Малая электронная счетная машина

4 декабря мы отмечаем День информатики в России. Но что это за праздник, как он появился? В этом интересно разобраться, если знать, что днем рождения российской информатики принято считать 4 декабря 1948 года — то есть за 14 лет до того момента, как сам термин «информатика» был предложен советским ученым Александром Харкевичем.

Один из первых проектов отечественной вычислительной техники связан с именами двух изобретателей — Исаака Брука и Башира Рамеева. 4 декабря 1948 года Государственный комитет Совета министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство зарегистрировал изобретение ученых: цифровую электронную вычислительную машину.

К этому событию всех активных участников прогресса в области вычислительных машин привели черты характера, которые и сегодня востребованы у ИТ-cпециалистов — любопытство, стремление к новым знаниям и самообразованию, желание улучшить существующие технологии. Давайте вспомним, как всё было, ведь даже спустя 70 лет история про машину и мотивацию остается актуальной.

Два изобретателя

Авторское свидетельство на «Автоматическую цифровую электронную машину»

Исаак Брук начал заниматься научными исследованиями еще в студенческие годы, а дипломную работу посвятил новым способам регулирования асинхронных двигателей. После учебы Брук участвовал в создании новой серии асинхронных двигателей и в решении задач параллельной работы электрогенераторов.

В 1935 г. Брук занялся исследованиями в области расчета режимов мощных энергетических систем. Для их моделирования он создал расчетный стол переменного тока — аналоговую вычислительную машину. Год спустя учёный выполнил работу для Комиссии прикладной математики и группы технической механики Отделения технических наук АН СССР по анализу существовавших в мире на тот момент машин для решения дифференциальных уравнений.


Механический интегратор для решения дифференциальных уравнений в нефтяной промышленности. Источник

В то время ученый уже понимал, что «думающие» машины стали насущной необходимостью, и есть все необходимые элементы для их создания. Брук знал о проекте механического интегратора, построенного Ванновером Бушем в Массачусетском технологическом институте — пример «успешной» машины, применявшейся при расчете траектории стрельбы корабельных орудий.

В 1939 году под руководством Брука был создан механический интегратор, позволяющем решать дифференциальные уравнения до 6-го порядка. Подобных вычислительных машин в СССР еще не было.

Сложность задачи легко вообразить по описанию устройства: более одной тысячи зубчатых колёс, стойки с перемычками и отверстиями для осей располагались в зале площадью около 60 кв. м., а введение условий задачи, заключавшееся в установке шестеренок на определенные места, занимал от нескольких суток до нескольких недель. Фотография интегратора сохранилась и в настоящий момент находится в экспозиции электронных вычислительных машин Политехнического музея.

В годы войны Брук продолжал заниматься «умными» машинами: изобрел синхронизатор авиационной пушки, позволявший стрелять сквозь диск вращающегося винта самолета.

После войны ученый практически всё свое время посвятил вычислительным устройствам. Он создал прибор для приближенного решения дифференциальных уравнений Пуассона-Лапласа, электрический минимизатор, электронный регулятор частоты. Всё больше было понимания, что для повышения точности и скорости работы нужно переходить к электронным вычислительным машинам.

В это же время Брук начал сотрудничать с инженером Баширом Рамеевым (в дальнейшем известным конструктором вычислительной техники серии «Урал»). Рамеева исключили из Московского Энергетического института как «сына врага народа», что не помешало ему заняться самообразованием и устроиться на работу в Центральный научно-исследовательский институт связи.

Во время отечественной войны изобретатель предложил способ обнаружения с самолета затемненных объектов по инфракрасному излучению, проходящему через зашторенные окна, а также изобрел релейное устройство для включения громкоговорителей в случае воздушной тревоги.

В начале 1947 г. Рамеев узнал о том, что в США создана первая в мире электронно-вычислительная машина «ЭНИАК», и заинтересовался этой областью науки. Рамеев обратился к Бруку и в мае 1948 г. был принят инженером-конструктором в Лабораторию электросистем Энергетического института АН СССР.

История машины

Проект автоматической вычислительной машины был представлен Бруком совместно с Рамеевым в августе 1948 года. Через несколько месяцев, в октябре, ими были представлены детально проработанные предложения по организации в Академии Наук лаборатории для разработки и строительства цифровой вычислительной машины.



В проекте, который на тот момент представлял собой только документ (описание на 16 страницах и чертежи на трех листах), даже без прототипа устройства, было дано описание принципиальной схемы машины, определены арифметические операции в двоичной системе счисления, и управление работой машины от главного программного датчика, считывающего программу, записанную на перфоленту. Программа вводилась в машину, а результаты вычислений выдавались на другой ленте, и полученная информация снова вводилась в машину для следующего цикла.

Авторское свидетельство № 10475 от 4 декабря 1948 г., выданное на имя И.С. Брука и Б.И. Рамеева Государственным комитетом Совета министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство, было первым в СССР зарегистрированным актом изобретения в области электронной вычислительной техники.

Всего за год совместной работы Брук и Рамеев подготовили и отправили более 50 заявок на изобретение различных узлов ЭВМ. Некоторые им даже вернули, поскольку в Госкомитете по изобретениям не хватило специалистов-экспертов в этой новой отрасли. Среди прочего изобретатели предложили способ перевода чисел из десятичной системы в двоичную и обратно, а также пришли к выводу, что в памяти машины может храниться не только информация, но и программа.

Позднее Рамеев использовал эти наработки для создания машины «Стрела», первой ЭВМ, освоенной в промышленном производстве в СССР. Под руководством Рамеева были разработаны арифметическое устройство машины и память на магнитном барабане. Для элементной базы были впервые выбраны электронные лампы, а не реле.

Карьера Брука сложилась не менее удачно. Он стал первым директором Института электронных управляющих машин (ИНЭУМ) АН СССР, где под его руководством были созданы малые цифровые вычислительные машины М-1, М-2, М-3, М-4, М-5, М-7-200 и М-7-800.

Другие проекты

Не имея возможности детально изучить американские проекты, советские ученые, тем не менее, пришли к схожим решением. Однако Брук и Рамеев не были гениальными одиночками. Академик АН Украины Сергей Алексеевич Лебедев в том же 1948 г. в Киеве начал теоретические семинары по разработке Малой Электронной Счетной Машины (МЭСМ) — одной из двух первых советских ЭВМ, способной выполнять 50 операций в секунду (запредельная производительность по меркам того времени).

В 1948 году усилиями 12 инженеров, 15 техников и монтажниц началась сборка первого отечественного компьютера. Устройство, сделанное, как и последние зарубежные образцы, на базе электронных ламп, занимало комнату площадью в 60 м^2. В конструкции было так много элементов, что при первом запуске машины выделилось слишком много тепла и для охлаждения пришлось даже разобрать часть кровли.

В МЭСМ было использовано порядка 6 тысяч различных электронных ламп, а мощность потребления электроэнергии достигала 25 кВт. Программирование выполнялось с помощью ввода данных с перфолент или набора кодов на штекерном коммутаторе. Вывод данных производился посредством электромеханического печатающего устройства или путем фотографирования.

Появление праздника

Хотя публичная демонстрация возможностей МЭСМ произошла только в 1951 году, Лебедев начал работу практически одновременно с Бруком и Рамеевым. Так в честь кого и на какую дату объявлять праздник? Ответить на этот вопрос удалось в рамках проекта Международного компьютерного общества IEEE Computer Society по созданию всемирной истории развития информатики.

Российский национальный подкомитет IEEE Computer Society подготовил историографию советской и российской информатики, проверил множество документов и провел встречи с живыми свидетелями того времени, когда создавались первые советские электронные цифровые вычислительные машины, с целью установить хронологию основных событий.

На основе этой работы было подготовлена статья «Computers in Russia: Science, Education, and Industry», а в 1998 году, к 50-летию со дня регистрации машины Брука и Рамеева, предложено отмечать именно 4 декабря как День российской информатики.