Родина слонов и компьютеров: история вычислительной техники в России

Что было до вычислительных машин

Как и в других странах и регионах, нашим предкам для хозяйственной деятельности понадобились некие приспособления для ведения подсчетов, расширяющие возможности человеческих конечностей с произрастающими на них пальцами.

Одним из первых описанных в документах приспособлений такого рода стал аналог абака под названием «счет костьми», происходивший от европейского счета на линиях. И в том, и в другом случае числа раскладывались на особой разлинованной доске по разрядам (единицы, десятки, сотни, тысячи), чтобы далее с ними можно было проводить четыре основные операции. В Европе для этого обычно использовали специальные жетоны, а в России обходились косточками от слив и вишен — отсюда название метода. Иногда, впрочем, косточки тоже заменяли жетонами — пéнязями.

Со временем — в XVI веке — счет костьми стал уступать место «дощаному счету», в котором вместо горизонтальной доски с нанесенными на нее линиями стали использовать веревки с нанизанными на них косточками. Веревки протягивались внутри двух половинок плоского ящика. Это называлось «дощаной счет». В одной половине ящика проводили промежуточные расчеты, а в другой откладывали результаты. Постепенно от ящика отказались в пользу одной только рамы, веревочки заменили проволокой — и получились счеты.

Эпизод 1: Машины, помогающие мышлению, или Чиновник и перфокарты

В 1832 году служащий статистического управления Министерства внутренних дел Российской империи коллежский советник Семен Николаевич Корсаков издал собственное сочинение под названием «Начертание нового способа исследования при помощи машин, сравнивающих идеи», а также представил проект аналогичного содержания в Императорскую академию наук. Оба этих действия не принесли желаемых результатов: идеи Корсакова остались не реализованы и толком не поняты современниками, что не помешало ему дослужить в министерстве до пенсии, выйти в отставку и уехать в имение под Талдомом, где он занимался разведением лечебных растений и исследованиями в области, простите, гомеопатии, о каковом предмете он издал впоследствии несколько авторитетных книг.

А все могло бы быть иначе — Корсаков мог бы стать одним из отцов-основателей кибернетики, фигурой не менее известной, чем Чарльз Бэббидж. Ведь в своей брошюре 1832 года он описал пять устройств, призванных «расширить возможности нашего разума, равно как телескопы придают дополнительную силу нашим глазам». Его линейный, подвижный и плоский гомеоскопы, также идеоскоп и компаратор призваны были помочь сравнивать понятия и выявлять их сходства и различия, то есть выполнять функции современных компьютерных поисковых и экспертных систем.

Все это довольно внятно изложено в современном русском переводе брошюры (автор, хотя и был ветераном Отечественной войны 1812 года, писал ее по-французски), так что здесь мы их пересказывать не будем. Скажем только, что, например, с помощью таких машин врач мог бы, введя в качестве запроса набор симптомов, получить список всех болезней, при которых эти симптомы встречаются по одному или в комплексе, а также подобрать лекарства от них.

Но все это оказалось забыто на многие десятилетия: имя и работы Корсакова вспомнили лишь в 1961-м, но только чтобы снова забыть еще на два десятка лет, пока доклад о нашем герое и его идеях на одной из научных конференций не сделал профессор кафедры кибернетики МИФИ Геллий Поваров. И только в XXI веке о гомеоскопах Корсакова узнала широкая публика (по крайней мере, интересующаяся вычислительной техникой).

Перфокарты изобрели в начале XIX века во Франции для управления процессом создания узора на тканях с помощью ткацкого станка Жаккарда. Впоследствии именно они стали медиумом для ввода-вывода данных в механических вычислителях (табуляторах), а затем и в первых компьютерах. И именно табулятор — герой следующего эпизода.

Эпизод 2: Заморский гость, или Американец и российская перепись

До конца XIX века у правительства США каждые десять лет возникала весьма серьезная проблема: согласно 1-й статье американской конституции, в стране не реже, чем раз в 10 лет должна проходить перепись населения, по результатам которой, помимо прочего, определяется количество мандатов от каждого штата в Палате представителей (нижняя палата парламента) и в Коллегии выборщиков (она выбирает президента на базе волеизъявления населения штатов). По мере прироста населения страны и ее площади не только сбор данных, но и их обработка занимали все больше времени. Так, обработка результатов переписи 1880 года, данные которой считались вручную (ведь никаких приборов для этого не было!), заняла восемь лет, а на перепись 1890 года прогнозировали и того больший срок — более 10 лет.

И тут на помощь всем, кто занимался переписями населения, пришел американский изобретатель Герберт Холлерит. Увидев, как железнодорожный кондуктор пробивает компостером на билете отверстия в определенных местах, чтобы сохранить и передать коллегам информацию о пассажире, он придумал аналогичным образом заносить данные на перфокарты, чтобы те потом скармливать механической или электромеханической машине для подсчета и сохранения данных. Аппарат, получивший название табулятор Холлерита, впервые применили в США для обработки результатов переписи 1890 года и «завершили обработку данных на несколько месяцев раньше срока и с расходами намного меньше запланированного бюджета».

При чем тут Россия? А при том что в 1895 году здесь начали подготовку к первой (и, как оказалось, единственной) в истории Российской империи всеобщей переписи населения. А для сбора и обработки результатов закупили партию электромеханических табуляторов Холлерита и даже выписали самого изобретателя для настройки аппаратов и обучения операторов.

Служащие МВД переносили данные с переписных листов на перфокарты и вкладывали их в считывающий узел табулятора. Он был устроен так: сверху матрица из игл на особых подвесах, снизу — небольшие сосуды с ртутью, между ними помещалась перфокарта, если в ней было отверстие, игла касалась ртути, замыкался контакт, через иглу проходил электрический ток, аппарат учитывал полученное значение (то есть 1). Если контакт иглы со ртутью не возникал, это соответствовало нулю.

Сколько карточек было обработано в ходе всероссийской переписи, нам выяснить не удалось, зато известно, что на американскую понадобилось порядка 100 млн штук, каждая из которых была считана четыре раза.

Следующая всеобщая перепись населения прошла в нашей стране, когда она уже называлась СССР, в 1929 году. Применялись ли при обработке ее результатов табуляторы, нет никакой информации, но настольные арифмометры, механические машины для выполнения четырех основных арифметических операций, использовались почти наверняка, и они — герои следующего эпизода.

Эпизод 3: Шведское наследство, или На чем считали после счетов и до калькуляторов

В 1929 году советские предприятия освоили производство арифмометров, получивших название «Феликс» (в народе — «Железный Феликс») в честь Феликса Дзержинского, высокопоставленного большевика и создателя ВЧК — советской политической полиции. Эта модель арифмометра не была чисто советской разработкой — ее создал задолго до 1917-го Вильгодт Теофил Однер — шведский инженер и изобретатель. Он переехал в Россию в 1868 году и устроился в мастерскую на заводе своего соотечественника Людвига Нобеля (брата Альфреда — создателя, помимо прочего, динамита и премии своего имени).

Однажды Однер получил на ремонт арифмометр Тома де Кольмара — первый серийный арифмометр в истории. Он разобрался в его устройстве, придумал, как его усовершенствовать, и показал свои идеи Нобелю. Вскоре завод Нобеля стал серийно выпускать арифмометры Однера.

В 1886 году совместно с англичанином по фамилии Гиль (он же Хилл) Однер открыл собственное производство приборов и механизмов, где в 1890-м стали собирать и арифмометры. После Октябрьского переворота завод был национализирован, Однер вернулся в Швецию, а производство клонов его арифмометра со временем возобновилось (с модификациями в сторону упрощения ради повышения надежности). И «Феликс» стал на долгие годы главным помощником всех в СССР, кому по долгу службы приходилось вести подсчеты. Общий тираж «Феликса» во всех модификациях измеряется миллионами экземпляров — неудивительно, ведь его сняли с производства только в 1978-м.

В 1970-е стоимость этого 3,5-килограммового механического агрегата (полная независимость от источников питания!) составляла 13 рублей (при средней зарплате в районе 120 рублей), что было на порядок дешевле доступных на тот момент электронных калькуляторов.

Работает «Феликс» так: вводите число с помощью рычажков на верхней панели, вращаете ручку справа (количество оборотов и направление зависит от того, какую операцию вы стремитесь произвести), вводите следующее, снова вращаете — и получаете результат операции в правой нижней панели.

Эпизод 4: МЭСМ, БЭСМ, далее везде, или Советские ЭВМ и их рекорды

Со второй половины 1940-х в мире началось новое соревнование, и нет, не только в том, у кого больше ядерный арсенал, — ведущие научные державы стали создавать компьютеры. О некоторых из ранних электромеханических вычислителей — германских, британских и американских — мы уже рассказывали.

СССР не мог оставаться в стороне. И тут, что интересно, не обошлось без внутреннего соревнования, хоть и негласного. Работа над электронной вычислительной машиной в Союзе началась в 1948—1949 годах одновременно в двух местах. В Москве в Специальном конструкторском бюро №245 Министерства машиностроения и приборостроения СССР под руководством Исаака Брука взялись за ЭВМ М-1. Параллельно в Киеве под руководством Сергея Лебедева в лаборатории Института электротехники Академии наук Украины принялись за создание модели Большой электронной счетной машины (БЭСМ). Но сначала решили построить модель меньшего размера, которая должна была служить для проверки принципов работы ЭВМ. Впоследствии она начала вполне успешно решать прикладные задачи и вошла в историю как МЭСМ — Малая электронная счетная машина (хотя изначально первая буква «М» в названии означала как раз «модель»).

По некоторым данным, обе машины в декабре 1950 года обработали первые биты информации — М-1 на пару недель раньше МЭСМ. В любом случае обе ЭВМ стали одними из первых в континентальной Европе, к тому же за M-1 и еще одно первое место: если МЭСМ работала чисто на базе электровакуумных ламп (общим числом порядка 6000 штук), то в М-1 наряду с ними (а также с головками от бытового магнитофона и другими деталями трофейной техники) использовались полупроводники на основе закиси меди — «купроксы» (они же медно-закисные выпрямители; тоже трофейные). Таким образом, М-1 стала первой в мире ЭВМ с логическими схемами на основе полупроводников. Обе машины разработчики продолжали развивать и совершенствовать, и следующие поколения таких машин пошли в серию: потомок М-1 под названием М-3 — в 1959-м, а БЭСМ-2 — в 1958-м.

Эпизод 5: Модель для сборки, или Компьютеры для радиолюбителей

В сентябре 1982 года архипопулярный советский журнал «Радио» с тиражом в районе 1 млн экземпляров начал публикацию цикла статей о микропроцессоре и построении устройств на нем, а к февралю 1983-го перешел к описанию собственно компьютера для персональной сборки и того, как его собрать.

Компьютер, который любой заинтересовавшийся радиолюбитель мог бы собрать у себя дома из микросхем (общим числом порядка полутора сотен), если бы смог найти в специализированных магазинах все нужные компоненты (без шансов!), получил название «Микро-80». Он заинтересовал немалое число читателей. Они, правда, принялись писать в редакцию письма с просьбой упростить схему, и это было сделано: в 1986-м то же издание опубликовало описание персонального компьютера для сборки «Радио-86РК» (где РК — «радиолюбительский компьютер»). В нем, по крайней мере в одной из модификаций, было только 28 микросхем, но и их можно было найти лишь в главных городах страны типа Москвы и Ленинграда и с очень большим трудом, о чем читатели по существовавшей в СССР традиции снова не преминули сообщить редакции. Тогда та обратилась к предприятиям радиоэлектронной промышленности с предложением начать производство комплектов для сборки (примерно таких, как десятью годами раньше предложила компания MITS в США). И спустя несколько лет предприятия наладили-таки выпуск комплектов под названием «Электроника-РК». Приобрести их можно было за 395 рублей — на 100−150 рублей дешевле, чем редкие готовые аналоги. Для справки: средняя зарплата в СССР в 1986 году составляла 195 руб. 60 коп.

Для чего могло пригодиться такое изделие? Для изучения принципов работы ПК, обучения азам программирования на высокоуровневых языках, набора текстов, ведения простых картотек и т. п. Ну и для игр, конечно: для РК-компьютеров были доступны шахматы, змейка, тетрис, морской бой и т. д. — всего порядка полутора-двух сотен наименований. Вскоре после выхода «Радио-86РК» в продаже появились — и в куда большем количестве — его более развитые аналоги и клоны, которые к концу десятилетия уступили место IBM-PC-совместимым компьютерам.

Комплект «Электроника КР-03» представлял собой компьютер «Радио-86РК» с 2 КБ постоянной и 16 КБ оперативной памяти. Он состоял из печатной платы с компонентами, блока питания, блока клавиатуры, но не включал корпус компьютера, хотя было металлическое шасси, к которому крепились платы компьютера и блока питания, а также клавиатура. Вместо монитора предлагалось использовать телевизор.