БЕСМ-6

Наталія Дубова

У 1966 році була завершена розробка БЕСМ-6

Дві шістки цього року асоціюються з легендарною шісткою радянського комп'ютеробудування - БЕСМ-6. До кінця 1966 року розробка машини в стінах ІТМіВТ була завершена. В середині наступного нове творіння Лебедєва, яке багато хто називає вершиною його наукової кар'єри, успішно пройде випробування і отримає путівку в життя. Це життя буде довгою - машину випускали майже 20 років, з 1968-го по 1987-й. Це життя буде трудовий - великі наукові та військово-наукові центри мали у своїх ВЦ БЕСМ-6, яка своєю продуктивністю в 1 млн. Операцій в секунду, для середини 60-х рекордною, та й для наступних років чималою, покривала їх потреби у швидкому рахунку. У 1975 році спільним польотом «Союз - Аполлон» управляли за допомогою обчислювального комплексу, до складу якого входила БЕСМ-6. На БЕСМ-6 з'явилися перші повноцінні операційні системи, потужні транслятори, найцінніша бібліотека чисельних методів. На БЕСМ-6 росли покоління радянських інженерів і програмістів. Перелік заслуг цієї машини можна продовжувати і продовжувати. Нарешті, назвіть мені ще яку-небудь ЕОМ, принаймні радянську, про яку розповідали анекдоти. Незаперечне свідчення популярності машини.

БЕСМ-6 випускали майже 20 років, з 1968-го по 1987-й. Лебедєв з самого початку робіт над створенням цифрової обчислювальної техніки робив ставку на надшвидкодіючих і послідовно проводив у життя основний принцип його досягнення - розпаралелювання обчислювальних процесів. У найперших його розробках, МЕСМ і БЕСМ, використовувалися арифметичні пристрої паралельної дії. Створюючи БЕСМ-6, він прийшов до реалізації принципу конвеєра - поєднання декількох команд, які перебувають на різних стадіях виконання. Сам Лебедєв назвав цей принцип водопровідних. Для того щоб «водопровід» заробив, в структуру машини внесли кілька важливих нововведень - розділили оперативну пам'ять на вісім блоків з можливістю одночасної вибірки інформації з них, реалізували буфер замовлень до системи пам'яті, так що пристрій управління могло переглядати команди «вперед», організували асинхронну і паралельну роботу модулів пам'яті, управління і арифметики, зробили системний кеш - невелику надоперативну пам'ять на регістрах для зберігання найбільш часто використовуваних операндів і командних циклів. У підсумку виходило, що при достатньому великому часу від початку виконання команди до її повного завершення загальний темп обробки інформації суміщеними командами опинявся дуже високим. Звідси аналогія з водопроводом - одна крапля води повільно проходить певний його ділянку, а швидкість потоку величезна.

У БЕСМ-6 з'явилася віртуальна пам'ять - механізм перетворення математичного адреси в фізичний за допомогою спеціальних таблиць (термін «віртуальна», правда, ще не використовувався). Вперше ідея віртуальної пам'яті була реалізована (зовсім не так, як в БЕСМ-6) в машині «Атлас», розробленої в Манчестерському університеті (Англія) в 1961 році. Таке перетворення плюс розвинена система переривань і механізми захисту пам'яті дозволили реалізувати в розробляється майже одночасно операційній системі для БЕСМ-6 мультипрограмний режим і режим поділу часу. Відповідав за створення ОС Лев Миколайович Корольов був заступником Лебедєва в роботі над БЕСМ-6.

Один з основних розробників БЕСМ-6, Володимир Іванович Смирнов, згадує, що на початку робіт над машиною він разом зі своїми колегами уважно стежив за всією надходить літературою, і найбільше цінної інформації почерпнув з іноземних джерел, а не вітчизняних, багато з яких несли на собі гриф «секретно». У ті часи наші пошуки в області структури ЕОМ йшли нарівні із західними, і наші конструктора успішно розвивали власні оригінальні ідеї. До ідеї конвеєра підійшли зовсім самостійно. На цьому етапі у радянських розробників не було можливостей, а головне, необхідність в копіюванні. Досить було зрозуміти загальні тенденції і реалізувати їх самостійно. Було величезне бажання самим зробити щось зовсім нове і передове.

У БЕСМ-6 було багато принципово нових ідей. При цьому вийшла витончена і проста по внутрішній організації, а тому надійна машина - в цьому проявилася інженерна геніальність Лебедєва, його вміння знайти оптимальне для масового виробництва рішення, не перевантажуючи машину зайвої апаратурою.

БЕСМ-6 була першою радянською суперЕОМ другого покоління, на напівпровідникових транзисторах. Одночасно з розробкою нової структури Лебедєв шукав і нові підходи до елементної бази. Кілька людей його команди, в тому числі заступник з розробки апаратної частини машини Володимир Мельников, Андрій Соколов, Марк Тяпкін (всі вони працювали з Лебедєвим починаючи з першої БЕСМ), займалися одночасно опрацюванням всіх питань - і структурних і елементних. Треба сказати, що пошук нових схемотехнічних рішень був багато в чому не від хорошого життя - у радянських розробників завжди були проблеми з елементами. Купувати на Заході їх було не можна, а для власного якісного виробництва не вистачало технологічного рівня. Тому і доводилося проявляти винахідливість. В результаті творцям БЕСМ-6 вдалося отримати оригінальні схеми на основі нових радянських високочастотних транзисторів.

В процесі роботи над машиною формувалися основні принципи САПР ЕОМ. Вперше схеми машини записувалися формулами булевої алгебри, і з таких формул полягала її документація для налагодження та експлуатації. Документація для монтажу поставлялася на завод у вигляді таблиць, які робилися в інституті на БЕСМ-2. Машина, до речі, розроблялася в тісній співпраці з інженерами майбутнього заводу-виготовлювача, Московського заводу лічильно-аналітичних машин (САМ).

Нестандартний підхід до формального опису БЕСМ-6 послужив джерелом неприємностей до моменту її здачі. Комісія зажадала звичайні, зроблені за допомогою кульмана креслення всіх схем. Але складність цих схем зробила це завдання практично нерозв'язною. Здача машини в експлуатацію опинилася під загрозою. На щастя, приймати БЕСМ-6 повинна була не ВПК, а громадянська держкомісія, яку очолював президент Академії наук Келдиш. А він був розумний чоловік і не міг не бачити, як потрібна така машина і вченим, і військовим. Тому БЕСМ-6 пройшла випробування, була прийнята і отримала від комісії високу оцінку. А в 1969-му основний кістяк розробників БЕСМ-6 отримав Державну премію.

Про Матзабезпечення БЕСМ-6 особлива розмова. Навколо машини почало складатися співтовариство користувачів і програмістів, які, завдяки повній відкритості всіх розробок, разом створювали програмну «начинку» для найпотужнішої радянської ЕОМ. Але оскільки операційні системи для БЕСМ-6 з'являються в 1967 році, ми відкладемо цю розмову до наступного випуску.