Из истории работ по созданию информационных систем и сетей ЭВМ общего назначения, проводимых в Сибирском отделении АН СССР

Марчук А.Г.

Введение

В последнее время в отечественных СМИ появились публикации, посвященные 40-летнему юбилею создания Интернета [1, 2]. Не смотря на то, что основаны эти публикации на фактическом материале, в них отражен, порой, слишком односторонний взгляд на вопрос. Это может привести к тому, что молодое поколение сделает вывод о безусловном приоритете американских разработчиков в появлении Интернета. Многие публикации перепечатывают «эпохальное» заключение: «2 сентября 1969 года стало знаковым днем для истории Интернета – именно тогда был установлен и запущен самый первый сервер ARPANET. И хотя сама сеть представляла собой два больших стационарных компьютера, соединенных кабелем, эти две машины смогли передать друг другу несколько байт данных. Вскоре это событие стали считать днем рождения Интернета» [1]. Подобные публикации создают впечатление, что до «знакового дня» компьютеры вообще «не умели» обмениваться информацией, что совершенно не соответствует реалиям как западных, так и советских достижений. В данной работе автор представит анализ проектов, выполнявшихся в 60-80-е годы в Сибирском отделении Академии наук СССР. Поскольку терминология, используемая в оригинальных материалах, часто не соответствует современной, для ее понимания пришлось произвести своего рода реставрацию по контексту и тем идеям, которые питали проекты.

Проект АИСТ-0

Проект АИСТ (Автоматические Информационные Станции) был инициирован Андреем Петровичем Ершовым в Вычислительном центре Сибирского отделения в 1966 году, приобрел государственный статус и выполнялся несколькими организациями до начала 80-х годов под общим руководством Андрея Петровича. Цели проекта и основные черты замысла были определены в концептуальной записке А.П. Ершова «О содержании и организации работ по проекту АИСТ» [3], которая сохранилась как в рукописном, так и машинописном вариантах.

Анализ целей позволяет сделать вывод, что в современной терминологии речь идет о технологиях распределенной, в том числе географически распределенной сети информационного абонентского обслуживания разных категорий пользователей. В частности, «конечной задачей исследований по этой теме является разработка теории и методики конструирования автоматических информационных станций (АИСТов) – крупных и средних вычислительных комплексов, соединенных каналами связи с большим количеством источников и потребителей информации и осуществляющих непрерывную и совместную обработку этой информации …». Обращает на себя внимание тот факт, что проект позиционировался и в государственном масштабе как потенциальный элемент технологии Единой государственной сети вычислительных центров (ЕГСВЦ). Кстати, ЕГСВЦ в дальнейшем перерос в ОГАС (Объединенную государственную автоматизированную систему), про эти проекты много говорили с высоких трибун и писали в прессе, но кажется, работающая сеть так и не была запущена в промышленную эксплуатацию.

Важно также то, что А.П. Ершов писал о международном фоне научных идей, питающих такие проекты. При этом он ссылался на проекты, выполненные в Массачусетском технологическом институте, Стэндфордском университете, корпорации РЭНД.

Далее, в записке обрисовываются общая схема АИСТа и некоторые особенности возможной реализации. Ключевым моментом архитектуры АИСТ являются каналы связи: каналы индивидуальной связи с конечными абонентами, каналы между информационными узлами, каналы взаимодействия с реальными объектами (измерения, управления, телеметрии). Каналы связи подключаются к компьютерам и устройствам через программируемые устройства, названные коммуникаторами – прототипами будущей широкой гаммы телекоммуникационных устройств. Ядром АИСТа является центральный процессор, запрограммированный на работу в режиме разделения времени. Приведена нарисованная схема, предложенных технических решений. В центре схемы (ж) располагается переключатель внутренних каналов.

В организационной части записки проект был разбит на 7 направлений, определены также локальные для Вычислительного центра СО АН цели. АИСТом-0 была названа (прототипная) конфигурация, состоящая из управляющей и коммуникационной машины на базе Минск-22, вычислительного процессора – машины М-220, коммуникаторов и терминалов – 10-15 телетайпов, один-два информационных узла, два-три канала от реальных объектов или удаленных источников информации. Соответственно определялась и более мощная конфигурация АИСТ-1 на базе БЭСМ-6.

Довольно детально обрисовывались программные средства, которые надо было разработать. В частности, это: супервизор, система программирования на базе системы СИГМА, система программирования и отладки на АЛГОЛе, универсальная система выполнения аналитических выкладок, пробная система программного обучения, система информационного обслуживания.

Что дало возможность инициировать столь сложный проект в условиях, когда только поступали в эксплуатацию первые полупроводниковые машины, и при практически полном отсутствии промышленно изготавливаемого телекоммуникационного оборудования? Это – четкое представление о путях расширения сфер использования ЭВМ, осознанное в научном сообществе и наличие высококлассных инженеров и программистов, способных создать и «заставить» работать специальные устройства, запрограммировать достаточно сложные системы.

К обсуждению проекта Андрей Петрович привлек одного из ведущих специалистов из США Джона Маккарти (Стэндфордский университет). Наверняка, он также обсуждал этот проект и с другими учеными, но мнение Маккарти было изложено (лично Ершовым) в виде рукописного документа «Некоторые замечания к проекту АИСТ» [3], датированного 1967 годом. К этому времени проект «оброс» деталями, включая спецификации некоторых критичных частей. Замечания, в основном, носили частный и рекомендательный характер по вопросам того как реализовать такую систему и на что надо обратить особое внимание при доработке спецификаций. Кроме того, Маккарти сделал следующее заключение: «В целом я остался при прежнем мнении, что АИСТ-0 излишне сложен в оборудовании».

Уже к середине 1967 года было подготовлено формальное описание (спецификации) проекта и он перешел в стадию реализации. Изучение документов архива показывает, насколько сложной оказалась ключевая проблема – проблема с оборудованием. Для обеспечения надежной работы желательно было иметь оборудование, не производящееся в СССР, переписка Ершова показывает, что была сделана попытка приобрести: дисковую память, экранные пульты (видимо – терминалы), систему памяти, мини-ЭВМ фирмы ICL. Поскольку это оборудование в дальнейшем не фигурирует в списках и описаниях, можно сделать вывод о том, что закупки не были осуществлены.

Пришлось обойтись собственными возможностями. Использовались малая машина Минск-22 и «большая» машина М220, их периферийное оборудование, а также гамма самодельных устройств. Инженерами ВЦ были разработаны, изготовлены и эксплуатировались 12 видов нестандартного оборудования, включая коммутатор оперативной памяти (3 шт.), селектор внешней памяти (2 шт.), селектор внешних каналов (2 шт.) устройства управление телетайпами, система прерываний и готовностей.

В начале 1969 года было произведено включение проекта АИСТ в государственную программу и в дальнейшем, в течение около 10 лет АИСТ фигурировал в программах ГКНТ, что, правда, мало дало для материально-технического снабжения проекта.

В мае 1971 года была произведена приемка первой очереди проекта АИСТ-0. В процессе работы «комиссия убедилась в общей работоспособности оборудования и матобеспечения системы АИСТ-0». Вместе с тем отмечались недостаточная стабильность работы оборудования, недоработки программы РЕДАКТОР, недостаточная полнота технической документации. В дальнейшем, система была принята в опытную эксплуатацию и прошла приемку комиссией Президиума СО АН.

Сетевые возможности были реализованы следующим образом: имелись переключаемые между машинами комплекса оперативная память и внешняя память на магнитных барабанах и имелась система внешнего прерывания для включенных в комплекс машин. Система общей памяти использовалась в качестве среды для сообщений и передаваемых массивов информации, а система прерываний и готовностей – для межпроцессных и межпроцессорных синхронизаций. В принципе, была реализована отсутствующая тогда система канальных портов. Отсутствие хотя бы второй станции в первом макете не дало возможности сконцентрироваться на следующем слое вопросов, характерных для сетевых конфигураций – на протоколах сетевого обмена. Частичное решение, выполненное программными средствами, заключалось в так называемых «боксах» буферной памяти, доступной разным процессам и со стороны разных ЭВМ.

Характерной особенностью уже первого этапа проекта АИСТ-0 было то, что создавалось и предъявлялось комиссии полезное программное обеспечение, которое состояло из: программы ФОН – организатора пакетной обработки, программы ЛТД – планировщика пакетной обработки, программы ПУЛЬТ – отладчика ручных программ в режиме разделения времени, программы АНАЛИТИК – системы аналитических преобразований в режиме разделения времени, программы ДИАЛГОЛ – пошагового транслятора и интерпретатора программ на языке АЛГОЛ, программы ТЕНЗОР – решателя задач линейной алгебры в режиме диалога с абонентом, программы ИПС-0 – информационно-поисковой системы по библиографии, программы ИНФОРМАТОР – иерархически выстроенной системы документации по системным программам АИСТ-0, программы СТАТИСТИКА – обработчика статистической информации о работе системы. Были также и другие диалоговые, в том числе игровые программы.

Проект АИСТ-0 значительно опередил возможности его реализации в тех условиях. Кроме отмеченных проблем с оборудованием, все приходилось делать «с нуля» и фактически не было основы, к которой можно было бы добавлять элементы и функции. Проект, безусловно, оказал существенное влияние на последующие проекты, выполненные в ВЦ и в СССР, возможно проект оказал и научное влияние на исследования и разработки, ведшиеся в западных странах. Главным достижением было формирование группы специалистов, которые получили понимание особенностей построения сетевых решений и опыт комплексной разработки этого направления. АИСТ-0 не стал прототипом компьютерной сети и трансформировался в экспериментальную систему коллективного использования централизованных вычислительных и информационных ресурсов. Обзор проекта, его трудности и результаты изложены также в [4, 5].

Проекты ВЦКП и Академсеть

В середине 70-х годов Вычислительный центр СО АН СССР на новом уровне вернулся к созданию сетевого комплекса. Проект назывался ВЦКП – вычислительный центр коллективного пользования. С одной стороны, проект диктовался потребностями Вычислительного центра, существенно нарастившего вычислительные мощности и обслуживающего все организации Новосибирского научного центра и ряд отраслевых организаций. С другой стороны, использование компьютеров во все новых областях, породило распределенные вычисления, системное «дружелюбное» прикладное программное обеспечение, информационные системы и базы данных. И наконец, в мире начался всплеск работ по сетевой проблематике, появились первые стандарты или рекомендации уровня стандартов, канонической стала семиуровневая модель комплексирования открытых систем, пакетная коммутация стала общепринятой.

Инициатором проекта стал директор Вычислительного центра СО АН академик Гурий Иванович Марчук.

Концепция была издана препринтом ВЦ [6], сформирован коллектив, состоящий из ученых, инженеров, системных и прикладных программистов. Работа столь энергично продвигалась ее инициатором и координатором, что это послужило поводом сотрудникам ВЦ изготовить шуточный плакат – «Все ли сделано для системы разделения времени?», где изображен грозно нахмурившийся А.Г. Марчук.

То, что речь шла о создании компьютерной сети, следовало из концепции [6]: «Наиболее полно удовлетворить перечисленные выше требования может структура вычислительного комплекса, которую можно классифицировать как сеть ЭВМ». К тому времени технические возможности Вычислительного центра окрепли и, забегая вперед, скажу, что проект полностью удался и все декларированные цели были достигнуты, а начальный вариант сети компьютеров был создан и функционировал в Новосибирском Академгородке уже к 1978 году. В создании специальных аппаратных средств также принимал участие Институт автоматики и электрометрии СО АН (Новосибирск), предоставивший освоенный конструктив КАМАК и некоторые модули.

Структурно ВЦКП явно представлял собой компьютерную сеть. Некоторой особенностью решений было разделение вычислительных узлов на узлы централизованного вычислительного центра и периферийные (абонентские) узлы. Абонентские узлы располагались в других институтах и организациях, подчас довольно удаленных, и предоставляли доступ к основным вычислительным мощностям, а также к централизованным программным и информационным ресурсам.

Довольно сложным, но как впоследствии оказалось, мудрым решением была прокладка по территории Новосибирского Академгородка специализированной сети связи. Была построена уникальная система коммуникаций с кабельными каналами, колодцами, медными витыми проводами (сейчас там лежит оптоволокно), которая связывала практически все институты и административные центры Академгородка. Канальная аппаратура (собственного проектирования и производства Опытного завода СО АН) обеспечивала передачу данных со скоростью 50 кбит/сек [7]. Уже в конце 1980 года проект ВЦКП был принят Межведомственной комиссией Государственного комитета по науке и технике и получил высокую оценку – Государственную премию Совета Министров СССР.

Успехи академических разработок, в том числе проекта ВЦКП, позволили Государственному комитету по науке и технике в начале 80-х годов сформировать проект создания общесоюзной ведомственной сети «Академсеть». Тем временем проекты построения общегосударственной системы передачи цифровой информации, мягко говоря, пробуксовывали. Проект «Академсеть» охватывал все регионы Советского союза, почти все научные центры Академии наук. Структурными частями такой глобальной сети были определены 8 региональных подсетей: «Центр», «Северо-Запад», «Прибалтика», «Юго-Запад», «Урал», «Сибирь», «Средняя Азия», «Дальний Восток». Руководителем региональной подсети «Сибирь» был назначен д.ф.-м.н. Вадим Евгеньевич Котов.

Для этой части проекта ситуация была почти очевидной и относительно простой: надо было распространить уже отработанные решения ВЦКП на научные центры Сибирского отделения. Ну и, естественно, нужно было обеспечить связь с другими региональными подсетями. Кроме того, были взяты дополнительные обязательства по созданию полезных сетевых сервисов.

К периоду устойчивой эксплуатации, созданная в рамках ВЦКП/Академсеть региональная сеть включала в себя: 16 узлов передачи данных, 6 базовых ЭВМ (БЭСМ-6, ЕС ЭВМ), 15 мини-ЭВМ, около 200 терминалов различного типа [7]. В рамках проекта были адаптированы к сетевому использованию информационные системы: библиографическая система по ресурсам ГПНТБ СО РАН, банк данных по молекулярной спектроскопии, база данных «Население» по социуму Новосибирского Академгородка.

Региональная сеть «Сибирь» функционировала до конца 80-х годов и прекратила свое существование в силу невозможности поддержки устаревших решений и отсутствия средств на модернизацию. Однако, сеть Новосибирского Академгородка довольно быстро была создана вновь, теперь уже в системе стандартов Интернет и с подключением к глобальному Интернету [8]. Уже в 1995 году начал функционировать фрагмент новой реализации городской сети и эта сеть быстро расширялась. Этому способствовал ряд обстоятельств. Первое – то, что в Академгородке имелась высокая потребность в Интернете и были специалисты с опытом участия в ВЦКП и Академсети, а также уже освоившие ряд решений, применявшихся в глобальной сети. Еще до 1995 года, в период полной организационной неопределенности, по телефонным каналам, энтузиастами выстраивались действующие элементы глобальной сети и, по крайней мере, сервисы типа электронной почты и передачи файлов функционировали еще в 80-х. Приведу пример: в период ГКЧП (1991 г.) основную информацию о событиях в Москве общественность Академгородка получала через электронную почту и доски новостей.

Вторым существенным обстоятельством было то, что удалось использовать организационные и финансовые возможности ряда организаций: Сибирского отделения, РФФИ, Международного научного фонда (фонда Дж. Сороса), INTAS. К тому времени ограничения Запада относительно поставки компьютеров, сетевого оборудования и программного обеспечения (КОКОМ) были сняты, и стало возможным оснастить создаваемую сеть современными решениями.

Третий фактор – наличие в Академгородке развитой специализированной кабельной сети с приемлемыми на тот период характеристиками. Достаточным оказалось наличие в том или ином институте одного-двух энтузиастов и хотя бы одной персональной или мини-ЭВМ для того, чтобы быстро подключать институт к общей инфраструктуре. Хорошо организованный проект плюс метод «народной стройки» дали кумулятивный эффект в виде «правильно» устроенной городской сети, подключенной по хорошим каналам к глобальному Интернету. Довольно быстро начали наращиваться и собственные информационные ресурсы, в первую очередь – массивы научных данных. Был период, когда региональная сеть Академгородка превышала по ряду показателей (количество узлов, пользователей, ресурсов) национальные сети некоторых небольших европейских государств!

Выводы

Всемирная сеть Интернет явилась плодом усилий специалистов из разных стран, создавалась «всем миром», в том числе и исследователями и конструкторами нашей страны. Велика роль в ее создании академического сообщества. На Западе она рельефно проявилась в разработках ведущих университетов, заложивших научные основы сетевых решений. Далее, научное (академическое) сообщество было наиболее активным участником формирования глобальной сети в период, когда сеть ARPANET была передана университетам. В нашей стране Академия наук и университеты с самого начала и на всем дальнейшем протяжении истории играли ключевую роль в построении компьютерных сетей общего назначения. Отрасли создали уникальные специализированные сети военного назначения, но не смогли выполнить государственных планов по созданию общегосударственной сети [9]. Ученые – смогли. Основным препятствием в разработке сетей ЭВМ была изолированность экономики социалистических стран от западных достижений, приводившая к «натуральному» способу создания новой техники – приходилось делать все: от проектирования и изготовления микросхем, плат до разработки операционных систем, сетевого софтвера и прикладных пакетов. В лучшем положении находились именно ученые – благодаря международному общению они сохраняли высокий уровень понимания процессов технического прогресса, более того, активно участвовали в нем как в теоретических построениях, так и в проведении важных экспериментов.

Список литературы

1. Портнова О. Интернет отмечает 40–летний юбилей // http://www.telegraf.lv/news/internet-otmechaet-40-letnii-yubilei, 16:49 02.09.2009
2. Ермоловская Т. Неофициальная версия возникновения Интернет // http://www.liveinternet.ru/users/tatasoz/post109508564/, 2 сентября 2009.
3. Архив академика А.П.Ершова // http://ershov.iis.nsk.su/archive
4. Институт вычислительной математики и математической геофизики (ВЦ) СО РАН: Страницы истории, отв. ред. Б.Г. Михайленко. Новосибирск, Академическое издательство «Гео», 2008. 612 с.
5. Крайнева И.А. Страницы биографии академика А.П. Ершова: создание системы разделения времени АИСТ–0. Информационные ресурсы России. 2007, №1, с.30–33.
6. Крайнева И.А., Черемных Н.А. Путь программиста. Новосибирск: Нонпарель, 2011. С. 53-64.
7. Марчук Г.И., Москалев О.В. О проекте создания территориального ВЦКП в Новосибирском Академгородке (концепция). / Препринт, Новосибирск, 1976 г., 13 с.
8. Метляев Ю.В. История ЭВМ в Вычислительном центре Сибирского отделения АН СССР // Институт вычислительной математики и математической геофизики (ВЦ) СО РАН: Страницы истории, отв. ред. Б.Г. Михайленко. Новосибирск, Академическое издательство «Гео», 2008. С. 366-396.
9. Бредихин С.В. История проекта «Сеть Интернет Академгородка» // Институт вычислительной математики и математической геофизики (ВЦ) СО РАН: Страницы истории, отв. ред. Б.Г. Михайленко. Новосибирск, Академическое издательство «Гео», 2008. С. 460–479.
10. Gerovitch S. InterNyet: Why the Soviet Union Did Not Build a Nationwide Computer Network // History and Technology. 2008. Vol. 24. P. 335–350.

Об авторе: Институт систем информатики им. А.П. Ершова СО РАН
mag@iis.nsk.su

Материалы международной конференции SORUCOM 2011 (12–16 сентября 2011 года)
Статья помещена в музей 17.07.2013 с разрешения авторов