École d'informatique soviétique de Sergey Lebedev

Sergey Alekseevich Lebedev était un académicien soviétique et le fondateur de la technologie informatique en URSS. Il a créé le premier ordinateur en Europe continentale avec un programme stocké en mémoire (MESM) et a été l'un des développeurs des premiers ordinateurs électroniques numériques avec un programme de calcul à changement dynamique. Sous la direction et la participation personnelle de ce scientifique exceptionnel, 18 ordinateurs ont été créés et 15 d'entre eux ont été produits en série.

Lebedev a été à l'avant-garde du développement et de la formation de la technologie informatique nationale. Son expérience est unique, car elle couvre la période allant de la création des premiers ordinateurs à tubes qui ont effectué des centaines et des milliers d'opérations par seconde, aux super-ordinateurs à grande vitesse sur de grands circuits intégrés.



Sergey Lebedev est né le 2 novembre 1902 dans la ville de Nizhny Novgorod. Le père Alexei Ivanovich était un auteur bien connu de l'ABC et du Dictionary of Inexplicable Words, et sa mère Anastasia Petrovna (née Mavrina, des nobles) enseignait des matières générales dans les classes inférieures de l'école publique. Dans les années post-révolutionnaires, le chef de famille a été invité à travailler comme commissaire du peuple à l'éducation et les Lebedev ont déménagé à Moscou.



Sergey Lebedev (1920)

Début du voyage

En 1921, Sergei réussit les examens externes du secondaire et entra à l'école technique supérieure de Moscou (MVTU). N.E.Bauman à la Faculté de génie électrique. Ses professeurs et superviseurs étaient d'éminents scientifiques russes en génie électrique, les professeurs Karl Adolfovich Krug, Leonid Ivanovich Sirotinsky et Alexander Aleksandrovich Glazunov. Tous ont travaillé à l'élaboration d'un plan d'électrification de l'URSS (plan GOELRO). Une mise en œuvre réussie a nécessité une recherche théorique et expérimentale unique. Lebedev était encore étudiant, mais même alors, il s'est concentré sur le problème de la stabilité du fonctionnement parallèle des centrales électriques. Les premiers résultats sur cette question se sont reflétés dans son projet de fin d'études, mené sous la direction du professeur K.A. Krug.

1928 . - -, (). , . , . 1936 . , .

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L'activité scientifique de Lebedev a noté un trait caractéristique, qui consistait en une combinaison organique d'une grande profondeur d'étude théorique avec une orientation pratique spécifique. Poursuivant ses recherches théoriques, il est devenu un participant actif à la préparation de la construction du complexe hydroélectrique de Kuibyshev.

Au début de la Seconde Guerre mondiale, Lebedev a été contraint de quitter VEI et de partir pour Sverdlovsk. Toutes les ressources du département d'automatisation ont été transférées vers des sujets liés à la défense.

Pendant un temps étonnamment court à Sverdlovsk, Alexey Sergeyevich a conçu un système pour stabiliser un canon de char lors de la visée. Ce développement a amélioré le réservoir, le rendant moins vulnérable et économisant ainsi de nombreux pétroliers. Le système vous a permis de viser et de tirer à partir d'un pistolet sans arrêter la machine. Pour son invention, le scientifique a reçu l'Ordre de la bannière rouge du travail et la médaille "Pour le travail vaillant dans la Grande Guerre patriotique de 1941-1945".



En 1945, Lebedev est élu membre à part entière de l'Académie des sciences de la RSS d'Ukraine

Après la fin de la guerre, le scientifique a commencé à mettre en œuvre un projet prévu depuis longtemps pour créer un ordinateur utilisant un système de nombres binaires. Au cours de ces années, il n'y avait pas suffisamment de publications complètes sur le système de nombres binaires et la méthode de fonctionnement des nombres binaires. La base de la construction d'un ordinateur numérique était la méthodologie pour effectuer des opérations arithmétiques dans le système de nombres binaires et les méthodes précédemment développées par Lebedev lui-même pour résoudre des problèmes mathématiques.

En 1947, Lebedev est devenu directeur de l'Institut de génie électrique de l'Académie des sciences d'Ukraine et, simultanément, a dirigé le laboratoire de l'Institut de mécanique de précision et de génie informatique de l'URSS.

MESM

En 1948, le processus de création d'un petit ordinateur électronique (MESM) a commencé. Pour des travaux scientifiques, Lebedev s'est vu attribuer un bâtiment partiellement détruit de l'ancien hôtel du monastère de Feofania (Kiev). Avec l'aide financière et le soutien du vice-président de l'Académie des sciences de la RSS d'Ukraine Mikhail Alekseevich Lavrentyev, la salle a été rénovée et équipée en laboratoire.



Le bâtiment de Feofania, où était situé le laboratoire Lebedev

Lebedev a proposé, justifié et mis en œuvre dans la première machine soviétique les principes de construction d'un ordinateur avec un programme stocké en mémoire. MESM occupait toute l'aile d'un immeuble de deux étages (60 m²) et se composait de 6 000 lampes électroniques. Il est à noter que la conception, l'installation et le débogage de la machine ont été achevés en trois ans. Dans le même temps, seuls 11 ingénieurs et 15 techniciens ont participé au développement. Alors que le développement du premier ordinateur électronique au monde, ENIAK (USA), a pris cinq ans et 13 développeurs et plus de 200 techniciens ont été impliqués.


Le diagramme unitaire du bloc mémoire du dispositif arithmétique MESM

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— (, 1951 .)



: 6 000 ( 3500 2500 )
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Le lendemain après MESM a été développé un grand ordinateur électronique (BESM). Dans la structure de l'appareil, même alors, les solutions de base typiques des ordinateurs modernes ont été mises en œuvre.

BESM avait un système de représentation binaire des nombres prenant en compte les ordres, c'est-à-dire sous forme de nombres à virgule flottante. La machine a fonctionné sur une plage de nombres allant de 10 ^-9 à 10 ⁹ . Le système de commande était à trois adresses, il comprenait 9 opérations arithmétiques, 8 opérations de transfert de code, 6 opérations logiques, 9 opérations de contrôle.



Tests de laboratoire BESM

BESM avait 39 chiffres binaires pour représenter les nombres sous la forme d'une mantisse / ordre, dont 32 bits ont été alloués pour la partie significative et 5 pour l'ordre. Une autre catégorie était réservée aux signes de la mantisse et de l'ordre. Lors de l'écriture de programmes pour la machine, la technique d'auto-modification du code a été utilisée, lorsque les parties d'adresse des commandes d'accès aux tableaux ont été directement modifiées.

L'un des développeurs de BESM Vsevolod Sergeevich Burtsev rappelle ce qui suit à propos de la machine:

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Caractéristiques BESM

Base de l'élément: 4 000 tubes électroniques, 5 000 diodes semi-conductrices
Vitesse: 8 000 opérations par seconde
Consommation électrique: environ 35 kW
Bit: 39
Fréquence d'horloge: 9 MHz
Mémoire externe: sur tambours magnétiques (2 tambours de 5120 mots chacun) et magnétiques bandes (4 à 30 000 mots)
Périphériques d'E / S: entrée de carte perforée, périphérique d'impression numérique et d'impression photo.



Un groupe de l'ITM et de la VT Academy of Sciences de l'URSS le jour de la récompense pour la création du BESM (1956)

En 1956, le BESM a reçu un prix et a été accepté par la Commission d'État pour son fonctionnement.

BESM-2, M-20 et BESM-4

En 1958, BESM a été préparé pour la production en série. L'équipe ITM & VT, sous la direction de Lebedev, a développé et présenté deux ordinateurs: BESM-2 et M-20. Leur particularité est d'avoir été développé en contact étroit avec l'industrie (notamment le M-20). Des spécialistes de l'usine et de l'institut universitaire ont participé ensemble à la création de la machine. Ce principe était bon car il améliorait la qualité de la documentation, car il tenait compte des capacités technologiques de l'usine.

L'ordinateur BESM-2 a conservé le système de commande et tous les paramètres de base de l'appareil précédent, mais la conception est devenue plus avancée technologiquement et plus pratique pour la production en série. Dans BESM-2, une mémoire à accès aléatoire sur des noyaux de ferrite a été mise en œuvre, des diodes semi-conductrices ont été largement utilisées et la conception (petit bloc) a été améliorée. Au BESM-2, des calculs ont été effectués concernant le lancement de satellites artificiels, le premier vaisseau spatial habité. C'est sur l'un des ordinateurs mentionnés que la trajectoire de la fusée qui a livré le fanion de l'URSS à la lune a été calculée.



Le BESM-2 avait environ 4 000 tubes électroniques et était assemblé sur trois racks principaux

Caractéristiques de la

base de l'élément BESM-2 : 4 000 tubes électroniques, 5 000 diodes semi-conductrices
: 20 000
: 35
: 45
: 10
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(1962 .)

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: 40 000
: 50
: 45
: 9
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-6

Le développement du BESM-6 s'est achevé fin 1965. Cette machine a été le premier super-ordinateur soviétique basé sur la base d'éléments de deuxième génération (transistors semi-conducteurs). Les circuits électroniques BESM-6 utilisaient 60 000 transistors et 180 000 diodes semi-conductrices. La base élémentaire était nouvelle pour l'époque.

BESM-6 avait un principe de gestion principal ou de l'approvisionnement en eau. Avec lui, les flux d'instructions et d'opérandes ont été traités en parallèle. Dans le développement, la mémoire associative a été utilisée sur des registres ultrarapides, ce qui a réduit le nombre d'appels à la mémoire ferritique et a permis une optimisation locale des calculs dans la dynamique du comptage. La RAM avait un bundle (8 couches) en modules autonomes, ce qui permettait d'accéder simultanément aux blocs mémoire dans plusieurs directions. Le mode de fonctionnement multiprogramme de BESM-6 a permis de résoudre plusieurs problèmes avec des priorités données. Le mécanisme matériel de conversion d'une adresse mathématique en une adresse physique a permis d'allouer dynamiquement de la RAM dans le processus de calcul au moyen de l'OS.

BESM-6 avait un processeur central de convoyeur avec des convoyeurs séparés pour le dispositif de contrôle et le dispositif arithmétique. Il a permis de combiner le traitement de plusieurs équipes à différents stades d'exécution. Il y avait un cache pour 16 mots de 48 bits (4 lectures de données, 4 lectures de commandes, 8 - tampon d'écriture). Le système d'instruction comprenait 50 instructions 24 bits.



Laboratoire de conduite des tests finaux du célèbre BESM-6

Depuis 1968, la production de BESM-6 dans l'usine de machines informatiques d'analyse (CAM) à Moscou a commencé.

Caractéristiques de la

base de l'élément BESM-6 : amplificateur paraphasé à transistor avec logique diode à l'entrée
Vitesse: environ 1 million d'opérations par seconde
Consommation électrique: 60 kW
Bit: 48
Fréquence d'horloge: 10 MHz
:
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«» -6

1967 . -6. , (1983 .) . . , -6 .

1990 . -6 , .

526

L'ordinateur 5E26 était le dernier développement de Lebedev à vie, qu'il a réussi à lancer dans la production en série.

En 1968, Lebedev a accepté la proposition de Boris Vasilyevich Bunkin, concepteur général des systèmes de missiles antiaériens pour la défense aérienne. Il a accepté de développer un complexe informatique numérique de gestion mobile (CVC) 5E26 spécialisé dans la gestion de petites tailles. Sergei Alekseevich rêvait de réaliser une telle opportunité même lors de la création de MESM. Grâce à ce travail, la plus grande réorganisation de l'institut a été réalisée. La mise en commun des ressources de nombreux laboratoires différents a conduit à la création effective de départements:
- pour les
ordinateurs à usage général - pour les ordinateurs à usage spécial (y compris l'architecture)
- pour la conception électronique
- pour les périphériques de stockage
- pour la CAO et la technologie.

Vsevolod Sergeyevich Burtsev (l'adjoint de Lebedev) a proposé l'architecture multiprocesseur du CVC 5E26, qui permet de gérer jusqu'à trois modules de processeur central et deux processeurs d'entrée-sortie d'informations spéciales avec mémoire partagée.

Structurellement, le CVC de la série 5E26 était une armoire d'une hauteur de 1885 mm, d'une largeur de 2870 mm et d'une profondeur de 655 mm, qui était placée contre la paroi du véhicule.

Le 5E26 avait un système de sauvegarde automatique très efficace basé sur le contrôle matériel. Le système a permis de restaurer le processus de contrôle en cas de dysfonctionnements et de pannes d'équipements fonctionnant dans une large gamme d'influences climatiques et mécaniques, avec un logiciel mathématique développé pour l'automatisation de la programmation.



CCV 5E261

CCV 5E26 facilement adaptable à diverses exigences de performances et de mémoire dans les systèmes de contrôle à des fins spéciales. L'appareil fonctionnait également en temps réel, équipé d'un logiciel mathématique avancé, d'un système d'automatisation de programmation efficace et de la possibilité de travailler avec des langages de haut niveau. En 5E26, une mémoire non volatile des instructions a été mise en œuvre sur les microbes avec la possibilité de réécriture électrique des informations par un équipement d'enregistrement externe, et un système de fonctionnement efficace a été introduit avec une localisation à deux niveaux de la cellule défectueuse, ce qui garantit l'efficacité de la restauration de l'équipement par le personnel de niveau intermédiaire.

En tant que circuits intégrés, principalement des microcircuits semi-conducteurs de l'une des premières séries domestiques 133 et 130 (type TTL) ont été utilisés.



(, 1964 .)

5261

: -
: 1,5
: 5,5
: 32
: 32-34
: 64-256
- 12 : 1 /.

526 - «». . «» , .

Lebedev avec sa famille

Selon les souvenirs des employés qui ont travaillé avec Sergey Alekseevich à Kiev, il était un leader idéal. Dans le travail, j'ai tout apporté à la perfection, prêté beaucoup d'attention aux bagatelles. Il n'a jamais élevé la voix et a traité tout le monde exceptionnellement de manière égale, équitable et sans parti pris. Toujours noté même les petits succès de leurs employés. Dans le processus de débogage de la machine, il n'avait pas d'égal. Lebedev a dépassé tout le monde pour comprendre les problèmes et les dysfonctionnements de la voiture.

Sergei Alekseevich tout au long de sa vie a fait un excellent travail de formation du personnel scientifique. Il a été l'un des initiateurs de la création de l'Institut de physique et de technologie de Moscou, fondateur et chef du département de génie informatique de cet institut, et a dirigé le travail de nombreux étudiants diplômés et diplômés.



Lebedev avec ses filles Catherine et Natalia

70- , 1973 . . .

3 1974 . . .

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95- . , : « 1902–1974 .… . ».