60 лет первой советской серийной ЭВМ “Стрела”
В “День космонавтики” воздают должное памяти первого космонавта Земли Юрия Гагарина и конструкторов его корабля “Восток”. Однако этот полет был бы невозможен без наземных систем управления, координация и работа которых основывалась на вычислительной технике и прежде всего компьютере “Стрела” — первой советской серийной ЭВМ, создатели которой достойны не меньшего уважения.
Начало 50-х — “заря космической эры”, расцвет отечественной науки, гонка вооружений и ракетостроения... Потребность в массовых вычислениях и математических моделях, а значит, и в мощных вычислительных системах, растет как снежный ком, но ответить на этот вызов могли лишь машинно-счетные станции — вычислительные организации, оборудованные арифмометрами и электромеханическими счетно-аналитическими (счетно-сортировочными) машинами — перфокарточными табуляторами, других попросту не было.
Созданные в 1951 г. в институтских лабораториях первые ЭВМ: киевская МЕСМ академика С. А. Лебедева и московская М-1 академика И. С. Брука — пробные экземпляры — впечатляюще демонстрировали уровень советских разработок и “не покладая рук” решали научные задачи, но для серьезной работы в масштабе страны, двух компьютеров было явно маловато.
Для серийного производства ЭВМ исследовательский институт — не лучшее место; нужна промышленная основа, поэтому еще 17 декабря 1948 г. вышло знаковое Постановление Совета Министров СССР № 4663-1829 об образовании Специального конструкторского бюро № 245 (СКБ-245) при Московском заводе счетно-аналитических машин (САМ).
Основанный в 1923 г. завод (в 1932 г. назван САМ) — первое предприятие, разрабатывавшее, выпускавшее и ремонтировавшее счетную технику: арифмометры “Феликс” (Дзержинский), разные счетно-перфорационные устройства, сортировальные машины, табуляторы Т1 и Т2 с перфораторами, контролеры и т. д.
В годы войны САМ изготовил 1,2 млн. автоматов Шпагина (ППШ), за что в 1945-м был награжден орденом Отечественной войны I степени и получил на вечное хранение переходящее Красное знамя ЦК ВКП(б), государственного Комитета обороны и ВЦСПС.
СКБ-245 поручили разработку и организацию изготовления вычислительной техники для управления оборонными объектами. Здесь создали первые серийные ламповые машины “Стрела”, “Полёт”, “Оператор”, серии специальных тренажеров, первые машины М-20, “Урал-1”, “Погода”, “Кристалл”, М-205, М-206.
В начале 1949 г. на основе СКБ-245 сформировали производственный триумвират, объединив СКБ с заводом САМ и Научно-исследовательским институтом счетного машиностроения (НИИСчётмаш). Директором СКБ-245 и завода САМ стал Михаил Авксентьевич Лесечко. Для той поры объединение было исключительно мощным.
СКБ-245 занялось первой серийной вычислительной машиной “Стрела”. Ее генеральный конструктор Юрий Яковлевич Базилевский, хорошо знал ЭВМ МЕСМ, а создание центрального процессора ЭВМ поручили талантливому молодому конструктору Баширу Искандеровичу Рамееву, де-факто — лидеру проекта.
Ученый-самоучка Рамеев числился сыном "врага народа”, но ценивший Рамеева министр машиностроения и приборостроения П. И. Паршин (министерству принадлежал САМ) походатайствовал о его назначении заведующим лабораторией в СКБ-245. Паршин сам дал подписку о своей личной ответственности за работу подопечного, что требовалось по правилам секретных исследований, к которым тогда относилась и разработка ЭВМ.
Рамеев предложил проект на базе своих идей от 1948 г., когда он и академик И. С. Брук разработали первый советский проект цифровой ЭВМ. Именно его вариант Технический совет СКБ-245 утвердил как основу разработки “Стрелы”. Несмотря на молодость, Рамеев умело и эффективно распределял задания между сотрудниками, впоследствии всегда вспоминавшими его с любовью и уважением.
Как заместитель главного конструктора он работал над всей машиной и сам сделал арифметическое устройство машины и память на магнитном барабане. Он же настоял на электронных лампах, а не реле в качестве основных элементов.
“Стрела” — типичная машина первого поколения с элементной базой из 6200 ламп и 60 000 полупроводниковых диодов, собранная из двухрядных стоек со сменяемыми ячейками. В элементной базе было много оригинальных решений, например матричное исполнение блока умножения на диодах.
Множество ламп в ее процессоре и прочее оборудование, общей мощностью 150 кВт, постоянно перегревали рабочее помещение и нуждались в мощной вентиляционно-охладительной системе, поэтому она занимала более 300 кв. м (процессор — 150 кв. м).
Оперативная память состояла из 43 специальных электронно-лучевых трубок с циклом обращения 20 мкс. Имелось ПЗУ на полупроводниковых диодах емкостью в 15 стандартных подпрограмм по 16 команд и 256 операндов. Внешнее ЗУ состояло из двух накопителей на магнитной ленте емкостью 1,5 млн. слов.
В последней (3-й) модификации стоял накопитель (Рамеева) на магнитном барабане емкостью 4096 слов с частотой вращения 6000 об/мин.
Информация вводилась впервые разработанными устройствами ввода/вывода данных с перфокарт или магнитной ленты, накопителем на магнитной ленте и широкоформатным устройством, печатавшим на широкой бумажной ленте — она сразу прочитывалась, что обеспечивало большую скорость выдачи данных.
Операции с плавающей запятой над 43 разрядными числами (35 — мантисса, 6 — порядок, 1 — знак) выполнялись со скоростью 2000 трехадресных команд в секунду (основной такт — 500 мкс); адреса команд — 12-разрядные.
Система команд была гибкой, а несколько типов групповых арифметических и логических операций, условных переходов и сменяемых стандартных программ, систем контрольных тестов и организующих программ позволяли создавать библиотеки разных прикладных программ объемом до 100 млн. команд.
Над библиотекой подпрограмм, частично зашитых в постоянной памяти, трудились ведущие математики А. А. Ляпунов, М. Р. Шура-Бура и др, отрабатывая первые отечественные методы программирования, в том числе в операторной форме.
В 1953 г. пробная “Стрела”, собранная на заводе САМ по проекту СКБ-245, прошла государственные испытания и в 1953–1956 гг. находилась в серийном производстве. Ее передали в Институт прикладной математики АН СССР, МГУ им. М. В. Ломоносова, ВЦ АН СССР и ВЦ министерств, связанных с атомной энергетикой и космическими исследованиями.
“Стрела” была и первой ЭВМ знаменитого ЦНИИ-27/ВЦ-1 Министерства обороны (в/ч 01168), созданного в 1954 г. для решения особо важных задач.
Всего сделали семь машин, но совсем одинаковыми они не были. Собирали их поочередно — недостатки, замеченные при сборке, исправляли в следующих экземплярах; вносили и другие усовершенствования.
В 1954 г. Б. И. Рамеева и весь коллектив наградили Государственной премией СССР. Вскоре Рамеев стал одним из ведущих советских конструкторов первого поколения, знаменитым автором обширного семейства ЭВМ “Урал”.
Несколько лет “Стрела” была самой производительной ЭВМ в стране.
В 1956 г. ее установили в легендарный ЦУП — Центр управления космическими полетами, для расчётов орбит всех запускаемых искусственных спутников и “руководства” полетами первых пилотируемых кораблей.
