А вот и обещанное продолжение. Вчера мы полюбовались на подарок, изготовленный более полувека назад для одного из деятелей электронной промышленности. Сегодня же, можно сказать, подарок получили все, кто интересуется историей компьютеров.

До наших дней сохранилось немало персональных компьютеров советского выпуска. Машин среднего класса уже гораздо меньше, а большие (скажем, ЕС ЭВМ) известны в единичных экземплярах. От самых же первых образцов электронной вычислительной техники, как долго считалось, остались только описания и фотографии. Оказывается, это не так! В Институте точной механики и вычислительной техники все эти годы хранились подлинные узлы от самых первых отечественных машин, созданных ещё в 1950-х. Недавно мне выпала возможность побывать там и увидеть всё своими глазами.

Первый великан

Начну сразу с главного сокровища — деталей от Быстродействующей электронной счётной машины Академии наук СССР, или просто БЭСМ.

БЭСМ — первая «большая» ЭВМ в нашей стране, не столько буквально (хотя она действительно была огромной), сколько в плане её возможностей. Это был уже не макет или лабораторный образец, как более ранние МЭСМ и М-1, а полноценный универсальный компьютер, обладавший максимальной производительностью, достижимой при уровне технологий тех лет.

Машина была построена в 1952 г. под руководством пионера советской вычислительной техники — Сергея Лебедева. В апреле 1953-го её приняла Государственная комиссия, которую возглавлял академик Мстислав Келдыш.

С этого момента и до самого выключения в 1960 г. БЭСМ эксплуатировалась практически круглосуточно. Огонь, вода, воздух, земля: не было стихии, где для машины не нашлось бы задач. Рассчитать динамику водородного взрыва или конструкцию плотины, траекторию космического корабля или оптимальную крутизну канала в грунте — ЭВМ выполняла любую работу, которая была для человека слишком сложной или слишком скучной. Четыре тысячи радиоламп заменяли сотню тысяч людей-вычислителей.

В восторге от новой машины были не только «физики», но и «лирики»: со временем БЭСМ научилась проигрывать музыку, отображать несложную графику и даже автоматически переводить длинные тексты с языка на язык. И всё это — при оперативной памяти, вмещавшей лишь 2048 чисел и команд. Сегодня даже в самых простых смарт-часах ресурсов в тысячи раз больше!

Знаменитый в будущем космонавт Георгий Гречко, который в середине 1950-х занимался расчётами для ракетной техники, вспоминал, как дневал и ночевал возле БЭСМ. Окна в машинном зале были открыты даже зимой, чтобы не допустить перегрева уникального научного инструмента.

Половина времени машины, — скажем, всё дневное время, — принадлежала атомщикам. Почти всё ночное — нам, ракетчикам. Когда мы ночью заканчивали считать, общественный транспорт уже не работал, а машин у нас, естественно, не было, поэтому приходилось спать там же. Было холодно, и, чтобы согреться, изобретали разные способы. Вплоть до того, что спали в коридоре: там лежали ковровые дорожки, в которые можно было завернуться и так пролежать до утра.

Мне особенно запомнилось утро, когда расчёты, наконец, были закончены <...>. Я взял ленту, на которой она была записана, вышел из института, и дождался, когда откроется гастроном напротив. Там продавали сосиски, а у нас в Подлипках сосисок не было. Я купил сосисок, положил их в сетку вместе с этой лентой и поехал на электричке в Подлипки.

Результатом их с БЭСМ ночных бдений стала траектория выведения космического аппарата, который сегодня весь мир знает как «Спутник-1».

Но когда БЭСМ морально устарела, мало кто подумал о том, чтобы сохранить её для истории. Тогда умы инженеров занимали новые вычислительные машины — более быстрые, более совершенные, более экономичные. «Старушка» БЭСМ (которой на тот момент не исполнилось и десяти лет) на их фоне уже смотрелась динозавром. Большая часть машины была безвозвратно утрачена — но тем ценнее сохранённые части.

Остались важные детали всех её ключевых блоков: от процессора — более десятка оригинальных ламповых ячеек, от оперативной памяти — запоминающая электронно-лучевая трубка, от долговременного хранилища — магнитный барабан весом более центнера, предок современных жёстких дисков.

Самая же крупная деталь от БЭСМ — это... дверь. Алюминиевая сдвижная дверь со стеклом, которая позволяла защитить хрупкие электронные лампы, но в то же время легко и быстро обеспечить доступ для их обслуживания. Таких дверей в машине было несколько, но сохранилась одна.

Спасибо ЭВМ за мирное небо

Ещё среди уникальных находок в ИТМиВТ — детали от машин, как принято говорить, «специального назначения». Прежде всего это ламповые блоки от ЭВМ «Диана», М-40 и М-50, которые использовались в системах противоракетной обороны. С помощью ЭВМ этой серии 4 марта 1961 года впервые в мире удалось сбить боевой блок баллистической ракеты другой ракетой, запущенной на перехват в точку упреждения. Обеспечить необходимые точность и скорость расчёта могла только быстродействующая ЭВМ. А ещё между М-40 и М-50 была организована первая в нашей стране компьютерная сеть. Многие «мирные» технологии имеют военное происхождение...

Машина М-40, кстати, чуть не провалила задачу из-за ненадёжности элементной базы. В самый ответственный момент одна из электронных ламп сгорела. Только благодаря мгновенной реакции сотрудников ИТМиВТ удалось заменить блок, перезапустить компьютер и успешно послать ракету. Но в целом уже было очевидно, что время электронных ламп проходит. Новые компьютеры проектировали на основе полупроводниковых приборов — транзисторов и диодов.

Именно такую элементную базу имела БЭСМ-6 (1967) — одна из лучших советских ЭВМ, имевшая производительность до 1 миллиона операций в секунду. Для сравнения: БЭСМ в модификации 1955 года могла выполнять 8–10 тысяч операций в секунду, то есть всего за 12 лет производительность возросла стократно! Никакая другая техника не развивалась в XX веке быстрее, чем вычислительная.

Именно узнаваемое «каре» основных стоек этой машины было воссоздано в сувенире, который я показывал вчера. Первые БЭСМ-6 ещё имели оперативную память на ферритовых сердечниках, которая занимала с десяток немаленьких шкафов, а поздних моделях память уже была выполнена на микросхемах.

На микросхемы вскоре перешла почти вся вычислительная техника. Следующие суперкомпьютеры разработки ИТМиВТ — «Эльбрус» — были выполнены как раз на базе средних и больших интегральных схем. На первый взгляд выходит немного комично — «большая маленькая схема», но речь, как и в случае с БЭСМ, идёт не о физическом размере, а о её большой сложности, то есть большом количестве элементов, входящих в её состав, — и, соответственно, больших возможностях. «Эльбрусы» в основном имели военное назначение — в частности, одна из таких машин до начала 2020-х (!) обеспечивала работу знаменитой радиолокационной станции «Дон-2Н».

Наверное, у вас назрел очевидный вопрос: а куда же всё это попадёт теперь? Отвечаю: всё, что вы видите на фотографиях, станет экспонатами Политехнического музея. Теперь его коллекция вычислительной техники, и без того самая полная в стране, станет ещё богаче. На самом деле я показал далеко не всё, что удалось найти в ИТМиВТ. Есть ещё книги, фотографии, открытки, макеты, памятные вещи...

Вот такой получился роскошный подарок ко Дню информатики, который мы будем отмечать завтра — 4 декабря. Спасибо генеральному директору ИТМиВТ А.В. Князеву и руководителю центра прикладных разработок Е.В. Смирнову — без них эта передача не состоялась бы. Я как исследователь невероятно рад и предлагаю вам порадоваться вместе со мной!

Можете сказать, что это старческое брюзжание, но я правда не представляю, чтобы в наш век пластика и 3D-принтеров кто-то заморочился и изготовил такую шикарную вещь из нержавеющей стали, стекла и других долговечных материалов. Любуйтесь: сувенирная модель советского компьютера БЭСМ-6, причём не простая, а с секретом.

Если нажать на рычажок, прозрачные дверцы поднимутся вверх (точь-в-точь как у настоящей ЭВМ), а за ними откроются ряды «ячеек». Если нажать на любую из кнопок на панели управления, из шкафа выдвинется конкретная миниатюрная плата. Они сделаны из текстолита (всё по-взрослому!), но вместо рисунка дорожек на них вытравлены поздравления юбиляру, написанные сотрудниками разных отделов.

Сделали этот роскошный сувенир к 60-летию Ганса Исидоровича Шлосберга. Увы, интернет ничего не знает об этом деятеле — хотя личность явно была не рядовая, если судить по подарку. А нашёл я его почти случайно, разбирая запасы, оставшиеся после закрытия одного музея при институте. О том, что ещё удалось там обнаружить, я расскажу в следующем посте.

Я уже рассказывал про выставку, посвящённую Сергею Лебедеву и его главному детищу — компьютеру БЭСМ-6. Естественно, мне не могли не задать вопрос «А можно ли запустить на нём Doom?».

Давайте разбираться!

Вообще запуск Doom на не предназначенных для того устройствах — это уже своего рода спорт. На чём только не заставляли работать легендарный шутер 1993 года — умные часы, банкоматы, принтеры, фотоаппараты, научные калькуляторы... Кто-то вспомнит даже тест на беременность, но я посмотрел внимательно — в том опыте он использовался только как экран, так что незачёт.

В любом случае, на фоне таких смешных девайсов мощнейшая ЭВМ своего времени, рассчитывавшая ответ на главный вопрос Вселенной термоядерные реакции и изменения климата в масштабах всей планеты, уж наверняка должна выступить достойно? А вот, оказывается, не всё так просто.

Первая трудность очевидна: Doom предназначен для компьютеров с совершенно иной архитектурой. Взять исполняемый файл готовой игры нельзя, нужно обращаться к исходному коду. Отдельные фрагменты игрового движка написаны на языке ассемблера для процессоров x86, которые по системе команд с БЭСМ-6 несовместимы. Основная часть, впрочем, написана на C, и в принципе C-компилятор под БЭСМ-6 существует, хотя и скорее экспериментальный. В любом случае, тем, кто захотел бы запустить Doom на тёплом ламповом транзисторном суперкомпьютере, пришлось бы потратить немало труда, адаптируя и отлаживая код игры.

Но даже если эту работу удалось бы успешно завершить, следом встал бы вопрос вычислительных ресурсов. БЭСМ-6 показывала хорошую производительность в научных расчётах, для которых характерны операции с плавающей запятой. Иными словами, она могла с равной точностью обрабатывать очень большие и очень малые числа и не тратить время на их преобразование.

Но движок Doom в основном использует операции с фиксированной запятой либо вовсе целочисленные. То, что БЭСМ-6 имеет разрядность 48 бит против 32 бит у процессоров 1990-х годов, тоже особенно ни к чему: точность для динамичных игрушек не важна, важна скорость. Например, в первой PlayStation все координаты вершин вообще могли быть только целочисленными — и ничего, на ней вполне прилично смотрелись 3D-игры своего времени (включая тот же Doom).

Минимальная конфигурация для запуска игры на PC (и играть на ней было страданием — дядя пожил, дядя помнит) — процессор i386 с частотой 33 МГц и 4 Мб оперативной памяти. Такой камень имеет производительность около 4,3 MIPS (миллионов операций в секунду), тогда как БЭСМ-6 — всего 1 MIPS, да и памяти у советской машины только 800 Кб, если пересчитать с машинных слов на байты.

К тому же ЭВМ 1960-х годов, рассчитанная на пакетное решение задач с выводом результатов в текстовом формате, просто не имела достаточно быстрых периферийных устройств для отображения игровой графики. Иными словами, пришлось бы изобретать для неё ещё и какой-то аналог RAMDAC (преобразователя битовой карты в памяти в видеосигнал).

В общем, ответ на вопрос «А можно ли?» — «А нельзя!». И это лишний повод задуматься о скорости прогресса в вычислительной технике. Даже игрушка 30-летней давности, которую, кажется, уже можно запустить даже на брелке для ключей, оказалась слишком требовательной для одного из мощнейших суперкомпьютеров 1960-х годов. И это не проблема конкретно БЭСМ-6: её заграничные современники вроде CDC 6400 тоже не справились бы с задачей. А ведь это были машины стоимостью в миллионы советских рублей и миллионы долларов.

Сильно ли грустили работники советских НИИ от того, что не могли отстреливать какодемонов в 35 fps? Едва ли. У них было достаточно игр, которые ЭВМ тех лет вполне могли потянуть, причём я сейчас не о Tetris или Pac-Man. Первые игры для больших машин начали появляться в СССР ещё в 1970-х. Самая ранняя — предположительно игра в слова, похожая на «Балду». Известно, что она могла самообучаться, запоминая слова, составленные игроками. По легенде, это же её и погубило: шутники-программисты научили программу матерным словам, и когда начальство увидело, что компьютер выдаёт нецензурщину, играть запретили. Текст этой игры пока не найден.

До наших дней дошли логическая игра «Калах» (популярная в США разновидность игр типа манкала, или «игр в зёрна»), игра «Волки и овцы» на упрощённом поле и игра «Посадка на Луну». Это локализованная версия игры Lunar Lander, изначально написанной на языке Fuckall Фокал для миникомпьютера DEC PDP-8 в 1969 году. Единственное, чем управлял в ней игрок, это расход топлива. Отслеживая скорость и массу модуля и его высоту над поверхностью Луны, нужно было менять интенсивность сжигания горючего, чтобы в итоге совершить мягкую посадку. Если вы обсчитались, игра писала, что «на Луне возник новый кратер глубиной N футов».

Да, в те времена с геймерами никто не сюсюкался.

В целом нельзя сказать, что советские программисты были изолированы от мирового развития игровой индустрии. Окольными путями в СССР попадали исходные тексты культовых западных игр, в частности, Colossal Cave Adventure и Star Trek. Их переводили на русский язык, адаптировали к имеющемуся оборудованию, иногда даже совершенствовали. По воспоминаниям сотрудников, когда в конце 1980-х в Институте точной механики и вычислительной техники появилась версия Star Trek, в которой можно было соревноваться друг с другом, работа на несколько дней оказалась парализована.

Ну а с массовым распространением IBM PC-совместимых персоналок начался современный этап развития игровой культуры, но это уже, как говорится, совсем другая история.

Когда в начале 90-х в Институте прикладной математики им. Келдыша решили насовсем выключить и демонтировать БЭСМ-6, программисты не смогли расстаться с ней просто так. От имени машины, с которой они работали почти 25 лет, было написано прощальное стихотворение. Оно обладает удивительным свойством: если его читать, невидимые ниндзя начинают резать лук! А кто не ощутит такого эффекта, тот, наверное, и над «Муму» не плакал.

Итак, всё кончено! Судьбой неумолимой
Я, бедная, обречена на слом.
Ещё вчера была необходимой,
Теперь, увы, зовусь «металлолом».

О люди, вспомните, как я для вас трудилась,
Не ведая ни отдыха, ни сна.
Какой я благодарности добилась?
Моя жилплощадь вам теперь нужна.

Не счесть всего, чего я насчитала,
Я честно делала всё, что могла.
Людей в ракетах в космос посылала,
Их жизнь и безопасность берегла.

Я четверть века отдала науке,
А по людскому счёту выйдет век.
Теперь я поняла, предвидя муки,
Что ты неблагодарен, человек.

Я не могу уйти от участи ужасной
Быть заживо разъятой на куски.
Но, ожидая час последний, страшный,
Себя я утешаю — не грусти!

Останусь я в задачах, мной решённых,
В открытиях и в ваших степенях,
В толстенных монографиях учёных...
Но кончен труд, простимся мы на днях.

Не прекратится счёт, когда меня не станет,
Машины лучшие на белом свете есть.
Тем, кто меня с любовию помянет —
Спасибо им!

Прощайте, БЭСМ-6.

* * *

Я решил, что важно всё-таки оставить фото оригинальной распечатки, пусть даже оно в плохом качестве. Аутентичный шрифт АЦПУ-128 (алфавитно-цифрового печатающего устройства), такого же древнего, как и сама ЭВМ. В нём установлен барабан, который вращается со скоростью 420 об/мин, и если управляющие сигналы для молоточков синхронизированы неидеально, будет наблюдаться такой разлёт. Но здесь это получилось похоже на прыгающий почерк умирающего.

Стихотворение сохранил для истории Дмитрий Флитман.

К счастью, не все БЭСМ-6 были уничтожены. Про одну из сохранившихся машин я писал раньше, в конце поста есть видео с ней.