50 лет НИИВК им. М.А.Карцева: открывая горизонты

Зенин Виталий Никитович, Рогачев Юрий Васильевич

3 мая 1967 года Постановлением Правительства Отдел специальных разработок ИНЭУМ, возглавляемый М.А.Карцевым, из Министерства приборостроения был переведен в Министерство радиопромышленности. К этому времени коллектив этого отдела в составе пяти научных лабораторий прошел путь разработки, производства и ввода в эксплуатацию ряда вычислительных машин первого и второго поколений.

Руководитель отдела – Михаил Александрович Карцев – главный конструктор, доктор технических наук, профессор, лауреат Государственной премии СССР, участник Отечественной войны, кавалер орденов Ленина, Трудового Красного Знамени, Красной Звезды – стоял у истоков создания отечественной вычислительной техники. В 1950–1951 гг. в Лаборатории электросистем ЭНИН АН СССР под руководством члена-корреспондента АН СССР И.С. Брука он, будучи студентом 5-го курса МЭИ, принял участие в создании первой в стране электронной вычислительной машины АЦВМ М-1, спроектировав основной узел машины – главный программный датчик. Участием в создании первых ЭВМ в лаборатории электросистем начинали свой творческий путь и другие ветераны НИИВК.

1950 г. Лаборатория электросистем ЭНИН АН СССР. По заключению Российского национального подкомитета IEEE Computer Society компьютерная информатика в России, в СССР началась с работ в лаборатории электросистем члена-корреспондента АН СССР И.С. Брука. [1] 4 декабря 1948 г. Государственный комитет Совета Министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство зарегистрировал за номером 10475 авторское свидетельство на изобретение И.С. Бруком и Б.И. Рамеевым автоматической цифровой вычислительной машины. 4 декабря отмечается как день российской информатики.

АЦВМ М-1. По распоряжению Президиума АН СССР от 22 апреля 1950 года лаборатория И.С.Брука приступила к созданию первой в СССР автоматической цифровой вычислительной машины – АЦВМ М-1. В этой машине впервые в мировой практике логические схемы строились на полупроводниковых элементах. В декабре 1951 года АЦВМ М-1 успешно прошла испытания и была введена в постоянную эксплуатацию. Машина круглосуточно работала около 3-х лет и первые полтора года была единственной действующей ЭВМ в России.

ЭВМ М-2. В 1952 году в лаборатории И.С. Брука группой специалистов под руководством М.А. Карцева, была создана быстродействующая ЭВМ М-2, которая летом 1953 года была введена в эксплуатацию. Средняя скорость работы машины составляла 2000 оп/с., в некоторых случаях она доходила до 3000 и более оп/с. В 1956 году было разработано, изготовлено и введено в состав ЭВМ М-2 первое в Советском Союзе ферритовое запоминающее устройство матричного типа объемом 4096 двоичных 34-разрядных чисел, что значительно повысило ее технические характеристики и удобство эксплуатации. М-2 работала около 15 лет наравне с ЭВМ «Стрела» и БЭСМ.

1956 г. ЛУМС АН СССР. В 1956 году постановлением Президиума АН СССР на базе Лаборатории электросистем ЭНИН была образована самостоятельная Лаборатория управляющих машин и систем АН СССР (ЛУМС АН СССР). ЭВМ М-4. В 1957 году группа специалистов ЛУМС под руководством М.А. Карцева приступила к разработке одной из первых в стране транзисторной ЭВМ М-4. ЭВМ М-4 предназначалась для автоматического управления работой и обработки информации радиолокационных станций контроля космического пространства ЦСО-П и ЦСО-С, создаваемых в Радиотехническом институте АН СССР под руководством А.Л. Минца. Постановлением Совета Министров СССР разработка М-4 поручалась ЛУМС АН СССР, изготовление – Загорскому электромеханическому заводу. В апреле 1958 года Загорский электромеханический завод получил полный комплект конструкторской документации и приступил к изготовлению двух комплектов машин М-4. Так началось творческое сотрудничество коллектива М.А.Карцева с Загорским электромеханическим заводом. Летом 1960 года завод изготовил и поставил в РТИ устройства 2-х комплектов ЭВМ М-4.

1958 г. ИНЭУМ АН СССР. Постановлением Президиума АН СССР №413 от 27.07.1958 года Лаборатория управляющих машин и систем АН СССР была преобразована в Институт электронных управляющих машин (ИНЭУМ АН СССР).

1960 г. Спецлаборатория №2 ИНЭУМ АН СССР. Для комплексной стыковки первого комплекта М-4 и его ввода в совместную эксплуатации с РЛС ЦСО-П на полигоне в районе озера Балхаш в январе 1960 года под руководством М.А.Карцева была сформирована специальная лаборатория №2. Летом 1961 года М-4 была состыкована с РЛС ЦСО-П, которая включилась в работу по контролю космического пространства, и уже 17 сентября 1961 года она впервые обнаружила и сопровождала цели. 9 июля 1962 года были успешно завершены совместные испытания РЛС ЦСО-П и ЭВМ М-4. ЭВМ М-4 представлялась для серийного изготовления.

ЭВМ М-4М. Второй комплект машины, доукомплектованный устройством первичной обработки сигналов, с обозначением М-4М в 1962 году также был направлен на полигон для совместной работы с РЛС ЦСО-С. Обе машины находились в эксплуатации на объекте до 1966 года.

ЭВМ М4-2М. Успешные результаты ввода в опытную эксплуатацию РЛС ЦСО-П утвердили ее преимущество при выборе РЛС для создания радиолокационного поля обнаружения и определения координат для системы «ИС» (системы истребления военно-опасных спутников) и системы РО (системы раннего обнаружения ракет) для СПРН. М.А.Карцев был в курсе перспективы развития сети радиолокационных станций, создаваемой А.Л. Минцем. Проектировалась глобальная территориальная система радиолокационных станций в пределах границ Советского Союза, способная вести непрерывный круглосуточный контроль космического пространства. Он четко представлял, какие требования к ЭВМ будут предъявлены при построении вычислительных комплексов для такой системы и подготовил проект технического задания на новую машину. Предлагалась архитектура единственной специальной вычислительной машины, универсальной для обработки информации на всех уровнях территориальной системы: на РЛС, на КП территориального узла группы РЛС и на командном пункте всей системы.

Это ТЗ было утверждено, и в марте 1963 года Решением ВПК вопрос был решен: выпускались три модификации ЭВМ М4-2М - 5Э71, 5Э72, 5Э73. В сентябре 1963 года на Загорский электромеханический завод была поставлена конструкторская документация и, уже через год, завод выставил все устройства машины для комплексной стыковки. В ноябре 1964 года первый комплект машины 5Э71 успешно выдержал испытания и прошел военную приемку представителей Заказчика. К концу 1964 года еще шесть комплектов машин 5Э71 первой серии были приняты Заказчиком и отгружены к местам постоянной эксплуатации.

1965 г. Отдел спецразработок ИНЭУМ. Пд руководством М.А.Карцева был образован Отдел специальных разработок в составе пяти лабораторий. В 1965 году развернулся широкий фронт работ. В Москве продолжались работы по проектированию абонентских систем и спецвычислителя М4-3М для построения вычислительных комплексов на командных пунктах территориальных радиолокационных узлах и главного командного пункта СПРН. Продолжалась активная поставка машин 5Э72 на радиолокационные узлы ОС-1 в Восточной Сибири, ОС-2 в Казахстане, РО-1 на Кольском полуострове, РО-2 в Прибалтике, РО-3 в Крыму. В апреле 1967 года первая РЛС «Днестр» была принята на вооружение Советской армией. Группе ее создателей была присуждена Государственная премия СССР. Лауреатом этой премии стал и главный конструктор создания ЭВМ М4-2М М.А. Карцев.

К 1969 году работы по вводу в эксплуатацию вычислительных машин на объектах в Казахстане, в Сибири, в Заполярье, в Прибалтике и в Крыму были завершены. На пяти радиолокационных узлах и командном пункте системы с 1965 по 1969 год было введено в эксплуатацию свыше 50 ЭВМ М4-2М и М4-3М, соединенных каналами передачи данных, длиной в десятки тысяч километров в единую вычислительную сеть. Вычислительные машины М4-2М надежно выполняли обработку радиолокационной информации на всех уровнях Системы предупреждения о ракетном нападении, обеспечившую военно-политическое руководство страны достоверной информацией об обстановке в космосе. В 1971 году Система предупреждения ракетного нападения в составе первого этапа была поставлены на боевое дежурство.

1967 г. Филиал №1 ОКБ «Вымпел» МРП. Эскизный проект ВК М-9. С 1965 года одновременно с конструкторскими исследованиями вопросов построения вычислительных комплексов СПРН М.А.Карцев проводил теоретические исследования, целью которых были поиски возможностей повышения производительности вычислительных средств. Он понимал, что дальнейшее значительное повышение производительности даже при увеличении быстродействия элементов на ЭВМ со структурой, ставшей к этому времени традиционной, будет проблематичным из-за ограниченной скорости распространения электрических сигналов. Многопроцессорная структура вычислительной системы, которая может обеспечить одновременное (параллельное) решение отдельных частей задачи – вот реальная возможность получить более высокую производительность, чем может обеспечить обычная вычислительная машина при одинаковом уровне элементной базы.

Завершающим этапом работы М.А. Карцева по исследованиям вопросов построения многопроцессорных вычислительных систем была функциональная проработка структуры многомашинного вычислительного комплекса М-9, способного обеспечить производительность в 1 миллиард операций в секунду и представляющего собой именно многопроцессорную комбинированную вычислительную систему.

В апреле 1967 года вопрос о разработке вычислительного комплекса М-9 рассматривался на совещании у заместителя председателя ВПК Л.И. Горшкова. По результатам этого Совещания Постановлением Совета Министров СССР от 3 мая 1967 года Отдел специальных разработок ИНЭУМ переводился из Министерства приборостроения в Министерство радиопромышленности, и ему поручалась разработка эскизного проекта ВК М-9 для включения его в состав комплексного эскизного проекта системы ПРО «Аврора» Генерального конструктора Г.В. Кисунько. В августе 1967 года приказом Министра радиопромышленности СССР на базе Отдела спецразработок ИНЭУМ был образован Филиал №1 ОКБ «Вымпел». Так началась самостоятельная деятельность коллектива М.А. Карцева в Министерстве радиопромышленности. В конце августа 1967 года эскизный проект ВК М-9 был передан Заказчику. Работы по реализации проекта ВК М-9 были учтены при реализации проекта М-10.

1970 год. Филиал Радиотехнического института (Филиал РТИ). 29 сентября 1969 года вышло постановление Правительства о разработке новых вычислительных средств для КП СПРН – ЭВМ М-10 и вычислительного комплекса 5К31. Главным конструктором назначался М.А.Карцев, заместителями главного конструктора – Ю.В. Рогачев, Л.В. Иванов, А.А. Крупский, Л.Я. Миллер, Р.П. Шидловский. Приказом Министра радиопромышленности от 4 февраля 1970 года Филиал №1 ОКБ "Вымпел" был переименован в Филиал РТИ.

ЭВМ М-10 – синхронная векторно-параллельная многопроцессорная машина, способная обеспечить производительность более 5 млн. операций в секунду, объем внутренней памяти более 5 Мбайт и целый ряд других возможностей, обеспечивающих построение вычислительных комплексов, способных обеспечить непрерывную и безотказную работу в реальном времени в режиме круглосуточного дежурства. Разработана схема, позволяющая объединять до семи машин М-10 в единый синхронный вычислительный комплекс, работающий от общего тактового генератора.

Освоенная серийным производством в 1973 году ЭВМ М-10 до 1984 года (до ввода в эксплуатацию МВК «Эльбрус»), являлась самой мощной отечественной ЭВМ. Она составила основу построения вычислительных комплексов основных проектов создания второго этапа СПРН. Были созданы вычислительные комплексы:

• ВК 5К31 – вычислительный комплекс командного пункта СПРН
• ВК 5Э52 – вычислительный комплекс для обработки информации на КП космической системы обнаружения стартов межконтинентальных баллистических ракет и космических аппаратов по факелам в момент их запуска.
• ВК 63И6 – вычислительный комплекс для РЛС «Дарьял» в Печере,
• ВК 68И6* – вычислительный комплекс для у РЛС «Дарьял» в Габале.
• ВК 17Л6* – 5-ти машинные вычислительные комплексы для командных пунктов (КП и ЗКП) при обработке информации, поступающей от абонентов СПРН и СККП.
• ВК 65И6* – 2-х машинный спецвычислитель полигонной РЛС Дон 2-НП.
• ВК 70И6 и ВК 76И6* для Научного испытательного центра (НИЦ) Министерства обороны.

(Примечание: звездочкой показаны вычислительные комплексы с ЭВМ М-10М)

1975 год. НИИ вычислительных комплексов (НИИВК). Успехи ввода в эксплуатацию ЭВМ М-10 и построении вычислительного комплекса 5К31 явились основанием Решения Комиссии по ВПК при СМ СССР от 19.06.1975 года о преобразовании Филиала РТИ в НИИВК. Самоотверженная работа коллектива на объекте позволила к концу 1975 года подойти к завершающему этапу: в 1976 году в составе объекта ЭВМ М-10 и ВК 5К31 успешно выдержали Государственные испытания. Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР группе участников создания М-10 была присуждена Государственная премия СССР.

Строительство лабораторного корпуса НИИВК на улице Волгина. Работы по созданию ЭВМ М-10 способствовали успешному развитию материально-технической базы коллектива М.А.Карцева. До начала этих работ коллектив не имел собственных производственных площадей и размещался в нескольких арендованных нежилых помещениях, разбросанных по городу. Во второй половине 1973 года началось строительство лабораторного корпуса на улице Волгина. В начале 1975 года все подразделения и службы разместились в собственном здании.

ЭВМ М-10М. Моделирующий стенд НИИВК. Реализация заданных в М-10 объемов внутренней памяти в 5 Мбайт обеспечивалась значительным увеличением размеров машины: электроника запоминающих устройств занимала 21 типовой шкаф. В 1974 году были проведены исследования по созданию запоминающих устройств на новой элементной базе. Новые элементы, обеспечивающие такие же объемы памяти, разместились в 4-х типовых шкафах. По решению ВПК от 4.09.1974 г. в серийное производство запускалась машина с новой комплектацией – ЭВМ М-10М. Первый комплект этой машины поступил в НИИВК для построения моделирующего стенда. На нем отрабатывались любые вопросы по вычислительным комплексам и программному обеспечению, возникающие на объектах. Дополнительно на стенде была разработана и введена в эксплуатацию система САПР, которая обеспечивала автоматическую трассировку слоев многослойных печатных плат и выпуск конструкторской документации новых разработок института.

К работам на моделирующем стенде НИИВК допускались ученые ряда академических институтов для решения своих задач, которые не удавалось решить на других отечественных машинах. По оценкам Института математики АН СССР быстродействие ЭВМ М-10 на 64-разрядном формате превосходит БЭСМ-6 (48 разрядов) в 3,6 – 4,6 раза, ЭВМ ЕС-1060 в 3,5 раза, Эльбрус 1-1 (48 разрядов) в 2,4 раза. За создание ЭВМ М-10 и М-10М Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 3-го ноября 1977 года присуждена Государственная премия 8 разработчикам института. 118 специалистов НИИВК получили правительственные награды.

ЭВМ М-13. В 1979 году приказом Министра радиопромышленности было поручено разработать ЭВМ М-13. Эта машина является первой отечественной векторно-конвейерной ЭВМ [2] В М-13 была введена конвейеризация на уровне данных. В ней имеется одно векторное арифметическое устройство с параллельными перестраиваемыми конвейерными устройствами обработки, каждое из которых выполняет в данный момент в режиме конвейера одну и ту же операцию, но над различными операндами. На основе предложенной концепции и архитектуры параллельной и конвейерной обработки М.А Карцев и его сотрудники по НИИВК изобрели и реализовали в созданных ЭВМ и вычислительных комплексах множество различных технических решений, использованных в архитектуре вычислительных систем. В 1980 году Постановлением Правительства на базе ЭВМ М-13 поручалось создание вычислительного комплекса 4МП0 из шести машин, предназначенного для управления и обработки информации радиолокационной станции «Дарьял-У». Изготовление экспериментального образца М-13 возлагалось на Опытный завод НИИДАР (Москва), серийных образцов на заводы ДМЗ и ЮРЗ (Украина). Разработка конструкторской документации выполнялась с использованием САПР на моделирующем стенде НИИВК. Все заводы в 1981 году получили полный комплект документации на устройства машины. Опытный завод НИИДАР изготовил к концу 1882 года все типы устройств машины. ДМЗ и ЮРЗ не приступили к изготовлению М-13 ни в 1982, ни в 1983 годах. 23 апреля 1983 года ушел из жизни основатель НИИВК, главный конструктор ЭВМ М-13 М.А. Карцев.

В январе 1984 года решением коллегии МРП производство М-13 передавалось на Загорский электромеханический завод. И уже в сентябре 1985 года в институт начали поступать устройства головного образца. Выпуск серийных устройств начался в 1986 году. В течение 1986-1988 годов завод изготовил и поставил в район озера Балхаш все устройства на шесть комплектов ЭВМ М-13 для вычислительного комплекса 4МП0 головного образца радиолокационной станции "Дарьял-У". В 1991 году ЭВМ М-13 в составе объекта успешно выдержала Государственные испытания. Серийное производство ЭВМ М-13 продолжалось до 1992 года. Было изготовлено около 20 комплектов этих машин. Президиум Верховного Совета СССР Указом от 25 августа 1986 года за успехи создания новой специальной техники наградил НИИ вычислительных комплексов орденом Трудового Красного Знамени.

Персональная ЭВМ «АГАТ». С целью реализации государственной программы компьютеризации школьного образования разработана и запущена в серийное производство персональная ЭВМ «Агат». В течение трех лет ПЭВМ «Агат» являлась практически единственной персональной ЭВМ, выпускаемой серийно в нашей стране и поступившей в свободную продажу. За это время коллектив специалистов по персональным вычислительным машинам – инженеров и программистов значительно вырос. В НИИВК был создан специальный отдел персональных ЭВМ. С целью привлечения к использованию персональных ЭВМ в повседневной деятельности НИИВК направлял комплекты ПЭВМ "Агат" многим научным, медицинским, учебным, хозяйственным и другим организациям для применения их в решении конкретных задач этих организаций. При необходимости, направлялись и специалисты – разработчики ПЭВМ или программисты. Создание ПЭВМ "Агат" и активная пропаганда на начальном этапе ее использования в различных организациях стали в нашей стране первым шагом на пути массового применения персональных ЭВМ во многих сферах повседневной жизни и деятельности всех слоев общества, первым шагом на пути всеобщей компьютеризации.

ОАО «НИИВК им. М.А.Карцева». Преодолев рубеж кризисных девяностых и двухтысячных, НИИВК им. М.А. Карцева смог осуществить реформирование системы управления научными исследованиями и разработками в области вычислительной техники и информационных технологий. Институт приступил к созданию востребованных оборонной и гражданской промышленностью модульных вычислителей на основе интегральных микросхем различных архитектур, позволяющих обеспечивать с высокой производительностью параллельные вычисления, цифровую обработку сигналов, в частности, для систем гидроакустики и радиолокации.

С постепенным выходом из кризиса, развитием транспорта, энергетики и ряда отраслей промышленности Российской Федерации в институте нарастал объем разработок по автоматизации технологических процессов АСУ ТП. Осваивались современные архитектуры микроконтроллеров, центральных и графических процессоров, внедрялись системы автоматизированного проектирования, суперкомпьютерные технологии, робототехника. Проводились широкомасштабные исследования в области электромагнитной совместимости, создания технологических и аварийных регистраторов данных для транспорта и промышленности. Создавались новые поколения высокопроизводительных вычислителей, решавшие n-мерные системы нелинейных дифференциальных уравнений за единицы-десятки микросекунд. Подобные решения применялись, например, для задач адаптивной пространственной фильтрации, актуальных в системах ПРО и ПВО. Разрабатывались системы реального масштаба времени для передачи, обработки и хранения больших объемов информации (облачные технологии). Велись исследования в области структурной устойчивости средств электропитания, повышения показателей безотказности систем преобразования электрической энергии, электромагнитной совместимости, электроники для альтернативной энергетики. Изучались новые принципы передачи информации, а также защиты вычислительной техники и автоматических систем управления от воздействия факторов деструктивного воздействия, в том числе и преднамеренных. Организован центр информационной безопасности по комплексной защите объектов информатизации. Разработана и внедрена в эксплуатацию АСУ службы «электроснабжение» для линий московского метрополитена. Изготовлено и находится в эксплуатации более 700 регистраторов параметров движения для вагонов нового поколения московского метрополитена. Серийная поставка аварийных регистраторов БАРС-2М для самолетов легкомоторной авиации. Работает лицензированный учебный центр, функционирует кафедра университета МТУ.

Литература

Головкин Б.А. Эволюция параллельных архитектур в машинах серии М // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ЭВТ. 1993. Вып 2. С. 14–18.

Об авторе: -, к.т.н.
НИИВК им. М.А.Карцева
Москва, Россия
Материалы международной конференции Sorucom 2017
Помещена в музей с разрешения авторов 16 марта 2018