Архитектура взаймы

00Море архитектур

К середине 1960-х годов советская вычислительная техника подошла с проблемой, которую нельзя было решить инженерными средствами внутри одной школы. В стране одновременно выпускался ряд машин — БЭСМ-6 Сергея Лебедева, серия «Урал» пензенского конструктора Башира Рамеева, управляющие машины школы Исаака Брука и массовые ЭВМ серии «Минск» — «Минск-22», «Минск-32». Каждая школа строила собственную систему команд и собственную архитектуру. Программа, написанная для одной машины, не запускалась на другой. Доктор физико-математических наук Виктор Пржиялковский в «Историческом обзоре семейств ЕС ЭВМ» писал, что из-за этого буксовало все направление автоматизированных систем.

Идея объединить разные машины в одно совместимое семейство витала в воздухе. К ней независимо друг от друга подходили и советские конструкторы — свой проект единого ряда предлагал Рамеев, и американская IBM. Вопрос был не в том, нужна ли унификация: с этим соглашались все стороны будущего спора. Вопрос был в том, на чьей архитектуре её строить.

01Опоздавший на год

У Рамеева был готов ответ раньше конкурентов. Ещё в апреле 1963 года пензенский НИИ математических машин защитил аванпроект семейства программно совместимых машин «Урал-11», «Урал-14», «Урал-16» — на полупроводниковой элементной базе, с единой системой команд и возможностью строить из них многомашинные комплексы. Для Рамеева вопрос унификации был не спущенной партийной командой, а ключевым принципом работы: от ламповых «Уралов» до полупроводниковых он разрабатывал машины на базе схожих элементов. Еще в 1959 году его разработки подразумевали принципы унификации устройств.

Меньше чем через год, в апреле 1964-го, IBM анонсировала семейство System360 — свою версию той же идеи. К проекту Рамеева она отношения не имела: обе команды пришли к архитектуре совместимого семейства параллельно и независимо друг от друга. Как пишет Малиновский, были и различия: в отличие от первых моделей семейства IBM-360, «Уралы» позволяли создавать системы обработки информации, состоящие из нескольких одинаковых или разных машин — ЭВМ были рассчитаны на работу в сетях. Такая архитектура позволяла в будущем наращивать мощность. Машина была прорывом и в части математического обеспечения. Как следовало из акта Госкомиссии, «впервые в СССР реализован системный подход к разработке математического обеспечения для ряда ЭВМ».

Но были и проблемы: серия «Урал» имела близкую, но не единую архитектуру, были различия и в конструктивно-технологической базе. Пржиялковский в «Истории семейства ЭВМ» отмечает, что ограничения были и в производительности — старшая модель «Уралов» могла выполнять всего 100 тысяч операций в секунду. Сравнение было не в пользу отечественной линейки — флагман IBM-360, Model 40, анонсированная в 1964 году и выпущенная в 1965, выполняла 133,3 тысячи операций в секунду.

Судьба третьего поколения советских ЭВМ встала под вопрос, среди прочего из-за страха отставания перед предполагаемым противником.

02Голоса против

26 января 1967 года состоялось совместное заседание Комиссии по вычислительной технике Академии наук (АН) СССР и Совета по вычислительной технике Госкомитета по науке и технике при Совете Министров СССР. Председателем от «академиков» был А. Дородницын, а от министерского совета — В. Глушков, который вел совместное заседание. Единственный вопрос на повестке: какой должна быть единая система ЭВМ, которую планировали создавать совместно со странами Совета экономической взаимопомощи (СЭВ)?

Большинство высказалось за то, чтобы взять за основу логическую структуру и систему команд IBM-360. Единственное особое мнение, зафиксированное в протоколе, подал сам председательствующий: Глушков считал, что заимствовать зарубежный опыт нужно, но не ценой отказа от собственных наработок. Разработчики «Уралов», во главе с Рамеевым, поддерживали эту точку зрения.

Осенью протест оформился письменно. В октябре 1967 года Рамеев с соавторами обратился в Минрадиопром (ему было поручена разработка ЕС ЭВМ). Контраргументов хватало с запасом: IBM360 была разработана в 1963–1964 годах, и по меркам 1967 года она уже начинает отставать — а к 1970-м годам архитектура американцев устареет. Рамеев писал, что их разработка не лишена недостатков. Мало того, что придется копировать старые разработки, так еще и придется доводить их до ума. Более того: решение о полном копировании IBM360 ударит по советским кадрам.

Вместо копирования он предлагал работать с архитектурой единого ряда отечественных машин на базе накопленного в стране опыта и с учетом новейших зарубежных достижений.

Разработка ЕС ЭВМ предполагалась в сотрудничестве со странами СЭВ, и позиция коллег по соцблоку о том, какой должна быть будущая унифицированная ЭВМ, тоже представляет интерес. Как пишет Малиновский, все страны, за исключением ГДР (там уже работали с IBM-360), высказались против копирования IBM-360.

Народная Республика Болгария заявляла, что математическое обеспечение IBM, пускай и является широким по объему, но неудовлетворительно по качеству — при этом нельзя рассчитывать, что советская серия будет полностью идентична и совместима с IBM-360. Специалисты Польской Народной Республики отмечали, что IBM-360 уже устарела, а эксперты Чехословацкой Социалистической Республики подчеркивали: «собственные решения являются лучшей предпосылкой для выполнения сроков и проведения неизбежных изменений в вычислительной машине».

Сторонники объединения зарубежного опыта и собственных разработок, имели собственный план. Вместо стремительно устаревающей IBM-360, они предлагали воспользоваться разработками британской ICL. Замминистра радиопромышленности Михаил Сулим уже вел переговоры с крупнейшей британской компьютерной компанией, создавшей собственное совместимое семейство «Система-4», по характеристикам не уступавшее IBM-360. В отличие от американцев, ICL была готова обсуждать сотрудничество с СССР и передавать документацию. Вокруг этой альтернативы объединились Рамеев, Лебедев, Дородницын и президент Академии наук Мстислав Келдыш. Этот же вариант считали допустимым и страны-союзники.

03Совещание, на котором всё решилось

Развязка наступила в декабре 1969 года, на совещании в Минрадиопроме, при участии главы ведомства, Валерия Калмыкова. Были подняты все аргументы как в пользу, так и против использования технологий IBM-360. Начали с ключевого: денег.

Вариант сотрудничества с ICL подразумевал передачу советской стороне всей технической документации и помощи в её освоении, как утверждал Сулим, будут нужны только небольшие переделки. При этом группа советских программистов уже стажируется в фирме, обсуждаются и перспективы совместной работы над ЭВМ четвертого поколения. Британская фирма была остро заинтересована в сотрудничестве: она планировала конкурировать с IBM за европейский рынок.

Сергей Лебедев формулировал позицию жестче других: «Система IBM-360 — это ряд ЭВМ десятилетней давности… Архитектура IBM-360 не приспособлена для больших моделей»,— говорил он на совещании. Копия, настаивал он, обречена отставать от оригинала.

Конструктор ряда ЭВМ серии «Минск» Виктор Пржиялковский, также присутствовавший на заседании, отмечал: по работе в копировании IBM уже есть прогресс: есть система из 6 тыс. микрокоманд, 90% схем ТЭЗов, 70% раскассировано, 7000 единиц конструкторской документации. При переориентировке на ICL придется переработать весь этот задел, что задержит работы на 1–1,5 года, утверждал конструктор. Деньги понадобятся тоже, как и в случае с покупкой IBM — ICL тоже придется покупать.

Келдыш возражал: «Нужно купить лицензию и делать свои машины, иначе мы повторим то, что сделали другие». Сам Калмыков колебался до последнего: «Мы не имеем машин IBM-360. И не будем иметь контактов с фирмой IBM… Но с ними [ICL] возможны прямой контакт и сотрудничество», — и всё же, вероятно, счёл риски задержки более весомыми, чем риски копирования.

По итогам заседания, Калмыков утвердил курс на архитектуру IBM/360 — при участии президента Академии наук Келдыша, академиков Дородницына и Лебедева, математика Михаила Шура-Буры. В том же месяце решение оформили и на межправительственном уровне: органы шести социалистических стран договорились о совместной разработке. Научную дискуссию заменило ведомственное решение.

Для проигравшей стороны решение обернулось разрывом с министерством. Рамеев подал заявление об отставке с поста заместителя генерального конструктора ЕС ЭВМ; по свидетельству историка вычислительной техники Бориса Малиновского, лично знавшего участников спора, вслед за ним заявление об уходе с поста замминистра подал и Сулим. Больной Сергей Лебедев специально приехал на приём к министру — переубедить его не удалось. Головной организацией по разработке ЕС ЭВМ стал НИЦЭВТ; школы оригинальной разработки — линия Лебедева, пензенская школа Рамеева — не исчезли, но их отодвинули на периферию отраслевых приоритетов.

Лебедева пытались уговорить в участии над проектом, но он отказал: «А мы сделаем что-нибудь из ряда вон выходящее!» — и продолжил работу над собственной линейкой, отдельно от Единой системы.

04«Головокружение от успехов»

К проекту такого масштаба страна еще не подходила. В работу по общему плану СЭВ включились более ста организаций и предприятий шести стран, где трудились сотни тысяч специалистов.

Три года спустя после судьбоносного заседания, в августовской передовице «Науки и жизни» от 1973 года, зампредседателя Госплана СССР Михаил Раковский, координировавший сотрудничество, оценивал работу над ЕС ЭВМ: «Наверное, не будет преувеличением сказать, что по своей сложности, масштабам, целенаправленности и концентрации усилий создание Единой системы электронных вычислительных машин является крупнейшим проектом в истории братского сотрудничества социалистических государств». О том, какой эффект IBM-360 оказала на это решение, упоминаться не будет.

Изначальный ряд состоял из семи моделей разной мощности и разного происхождения: младшая ЕС-1010 (Венгрия) выполняла 5–7 тысяч операций в секунду, ЕС-1020 (СССР и Болгария) — около 15 тысяч, ЕС-1030 (СССР и Польша) — 60–70 тысяч, ЕС-1040 (ГДР) — 250–300 тысяч, а старшая на тот момент ЕС-1060 (СССР) — около полутора миллионов. Производство распределили по специализациям: одни заводы стран СЭВ выпускали процессоры, другие — накопители и печатающую технику; из типовых плат размером 140 на 150 миллиметров с 24–72 микросхемами затем собирали панели и стойки любой модели ряда.

Решающим было не быстродействие, а стандартный интерфейс ввода-вывода — впервые машины разных стран и разной мощности могли работать с одной и той же периферией. Раньше, по выражению самого Глушкова, ставшего к тому моменту сторонником проекта, каждая машина работала только с той периферией, что была разработана специально под неё,— «как если бы выпускался трактор, который не мог бы работать с любым плугом, а только с плугом, специально для него разработанным».

Первые машины линейки, ЕС-1020 и ЕС-1030, пошли в серию к 1972 году, ещё четыре модели заводы освоили в 1973-м. На первом ряде линейка не остановилась: со второй половины 1970-х её сменила ЕС ЭВМ-2 — семь новых моделей производительностью от 20 тысяч до 5 миллионов операций в секунду, показанные на международной выставке «ЕС ЭВМ и СМ ЭВМ» в 1979 году. К началу 1980-х на этих машинах работали тысячи вычислительных центров, на них выросло целое поколение советских программистов.

Успех первых лет был не безусловным. Генеральный конструктор Единой системы Александр Ларионов в 1973 году признавал: отзывы о новых машинах были хорошими, но пользовались ими в основном коллективы высокой квалификации — те, кому доверяли первые экземпляры, чтобы помочь довести машины до ума. Массовым стандартом ЕС ЭВМ стала не сразу, а лишь ко второй половине десятилетия.

05Проценты по займу

Первые ЕС ЭВМ воспроизводили архитектуру, спроектированную в 1963–1964 годах, и вышли в серию с многолетним отставанием; каждое следующее поколение повторяло тот же цикл, так что разрыв не сокращался, а переходил из поколения в поколение.

Насколько глубоким стало отставание, показывает статистика самого проекта. По данным на 1 января 1989 года, в парке ЭВМ общего назначения СССР числилось 13 613 машин — и почти четверть из них, 24,9%, приходилась на ЕС-1022, машину технического уровня 1965 года. Борис Малиновский, изучивший состав этого парка, подсчитал: половина машин отставала от мирового уровня на 20–25 лет, оставшаяся половина — на 10–15 лет. Убытки только из-за низкой надёжности этой техники составили в 1989 году порядка 500 млн рублей.

Итог этих двадцати лет историк вычислительной техники Борис Малиновский, наблюдавший события изнутри отрасли, оценивал без обиняков: «Созданная единая система ЭВМ, воплотившая устаревшие идеи, заложенные в IBM-360, не выполнила своего назначения, не оправдала затрат и возлагавшихся на неё надежд».