці, які використовуються у двійковій системі числення).

Заступник С.О. Лебедєва по лабораторії, де створювалася "БЭСМ", доктор технічних наук В.В. Бардиж свідчить, що мав з учнем розмову, під час якої Сергій Олексійович сказав, що якби не війна, то роботу зі створення цифрового комп'ютера він розпочав би значно раніше.

Нагадаємо, що в 1939 -1947 роках жодних публікацій про двійкову систему числення, методику арифметичних операцій з двійковими числами і структуру комп'ютера ще не було. У відомих на той час релейній обчислювальній машині "Марк 1" (США, 1944 р.), електронній обчислювальній машині "ЕНІАК" (США, 1946 р.) використовувалися десяткові системи числення. Саме у довоєнні і перші повоєнні роки С.О. Лебедєв розробив методику операцій стосовно двійкової системи числення, структуру та архітектуру "МЭСМ". Створення її було дуже не простим завданням, з яким учений блискуче впорався.

Інтерес С.О. Лебедєва до цифрової обчислювальної техніки не був випадковим. Він стимулювався тим, що перші двадцять років своєї творчої діяльності (до 1946 р.), працюючи в галузі енергетики, вчений постійно стикався з необхідністю складних розрахунків і намагався автоматизувати їх на базі засобів аналогової обчислювальної техніки, в чому досяг чималих успіхів, але переконався в обмежених можливостях цього напряму техніки.

Сучасники С.О. Лебедєва - піонери комп'ютерної техніки за рубежем

Поява наприкінці 40-х років ХХ ст. електронної обчислювальної машини (ЕОМ) з динамічно змінюваною пам'яттю була завершальним і дуже важливим кроком у розвитку цифрової обчислювальної техніки. До цього досягнення причетні у світі лише кілька вчених: у США - Джон фон Нейман, угорець за походженням (1903 -1957), Джон Мочлі (1907 -1980) і Преспер Еккерт (нар. 1919), у Великобританії - Алан Тьюринг (1912 -1954), Том Кілбурн (нар. 1921) і Моріс Уілкс (нар. 1913), в СРСР - Сергій Лебедєв (1902 -1974).

Кожен з них зробив свій внесок у створення перших ЕОМ і становлення інформаційних технологій. Алан Тьюринг ще в 1934 р. у статті "Про зчисленні числа" довів можливість обчислення чисто механічним шляхом будь-якого алгоритму, який має розв'язок. Запропонована ним з цією метою гіпотетична універсальна машина, що отримала назву "машина Тьюринга", могла запам'ятовувати послідовність дій під час виконання алгоритму.

Джон Мочлі і Преспер Еккерт у 1946 р. створили ЕОМ "ЕНІАК", що керувалася програмою, команди якої встановлювалися за допомогою механічних перемикачів, та це потребувало дуже багато часу й обмежувало автоматизацію обчислень. Зрозумівши це, вчені під час проектування наступної ЕОМ "ЕДВАК" передбачили зберігання програми в оперативній пам'яті. На етапі завершення робіт з "ЕНІАК" і проектування "ЕДВАК" з ними почав співпрацювати відомий учений Джон фон Нейман, який на той час брав участь у проекті зі створення атомної бомби і був зацікавлений у розробці ефективної обчислювальної техніки для виконання своїх розрахунків.

Блискуче освічений учений, видатний математик зумів узагальнити досвід, отриманий у ході розробки машин, і виклав його у вигляді основних принципів побудови ЕОМ у звіті, складеному в 1946 р. разом з Г. Голдстайном і А. Берксом. Ці принципи були застосовані для побудови ЕОМ "ІАК" під керівництвом фон Неймана. Матеріали звіту не друкувалися у відкритій пресі до кінця 50-х років, але їх передали ряду фірм США та Великобританії. Популярність фон Неймана як видатного вченого відіграла свою роль - викладені ним принципи і структура ЕОМ отримали назву нейманівських, хоча їхніми співавторами були також Мочлі та Еккерт, а С.О. Лебедєв незалежно від цих учених реалізував такі ж принципи у "МЭСМ". На той час "МЭСМ" залишалася засекреченою і блискуче досягнення С.О. Лебедєва не було відоме західним ученим. Слід зазначити, що ЕОМ "ІАК", створена під керівництвом фон Неймана, почала працювати через рік після появи "МЭСМ".

Вчені університету в Манчестері Фредерік Вільямс і Том Кілбурн у 1948 р. створили примітивну ЕОМ під назвою "Бебі" (дитина). Для запису даних і програми розв'язання задачі вони використали електронно-променеву трубку і першими довели можливість зберігати числа та програми у загальній пам'яті машини. Через рік Моріс Уілкс, який працював в університеті в Кембриджі і прослухав у 1946 р. лекції Мочлі та Еккерта, зумів випередити своїх учителів: у 1949 р. він створив першу в світі ЕОМ "ЕДСАК" з динамічно змінюваною пам'яттю, здатну, на відміну від "Бебі", розв'язувати не лише тестові задачі.

Про те що було зроблено С.О. Лебедєвим у ті роки, сказано вище.

Подальша творча доля "чудової шістки" склалася по-різному. Алан Тьюринг у роки Другої світової війни брав участь у створенні ЕОМ "Колосс", призначеної для розшифрування радіограм німецького вермахту. "Не Тьюринг, звісно, виграв війну, але без нього ми могли б її програти", - підкреслив один з його соратників по створенню машини. Рання смерть не дала можливості цьому геніальному вченому повною мірою реалізувати свої наміри.

Долю Тьюринга розділив фон Нейман: він помер на 54-му році життя, так і не побачивши другу, спроектовану під його керівництвом ЕОМ, названу на його честь "Джоніак".

Джон Мочлі і Проспер Еккерт продовжили роботи над створенням ЕОМ. У 1951 р. їм вдалося розробити першу в США серійну ЕОМ "УНІВАК", а в 1952 р. - завершити роботи з "ЕДВАК". Згодом вони стали керівниками заснованих ними комп'ютерних фірм.

Том Кілбурн і Моріс Уілкс досягли блискучих успіхів у своїй подальшій науковій діяльності. У 1953 р. запрацював макет першої у світі ЕОМ на точкових транзисторах, розробленої Кілбурном. Робота була завершена в 1955 р. У машині використовувалися 200 транзисторів і 1300 германієвих діодів. У 60-і роки ХХ ст. під керівництвом Тома Кілбурна була створена досить досконала ЕОМ "АТЛАС" на транзисторах. Використання у ній віртуальної пам'яті і мультипрограмної роботи мали великий резонанс серед розробників ЕОМ.

Моріс Уілкс став визначним ученим. Під його керівництвом була створена ще одна лампова ЕОМ "ЕДСАК-2" з мікропрограмним керуванням, уперше запропонованим вченим у 1951 р. У подальшому він працював у галузі програмування, автоматизації проектування комп'ютерів, заклав основи мультипрограмної роботи ЕОМ, консультував багато проектів і отримав світове визнання як видатний учений сучасності. Сьогодні 90-літній Моріс Уілкс - почесний професор університету в Кембриджі і консультант однієї з найбільших американських фірм (ІТТ). Президія НАН України присвоїла йому звання почесного доктора НАН України (1998).

Становлення вітчизняного комп'ютеробудування

Навіть на фоні цих видатних досягнень західних учених результати наукової діяльності С.О. Лебедєва в галузі комп'ютеробудування у наступні двадцять років (після створення "МЭСМ" і "БЭСМ") вражають своїми масштабами. Під його керівництвом і за безпосередньою участю було створено ще 18 (!) ЕОМ, причому 15 з них випускалися великими серіями. І це за існуючої технологічної відсталості СРСР (тоді ще невеликої). Не випадково учень Сергія Олексійовича академік В.А. Мельников підкреслював: "Геніальність С.О. Лебедєва полягала саме в тому, що він визначав мету з урахуванням перспективи розвитку структури майбутньої машини, вмів правильно обрати засоби для її реалізації відповідно до можливостей вітчизняної промисловості" (журнал "УСиМ". -1976. -№6). Під керівництвом С.О. Лебедєва були розроблені суперЕОМ для обчислювальних центрів, ЕОМ для протиракетних систем і протилітакової ракетної зброї.

Діяльність ученого почалася з лампових ЕОМ, машин, які виконували десятки тисяч операцій. На той час це були суперЕОМ. Створені в 1958 і 1959 роках ЕОМ "М40" і "М50" виявилися найбільш швидкодіючими в світі. З появою напівпровідникових і магнітних елементів Сергій Олексійович перейшов до розробки суперЕОМ другого покоління. Створена в 1967 р. "БЭСМ-6" з продуктивністю мільйон операцій на секунду випускалася 17 років. Нею були оснащені кращі обчислювальні центри СРСР. "БЭСМ-6" посіла гідне місце у світовому комп'ютеробудуванні: недарма Лондонський музей науки в 1972 р. придбав машину, щоб зберегти її для історії. Завершенням яскравої наукової діяльності С.О. Лебедєва стало створення суперЕОМ на інтегральних схемах продуктивністю мільйони операцій на секунду. Дві з них після модернізації досі використовуються в системах протиракетної і протилітакової оборони. Кожна ЕОМ була новим словом в обчислювальній техніці - більш продуктивна, більш надійна і зручна в експлуатації. Головним принципом побудови всіх машин стало розпаралелювання обчислювального процесу. У "МЭСМ" і "БЭСМ" з цією метою використовувалися арифметичні пристрої паралельної дії. У "М20", "М40", "М50" додалася можливість роботи зовнішніх пристроїв паралельно з процесором. У "БЭСМ-6" з'явився конвеєрний (або "водопровідний", як назвав його Лебедєв) спосіб виконання обчислень. У наступних ЕОМ використовувалася багатопроцесорність й інші вдосконалення. Всі машини, розроблені під керівництвом С.О. Лебедєва, випускалися промисловістю СРСР великими серіями.

Новаторська творча діяльність вченого сприяла створенню потужної комп'ютерної промисловості, а керований ним Інститут точної механіки та обчислювальної техніки АН СРСР став провідним у країні. У 50-70-і роки ХХ ст. за рівнем своїх досягнень він не поступався відомій американській фірмі "ІBM".

Характеризуючи наукові здобутки С.О. Лебедєва, президент НАН України академік Б.Є. Патон підкреслив:

"Ми завжди будемо пишатися тим, що саме в Академії наук України, у нашому рідному Києві, розкрився таланта С.О. Лебедєва як видатного вченого в галузі обчислювальної техніки і математики, а також найбільших автоматизованих систем. Він започаткував створення в Києві відомої школи в галузі інформатики. Його естафету підхопив В.М. Глушков. І тепер у нас плідно працює Інститут кібернетики імені В. М. Глушкова АН України - одна із найбільших у світі установ цього профілю.

Чудовою рисою С.О. Лебедєва була його турбота про молодь, довіра до неї. Молодим він доручав розв'язання найскладніших задач. Цьому сприяв неабиякий педагогічний талант Сергія Олексійовича. Багато його учнів стали видатними вченими і розвивають свої наукові школи.

Усе життя С.О. Лебедєва - це героїчний приклад служіння науці, своєму народові. Він завжди прагнув поєднувати найвищу науку з практикою, з інженерними завданнями.

Він жив і працював у період бурхливого розвитку електроніки, обчислювальної техніки, ракетобудування, освоєння космосу та атомної енергії. Будучи патріотом своєї країни, Сергій Олексійович брав участь у найбільших проектах І.В. Курчатова, С.П. Корольова, М.В. Келдиша, які забезпечили створення надійного щита Батьківщини. В усіх цих роботах особлива роль належала електронним обчислювальним машинам, створеним С.О. Лебедєвим.

Його видатні праці назавжди ввійдуть до скарбниці світової науки і техніки, а його ім'я стоятиме поряд з іменами цих великих учених".

Виняткова скромність С.О. Лебедєва, секретність значної частини його робіт призвели до того, що в західних країнах про геніального вченого мало що відомо: до кінця 90-х років ХХ ст. змістовних публікацій там практично не було. У книзі американського історика Джона Лі "Комп'ютерні піонери" (1995), де вміщено понад 200 біографій учених, імені С.О. Лебедєва не знайти.

Лише у 95-у річницю від дня народження С.О. Лебедєва його заслуги визнали і за кордоном. Як піонер обчислювальної техніки він був відзначений медаллю Міжнародного комп'ютерного товариства з написом: "Сергій Олексійович Лебедєв. 1902 -1974. Розробник і конструктор першого комп'ютера в Радянському Союзі. Засновник радянського комп'ютеробудування".

Ілюстрації   ›››