- Электронных вычислительных машин единая система
-
Ленточные накопители ЕС-5017Компьютеры серии ЕС ЭВМ (Единая система электронных вычислительных машин, произносится «еэ́с эвээ́м») являлись аналогами компьютеров фирмы IBM System/360/370, выпускавшихся в США c 1964 года. Были программно и аппаратно (аппаратно — только на уровне интерфейса внешних устройств) совместимы со своими американскими прообразами.
Содержание
Предпосылки возникновения серии ЕС ЭВМ
Страницы из руководства по эксплуатации отечественной ЭВМ М-20. Один из предметов споров в 1960-х: допустима ли такая документация для военной техники?В середине 1960-х годов в СССР в области вычислительной техники выявился ряд проблем, а именно:
- общее количество ЭВМ было явно недостаточным;
- производились десятки различных несовместимых друг с другом моделей ЭВМ, что затрудняло решение крупных вычислительных и организационных задач; для осуществления проектов АСУ (автоматизированных систем управления) была крайне желательна унификация компьютерных средств;
- ориентация отечественных ЭВМ того времени исключительно на численные расчёты и отчасти на управление оборудованием, а также ориентация вычислительной техники на специалистов в области математики и физики (см. иллюстрацию);
- значительным было отставание в области системного программирования: в то время в СССР всё ещё нормой были работа без операционной системы и программирование непосредственно в машинных кодах (даже без ассемблера);
- бедность периферийного оборудования.
Назревала необходимость «большого скачка» — перехода к массовому производству унифицированных ЭВМ, оснащённых большим количеством стандартизированного программного обеспечения и периферийного оборудования. Для решения этой задачи в 1966 г. в народнохозяйственном плане появилось задание МРП разработать аванпроект по ОКР «Ряд», сформулированное начальником Главного управления по вычислительной технике МРП М. К. Сулимом.[1]
Первоначально разработка аванпроекта была поручена Институту точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ). Отчёт, представленный институтом в середине 1966 г., не удовлетворил министерство, поскольку показал отсутствие интереса авторов отчёта к созданию такого ряда машин в СССР. В результате Министерство радиопромышленности приказом от 22.02.1967 г. поручило руководство разработкой аванпроекта Конструкторское бюро промышленной автоматики (КБПА), проявившему гораздо бо́льший интерес.
С вопросами по составу и характеристикам периферийного оборудованием было всё более-менее ясно: материалы по этим вопросам, представленные НИИсчётмаш ещё для отчёта ИТМ, практически не вызвали дискуссий. Наибольшие споры вызвали принципы организации будущего «ряда»: логическая структура процессоров, система команд, принципы связи с внешними устройствами — то, что позднее стали называть «архитектурой ЭВМ».
В целом результаты дискуссии сводились к тому, что целесообразно взять за основу архитектуру широко распространённой на Западе системы IBM System/360:
- Архитектура ЭВМ в то время не подлежала патентованию, патентовалось лишь её конкретное исполнение, которое — по причине действовавшего эмбарго на экспорт вычислительной техники[2] — предполагалось создать самостоятельно
- Большинство элементов этой архитектуры были уже известны отечественным разработчикам
- Данную архитектуру приняли и успешно разрабатывали независимо уже несколько ведущих зарубежных фирм — Siemens (ФРГ), и даже ROBOTRON в ГДР.[3]
- Согласно исследованиям ИПМ АН СССР, программы, составленные для IBM/360, требовали в 1,5-2 раза меньше памяти, чем аналогичные для БЭСМ-6, «Весна», М-20.[1]
- В серии IBM System/360 был впервые реализован ряд уникальных для того времени перспективных решений: универсальная архитектура, ориентированная как на расчёты, так и на обработку данных; линейка совместимых моделей ЭВМ различной производительности; байтовая адресация памяти. Кроме того, IBM System/360 была одной из первых систем с виртуальной памятью (в отдельных моделях System/360, а позже во всех моделях System/370) и первой системой (не считая исследовательских прототипов), в которой была реализована концепция виртуальных машин.
Главный вопрос для сторонников клонирования, фактически, был в том, возможно ли скопировать аппаратную часть системы без полной технической документации, или же её целесообразнее реализовать заново «с нуля», одновременно дополнив и улучшив.
В качестве альтернативных вариантов рассматривалось сотрудничество на равноправных условиях с какой-либо из западноевропейских фирм. Академик А. А. Дородницын, сторонник этого варианта, в качестве партнёра рассматривал английскую фирму ICL.[3][4] Руководство IBM, которое он же принимал в стенах ВЦ РАН, от подобного сотрудничества отказалось.[4]
Свою роль сыграла и презентация, сделанная в США для советской правительственной делегации во главе с премьер-министром А. Н. Косыгиным в 1971 г., демонстрировавшая успешное повсеместное использование линии IBM System/360.
Развитие серии ЕС ЭВМ
Специально для этого проекта был создан Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники (НИЦЭВТ). Значительная часть работы НИЦЭВТа состояла в клонировании оригинального программного обеспечения IBM System/360, множество сотрудников были заняты исследованием дизассемблированного машинного кода оригинального компьютера и его адаптацией.
К счастью, фирма IBM поставляла значительную часть ОС в виде исходных текстов, что дало возможность доработать систему, устранить многие ошибки в коде системы и ввести дополнительные возможности. Поздняя система ОС ЕС 6.1.9 была уже гораздо стабильнее оригинала OS/360 21.8 (последней системы линии). Новая отечественная ОС ЕС 7 уже не имела прямого IBM-овского аналога, представляя собой увязанные в единый пакет Систему Виртуальных Машин (СВМ, аналог VM) и Базовую Операционную Систему (БОС, не имевшую IBMовского аналога и представлявшую собой развитие ОС ЕС версии 6).
В ЕС ЭВМ скопирована была только архитектура системы, аппаратная же реализация была создана заново. На надёжность и эксплуатационные характеристики этой серии отрицательно влияло низкое качество отечественных компонентов.
Модели, технические характеристики и конфигурации
Первые компьютеры появились в 1971 году. Выпускались, в частности на заводах в Казани и Минске. Последние машины были выпущены в 1998 г. (ЕС-1220). Всего было выпущено свыше 15 000 машин ЕС ЭВМ.
Компьютеры серии ЕС ЭВМ входили, в соответствии с годами выпуска, в т. н. «Ряд 1», «Ряд 2», «Ряд 3», «Ряд 4». К «Ряду 1» (аналог серии IBM System/360) принадлежали модели 1010, 1020, 1030, 1032, 1040, 1050, 1060 (на самом деле выпускалась в рамках Ряд 2) и основанные на них усовершенствованные модели, напр., ЕС-1022. К «Ряду 2» (аналог серии IBM System/370) принадлежали модели 1015, 1025, 1035, 1045, 1055, 1065. К «Ряду 3» принадлежали модели 1036, 1046, 1066, 1068.
В сериях устройств Ряд 3 и особенно Ряд 4 был запланирован и частично реализован ряд технических усовершенствований, не имевших аналогов в СССР. Последние машины серии ЕС выпускались уже под лицензией и с использованием оборудования принтеры, накопители на магнитных лентах, накопители на магнитных дисках.
Имели чёткое разделение функциональных блоков: стойка с процессором, стойка (или стойки) с оперативной памятью, и т. д. Для обозначения блоков и периферийных устройств, от процессора и памяти до периферии, была установлена специальная числовая классификация. Так, коды устройств — накопителей на магнитных дисках начинались с цифр 50ХХ (напр., модели 5061, 5066), коды дисплеев — с цифр 7ХХХ (напр., модель 7927), и т. д.
Для установки и размещения всех блоков компьютера требовалось отдельное помещение (или даже несколько помещений) площадью не меньше 25—30 м², со специальным фальшполом (для прокладки под ним всех соединительных кабелей), и с системами вентиляции и охлаждения.
Технические характеристики вкратце описывались быстродействием процессора (от десятков тысяч до миллионов операций в секунду по смеси Гибсона), а также объёмом оперативной памяти — ориентировочные значения от 64 кб на самых первых и младших моделях до 16 Мб у последних по времени выпуска старших моделях. Периферийные устройства были взаимозаменяемы, но процессоры, память и т. п. — нет.
Характеристики некоторых моделей ЕС ЭВМ[5][6][7][8]
Модель Начало
выпускаПроизводительность,
операций в секундуЁмкость ОЗУ,
КбайтЦикл ОЗУ,
мксРяд 1 ЕС-1010 1971 2,75 * 103 8 - 64 1 ЕС-1012 ЕС-1020 1972 2 * 104 64 - 256 2 ЕС-1021 1972 4 * 104 16 - 64 2 ЕС-1022 1975 4 * 104 128 - 512 2 ЕС-1030 1973 6 * 104 256 - 512 1.5 ЕС-1032 1974 2 * 105 128 - 1024 1.2 ЕС-1033 1976 2 * 105 512 - 1024 1.25 ЕС-1040 1971 3.5 * 105 128 - 1024 1.25 ЕС-1050 1973 5 * 105 256 - 1024 1.25 ЕС-1052 1978 7 * 105 1024 - 8192 Ряд 2 ЕС-1060 1977 2 * 106 2048 - 8192 0.65 ЕС-1015 ЕС-1025 1979 6 * 105 256 1.5 ЕС-1035 1977 1.5 * 105 256 - 1024 1 ЕС-1045 1979 8 * 105 1024 - 4096 1 ЕС-1055 1979 6 * 105 1024 - 2048 1.14 ЕС-1061 1983 8192 ЕС-1065 1984 Ряд 3 ЕС-1036 1983 4 * 105 2048 - 4096 ЕС-1046 1984 1.3 * 106 4096 - 8192 1 ЕС-1066 1986 4.5 * 106 8192 - 32768
(для двухпроцессорной версии)0.4 ЕС-1087.20 1988 1.5 * 107 32768 - 294912
(с двумя блоками расширенной ОЗУ ЕС-3948)ЕС-1007 1986 1024 - 4096 Ряд 4 ЕС-1130 1994 ЕС-1181 1994 ЕС-1220 1995 Все модели ЕС ЭВМ Ряд-1, Ряд-2 и Ряд-3, как и их прототипы фирмы IBM, имели с точки зрения программиста 32-разрядную архитектуру с 24-разрядной шиной адреса, что позволяло адресовать максимум 16 мегабайт физической оперативной памяти. Для того времени это был очень большой объём. В более поздних моделях IBM шина адреса была расширена до 31 разряда, а затем введён 64-разрядный режим, но эти изменения в серии ЕС ЭВМ были воспроизведены только в единичных предсерийных машинах Ряда-4. Следует так же упомянуть о ЕС-1220, формально входящей в Ряд-4, реально же представляющую собой адаптированную версию IBM System/390 с 64-битным процессором производства IBM и периферией отечественной сборки, во многом так же из импортных комплектующих.
Программное обеспечение
Компьютеры обычно работали либо под управлением однозадачной операционной системы ДОС ЕС (обычно, ранние/младшие модели), либо многозадачных операционных систем ОС ЕС, СВМ (Система виртуальных машин), TKS и МВС (более продвинутые модели), все эти системы были аналогами продуктов IBM. Операционная система СВМ была совмещена с ОС ЕС в версии 7.
Все компьютеры были многопользовательскими (хотя самые простые модели — скорее, теоретически).
Для начала работы с операционной системой требовалась сложнейшая процедура генерации операционной системы из дистрибутива, с настройкой для работы на конкретном экземпляре компьютера в конкретной конфигурации (процессор, память, каналы) и всей его периферии, и, затем, невероятно трудоёмкая установка и наладка (общее затрачиваемое время — до нескольких недель). В разработанной в ГДР TKS эта проблема была решена напрямую: система ставилась без генерации с готового загрузочного образа. В ОС ЕС версии 7 и входящей в её состав СВМ проблема решалась более хитроумным путём: генерацию и установку новой версии системы можно было производить на виртуальной машине под управлением старой версии, а затем просто перенести с виртуальной машины на реальную.
Для компьютеров серии ЕС ЭВМ разрабатывались также другие операционные системы, но сколько-нибудь широкого распространения они не получили. Так, например, в МГУ для ЕС-1010 и ЕС-1011 была разработана ОС MISS. Также существовала Мобильная Операционная Система МОС ЕС, представлявшая собой реализацию ОС Unix на ЕС ЭВМ. Но Unix в те времена считался упрощённой «системой для домохозяек» (буквальная цитата из [9]) в сравнении с «настоящими» системами МВС, ОС ЕС и СВМ, поэтому за рамки академических экспериментов МОС ЕС практически не вышла.
Для решения прикладных задач использовались языки программирования Фортран, Кобол, ПЛ/1. Для запуска программ и управления заданиями имелся специальный язык [10].
Подавляющее большинство пользователей ЕС ЭВМ использовали Фортран и ПЛ/1. Последний был внедрён как универсальный язык, обладавший более широкими выразительными возможностями, однако, из-за очень высокой сложности написания компилятора и значительной сложности изучения языка, не получил значительного распространения вне мэйнфреймов.
Кооперация в СЭВ
Ряд моделей и многие периферийные устройства выпускались в кооперации с другими социалистическими странами (ГДР, Венгрия, Болгария, Чехословакия, Румыния, Польша, Куба). Целью этого было, прежде всего, достижение объединенного научного и производственного потенциала, сравнимого с Западом.[11]
В ГДР, наиболее технически и научно развитом после СССР члене СЭВ, разработками и производством по проекту ЕС занимался научно-производственный комбинат «ROBOTRON», специально объединённый из множества предприятий, уже успешно производивших до этого ЭВМ серий «Роботрон» и «R» и разнообразную периферию.
В Чехословакии координация работы проводилась под эгидой созданного в 1969 г. «Объединённого коллективного предприятия по автоматизации и вычислительной технике» — ZAVT. Производственные мощности включали национальное народное предприятие ТЕСЛА, заводы «Зброевка», организации по сбыту и обслуживанию «Kancelarske stroje» в Чехии и «Datasystem» в Словакии и ещё ряд предприятий, разбросанных по всей стране. Научный потенциал был представлен рядом научно-исследовательских институтов.
Венгрия занималась в основном научными и техническими разработками (в том числе в области организации вычислительных сетей), а также подготовкой технических кадров и разработкой ПО (именно венгерские специалисты, оставшиеся после развала СЭВ без работы, организовали там в 90-х гг. крупнейший в мире центр копьютерного underground’а Virus Exchange).
Польша до вступления в проект уже активно разрабатывала ряд моделей ЭВМ семейста ORDA, периферийно совместимых с различными модификациями IBM/360 и ICL-900 (в том числе по совместным проектам). В рамках ЕС Польша производила машины ЕС-1030, ЕС-1032 и ЕС-1045, а также периферию — в первую очередь, устройства для работы с перфокартами.
Прочие страны СЭВ, не имевшие столь развитых научных и технических наработок, использовались в основном как производственная база для периферии. Крайне широко практиковалось обучение студентов за рубежом, в том числе по обмену.[11]
Не обходилось без внутренних трений: так, возник серьёзный внутренний скандал, когда обнаружилось, что разработанная в ГДР машина 1040 оказалась быстрее и стабильнее советской 1050 (были построены всего два экземпляра) и даже экспортируется в Западную Европу. Ряд соучастников по разработке осуществлял тихий саботаж проекта[уточнить], например разработанные в ВНР младшие модели ЕС-1010 и ЕС-1011 не были совместимы с остальной серией, так как при их создании было осуществлено клонирование французского компьютера системы Mitra, совершенно не совместимого с System/360.
Роль ЕС ЭВМ в развитии отечественной информатики
Роль ЕС ЭВМ в развитии отечественной информатики неоднозначна.
На начальном этапе появление ЕС ЭВМ привело к унификации компьютерных систем, позволило установить начальные стандарты программирования и организовывать широкомасштабные проекты, связанные с внедрением программ. До этого программы, как правило, эксплуатировались исключительно организацией-разработчиком, а внедрение было затруднительным из-за разнородности компьютерной техники по стране. Без подобного рода унификации постановка глобальных задач типа АСУ была бы просто невозможна.
В целом, внедрение ЕС ЭВМ позволило сократить отставание отечественной компьютерной отрасли от США по ряду позиций (проектирование архитектуры аппаратно-программных комплексов, разработка программного обеспечения, системотехника, применение ЭВМ для управления данными), а по отдельным направлениям даже выйти на лидирующие позиции (разработка матричных процессоров, разработка эффективных методов интеграции нескольких ОС на одной ЭВМ).
Ценой этого было повсеместное свёртывание собственных оригинальных разработок и попадание в зависимость от идей и концепций фирмы малых машинах и на персональных компьютерах, которые становились всё более и более популярны. В то время мало кто имел взвешенную оценку достоинств и недостатков различных архитектур, и точки зрения, как правило, сводились к двум полярным мнениям: «персоналки — это несерьёзно, солидные задачи надо решать на солидных машинах» и «большие ЭВМ — это каменный век, мы сейчас быстренько всё перепишем на персональном компьютере». К сожалению, у части специалистов такая однобокость во взглядах не преодолена до сих пор.
На позднейшем этапе, в 1990-е годы, наступил переломный момент. Отечественная промышленность, вступившая в глубокий экономический и структурный кризис, не смогла создать ни аналогов, ни заменителей ЕС ЭВМ на новой элементной базе. В итоге произошёл полный переход на импортные компьютеры и окончательное свёртывание программы по разработке отечественных компьютеров, возникли проблемы переноса технологий на современные компьютеры, модернизации технологий, трудоустройства и переквалификации сотен тысяч специалистов.
Причины трудностей, связанных с внедрением ЕС ЭВМ
- Объективные трудности мировой компьютерной индустрии, связанные с выработкой единых норм и стандартов на программы и оборудование;
- Эмбарго на продажу компьютерной техники, объявленное Советскому Союзу после ввода советских войск в Афганистан 1980, что затрудняло апробацию альтернативных решений;
- Недостаточный анализ опыта и ошибок компьютерной индустрии капиталистических стран, который вполне был представлен в литературе, отчего те же ошибки повторялись с ещё более пагубными последствиями;
- Неправильная ориентация на экономию процессорного времени вместо экономии общих затрат — (времени программистов, исследователей и персонала) для разработки проектов:
- На начальном этапе не уделялось внимания средствам для подготовки и отладки программ — перед программистами и пользователями ставились жёсткие условия готовить задания без единой ошибки, а объёмы человеческой работы для выполнения этих требований не имели значения, это приводило к крайней неэффективности использования компьютера;
- На позднем этапе общей тенденций стало распределение процессорного времени путём создания многотерминальных станций, при этом недостаточное внимание уделялось организации диалога и развитию графических устройств, отчего в дальнейшем серия ЕС стала неконкурентоспособна по отношению к значительно менее мощным малым машинам и персональным компьютерам.
Неупорядоченные факты и суждения о ЕС ЭВМ
- Посетивший в конце 70-х СССР классик программирования Э. Дейкстра сказал в своём публичном выступлении в Большом зале Академии наук в Ленинграде, что он считает крупнейшей победой США в холодной войне тот факт, что в Советском Союзе производятся компьютеры фирмы
- Следует отметить, что в период первоначального создания ЕС ЭВМ мировая практика не распространяла авторские права на программное обеспечение. Его копирование было не эксклюзивной затеей СССР, а было также осуществлено многочисленными западными конкурентами Siemens, японские Fujitsu и Hitachi, несколько других фирм. Таким образом, обвинения советских разработчиков в каком-то особом цинизме, нарушении авторских прав и т. д. не имеют под собою серьёзных оснований.
- Экономический развал, произошедший в годы Перестройки, послужил причиной массового вывода из эксплуатации ЕС ЭВМ. Громадный объём установленного программного обеспечения оказался ненужным, новое разрабатывалось уже в основном для персональных компьютеров. Там, где требовалось продолжение работы именно на мейнфреймах — происходила замена на более производительные и надёжные западные модели, в том числе бывшие в употреблении. Разработчики из бывшего СССР не смогли долго бороться за рынок — они лишились госзаказов, средств на разработку, нередко их организационные структуры подвергались приватизации и ликвидации. Наиболее серьёзные специалисты перешли на работу в 1990-ых годов.
- Финалом жизненного цикла ЕСовских мейнфреймов стала их массовая скупка в целях извлечения из них драгоценных металлов. В составе комплектующих машины имелось несколько десятков граммов золота и порядка одного или нескольких килограммов серебра. В период с 1990 по 1993 годы свыше 90 % эксплуатировавшихся в СССР мейнфреймов ЕС ЭВМ оказались демонтированы и утилизированы в этих целях.
Примечания
- ↑ 1 2 В. В. Пржиялковский Исторический обзор семейства ЕС ЭВМ. Виртуальный компьютерный музей.
- ↑ Сергей Чертопруд Научно-техническая разведка от Ленина до Горбачёва. — "ОЛМА-Пресс", 2002. — С. 239.
- ↑ 1 2 В. К. Левин Очерк становления Единой системы ЭВМ. Виртуальный компьютерный музей.
- ↑ 1 2 Ю.Г. Евтушенко, Г.М. Михайлов, М.А. Копытов История отечественной вычислительной техники и академик А.А. Дородницын // Информационные технологии и вычислительные системы : журнал. — 2001. — № 1. — С. 3-12.
- ↑ В. Бройдо, О. Ильина Архитектура ЭВМ и систем: Учебник для вузов — СПб.: Питер, 2005. 720 с ISBN 5-469-00742-1
- ↑ В. И. Грубов, В. С. Кирдан, С. Ф. Козубовский; отв. ред. Г. Е. Петухов Справочник по ЭВМ — Киев: «Наукова думка» 1989
- ↑ Е. А. Дроздов, В. А. Комарницкий, А. П. Пятибратов Электронные вычислительные машины единой системы. М.: Машиностроение, 1976
- ↑ Электронных вычислительных машин единая система / Большая Советская Энциклопедия
- ↑ Орлов В. Н. и др. Мобильная операционная система МОС ЕС. — М.: Финансы и статистика, 1990. 208 с ISBN 5-279-00356-5
- ↑ Пантелеев А. Г. Об интерпретаторе с языка Лисп для ЕС ЭВМ. — Программирование, 1980, No 3, с. 86-87
- ↑ 1 2 Александр Нитусов Вычислительная техника стран СЭВ. Виртуальный компьютерный музей.
См. также
Ссылки
- K. Джермейн. IBM/360. Пер. с англ. Изд. 2-е, стереотип. — М.: Мир. 1973 г. — 870 с
- Виртуальный компьютерный музей: Семейство ЕС ЭВМ
- Музей истории отечественной вычислительной техники
- Эмулятор ЕС ЭВМ «Букет»
- Эмулятор ЕС ЭВМ xSeries S/370
- The Hercules System/370, ESA/390, and z/Architecture Emulator
- Г. С. Цейтин «Итоги освоения ОС ЕС (заметки пользователя)» (1983)
- А. И. Волков «Об общей оценке роли машин серии ЕС ЭВМ»
Wikimedia Foundation. 2010.
