МЭСМ: Неизвестный великан советской цифровой эпохи

Считается, что первая вычислительная машина в Советском Союзе была БЭСМ-1. Но до нее была разработана и собрана Малая электронная счетная машина МЭСМ, которая послужила макетом БЭСМ-1 и поэтому в некоторых источниках ее расшифровывают как макетную электронную счетную машину. Последняя расшифровка кажется гораздо более точной: по своим габаритам эта машина была далеко не маленькой, а по нынешним меркам — настоящий великан. Конечно, её вычислительная мощность выглядит как микроб по сравнению с самым скромным современным смартфоном. Тем не менее она в свое время сыграла существенную роль в развитии вычислительной техники в Советском Союзе.

Разработка МЭСМ началась в 1947 году. К этому времени выдающийся энергетик Советского Союза Сергей Александрович Лебедев – возглавляющий Институт электротехники АН УССР -, перед которым была поставлена задача восстановления разрушенной войной энергетической системы Украины и расчета параллельной работы мощнейших гидроэлектростанций, включая Днепрогэс. Данная задача требует решение гигантских систем дифференциальных уравнений, при решении которых аналоговые устройства того времени начали безбожно врать, а на ручной расчет на арифмометрах нужны были годы и целая армия людей, которые занимались монотонными расчетами, что с большой долей вероятности могло привести к ошибкам, которые сложно будет обнаружить. Закон минимизации энергии разума требовал принципиально новых вычислительных устройств.  

Хотя Советское общество было закрыто для запада и западные идеи проникали в Советский Союз с большим трудом, как чужеродные, все-таки информация о успешном запуске в США большого калькулятора ENIAC каким-то образом просочилась в Советский Союз и тут же стало ясно, что военным конструкторским бюро не хватало вычислительных мощностей для вычисления траекторий баллистических ракет дальнего действия.

По непроверенным данным лучший друг С.А. Лебедева – великий математик Михаил Александрович Лаврентьев, занимавший тогда пост вице-президента АН УССР, написал строгое письмо в Совет министров СССР, в котором подчеркивал, что если мы сейчас не начнем строить быстродействующие электронно-счетные машины, то наша прикладная математика и оборонная промышленность навсегда отстанут от Запада. Именно Лаврентьев выбил для Лебедева бюджет, помещение в Феофании и обеспечил ему полную административную защиту, позволившую ему в конце 1948 года запустить проект МЭСМ.

Символично, что до революции в этом двухэтажном здании в Феофании вблизи от Киева находилось женское общежитие монастыря, а до войны размещалась психиатрическая лечебница.

Но в марте 1950 года М.А. Лаврентьев перевел С.А. Лебедева в Москву начальником лаборатории № 1 недавно созданного Института точной механики и вычислительной техники АН СССР (ИТМиВТ АН СССР) и назначил руководителем проекта БЭСМ-1.

С этого времени до конца 1951 года С.А. Лебедеву приходилось работать на два фронта: в Москве – над БЭСМ-1; в Феофании – доведение МЭСМ до логического конца.

Из-за этого он руководил наладочными работами МЭСМ наездами из Москвы в Киев, давая своим ученикам указания (Л.Н. Дашевскому, Е.А. Шкабаре), а уже они допаивали ламповые блоки.

Несмотря на это, 6 ноября 1950 года выполнен второй пробный пуск МЭСМ, в ходе которой численно решалась следующая краевая задача:

1-го августа 1951 года было подписано Иосифом Виссарионовичем Сталиным секретное Правительственное Постановление № 2759-1321 в котором в принудительном порядке обязывал команду С. А. Лебедева сдать МЭСМ в постоянную эксплуатацию строго в 4-м квартале 1951 года.

И 25 декабря 1951 года МЭСМ была принята в постоянную эксплуатацию комиссии АН СССР во главе с академиком М. В. Келдышем.

 На момент приемки МЭСМ имела следующие технические характеристики:

·         Арифметическое устройство: универсальное, параллельного действия на триггерных ячейках;

·         Представление чисел: двоичное, с фиксированной запятой, 16 двоичных разрядов на число, плюс один разряд на знак;

·         Система команд: трехразрядная, 20 двоичных разрядов на команду. Первые 4 разряда – код операции следующие 5 разрядов – адрес первого операнда, еще 5 – адрес второго операнда, и последние 6 – адрес для результата операции. В некоторых случаях (в командах сравнения или, что тоже самое – условного перехода) третий адрес используется в качестве адреса следующей операции.

·         Доступные операции: сложение, вычитание, умножение, деление, сдвиг, сравнение с учетом знака (как часть команды условного перехода), сравнение по абсолютной величине (как часть команды условного перехода), передача управления (безусловный переход), передача чисел с магнитного барабана и обратно, команда сложения команд (для работы с элементами массивов), остановка.

• Арифметическое устройство: универсальное, параллельного действия на триггерных ячейках;

• Представление чисел: двоичное, с фиксированной запятой, 16 двоичных разрядов на число, плюс один разряд на знак;

• Система команд: трехразрядная, 20 двоичных разрядов на команду. Первые 4 разряда – код операции следующие 5 разрядов – адрес первого операнда, еще 5 – адрес второго операнда, и последние 6 – адрес для результата операции. В некоторых случаях (в командах сравнения или, что тоже самое – условного перехода) третий адрес используется в качестве адреса следующей операции;

• Доступные операции: сложение, вычитание, умножение, деление, сдвиг, сравнение с учетом знака (как часть команды условного перехода), сравнение по абсолютной величине (как часть команды условного перехода), передача управления (безусловный переход), передача чисел с магнитного барабана и обратно, команда сложения команд (для работы с элементами массивов), остановка;

• Оперативная память (на триггерах): для данных – на 31 число, для команд – 63 команды;

• Постоянная память (штекерная): для данных – на 31 число, для команд – на 63 команды.

• Тактовая частота: 5 кГц

• Быстродействие: 50 операций в секунду (полное время одного цикла составляет 17,6 мс; операция деления занимает от 17,6 до 20,8 мс)

• Количество электровакуумных ламп: 6000 (около 3500 триодов и 2500 диодов).

• Занимаемая площадь: 60 м²

• Потребляемая мощность: около 25 кВт·      

Данные и программы считывались с перфокарт, перфолент, или набивались с помощью штекерного коммутатора. Также использовался магнитный барабан, хранящий до 5000 кодов чисел или команд. Для вывода использовались фотокамеры для получения данных на фотопленке или фотобумаге; перфорирующее устройство (с 1953 года) и электромеханическое печатающее устройство (с конца 1953 года).

Несмотря на такие скромные по нынешним временам параметры, на ней были успешно решены ряд научных и прикладных задач. Вот некоторые из них:

• Динамические задачи теории упругости;

• Выбор оптимальных параметров шахтных каналов;

• Определение областей устойчивости электроэнергетических систем, в частности Куйбышевской ГЭС;

• Расчет тепловых напряжений строительных конструкций.

Машина эксплуатировалась до 1957 года, после чего было передана в киевский политехнический институт для учебных целей. К сожалению, в 1959 году её история завершилась трагически. Как вспоминал Борис Николаевич Малиновский: «Машину разрезали на куски, организовали ряд стендов, а потом… выбросили»

Несколько оставшихся от МЭСМ электронных ламп и других компонентов хранятся в Фонде истории и развития компьютерной науки и техники при Киевском доме ученых НАН Украины.     

Если эта публикация вас вдохновила и вы хотите поддержать автора — не стесняйтесь нажать на кнопку