Sekolah Komputasi Soviet, Sergey Lebedev

Sergey Alekseevich Lebedev adalah seorang akademisi Soviet dan pendiri teknologi komputer di Uni Soviet. Dia menciptakan komputer pertama di benua Eropa dengan program yang disimpan dalam memori (MESM) dan merupakan salah satu pengembang komputer elektronik digital pertama dengan program komputasi yang berubah secara dinamis. Di bawah bimbingan dan partisipasi pribadi ilmuwan yang luar biasa ini, 18 komputer diciptakan, dan 15 di antaranya diproduksi secara massal.

Lebedev berada di garis depan pengembangan dan pembentukan teknologi komputer dalam negeri. Pengalamannya unik, karena mencakup periode dari penciptaan komputer tabung pertama yang melakukan ratusan dan ribuan operasi per detik, hingga komputer super berkecepatan tinggi pada sirkuit terintegrasi besar.



Sergey Lebedev lahir pada 2 November 1902 di kota Nizhny Novgorod. Pastor Alexei Ivanovich adalah seorang penulis terkenal ABC dan Kamus Kata-Kata yang Tidak Dapat Dipahami, dan ibunya Anastasia Petrovna (nee Mavrina, dari para bangsawan) mengajar mata pelajaran umum di kelas bawah sekolah negeri. Pada tahun-tahun pasca revolusi, kepala keluarga diundang untuk bekerja ketika Komisaris Pendidikan Rakyat dan Lebedev pindah ke Moskow.



Sergey Lebedev (1920)

Mulai dari perjalanan

Pada tahun 1921, Sergei lulus ujian luar untuk sekolah menengah dan memasuki Sekolah Tinggi Teknik Moskow (MVTU). N.E.Bauman di Fakultas Teknik Listrik. Guru dan pengawasnya adalah ilmuwan Rusia terkemuka di bidang teknik listrik, profesor Karl Adolfovich Krug, Leonid Ivanovich Sirotinsky dan Alexander Aleksandrovich Glazunov. Semuanya bekerja pada pengembangan rencana elektrifikasi USSR (rencana GOELRO). Implementasi yang sukses membutuhkan penelitian teoretis dan eksperimental yang unik. Lebedev masih mahasiswa, tetapi bahkan kemudian ia fokus pada masalah stabilitas operasi paralel pembangkit listrik. Hasil pertama pada masalah ini tercermin dalam proyek kelulusannya, yang dilakukan di bawah bimbingan Profesor K. Krug.

Pada tahun 1928, Lebedev menerima diploma insinyur listrik dan tetap mengajar di almamater asalnya, sementara secara bersamaan memegang jabatan rekan peneliti junior di All-Union Electrotechnical Institute (VEI). Di universitas inilah ia mengepalai laboratorium jaringan listrik, di mana ia terus bekerja pada masalah keberlanjutan. Subjek laboratorium secara bertahap diperluas, mencakup juga masalah regulasi otomatis. Dan sebagai hasilnya, pada tahun 1936, sebuah departemen otomasi dibentuk atas dasar, yang ditugaskan untuk dikelola oleh Sergey Alekseevich.

Pada saat ini, Lebedev sudah menjadi profesor dan penulis (bersama-sama dengan Peter Sergeevich Zhdanov) dari monograf "Stabilitas operasi paralel sistem listrik", yang dikenal luas di kalangan insinyur listrik.



Lebedev di kantornya

Aktivitas ilmiah Lebedev mencatat fitur karakteristik, yang terdiri dari kombinasi organik dari kedalaman studi teoritis dengan orientasi praktis tertentu. Melanjutkan penelitian teoretis, ia menjadi peserta aktif dalam persiapan pembangunan kompleks pembangkit listrik tenaga air Kuibyshev.

Pada awal Perang Dunia II, Lebedev terpaksa meninggalkan VEI dan pergi ke Sverdlovsk. Semua sumber daya dari departemen otomatisasi dialihkan ke topik pertahanan.

Untuk waktu yang sangat singkat di Sverdlovsk, Alexey Sergeyevich merancang sistem untuk menstabilkan senapan tank ketika membidik. Perkembangan ini meningkatkan tangki, membuatnya kurang rentan dan dengan demikian menghemat banyak tanker. Sistem ini memungkinkan Anda membidik dan menembak dari senapan tanpa menghentikan mesin. Untuk penemuannya, ilmuwan dianugerahi Orde Spanduk Merah Buruh dan medali "Untuk Buruh yang Berani dalam Perang Patriotik Hebat tahun 1941-1945."



Pada 1945, Lebedev terpilih sebagai anggota penuh Akademi Ilmu Pengetahuan dari SSR Ukraina

Setelah perang berakhir, ilmuwan mulai mengimplementasikan proyek yang telah lama direncanakan untuk membuat komputer menggunakan sistem bilangan biner. Pada tahun-tahun itu, tidak ada publikasi yang cukup lengkap tentang sistem bilangan biner dan metode operasi pada bilangan biner. Dasar untuk membangun komputer digital adalah metodologi untuk melakukan operasi aritmatika dalam sistem bilangan biner dan metode yang sebelumnya dikembangkan oleh Lebedev sendiri untuk memecahkan masalah matematika.

Pada tahun 1947, Lebedev menjadi direktur Institut Teknik Listrik dari Akademi Ilmu Pengetahuan Ukraina dan, pada saat yang bersamaan, memimpin laboratorium di Institut Mekanika Presisi dan Teknik Komputer Uni Soviet.

MESM

Pada tahun 1948, proses menciptakan komputer elektronik kecil (MESM) dimulai. Untuk karya ilmiah, Lebedev dialokasikan sebuah bangunan yang hancur sebagian bekas hotel biara di Feofania (Kiev). Dengan bantuan keuangan dan dukungan wakil presiden dari Akademi Ilmu Pengetahuan SSR Ukraina Mikhail Alekseevich Lavrentyev, ruangan itu direnovasi dan dilengkapi sebagai laboratorium.



Bangunan di Feofania, tempat laboratorium Lebedev berada

Lebedev mengedepankan, membenarkan, dan menerapkan dalam mesin Soviet pertama prinsip-prinsip membangun komputer dengan program yang disimpan dalam memori. MESM menempati seluruh sayap bangunan berlantai dua (60 m²) dan terdiri dari 6.000 lampu elektronik. Perlu dicatat bahwa desain, instalasi, dan debugging mesin selesai dalam waktu tiga tahun. Pada saat yang sama, hanya 11 insinyur dan 15 staf teknis yang berpartisipasi dalam pengembangan. Sedangkan pengembangan komputer elektronik pertama di dunia, ENIAK (AS), membutuhkan waktu lima tahun dan 13 pengembang dan lebih dari 200 teknisi terlibat.


Diagram sel unit dari blok memori perangkat aritmatika MESM

MESM adalah perangkat aritmatika yang melakukan operasi penjumlahan, pengurangan, penggandaan, pembagian, shift, perbandingan dengan mempertimbangkan tanda, perbandingan nilai absolut, transfer kontrol, transmisi angka dari drum magnetik, penambahan perintah, berhenti. MESM memiliki representasi biner dari angka titik tetap, 16 bit per angka, ditambah satu bit per tanda.

Pada 6 November 1950, uji coba mesin berlangsung, di mana masalahnya diselesaikan: Y '' + Y = 0; Y (0) = 0; Y (\ pi) = 0.

Terlepas dari kenyataan bahwa MESM dibuat lebih seperti model mesin penghitung elektronik besar, ia menemukan aplikasi praktis. Komputer Soviet pertama sangat tertarik pada ahli matematika, yang tugasnya mengharuskan penggunaan komputer berkecepatan tinggi. Hingga tahun 1953, MESM adalah satu-satunya komputer di Uni Soviet.



Para peserta dalam pengembangan MESM adalah Lev Naumovich Dashevsky dan Solomon Beniaminovich Pogrebinsky (Kiev, 1951)

Karakteristik

dasar Elemen MESM : 6.000 tabung elektronik (sekitar 3.500 trioda dan 2.500 dioda)
Kecepatan: 3.000 operasi per detik
Konsumsi daya: sekitar 25 kW
Discharge: 16
Frekuensi jam: 5 kHz
perangkat I / O: input dari kartu punch atau dengan memanggil kode pada sakelar plug-in; output menggunakan perangkat pencetakan elektromekanis atau perangkat foto untuk mendapatkan data film.
Drum magnetik juga dapat digunakan, menyimpan hingga 5000 kode angka atau perintah.

BESM

Selanjutnya setelah MESM dikembangkan komputer elektronik besar (BESM). Dalam struktur perangkat, bahkan kemudian, solusi dasar khas komputer modern diimplementasikan.

BESM memiliki sistem representasi angka biner yang memperhitungkan pesanan, yaitu dalam bentuk angka floating point. Mesin beroperasi pada kisaran angka dari sekitar 10 ^-9 hingga 10 ⁹ . Sistem perintah adalah tiga-alamat, termasuk 9 operasi aritmatika, 8 operasi transfer kode, 6 operasi logis, 9 operasi kontrol.



Tes laboratorium BESM

BESM memiliki 39 digit biner untuk mewakili angka dalam bentuk mantissa / pesanan, yang 32 bit dicadangkan untuk bagian penting dan 5 untuk pesanan. Kategori lain disediakan untuk tanda-tanda mantra dan ketertiban. Saat menulis program untuk mesin, teknik kode modifikasi diri digunakan, ketika bagian alamat dari perintah untuk mengakses array secara langsung dimodifikasi.

Salah satu pengembang BESM Vsevolod Sergeevich Burtsev mengingat hal berikut tentang mesin:

, . , , . , , . .

Karakteristik BESM

Dasar elemen: 4.000 tabung elektron, 5.000 dioda semikonduktor
Kecepatan: 8.000 operasi per detik
Konsumsi daya: sekitar 35 kW
Bit: 39
Frekuensi jam: 9 MHz
Memori eksternal: pada drum magnetik (masing-masing 2 drum terdiri dari 5120 kata) dan magnet kaset (4 hingga 30.000 kata)
perangkat I / O: input kartu punch, pencetakan digital dan perangkat pencetakan foto.



Sekelompok ITM dan VT Academy of Sciences dari USSR pada hari penghargaan untuk penciptaan BESM (1956)

Pada tahun 1956, BESM menerima penghargaan dan diterima oleh Komisi Negara untuk operasi.

BESM-2, M-20 dan BESM-4

Pada tahun 1958, BESM disiapkan untuk produksi serial. Tim ITM & VT, di bawah kepemimpinan Lebedev, mengembangkan dan menghadirkan dua komputer: BESM-2 dan M-20. Ciri khas mereka adalah bahwa mereka dikembangkan dalam kontak dekat dengan industri (terutama M-20). Spesialis pabrik dan lembaga akademis bersama-sama berpartisipasi dalam pembuatan mesin. Prinsip ini baik karena meningkatkan kualitas dokumentasi, karena memperhitungkan kemampuan teknologi pabrik.

Komputer BESM-2 mempertahankan sistem komando dan semua parameter dasar dari perangkat sebelumnya, tetapi desainnya menjadi lebih maju secara teknologi dan nyaman untuk produksi serial. Dalam BESM-2, memori akses acak pada inti ferit diimplementasikan, dioda semikonduktor banyak digunakan, dan desain (blok kecil) ditingkatkan. Di BESM-2, perhitungan dilakukan terkait dengan peluncuran satelit buatan, pesawat ruang angkasa berawak pertama. Itu di salah satu komputer yang disebutkan bahwa lintasan roket yang mengirim panji USSR ke bulan dihitung.



BESM-2 memiliki sekitar 4.000 tabung elektronik, dan dirakit pada tiga rak utama.

Karakteristik

dasar Elemen BESM-2 : 4.000 tabung elektronik, 5.000 dioda semikonduktor
Kecepatan: 20.000 operasi per detik
Konsumsi daya: 35 kW
Bit: 45
Frekuensi jam: 10 MHz
Memori eksternal: pada drum magnetik dan
perangkat I / O pita magnetik : input dari pita berlubang yang dicetak oleh perangkat.

M-20 adalah mesin Soviet pertama, yang dipasok lengkap dengan perangkat lunak matematika khusus (pada dasarnya - OS). Lebedev meletakkan sejumlah solusi konstruktif di perangkat baru, memperluas fungsionalitas dan hampir tidak meningkatkan jumlah tabung elektronik.

-20 20 000 . : ; ; , .



-20

-20

: ,
: 20 000
: 50
: 45
: 0.6667
:
/ : ,



Setelah pemberian penghargaan di Kremlin (1962)

.Pada tahun 1965, sebuah komputer serial pada elemen semikonduktor BESM-4 muncul, yang mewarisi arsitektur M-20. Untuk BESM-4, setidaknya ada 3 kompiler berbeda dari bahasa Algol-60, kompiler Fortran, setidaknya 2 assembler berbeda, kompiler dari bahasa Epsilon asli.

Karakteristik BESM-4

Dasar elemen: lampu elektronik, sirkuit semikonduktor
Kecepatan: hingga 40.000 operasi per detik
Konsumsi daya: 50 kW
Bit: 45
Frekuensi jam: 9 MHz
Memori eksternal: pada drum magnetik dan pita magnetik Perangkat
I / O: input dari pita berlubang bahwa perangkat sedang mencetak

BESM-6

Pengembangan BESM-6 selesai pada akhir 1965. Mesin ini menjadi super-komputer Soviet pertama berdasarkan basis elemen generasi kedua (transistor semikonduktor). Sirkuit elektronik BESM-6 menggunakan 60.000 transistor dan 180.000 dioda semikonduktor. Basis unsur adalah baru untuk waktu itu.

BESM-6 memiliki prinsip manajemen pasokan air utama atau. Dengan itu, aliran instruksi dan operan diproses secara paralel. Dalam perkembangannya, memori asosiatif digunakan pada register ultrafast, yang mengurangi jumlah panggilan ke memori feritik dan memungkinkan untuk optimalisasi perhitungan lokal dalam dinamika hitungan. RAM memiliki bundel (8-layer) ke dalam modul otonom, yang memungkinkan untuk secara bersamaan mengakses blok memori di beberapa arah. Mode operasi multi-program BESM-6 memungkinkan untuk menyelesaikan beberapa masalah dengan prioritas yang diberikan. Mekanisme perangkat keras untuk mengubah alamat matematis menjadi alamat fisik memungkinkan untuk mengalokasikan RAM secara dinamis dalam proses komputasi melalui OS.

BESM-6 memiliki prosesor sentral konveyor dengan konveyor terpisah untuk perangkat kontrol dan perangkat aritmatika. Itu memungkinkan untuk menggabungkan pemrosesan beberapa tim pada berbagai tahap pelaksanaan. Ada cache untuk 16 kata 48-bit (4 data dibaca, 4 perintah dibaca, 8 - tulis buffer). Sistem instruksi termasuk 50 instruksi 24-bit.



Laboratorium untuk melakukan tes akhir BESM-6 yang terkenal

Sejak 1968, produksi BESM-6 dimulai di pabrik mesin analitik komputer (CAM) di Moskow.

Karakteristik

basis elemen BESM-6 : penguat transistor paraphase dengan logika dioda pada input
Kecepatan: sekitar 1 juta operasi per detik
Konsumsi daya: 60 kW
Bit: 48
Frekuensi clock: 10 MHz
Memori eksternal: pada kaset magnetik dan piringan magnetik
perangkat I / O: input kartu punch, percetakan digital dan perangkat percetakan foto



Pada Hari Terbuka Fakultas Matematika Komputasi dan Sibernetika Universitas Negeri Moskow Vladimir Ponomarev memperagakan permainan “Kalah” di layar terminal BESM-6

Sejak 1967 secara praktis semua pusat komputasi utama Uni Soviet mulai dilengkapi dengan komputer BESM-6. Dan bahkan setelah bertahun-tahun pada pertemuan Departemen Informatika, Teknik Komputer dan Otomasi dari Akademi Ilmu Pengetahuan (1983), Akademisi E. P. Velikhov mengatakan bahwa penciptaan BESM-6 adalah salah satu kontribusi utama Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet untuk pengembangan industri Soviet.

Pada tahun 1990, salah satu unit BESM-6 diangkut ke London dan dipasang di Museum of Science sebagai superkomputer terbaik di Eropa.

Seri 5E26

Komputer 5E26 adalah pengembangan seumur hidup terakhir Lebedev, yang ia berhasil luncurkan ke dalam produksi serial.

Pada tahun 1968, Lebedev menerima proposal Boris Vasilyevich Bunkin, Perancang Umum sistem rudal anti-pesawat untuk pertahanan udara. Dia setuju untuk mengembangkan kompleks komputer digital kecil (CVC) 5E26 yang dikelola khusus. Sergei Alekseevich bermimpi menyadari kesempatan seperti itu bahkan ketika menciptakan MESM. Berkat pekerjaan ini, reorganisasi terbesar lembaga dilakukan. Penyatuan sumber daya dari banyak laboratorium berbeda mengarah pada penciptaan departemen yang sebenarnya:
- untuk
komputer tujuan umum - untuk komputer tujuan khusus (termasuk arsitektur)
- untuk desain elektronik
- untuk perangkat penyimpanan
- untuk CAD dan teknologi.

Vsevolod Sergeyevich Burtsev (Deputi Lebedev) mengusulkan arsitektur multiprosesor dari CVE 5E26, yang menyediakan hingga tiga modul prosesor pusat dan dua prosesor input-output informasi khusus dengan memori bersama.

Secara struktural, seri 5E26 CVC adalah kabinet dengan ketinggian 1885 mm, lebar 2870 mm, kedalaman 655 mm, yang diletakkan di dinding kendaraan.

5E26 memiliki sistem pencadangan otomatis yang sangat efisien berdasarkan kontrol perangkat keras. Sistem ini memungkinkan untuk mengembalikan proses kontrol jika terjadi kegagalan fungsi dan kegagalan peralatan yang beroperasi di berbagai pengaruh iklim dan mekanis, dengan perangkat lunak matematika yang dikembangkan untuk otomatisasi pemrograman.



CCV 5E261

CCV 5E26 mudah disesuaikan dengan berbagai persyaratan untuk kinerja dan memori dalam sistem kontrol untuk tujuan khusus. Perangkat ini juga bekerja secara real time, dilengkapi dengan perangkat lunak matematika canggih, sistem otomasi pemrograman yang efektif dan kemampuan untuk bekerja dengan bahasa tingkat tinggi. Dalam 5E26, memori instruksi yang non-volatile diimplementasikan pada microbiases dengan kemungkinan penulisan ulang informasi oleh peralatan rekaman eksternal, dan sistem operasi yang efektif diperkenalkan dengan dua tingkat lokalisasi sel yang rusak, yang memastikan efisiensi pemulihan peralatan oleh personel teknologi menengah.

Sebagai sirkuit terpadu, terutama sirkuit mikro semikonduktor dari salah satu seri-133 dan 130 domestik pertama (tipe TTL) digunakan.



Lebedev selama perjalanan ke Inggris (Cambridge, 1964)

Karakteristik 5E261

Basis elemen: seri standar rangkaian mikro TTL
Kecepatan: 1,5 juta operasi per detik
Konsumsi daya: 5,5 kW Kapasitas
bit: 32
RAM: 32-34 Kb
Jumlah memori perintah: 64-256 Kb Prosesor
input / output independen untuk informasi di 12 saluran komunikasi: nilai tukar maksimum di atas 1 Mb / s.

Pengalaman menciptakan komputer 5E26 menjadi dasar bagi desain keluarga superkomputer Elbrus. Nama itu diusulkan oleh Lebedev. Munculnya "Elbrus" melengkapi penciptaan sistem pertahanan rudal Uni Soviet, tetapi dia sendiri tidak lagi punya waktu untuk mengambil bagian dalam pengembangan mereka.

Kata penutup

Lebedev dengan keluarganya

Menurut ingatan karyawan yang bekerja dengan Sergey Alekseevich di Kiev, dia adalah pemimpin yang ideal. Dalam pekerjaan itu saya membawa segalanya dengan sempurna, memberi banyak perhatian pada hal-hal sepele. Dia tidak pernah mengangkat suaranya dan memperlakukan semua orang dengan sangat merata, adil, tanpa bias. Selalu mencatat keberhasilan kecil karyawan mereka. Dalam proses debug mesin, dia tidak ada bandingannya. Lebedev melampaui semua orang dalam memahami masalah dan malfungsi di mobil.

Sergei Alekseevich sepanjang hidupnya telah melakukan pekerjaan yang bagus untuk melatih personel ilmiah. Dia adalah salah satu penggagas penciptaan Institut Fisika dan Teknologi Moskow, pendiri dan kepala departemen teknik komputer di lembaga ini, dan memimpin pekerjaan banyak mahasiswa pascasarjana dan lulusan.



Lebedev dengan putrinya, Catherine dan Natalia

Pada awal 70-an, Sergei Alekseevich tidak bisa lagi memimpin Institute of Precision Mechanics dan Computer Engineering, pada tahun 1973 penyakit serius memaksanya untuk mengundurkan diri sebagai direktur. Namun dia terus bekerja di rumah.

Sergey Alekseevich Lebedev meninggal pada 3 Juli 1974 di Moskow. Dia dimakamkan di pemakaman Novodevichy.

Di Kiev, di gedung tempat Institut Teknik Listrik dari Akademi Ilmu Pengetahuan Ukraina berada, sebuah plakat peringatan hang, teks yang berbunyi: "Di gedung ini di Institut Teknik Listrik dari Akademi Ilmu Pengetahuan SSR Ukraina pada tahun 1946-1951 bekerja sebagai ilmuwan yang luar biasa, pencipta komputer elektronik domestik pertama, Pahlawan Buruh Sosialis, akademisi Sergei Alekseevich Lebedev. "



Mosaic menggambarkan Lebedev di ITMiVT

Pada tahun peringatan 95 tahun kelahiran Sergei Alekseevich Lebedev, kebaikan ilmuwan diakui di luar negeri. Sebagai inovator dalam teknologi komputer, ia dianugerahi medali bertuliskan International Computer Society dengan tulisan: "Sergey Alekseevich Lebedev, 1902-1974 ... Pengembang dan perancang komputer pertama di Uni Soviet. Pendiri teknik komputer Soviet. "