Газета 'Промышленные ведомости'
Главная Подшивка Подписка Редакция Партнерство Форум
«ПВ» 4-6, декабрь 2016  -  cодержание номера 

Мифы о безнадежной отсталости в Советском Союзе
электроники и вычислительной техники

Воспоминания Валерия Торгашева,

доктора технических наук, профессора

 

Существует устойчивый миф, что из-за гонений на кибернетику СССР сначала отставал от Запада в области компьютерных технологий, а затем, в 1970-х годах, когда  было принято решение о копировании американских ЭВМ фирмы IBM,  развитие вычислительной техники вообще прекратилось. Все это не имеет никакого отношения к действительности.

Начну с того, что кибернетику никогда у нас государство не преследовало. Книга Винера «Кибернетика», изданная в США в 1948 году, уже в 1949 году была переведена и издана в СССР, правда, в открытой продаже она появилась лишь в 1958 году в результате второго ее издания, но в библиотеках была доступна и ранее.

Кратковременные «гонения» наблюдались в основном в послесталинский период.  Заключались они в опубликовании нескольких безграмотных статей в журналах «Техника молодежи» (1952), «Наука и жизнь» (1953), «Вопросы философии» (1953 г.), а также  в «Философском словаре» (1954 г.), где кибернетика объявлялась лженаукой. Однако уже в апрельском номере журнала «Вопросы философии» за 1955 год появляется сугубо позитивная статья А. И. Китова «Основные черты кибернетики», а из переизданного в том же 1955 году «Философского словаря» лживая статья о кибернетике исключается. Все эти публикации не оказали никакого влияния ни на советских ученых, ни на тематику научных организаций. Более того, видные советские ученые А. А. Ляпунов, С. А. Лебедев и В. М. Глушков получили тогда медали ИФИП - Международной федерации по обработке информации  (IFIP, International Federationfor Information Processing) «Пионеры кибернетики».

В СССР 1950-х кибернетика развивалась намного активнее, чем во многих других странах. Уже в 1948 году, когда в США только разрозненные коллективы занимались разработкой единичных образцов компьютеров, в СССР по инициативе Сталина были созданы Институт точной механики и вычислительной техники (ИТМ и ВТ) АН СССР и Специальное конструкторское бюро № 245. Их создали,  как было записано в постановлении правительства, «для разработки и внедрения в производство средств вычислительной техники для систем управления оборонными объектами».

В 1951 году была разработана первая советская цифровая вычислительная машина – малая электронно-счетная машина МЭСМ, причем сразу как промышленный образец. Первые промышленные компьютеры в США (UNIVAC 1) и Англии (Ferranti Mark 1) также появились в том же 1951 году. В 1953 году начинается серийное производство отечественных ЭВМ - БЭСМ, Стрела и М-2 для военных применений, которые находились на уровне лучших американских компьютеров того времени и существенно превосходили компьютеры других стран.

Компьютерные технологии активно развивались в СССР и в последующие годы. В 1980-х годах в рамках советской суперкомпьютерной программы разрабатывалось более 10 оригинальных проектов, семь  из которых были доведены до изготовления промышленных образцов. Большинство из них не имело даже отдаленных зарубежных аналогов. И лишь в результате распада Советского Союза все эти проекты были прекращены.

Следует отметить, что в 1950-х годах и советская электроника была на высоком уровне. Промышленное производство полупроводниковых транзисторов в США началось в марте 1958 года фирмой Fairchild Corp. при цене $150 за штуку. Информация о характеристиках советских «кристаллических триодов» была помещена в шестом номере популярного журнала «Радио» за 1955 год, а в 1956 году, на два года раньше чем в США, началось их промышленное производство. Осенью 1957 года я, будучи студентом третьего курса Ленинградского электротехнического института - ЛЭТИ, занимался на кафедре автоматики и телемеханики разработкой цифровых устройств на транзисторах П-16. К этому времени транзисторы в СССР были не только общедоступны, но и дешевы (в пересчете на американские деньги - менее доллара за штуку).

К началу 1970 года я понял, что тема надежности вычислительных устройств для меня полностью исчерпана. Создавать надежные устройства в рамках вуза было невозможно, а переходить снова в производственные организации мне не хотелось. Что касается научной составляющей проблемы, то добавить что-либо к блестящей работе Джона фон Неймана «Вероятностная логика и синтез надежных организмов из ненадежных компонент» (Сборник Автоматы, - М: ИЛ, с. 68-139, 1956), на которую я опирался во всех своих проектах, начиная с 1960 года, вряд ли было возможно. Однако одной только надежностью не исчерпывались достоинства автоматных сетей. Автоматные сети с динамической архитектурой, разработанные мною для марсохода, вполне могли рассматриваться как универсальные вычислительные машины с неограниченными возможностями по увеличению производительности. Именно о таких вычислительных машинах мечтал фон Нейман, но предпринять конструктивных шагов не успел. Поэтому в рамках данного направления было обширное поле не только для инженерной, но и для научной деятельности.

Первые шаги в новом направлении представлялись достаточно очевидными. Прежде всего, следовало выбрать название для этих новых вычислительных машин, отражающее их наиболее важное свойство и позволяющее отделить от любых других. Затем необходимо было описать архитектуру этих машин в самой общей форме, подобно тому, как это сделал Джон фон Нейман в 1945 году. Наконец желательно было, в какой-то степени, закрепить приоритет с помощью изобретений. Все эти задачи удалось выполнить в 1970 году.

Среди авторских свидетельств на изобретения, полученных мною в тот период, имеется одно с названием «однородно-рекурсивная структура» с приоритетом от мая 1970 года.
Описание архитектуры рекурсивной вычислительной машины - РВМ я подготовил еще в 1970 году в виде статьи, но с публикацией не спешил, хотя и выступал с докладами на некоторых внутрисоюзных конференциях. Дело в том, что целью моей деятельности являлось создание действующих образцов принципиально новых вычислительных машин. Научные публикации такой цели не только не способствуют, но, скорее, даже препятствуют. Как показали исследования психологов, с которыми я познакомился еще в студенческие годы, если научная или техническая идея существенно отличается от общепринятых концепций, то, в лучшем случае, она будет проигнорирована, а в остальных случаях ее воспримут крайне негативно. К тому же вопросы финансирования, необходимого для создания образцов, не решаются научной общественностью. Поэтому необходимо было найти выход на человека, способного решать организационные и финансовые вопросы, показать ему, что реализация проекта полностью отвечает государственным интересам и добавить сюда личный интерес в виде соавторства проекта. Вопрос индивидуальных авторских прав меня никогда не волновал. В 1970 году такого человека среди моих знакомых не было, но я почему-то был уверен, что он должен появиться.

В 1972 году кафедра технической кибернетики Ленинградского института авиационного приборостроения - ЛИАП, на которой я работал, разделилась на две части. Одной из этих частей стала кафедра ЭВМ, которую возглавил профессор М. Б. Игнатьев, активный и коммуникабельный человек, который быстро понял возможности РВМ. Среди его знакомых был профессор В. А. Мясников, возглавлявший отдел вычислительной техники ГКНТ СССР, который также положительно воспринял эту идею. Однако личного влияния В. А. Мясникова, несмотря на занимаемый пост, было недостаточно для серьезных организационных шагов. Обычно решения по вычислительной технике готовились в Военно-промышленной комиссии при ЦК КПСС и далее выпускались в виде совместного Постановления ЦК КПСС и Совета министров СССР.

Оснований для подобного решения по рекурсивным машинам пока не было. В 1974 году М. Б. Игнатьев предложил мне подготовить доклад по рекурсивным машинам для выступления на конгрессе ИФИП, включив в соавторы, наряду с ним и В. А. Мясниковым  академика В. М. Глушкова, который был знаком с некоторыми материалами по РВМ. Глушков имел громадный авторитет не только у нас в стране, но и за рубежом. Его фамилия гарантировала включение доклада в пленарное заседание конгресса и максимальное внимание аудитории. Поэтому я без раздумий согласился.

Следует сказать, что Виктору Михайловичу Глушкову основные идеи РВМ были близки и понятны. Он легко разглядел автоматную природу этих машин. Тем более, что еще в 1959 году на всесоюзной конференции по вычислительной технике в Киеве он рассматривал возможность использования автоматных сетей в качестве вычислительных машин. Он не сразу согласился войти в число соавторов, так как никогда ранее не ставил свою фамилию в  чужих работах. Однако здесь представлялся редкий случай существенно повысить престиж советской науки в той области, где полностью доминировали американцы.

Доклад «Рекурсивные машины и вычислительная техника», сделанный в Стокгольме в октябре 1974 года имел оглушительный успех. Это была первая фундаментальная работа в области архитектуры вычислительных машин, представленная на конгрессе ИФИП за все время его существования, и вообще первый доклад в области вычислительной техники, представленный советскими специалистами на международных форумах. О резонансе, который имел доклад, говорит тот факт, что в 1999 году в Нью-Йорке состоялся международный симпозиум, посвященный 25-летию этого доклада. Доклад послужил толчком к началу работ в области рекурсивных машин в США, Франции и Японии.

Придуманный мною в 1969 году термин начал самостоятельную жизнь. Доклад вызвал глубокую обеспокоенность в военных и политических кругах США. До сих пор там считалось, что СССР катастрофически отстал от США в области вычислительной техники. А теперь выяснилось, что там ведутся работы в области нетрадиционных архитектур, о которых в США никто и не помышлял. Поэтому в декабре 1974 года в СССР отправили делегацию из 17 человек, более половины из них были профессиональными разведчиками, представляющих CDC, ведущую американскую фирму в области высокопроизводительных компьютеров. Официальная цель поездки заключалась в рассмотрении возможностей реализации совместных советско-американских проектов в области вычислительной техники. Делегация посещает с короткими однодневными визитами Новосибирск, Таганрог и Москву, где также ведутся работы в области ЭВМ с нетрадиционной архитектурой, но основное время, почти две недели, отводится на Ленинград.

Уже на второй день переговоров я понимаю, что разговоры о совместных работах- не более чем ширма для чисто разведывательных целей. Уж больно низок оказался профессиональный уровень приехавших к нам американских инженеров по сравнению с нашими доцентами. Опасений, что американцы увезут с собой полезную информацию, у меня не было. Как показывал мой опыт, люди, привыкшие к фон-неймановской архитектуре практически не способны воспринимать автоматные сети. Виктор Глушков понял эти идеи, потому, что он был крупнейшим в мире ученым именно в области автоматов. Его книга «Синтез автоматов» была переведена на многие языки мира. Ну, а американцы тогда ничего не понимали в этом. Тем не менее, был составлен детальный двухлетний план, где американская сторона в лице фирмы CDC должна была изготовить два опытных образца, а советская сторона – программное обеспечение. Спустя несколько месяцев фирма CDC сообщила, что проект очень интересен с научной точки зрения, но коммерческие перспективы представляются неочевидными и потому фирма отказывается от проведения совместных работ, в чем я и не сомневался.

О советской микро-ЭВМ «Электроника-85». Фактически это был первый отечественный, на одной плате, миниатюрный персональный 16-разрядный программируемый на языке Бэйсик компьютер, который поставлялся на экспорт. Его существенным отличием от японского Casio FX-700P было то, что последний работал исключительно на батарейках, а наш кроме батареек использовал еще импульсный блок питания. Такой подход делал наш программируемый калькулятор практически полноценным компьютером с возможностью как стационарной работы, так и мобильной. По точности вычислений Casio FX-700P нашему в подмётки не годился. Такие возможности сделали наш микрокомпьютер (давайте называть вещи своими именами) культовой в инженерных кругах вещью. В течение всего времени выпуска (1985-2000 годы) на «Электронику-85» сохранялся ажиотажный спрос. Всего же было выпущено более 150 тысяч экземпляров этого удивительного устройства. Благодаря специальному параллельному порту, расположенному сбоку калькулятора, к нему можно было подключить (через специальный контроллер) бытовой кассетный магнитофон для загрузки программ с магнитной ленты и даже миниатюрный принтер FP-12, работающий по технологии термопечати.

К сожалению, убедить руководство министерства электронной промышленности в перспективности разработок одноплатных ЭВМ на базе имеющихся в то время в распоряжении НИИТТ шестнадцатиразрядных процессоров собственного производства К1801ВМ2 и Н1806ВМ2 совместимых по системе команд с компьютерами "Электроника 60М", завершились неудачей.


В 1986 году на очередном Съезде КПСС в связи с предстоящим семидесятилетием Великой Октябрьской социалистической революции, партийное руководство приняло решение вместо традиционных записных книжек подарить делегатам съезда книжки электронные. И сделать их было поручено НИИТТ. Под это дело в институте была открыта опытно-конструкторская работа, которая, благодаря весьма сжатым срокам её выполнения, весьма щедро финансировалась. Вот в её то рамках коллектив и сумел развить схемотехнические решения разработанного ранее микропроцессорного комплекта.. Количество его экземпляров было равно числу участников партийного форума. Поэтому машинка эта является настоящим раритетом.

Сейчас, когда DSP – сигнальный процессор можно найти в любом мобильнике или плеере, многим будет интересно узнать о первых сигнальных процессорах, разработанных в США и СССР. Считается, что первым DSP, созданным фирмой Intel в 1979 г., можно считать программируемый сигнальный процессор I2920 на одном кристалле. Он  мог подаваемый на его вход аналоговый сигнал преобразовывать в цифровой код, подвергать код цифровой обработке по запрограммированному алгоритму и преобразовывать результат в аналоговую форму, выдавая его на выход. Несколько позже в СССР на рижской «Альфе» появляется усовершенствованный аналог I2920 c серийным названием КМ1813ВЕ1. Главное усовершенствование КМ1813ВЕ1 по сравнению с прародителем intel2920 заключалось в том, что он имел аппаратную функцию умножения. Но был ли это первый советский DSP?  

Еще в далеких 1980-х у нас выпускался микроконтроллер КМ1813ВМ1, у которого было 4 канала ввода аналоговых сигналов, 8 каналов аналогового вывода и внутренняя цифровая всевозможная обработка этих аналоговых сигналов. Разрядность арифметического устройства - 27 бит, разрядность данных - 24 бита, устройства ввода - вывода аналоговые и цифровые, корпус металлокерамический. Возможно было объединение нескольких таких микроконтроллеров в одну систему. При этом возможно было реализовывать различные высоко- и низкочастотные фильтры, генераторы функций и колебаний, умножители и делители 25-разрядных двоичных чисел, аппроксимацию нелинейных функций, цифровое динамическое управление, и прочее, и прочее...

История создания советского микропроцессора TMS32010 драматична. Они отлично работали и были применены в разработке первой программируемой РЛС "Фодоком". Затем эти микросхемы начали выпускать в Минске. Это продолжалось не долго. Наступившие перемены оставили последнюю надежду на выпуск DSP.

Подавляющее большинство современных логических микросхем, в том числе процессоров, используют схемотехнику КМОП  (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник). В  технологии КМОП используются полевые транзисторы с изолированным затвором с каналами разной проводимости. Отличительной особенностью схем КМОП по сравнению с биполярными технологиями (ТТЛЭСЛ и др.) является очень малое энергопотребление в статическом режиме  - в большинстве случаев можно считать, что энергия потребляется только во время переключения состояний. Отличительной особенностью структуры КМОП по сравнению с другими МОП-структурами (N-МОПP-МОП) является наличие как n-, так и p-канальных полевых транзисторов; поэтому КМОП-схемы обладают более высокой скоростью действия и меньшим энергопотреблением, однако при этом характеризуются более сложным технологическим процессом изготовления и меньшей плотностью упаковки.

Воронежский чип КМОП 1867ВМ1 имел повышенную частоту и даже военную приемку. 
В СССР раньше американцев освоили японскую КМОП-технологию. Не было при этом слепого копирования, а технологию творчески усовершенствовали и внедрили в серийное производство многих больших интегральных схем – БИС. Или взять микросхемы средней степени интеграции 176 серии, которые разработали раньше их американских аналогов.

В начале 1980-х годов в результате совместных работ Таганрогского НИИ однородных микроэлектронных вычислительных структур (директор д.т.н., проф. А.В. Каляев) с предприятиями Министерства электронной промышленности был разработан и изготовлен процессор цифровой обработки сигналов "Девиз-3", предназначенный  для построения высокопроизводительных вычислительных систем. Он позволял решать практически все прикладные математические задачи.

Думаю, никто не будет оспаривать, что советские механические часы пользовались хорошим спросом в СССР и за рубежом и составляли заметную статью в нашем экспорте в 1960-1970 годах. Механические часы  типа  «Слава», «Полет»  были самыми тонкими в мире и отличались высоким качеством и низкой ценой, Но с появлением за рубежом первых электронных часов в начале 1970-х встал вопрос разработать в СССР наручные электронные часы, чтобы и эти часы поставлять за границу. Такая задача была поставлена перед московским НИИ «Пульсар». Главная трудность состояла в том, требовалось освоение новой для того времени технологии КМОП  БИС, без которой создание электронных наручных часов и многого, многого другого было бы невозможно.

Другая проблема состояла в выборе цифрового индикатора. Первые жидкокристаллические индикаторы имели плохую контрастность. Выбор пал на светодиодный индикатор, разработанный на «Сапфире». Для часов требовался и миниатюрный кварц на частоту 32768 Гц. Разработкой его занимался «Фотон». В кратчайшие сроки КМОП БИС часов, первые кварцы и цифровые индикаторы были освоены в серийном производстве и электронные часы поступили в продажу. Именно эти факторы предопределили революционный прорыв в создании устройств с микропотреблением, и советская микроэлектроника была тогда в авангарде этих разработок.

Такие часы были подарены Генри Киссенджеру во время его визита в Москву. Он дал им очень высокую оценку. Конечно, оценил он не только, а может быть, и не столько сами часы, сколько тот уровень, которого достигла электроника в СССР. Несколько позже появились и первые электронные часы на жидких кристаллах. Массовое их производство было освоено на минском «Интеграле». И те и другие электронные часы поставлялись на экспорт. Для сравнения, первые иностранные наручные электронные часы со светодиодным индикатором появились в 1972 г. (фирма Seiko, Япония). Та же фирма в 1973 г. предствила на всеобщее обозрение первые электронные часы с ЖКИ. Так что, о каком отставании можно говорить нашей радиоэлектроники в данной области?

На современном тогда уровне были и многие советские радиоприемники. Так, можно было бы упомянуть о радиоприемнике "Микро", который, судя по публикациям, в свое время произвел сенсацию в США. Экспортный «SOKOL» c короткими волнами трудно было купить в советском магазине, если это не «Березка», и в Англии он пользовался большой популярностью. В этом приемнике было два гетеродина, что обеспечивало его высокую чувствительность. Самый тонкий по тем временам радиоприемник «Сюрприз», который изготавливали в Чечне, тоже экспортировался за рубеж.
 

В советские автомобильные приемники, которые поставлялись за границу, устанавливался коротковолновый конвертер, работавший на 13-, 16- и  19-тиметровом  диапазонах. В экспортном исполнении рижский радиоприёмник VEF-206  имел «хулиганский» диапазон 2-3МГц и ночью можно было слушать всяких любителей-радионелегалов.

 

                                  Комментарии главного редактора газеты

Успехи в области электронной техники в СССР были, и немалые. К примеру, в  1967 году на выставке в Лондоне Советский Союз продемонстрировал первую в мире персональную электронно-вычислительную машину МИР, созданную в Институте кибернетики, которым руководил академик Виктор Глушков.  До того, как усилиями Виктора Глушкова на свет появилась эта «персоналка», ЭВМ представляли собой огромные шкафы, занимавшие несколько комнат.  МИР умещался на письменном столе. В представленном Глушковым устройстве были использованы все основные принципы работы современного персонального компьютера, так что МИР с полным правом можно назвать его прообразом. Диковинную мини-ЭВМ там же, на выставке, купили представители компании IBM.  До сих пор не вполне понятно, как советское руководство вообще разрешило вывезти за рубеж для широкого показа столь передовую разработку, а уж, тем паче, её продать.

Перечень достижений нашей страны в области электроники можно продолжить. Однако запуск новинок в производство решали чиновники всех уровней по возрастающим рангам их статуса. Но, как и в наше время, они многого просто не знали и поэтому не понимали. Вот, к примеру, Интернет впервые в мире мог также появиться в СССР, причем еще  50 лет назад.

«В ряде докладных записок в ЦК КПСС от экономистов, побывавших в США, использование вычислительной техники для управления экономикой ими приравнивалось к моде на абстрактную живопись, – вспоминал Глушков. – Мол, капиталисты покупают электронно-вычислительные машины только потому, что это модно, дабы не показаться несовременными. Это дезориентировало наше руководство».

Информационную систему из сотен ЭВМ типа МИР, соединённых в одну сеть  по тому же принципу, по которому сегодня действует Интернет, Глушков предложил использовать в качестве общегосударственной автоматизированной системы управления экономикой.

 «К этому времени у нас уже имелась концепция единой системы вычислительных центров для обработки экономической информации, – вспоминал Глушков. – Мы разработали первый эскизный проект единой государственной сети, включавший около 100 центров в крупных промышленных городах и районах, объединённых широкополосными каналами связи». Год-два, и  в СССР можно было бы отправлять электронные письма, а плановой экономикой управлял бы «Интернет Глушкова».

Советский прообраз Интернета был готов к осени 1963 года. Но в Кремле произошла внезапная смена власти, и новому руководителю – Леониду Брежневу было не до передовых разработок. «Начиная с 1964 года против меня стали открыто выступать учёные-экономисты – писал Глушков в своих воспоминаниях. – Ориентировочно стоимость проекта оценивалась в 20 млрд. рублей. Мы предусмотрели самоокупаемость затрат. За три пятилетки реализация программы принесла бы в бюджет не менее 100 млрд. рублей. Но наши горе-экономисты сбили Косыгина с толку. Нас отставили в сторону, стали относиться с настороженностью».

В США аналогичную систему продемонстрировал учёный Джозеф Ликлайдер только спустя год.

Воспоминания профессора Валерия Торгашева ограничены в основном сферой его деятельности. Но даже из них следует, что  главное его детище - рекурсивную вычислительную  машину – в ней структура динамически перестраивается под динамически меняющиеся задачи, смогли  внедрить лишь спустя много лет после получения им еще в 1970 году авторского свидетельства.

Нельзя также не согласиться с утверждением, что на наше прогрессировавшее отставание в части интегральных технологий и автоматизации проектирования больших интегральных схем не повлияло запущенное в СССР в серийное производство семейство ЭВМ фирмы IBM. Более того, это привело к сужению новых  отечественных разработок, на которые не выделялись должные средства и или они вообще блокировались монопольно действовавшим министерством электронной промышленности. Одной из загробленных перспективных разработок, которая позволила бы создавать качественные и дешевые бортовые системы сбора и обработки измерительной информации,  в том числе авионику, с использованием «старых» интегральных технологий, явилось семейство аналого-цифровых процессоров сигналов. О них рассказано в публикуемой в этом номере статье, так как проблема не потеряла своей актуальности.

 

Другие статьи номера «ПВ» 4-6, декабрь 2016

Главная Подшивка Подписка Редакция Партнерство Форум
  © Промышленные ведомости  
Rambler's Top100