Фельдман Борис Яковлевич. От калькулятора к суперкомпьютеру

После прочтения книги Ревича и Малиновского про историю советских компьютеров наткнулся однажды на эту книгу, не смог пройти мимо и купил. Прочитать сразу, правда, желания тогда не возникло и эта книга довольно долго лежала у меня на книжной полке. Накоенц, после прочтения книги про историю возрождения Nokia, а скорее под впечатлением от серии статей Рождение советской ПРО (где о ПРО упоминается вскользь, а в основном рассказывается о компьютерах), захотелось прочитать эту книгу.

Автор работал в ИНЭУМ - институте электронных управляющих машин, основанных Исааком Семёновичем Бруком - создателем М-1, одной из первых вычислительных машин в СССР. Сейчас этот институт совмещён с фирмой МЦСТ - Московским Центром SPARC-Технологий, отколовшимся от ИТМиВТ и сформировавшимся из коллектива, который работал над суперкомпьютером "Эльбрус-3". ИТМиВТ - институт точной механики и вычислительной техники, которым руководил конкурент Брука - Сергей Алексеевич Лебедев, под руководством которого была создана другая вычислительная машина, претендующая на звание одной из первых в СССР - МЭСМ.

Калькуляторы

Поначалу автор книги занимался разработкой ЭКВМ - электронных клавишных вычислительных машин или, если говорить современным языком, калькуляторов. Понятное дело, что привычных нам микрокалькуляторов в то время не было, а первые протоипы калькуляторов основывались на транзисторах и имели отдельный массивный системный блок, сравнимый по размерам с системным блоком современного настольного компьютера. Только системный блок тех калькуляторов весил значительно больше.

Основной головной болью при разработке калькуляторов была оперативная память. Борис Фельдман стремился выпустить дешёвую массовую ЭКВМ, для чего нужно было сделать её максимально простой в изготовлении. Широко распространённая в то время память на ферритовых кольцах на эту роль не подходила - наматывать проволоку на ферритовые кольца приходилось вручную, процесс этот был не быстрый и чреват ошибками. Ошибки в количестве намотанных колец могли приводить к труднодиагностируемым сбоям.

В частности, автор рассказывает в книге об одной такой истории, где сотрудники ИНЭУМ ввели трудовую повинность для сотрудников лабораторий: для одного из проектируемых изделий каждый инженер с утра и вечером должен был намотать несколько ферритовых колец. Когда стали собирать вычислительные машины, столкнулись с спорадическими сбоями. После долгих разборок в конце-концов обнаружили, что в нескольких лабораториях наматывали ферритовые кольца с нужным соотношением обмоток, но количество колец в обмотках отличалось от количества колец, наматываемых в других лабораториях. Когда в каждом из изделий стали использовать только одинаковые кольца, сбои прекратились.

Борис Фельдман рассматривал несколько вариантов оперативной памяти для калькуляторов, а в итоге остановился на линиях задержки. Линия задержки - это кусок провода, на одном конце которого закреплён пьезоэлемент, возбуждающее в нём механические колебания, а на другом конце провода установлен пьезоэлемент, преобразующий механические колебания в электрические. Различают линии задержки с продольно-поперечными колебаниями и с крутильными колебаниями. В линию задержки можно отправить последовательность бит, которые необходимо запомнить, а на другом конце - считать их. Если нужно хранить данные постоянно, то их нужно постоянно гонять по этой линии задержки - система в чём-то отдалённо похожая на регенерацию памяти в модулях динамической памяти.

Для увеличения объёма оперативной памяти на линиях задержки можно использовать несколько линий задержки, но для синхронной работы таких линий задержки необходимо, чтобы длина всех используемых линий задержки отличалась не более чем на время, за которое по линии задержки передаётся половина бита. Кроме этого длина линии задержки зависит от перепадов температуры, из-за чего рассинхронизация может наступать при высоких температурах. То есть для исправной работы в условиях Средней Азии точность изготовления линий задержки нужно увеличить.

Стремясь к наибольшей технологичности, автор отверг варианты оперативной памяти на нескольких линиях задержки и ограничился одной.

В качестве более компактных альтернатив транзисторам были выбраны гибридные микросхемы. Стоит отметить, что микросхемы эти были не интегральными, а гибридными. Интегральные микросхемы представляют собой пластинку кремния, на которой литографическим путём сформированы рисунки из разных материалов. Такую пластинку кремния затем помещают в пластиковый или керамический корпус, выводы микросхемы привариваются к ножкам корпуса, а корпус герметизируется. Гибридные микросхемы представляют собой миниатюрные платы, на которые напаиваются миниатюрные же дискретные электронные компоненты - резисторы, транзисторы, диоды. Плата микросхемы похожа на плату современного электронного устройства с напаянными на неё деталями для поверхностного монтажа. Получившаяся плата точно так же помещается в корпус, после чего герметизируется.

Вот так выглядели микросхемы серии 201 "Тропа", о которых чуть ниже.

ЭКВМ Искра-12 были выполнены на микросхемах серии МИР-10, информацию, а тем более фотографии, которых в сети найти чрезвычайно сложно:

ЭКВМ Искра-111т разрабатывалась параллельно с другими ЭКВМ той же серии. Буква "т" в индексе означало используемые микросхемы - "Тропа".

ЭКВМ с другими буквами в индексе разрабатывались в едином конструктиве, но на основе другой элементной базы. В частности, Искра-111м разрабатывалась на базе интегральынх микросхем МОП.

Требования к конструктиву были очень жёсткими - конкуренты всеми силами пытались сделать их такими, чтобы использовать микросхемы "Тропа" в этих калькуляторах было невозможно. Основным ограничением были габариты устройства. Однако коллективу разработчиков удалось втиснуть в конструкцию больше плат, т.к. минимальное расстояние между платами и их количество не были ограничены требованиями.

Автор книги хотел использовать именно эти микросхемы, потому что их производство уже было освоено для военных нужд. Для того, чтобы автору разрешили использовать микросхемы и транзисторы, на которых они основаны, в гражданской продукции, ему пришлось согласовать с заводами-изготовителями характеристики гражданских вариантов этих микросхем. Требования к гражданским микросхемам были менее жёсткими, а смягчение требований позволило снизить цену будущих ЭКВМ. Как показала практика, автор угадал с выбором элементной базы, т.к. наладить производство его детища на заводах удалось довольно быстро. Серийное производство Искры-111м было налажено не сразу и достигло сравнимых масштабов спустя несколько лет, когда у микросхем МОП были излечены все детские болезни.

Кроме этих ЭКВМ автор упоминает мимоходом ещё одно детище, сделанное как бы между делом. На заводе скопилось большое количество микросхем серии 155. Дело в том, что для поддержания стабильного производства микросхем заводу нужно было постоянно выпускать некоторое их минимальное количество. Но потребителей для этих микросхем было не так много, в результате невостребованны "излишки" оседали на складах завода, а то и вовсе уничтожались. Чтобы исправить положение, заводу нужно было найти применение этим микросхемам. Так появилась ЭКВМ Электроника 155.

Изначально коллектив разработчиков планировал делать свои ЭКВМ для двух сфер потребителей: инженерной и финансовой. Модели ЭКВМ для инженеров должны были развиться до вычислительных устройств, умеющих вычислять разнообразные тригонометрические и логарифмическией функции, а модели для финансовой сферы должны были оснащаться печатающим устройством для печати на лентах и передачи информации по линиям связи. Такие финансовые модели ЭКВМ могли бы встраиваться в сеть для сбора разнообразной статистики, что было особенно важно в плановой экономике для отслеживания статистических показателей и оперативного решения проблем. Далее, по мере развития микроэлектронной базы, план предусматривал постепенную разработку персональных компьютеров. Однако ни тем ни дргим задумкам сбыться не было суждено. Руководству института очень не нравилась лаборатория, ведущая самостоятельную весьма успешную деятельность, не подконтрольную руководству. Конкурентам из других институтов, находящихся в ведомствах других министерств (ИНЭУМ принадлежал министерству приборостроения и средств автоматизации), не нравились успешные конкуренты.

Возможно первые персональные компьютеры, прозведённые в СССР, выглядели бы примерно как IBM 5100, в котором вместо интегрального микропроцессора использовался набор из нескольких микросхем:

Миникомпьютеры

В итоге коллективу автора книги довелось поработать над модулем памяти микропрограмм компьютера М-400, который был совместим по системе команд с заграничным мини-компьютером PDP-11.

Затем коллектив, имея опыт разработки компонентов М-400, был переключен на разработку компьютера СМ-3, совместимого с тем же PDP-11. Несмотря на совместимость и наличие документации на прототип, разработка была в целом оригинальной: воспроизводились только система команд и интерфейсы, а внутренние архитектурные решения были оригинальными. Из-за несовершенства элементной базы память микропрограмм в СМ-3 была более медленной, чем в прототипе, но благодаря оригинальным архитектурным решениям разработчикам удалось достичь производительности, аналогичной прототипу.

К сожалению, мне не удалось найти в сети фотографий именно СМ-3. Аналогичный компьютер СМ-4, который был немного быстрее и поддерживал операции с плавающей запятой, выглядел вот так:

Следующим проектом был спецпроцессор к компьютерам СМ-3 или СМ-4 для вычисления быстрого преобразования Фурье и ряда других массово-параллельных вычислений. Процессор этот разрабатывался в крайне сжатые сроки, т.к. предполагалось, что он будет использоваться при радиолокации поверхности Венеры. Нужно было спроектировать спецпоцессор, раработать аппаратуру для сопряжения спецпроцессора с компьютерами СМ, написать программное обеспечение - драйвер спецпроцессора и библиотеки, которыми можно было бы пользоваться в программах для компьютера СМ. До приёма сигналов с Венеры нужно было ещё разработать и отладить соответвствующе программное обеспечение.

Не нашёл в сети фотографий спецпроцессора, зато нашёл фотографию вычислительной системы, которая обрабатывала информацию с межпланетных космических станций Венера-15 и Венера-16 и на которой формировалась карта поверхности Венеры:

Спецпроцессоры

Интерес к спецпроцессорам заставил меня слегка погрузиться в тему. Оказалось, что этот спецпроцессор не был единственным. Некоторое количество спецпроцессоров было выпущено и для компьютеров серии ЕС:

• ЕС-1766 - макроконвейер для ЕС-1060 или ЕС-1066,
• ЕС-2335 - матричный процессор, Болгария,
• ЕС-2345 - матричный процессор, главный конструктор Арман Кучукян,
• ЕС-2700 - матричный процессор, Болгария,
• ЕС-2701 - макроконвейер, ИК АН УССР, В. М. Глушков,
• ЕС-2703 - многопроцессорная вычислительная система из 16-64 процессоров, академик Анатолий Васильевич Каляев,
• МДА ЕС-2704 - спецпроцессор, НИЦЭВТ, главный конструктор - В. У. Плюснин,
• ЕС-2706 - матричный процессор, Болгария,
• МДА ЕС-2727 - проект не завершён из-за прекращения финансирования,
• МДА ЕС-2740 - миникомпьютер, уменьшенная в 6 раз по производительности версия МДА ЕС-2704.

Также к спецпроцессорам для миникомпьютеров СМ-2М можно отнести суперкомпьютеры ПС-2000, ПС-2100, которые были разработаны ИПУ - институтом проблем управления министерства приборостроения и средств автоматизации.

Кроме вычислительных спецпроцессоров существовали также и спецпроцессоры для выполнения программ для устаревших вычислительных систем на оборудовании более современных компьютеров и спецпроцессоры для поддержки выполнения программ, написанных на некоторых языках программирования.

В качестве примера спецпроцессоров первой категории можно привести спецпроцессор для выполнения программного обеспечения компьютеров БЭСМ-6 на аппаратном обеспечении компьютеров Эльбрус - Эльбрус-1К2 и Эльбрус-Б.

Ещё одним примером спецпроцессоров одновременно первой и второй категории можно считать процессор ЕС-1035, память микропрограмм которого можно было заменить. Этим, в частности, пользовались для выполнения программного обеспечения компьютеров Минск-32. А поскольку компьютеры Минск-32 были совместимы с программным обеспечением предыдущих компьютеров серии - Минск-2, Минск-22, Минск-22М, то выполнять на процессоре ЕС-1035 можно было и программы этих компьютеров. На этом же процессоре путём замены микрокода осуществлялась поддержка выполнения программ на языке Рефал.

Примером спецпроцессора второй категрии можно считать спцепроцессор ЕС-2702, который был предназначен для выполнения программ на языке программирования Рефал. В отличие от предыдущего случая, где процессор ЕС-1035 совмещал в себе функции основного процессора и спецпроцессора, в этом случае поцессор ЕС-2702 выполнял функции только спецпроцессора и ничем другим, кроме как поддержкой выполнения программ на языке Рефал, не занимался.

Ристо Сийласмаа. Nokia. Статегии выживания

Зашёл на прошлой неделе во время обеда в книжный магазин и нашёл на книжной полке "Распродажа". В прошлом неоднократно читал новости про компанию Nokia и помнил, что она теперь стала производителем сетевого оборудования для операторов связи. Но новости обычно разнесены во времени, так что подробности и логика событий выветриваются из памяти. Интереснее было бы прочитать всю историю в сжатом виде и с подзабытыми подробностями. К тому же, новости рассказывают журналисты, а в книге излагается история от непосредственного участника событий, надо полагать, с объяснением логики и внутренними деталями, которые на момент их актуальности хранились в тайне. В общем, решил ознакомиться. Книга изначально продавалась по цене 567 рублей, а купил я её в итоге по цене 340 рублей.

Рассказывать особо нечего, история довольно известная, но кое-какие моменты из книги всё-таки освежили память. Когда на рынок сотовой связи ворвалась Apple со своим iPhone, правила игры изменились. Ценность приобрели не столько устройства, сколько удобные операционные системы и связанная с ними инфраструктура - разнообразные сервисы и магазины приложений. Вторым игроком, которому более-мене удалось попасть в струю, стала Google, которая купила компанию-разработчика операционной системы Android, интегрировала эту операционную систему со своими сервисами и продолжила её развивать.

У Nokia же в активе были традиционные кнопочные телефоны с разнообразными вариантами операционной системы Symbian, не связанными в единую экосистему. Естественно, в Nokia работали не дураки и они не были согласны просто так сдаться. Забегая вперёд, можно сказать что каждая из попыток удержания рынка Нокией могла бы оказаться успешной, если бы была предпринята заметно раньше. Они просто оказались недостаточно расторопными для того, чтобы среагировать на изменившиеся правила игры.

Итак, во-первых Nokia предприняла попытки усовершенствовать операционную систему Symbian, сделав её более удобной в использовании, и выпустить смартфоны с сенсорным экраном, как у Apple.

Во-вторых, Nokia пыталась выпустить смартфоны с операционной системой Maemo, основанной на Debian GNU/Linux. Впоследствии Nokia объединила усилия с Intel, который работал над аналогичной операционной системой для мобильных устройств на базе Linux - Moblin. Объединённая система получила название MeeGo.

К слову, потомок этой операционной системы сейчас принадлежит Ростелекому и имеет название Аврора. Аврору в России позиционируют как операционную систему для мобильных устройств в госсекторе. Дело важное и нужное - работа российских чиновников не должна зависеть от решений иностранных коммерческих компаний, которые во-первых вынуждены соблюдать разнообразные санкционные политики, а во-вторых, могут поставить под удар работу госструктур неоднозначными решениями в плоскости развития системы - объявить устаревшими те или иные подсистемы, внедрять спорные лицензионные соглашения, предоставляющие неограниченный доступ к информации, обрабатываемой устройствами и иным образом влиять на работу чиновников. Однако вернёмся к книге.

В-третьих, когда и предыдущие две попытки создать новую операционную систему не увенчались успехом, Nokia объединила усилия с Microsoft. В этом тандеме Nokia занялась аппаратной начинкой, а Microsoft - программным обеспечением. В итоге на рынок вышли мобильные телефоны серии Lumia с операционной системой Windows Phone. Эти смартфоны оказались в общем-то весьма конкурентоспособными по своим потребительским качествам, за исключением одного - практически полного отсутствия приложений, которых у iPhone и Android к тому времени накопилась критическая масса. Люди, купившие iPhone или Android, были просто не готовы отказываться от привычных им приложений, а разработчики не видели выгоды делать приложения для новой платформы, имеющих мизерную долю на рынке мобильных устройств.

Осознание последнего факта привело руководство Nokia к логичному решению избавиться от актива, стремительно теряющего свою стоимость. Покупателем бизнеса мобильных телефонов Nokia стала Microsoft, которая, кстати, не упустила возможностью воспользоваться лазейкой в договоре о партнёрстве с Nokia и выпустила планшеты под управлением операционной системы Windows Phone, вероломно войдя тем самым на вотчину Nokia. Изначальное соглашение предусматривало, что Nokia не будет заниматься разработкой мобильных операционных систем, а Microsoft не будет выпускать мобильные устройства.

Переговоры о продаже бизнеса мобильных телефонов Nokia были сложными и дважды срывались. В первый раз сделка сорвалась даже не будучи в достаточной мере обсуждённой - обе стороны настолько расходились в оценке стоимости актива, что не были готовы пойти на уступки. Microsoft предложила настолько низкую цену, что Nokia посчитала её оскорбительной. Во второй раз обе стороны обосновывали суммы в своих предложениях, проводя детальную оценку каждой составляющей из всего портфеля - оценивался каждый патент и каждое подразделение разных сфер бизнеса. В итоге обе стороны сошлись на приемлемой сумме, ударили по рукам, но сделка не была одобрена советом директоров Microsoft. Дело было в том, что Стив Балмер, бывший в это время руководителем Microsoft и заключивший сделку, не держал в курсе деталей переговоров совет директоров. Совет директоров посчитал сделку недостаточно прозрачной и она сорвалась. В третий раз сделка всё-таки состоялась. На этот раз Стив Балмер чувствовал свою вину в предыдущей неудачной попытке и Nokia удалось провести сделку на более выгодных для себя условиях. Кстати, по информации из этой книги, Стив Балмер затем покинул руководящий пост в Microsoft именно из-за допущенной им оплошности при второй попытке заключения сделки. Совет директоров решил, что Стив Балмер поступил излишне самостоятельно и устранил его от руководства компанией.

Теперь стоит рассказать о том, что же осталось у Nokia после того, как они продали свой бизнес мобильных телефонов. Дело в том, что у Nokia кроме этого был солидный пул патентов, приносящий доход, был собственный геосервис с навигатором, и самое главное - совместное с Siemens предприятие по разработке оборудования беспроводной связи. Это предприятие долгие годы было на положении младшей сестры у мачехи - оно год за годом приносило убытки, но с доходом Nokia от основной сферы деятельности это не было большой проблемой. Однако за последние годы предприятие пережило реструктуризацию, в результате которой впервые за долгие годы оно вышло на уровень самоокупаемости. Siemens давно желал продать свою долю в совместном предприятии, а Nokia её выкупила.

На рынке телекоммуникационного оборудования Nokia соперничала с Lucent-Alcatel, но обе эти компании были далеко не самыми крупными игроками. Далеко впереди них находились Ericsson и Huawei, а слияние Nokia с Lucent-Alcatel позволило бы занять второе место, обойдя Huawei. Дополнительным плюсом было то, что у Lucent-Alcatel хорошо обстояли дела с оборудованием для проводной связи, беспроводное оборудование приносило им убытки. У Nokia дела обстояли ровно наоборот - беспроводное оборудование приносило прибыль, а вот на рынке проводного оборудования Nokia почти не была представлена. Nokia заняла выжидательную позицию, не спеша объединяться с конкурентом раньше времени. И эта тактика сработала - по прошествии времени Nokia укрепила свои позиции, а Lucent-Alcatel наоборот сдала, что позволило Nokia говорить уже не слиянии в равных долях, а о приобретении Lucent-Alcatel.

Кстати говоря, Lucent-Alcatel в свою очередь тоже была образована слиянием французской компании Alcatel и американской компании Lucent, которая была осколком AT&T, образовавшимся после деления этого гиганта на несколько независимых компаний в результате антимонопольного разбирательства. Бизнес AT&T по разработке телекоммуникационного оборудования получил название Lucent. Описание этой истории можно найти в книге Тима Ву Главный рубильник. Кстати, знаменитые исследовательские лаборатории Белла Bell Labs, в которых работали, например, такие знаменитые личности как Уильям Шокли, Кен Томпсон, Денис Ричи, Роб Пайк, в результате дробления AT&T тоже вошли в состав Lucent.

После приобретения Lucent-Alcatel совместное предприятие получило название Nokia Lucent Alcatel и в целом стало себя позиционировать как предприятие в области интернета вещей - оборудование для связи и геосервисы в идейном плане наилучшим образом можно было объединить именно такой идеей. В книге, однако, вскользь упоминалось, что бизнес геосервисов в конечном итоге был продан консорциуму автопроизводителей.

Интересно, что впоследствии Microsoft продала выкупленный у Nokia бизнес по разработке мобильных телефонов союзу финской компании HMD и дочерней компании тайваньской Foxconn. HMD проектирует сотовые телефоны, смартфоны и планшеты под брендом Nokia, а их производством занимается дочерняя компания Foxconn. Смартфоны и планшеты теперь работают под управлением операционной системы Android.