ЕС ЭВМ

Файл:ЕС5017.jpg

Ленточные накопители ЕС-5017

Компьютеры серии ЕС ЭВМ (Единая система электронных вычислительных машин) являлись аналогами компьютеров фирмы IBM серий IBM System/360/370, выпускавшихся в c 1964 года. Были программно и аппаратно совместимы со своими американскими прообразами.

Предпосылки возникновения серии ЕС ЭВМ

Файл:Руководство М20.png

Cтраницы из руководства по эксплуатации отечественной ЭВМ М-20. Один из предметов споров в 1960-х: допустима ли такая документация для военной техники?

В середине 1960-х годов в СССР в области вычислительной техники выявился ряд проблем, а именно:

• общее количество ЭВМ было явно недостаточным;
• производились десятки различных несовместимых друг с другом моделей ЭВМ, что затрудняло решение крупных вычислительных и организационных задач; для осуществления проектов АСУ (автоматизированных систем управления) была крайне желательна унификация компьютерных средств;
• ориентация отечественных ЭВМ того времени исключительно на численные расчёты и отчасти на управление оборудованием, а также ориентация вычислительной техники на специалистов в области математики и физики (см. иллюстрацию);
• значительным было отставание в области системного программирования: в то время в СССР всё ещё нормой были работа без операционной системы и программирование непосредственно в машинных кодах (даже без ассемблера);
• бедность периферийного оборудования.

Назревала необходимость «большого скачка» — перехода к массовому производству унифицированных ЭВМ, оснащённых большим количеством стандартизированного программного обеспечения и периферийного оборудования. Для решения этой задачи в 1966 г. в народнохозяйственном плане появилось задание МРП разработать аванпроект по ОКР “Ряд”, сформулированное начальником Главного управления по вычислительной технике МРП М. К. Сулимом.

Первоначально разработка аванпроекта была поручена Институту точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ). Отчёт, представленный институтом в середине 1966 г., не удовлетворил министерство, поскольку показал отсутствие интереса авторов отчёта к созданию такого ряда машин в СССР. В результате Министерство радиопромышленности приказом от 22.02.1967 г. поручило руководство разработкой аванпроекта Конструкторскому бюро промышленной автоматики (КБПА), проявившему гораздо бо́льший интерес.

С вопросами по составу и характеристикам перифернийного оборудованием было всё более-менее ясно: материалы по этим вопросам, представленные НИИсчётмаш ещё для отчёта ИТМ, практически не вызвали дискуссий. Наибольшие споры вызвали принципы организации будущего "ряда": логическая структура процессоров, система команд, принципы связи с внешними устройствами - то, что позднее стали называть "архитектурой ЭВМ".

В целом результаты дискуссии сводились к тому, что целесообразно взять за основу архитектуру широко распространённой на Западе системы IBM System/360:

• Архитектура ЭВМ в то время не подлежала патентованию, патентовалось лишь её конкретное исполнение, которое - по причине действовавшего эмбарго на экспорт вычислительной техники - предполагалось создать самостоятельно
• Большинство элементов этой архитектуры были уже известны отечественным разработчикам
• Данную архитектуру приняли и успешно разрабатывали независимо уже несколько ведущих зарубежных фирм - RCA (США), ICL (Англия) и Siemens (ФРГ), и даже ROBOTRON в ГДР.
• Согласно иссследованиям ИПМ АН СССР, программы, составленные для IBM/360, требовали в 1,5-2 раза меньше памяти, чем аналогичные для БЭСМ-6, “Весна”, М-20.
• В серии IBM System/360 был впервые реализован ряд уникальных для того времени перспективных решений: универсальная архитектура, ориентированная как на расчёты, так и на обработку данных; линейка совместимых моделей ЭВМ различной производительности; байтовая адресация памяти. Кроме того, IBM System/360 была одной из первых систем с виртуальной памятью (в отдельных моделях System/360, а позже во всех моделях System/370) и первой системой (не считая исследовательских прототипов), в которой была реализована концепция виртуальных машин.

Главный вопрос для сторонников клонирования, фактически, был в том, возможно ли скопировать аппаратную часть системы без полной технической документации, или же её целесообразнее реализовать заново "с нуля", одновременно дополнив и улучшив.

В качестве альтернативных вариантов рассматривалось сотрудничество на равноправных условиях с какой-либо из западноевропейских фирм. Академик А.А. Дородницын, сторонник этого варианта, в качестве партнёра рассматривал английскую фирму ICL. Руководство IBM, которое он же принимал в стенах ВЦ РАН, от подобного сотрудничества отказалось.

Свою роль сыграла и презентация, сделанная в США для советской правительственной делегации во главе с премьер-министром А. Н. Косыгиным в 1971 г., демонстрировавшая успешное повсеместное использование линии IBM System/360.

Развитие серии ЕС ЭВМ

Специально для этого проекта был создан Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники (НИЦЭВТ). Значительная часть работы НИЦЭВТа состояла в клонировании оригинального программного обеспечения IBM System/360, множество сотрудников были заняты исследованием дизассемблированного машинного кода оригинального компьютера и его адаптацией.

К счастью, фирма IBM поставляла значительную часть ОС в виде исходных текстов, что дало возможность доработать систему, устранить многие ошибки в коде системы и ввести дополнительные возможности. Поздняя система ОС ЕС 6.1.9 была уже гораздо стабильнее оригинала OS/360 21.8 (последней системы линии). Новая отечественная ОС ЕС 7 уже не имела прямого IBM-овского аналога, представляя собой увязанные в единый пакет Систему Виртуальных Машин (СВМ, аналог VM) и Базовую Операционную Систему (БОС, не имевшую IBMовского аналога и представлявшую собой развитие ОС ЕС версии 6).

В ЕС ЭВМ скопирована была только архитектура системы, аппаратная же реализация была создана заново. На надёжность и эксплуатационные характеристики этой серии отрицательно влияло низкое качество отечественных компонентов.

Модели, технические характеристики и конфигурации

Первые компьютеры появились в 1971 году. Выпускались, в частности на заводах в Казани и Минске. Последние машины были выпущены в 1998 г. (ЕС-1220). Всего было выпущено свыше 15 000 машин ЕС ЭВМ.

Компьютеры серии ЕС ЭВМ входили, в соответствии с годами выпуска, в т. н. «Ряд 1», «Ряд 2», «Ряд 3», «Ряд 4». К «Ряду 1» (аналог серии IBM System/360) принадлежали модели 1010, 1020, 1030, 1032, 1040, 1050, 1060 (на самом деле выпускалась в рамках Ряд 2) и основанные на них усовершенствованные модели, напр., ЕС-1022. К «Ряду 2» (аналог серии IBM System/370) принадлежали модели 1015, 1025, 1035, 1045, 1055, 1065. К «Ряду 3» принадлежали модели 1036, 1046, 1066, 1068.

В сериях устройств Ряд 3 и особенно Ряд 4 был запланирован и частично реализован ряд технических усовершенствований, не имевших аналогов в IBMовской серии машин. Реализовывались специализированные вычислительные блоки, такие как векторные и матричные процессоры, процессоры, работавшие на иных физических принципах (например оптический) и т. д. Практически все эти разработки были остановлены в 1990-х годах после распада СССР. Последние машины серии ЕС выпускались уже под лицензией и с использованием оборудования IBM.

Аппаратная основа всех компьютеров — платы с микросхемами (т. н. «Типовые Элементы Замены» (ТЭЗ) или «Радиоэлектронные модули 1-го уровня»). Конструктивно компьютеры представляли собой большие стойки («шкафы», или «Радиоэлектроные модули 3-го уровня») примерно в рост человека и соответствующие им по размерам периферийные устройства — принтеры, накопители на магнитных лентах, накопители на магнитных дисках.

Имели чёткое разделение функциональных блоков: стойка с процессором, стойка (или стойки) с оперативной памятью, и т. д. Для обозначения блоков и периферийных устройств, от процессора и памяти до периферии, была установлена специальная числовая классификация. Так, коды устройств — накопителей на магнитных дисках начинались с цифр 50ХХ (напр., модели 5061, 5066), коды дисплеев — с цифр 7ХХХ (напр., модель 7927), и т. д.

Для установки и размещения всех блоков компьютера требовалось отдельное помещение (или даже несколько помещений) площадью не меньше 25—30 м², со специальным фальшполом (для прокладки под ним всех соединительных кабелей), и с системами вентиляции и охлаждения.

Технические характеристики вкратце описывались быстродействием процессора (от десятков тысяч до миллионов операций в секунду по смеси Гибсона), а также объёмом оперативной памяти — ориентировочные значения от 64 кб на самых первых и младших моделях до 16 Мб у последних по времени выпуска старших моделях. Периферийные устройства были взаимозаменяемы, но процессоры, память и т. п. — нет.

Характеристики некоторых моделей ЕС ЭВМ

Модель	Производительность, операций в секунду	Ёмкость ОЗУ, Кбайт	Цикл ОЗУ, мкс
ЕС-1020	$2*10^{4}$	256	2
ЕС-1030	$6*10^{4}$	512	1,5
ЕС-1040	$4*10^{5}$	1024	1
ЕС-1050	$5*10^{5}$	1024	1
ЕС-1025	$6*10^{5}$	256	1,5
ЕС-1035	$1,5*10^{5}$	512	1
ЕС-1045	$8*10^{5}$	4096	1
ЕС-1055	$6*10^{5}$	2048	1
ЕС-1060	$1,6*10^{6}$	8192	0,6
ЕС-1066	$4,5*10^{6}$	16384	0,4

Все модели ЕС ЭВМ Ряд-1, Ряд-2 и Ряд-3, как и их прототипы фирмы IBM, имели 32-разрядную архитектуру с 24-разрядной шиной адреса, что позволяло адресовать максимум 16 мегабайт физической оперативной памяти. Для того времени это был очень большой объём. В более поздних моделях IBM шина адреса была расширена до 31 разряда, а затем введён 64-разрядный режим, но эти изменения в серии ЕС ЭВМ не успели воспроизвести.

Программное обеспечение

Компьютеры обычно работали либо под управлением однозадачной операционной системы ДОС ЕС (обычно, ранние/младшие модели), либо многозадачных операционных систем ОС ЕС, СВМ (Система виртуальных машин), TKS и МВС (более продвинутые модели), все эти системы были аналогами продуктов IBM. Операционная система СВМ была совмещена с ОС ЕС в версии 7.

Все компьютеры были многопользовательскими (хотя самые простые модели — скорее, теоретически).

Для начала работы с операционной системой требовалась сложнейшая процедура генерации операционной системы из дистрибутива, с настройкой для работы на конкретном экземпляре компьютера в конкретной конфигурации (процессор, память, каналы) и всей его периферии, и, затем, невероятно трудоёмкая установка и наладка (общее затрачиваемое время — до нескольких недель). В разработанной в ГДР TKS эта проблема была решена напрямую: система ставилась без генерации с готового загрузочного образа. В ОС ЕС версии 7 и входящей в её состав СВМ проблема решалась более хитроумным путём: генерацию и установку новой версии системы можно было производить на виртуальной машине под управлением старой версии, а затем просто перенести с виртуальной машины на реальную.

Для компьютеров серии ЕС ЭВМ разрабатывались также другие операционные системы, но сколько-нибудь широкого распространения они не получили. Так, например, существовала Мобильная Операционная Система МОС ЕС, представлявшая собой реализацию ОС Unix на ЕС ЭВМ. Но Unix в те времена считался упрощённой «системой для домохозяек» (буквальная цитата из ) в сравнении с «настоящими» системами МВС, ОС ЕС и СВМ, поэтому за рамки академических экспериментов МОС ЕС практически не вышла.

Для решения прикладных задач использовались языки программирования Фортран, Кобол, ПЛ/1. Для запуска программ и управления заданиями имелся специальный язык JCL (Job Control Language, язык управления заданиями). Были и другие, менее распространённые языки.

Подавляющее большинство пользователей ЕС ЭВМ использовали Фортран и ПЛ/1. Последний был внедрён как универсальный язык, обладавший более широкими выразительными возможностями, однако, из-за очень высокой сложности написания компилятора и значительной сложности изучения языка, не получил значительного распространения вне мэйнфреймов.

Кооперация в СЭВ

Ряд моделей и многие периферийные устройства выпускались в кооперации с другими социалистическими странами (ГДР, Венгрия, Болгария, Чехословакия, Румыния, Польша, Куба). Целью этого было, прежде всего, достижение объединенного научного и производственного потенциала, сравнимого с Западом.

В ГДР, наиболее технически и научно развитом после СССР члене СЭВ, разработками и производством по проекту ЕС занимался научно-производственный комбинат “ROBOTRON”, специально объединённый из множества предприятий, уже успешно производивших до этого ЭВМ серий "Роботрон" и "R" и разнообразную периферию.

В Чехословакии координация работы проводилась под эгидой созданного в 1969 г. “Объединённого коллективного предприятия по автоматизации и вычислительной технике” — ZAVT. Производственные мощности включали национальное народное предприятие ТЕСЛА, заводы "Зброевка", организации по сбыту и обслуживанию “Kancelarskе stroje” в Чехии и “Datasystem” в Словакии и ещё ряд предприятий, разбросанных по всей стране. Научный потенциал был представлен рядом научно-исследовательских институтов.

Венгрия занималась в основном научными и техническими разработками (в том числе в области организации вычислительных сетей), а также подготовкой технических кадров и разработкой ПО (именно венгерские специалисты, оставшиеся после развала СЭВ без работы, организовали там в 90-х гг. крупнейший в мире центр копьютерного underground'а Virus Exchange).

Польша до вступления в проект уже активно разрабатывала ряд моделей ЭВМ семейста ORDA, периферийно совместимых с различными модификациями IBM/360 и ICL-900 (в т.ч. по совместным проектам). В рамках ЕС Польша производила машины ЕС-1030, ЕС-1032 и ЕС-1045, а также периферию - в первую очередь, устройства для работы с перфокартами.

Прочие страны СЭВ, не имевшие столь развитых научных и технических наработок, использовались в основном как производственная база для периферии. Крайне широко практиковалось обучение студентов за рубежом, в том числе по обмену.

Не обходилось без внутренних трений: так, возник серьёзный внутренний скандал, когда обнаружилось, что разработанная в ГДР машина 1040 оказалась быстрее и стабильнее советской 1050 (были построены всего два экземпляра) и даже экспортируется в Западную Европу. Ряд соучастников по разработке осуществлял тихий саботаж проекта^{[уточнить]}, например одна из разработанных ВНР младших моделей была несовместимой с остальной серией, так как при её создании было осуществлено клонирование французского компьютера системы Mitra, совершенно не совместимого с System/360.

Роль ЕС ЭВМ в развитии отечественной информатики

Роль ЕС ЭВМ в развитии отечественной информатики неоднозначна.

На начальном этапе появление ЕС ЭВМ привело к унификации компьютерных систем, позволило установить начальные стандарты программирования и организовывать широкомасштабные проекты, связанные с внедрением программ. До этого программы, как правило, эксплуатировались исключительно организацией-разработчиком, а внедрение было затруднительным из-за разнородности компьютерной техники по стране. Без подобного рода унификации постановка глобальных задач типа АСУ была бы просто невозможна.

В целом, внедрение ЕС ЭВМ позволило сократить отставание отечественной компьютерной отрасли от США по ряду позиций (проектирование архитектуры аппаратно-программных комплексов, разработка программного обеспечения, системотехника, применение ЭВМ для управления данными), а по отдельным направлениям даже выйти на лидирующие позиции (разработка матричных процессоров, разработка эффективных методов интеграции нескольких ОС на одной ЭВМ).

Ценой этого было повсеместное свёртывание собственных оригинальных разработок и попадание в зависимость от идей и концепций фирмы IBM.

В 1980-е годы повсеместное внедрение ЕС ЭВМ превратилось в серьёзный тормоз для развития отрасли. После дорогостоящих и заранее спланированных закупок руководители предприятий были вынуждены эксплуатировать морально устаревшие компьютерные системы. Параллельно развивались системы на малых машинах и на персональных компьютерах, которые становились всё более и более популярны. В то время мало кто имел взвешенную оценку достоинств и недостатков различных архитектур, и точки зрения, как правило, сводились к двум полярным мнениям: «персоналки — это несерьёзно, солидные задачи надо решать на солидных машинах» и «большие ЭВМ — это каменный век, мы сейчас быстренько всё перепишем на персональном компьютере». К сожалению, у части специалистов такая однобокость во взглядах не преодолена до сих пор.

На позднейшем этапе, в 1990-е годы, наступил переломный момент. Отечественная промышленность, вступившая в глубокий экономический и структурный кризис, не смогла создать ни аналогов, ни заменителей ЕС ЭВМ на новой элементной базе. В итоге произошёл полный переход на импортные компьютеры и окончательное свёртывание программы по разработке отечественных компьютеров, возникли проблемы переноса технологий на современные компьютеры, модернизации технологий, трудоустройства и переквалификации сотен тысяч специалистов.

Причины трудностей, связанных с внедрением ЕС ЭВМ

• Объективные трудности мировой компьютерной индустрии, связанные с выработкой единых норм и стандартов на программы и оборудование;
• Эмбарго на продажу компьютерной техники, объявленное Советскому Союзу после ввода советских войск в Афганистан 1980, что затрудняло апробацию альтернативных решений;
• Недостаточный анализ опыта и ошибок компьютерной индустрии капиталистических стран, который вполне был представлен в литературе, отчего те же ошибки повторялись с ещё более пагубными последствиями;
• Неправильная ориентация на экономию процессорного времени вместо экономии общих затрат — (времени программистов, исследователей и персонала) для разработки проектов:
  • На начальном этапе не уделялось внимания средствам для подготовки и отладки программ — перед программистами и пользователями ставились жёсткие условия готовить задания без единой ошибки, а объёмы человеческой работы для выполнения этих требований не имели значения, это приводило к крайней неэффективности использования компьютера;
  • На позднем этапе общей тенденций стало распределение процессорного времени путём создания многотерминальных станций, при этом недостаточное внимание уделялось организации диалога и развитию графических устройств, отчего в дальнейшем серия ЕС стала неконкурентоспособна по отношению к значительно менее мощным малым машинам и персональным компьютерам.

Неупорядоченные факты и суждения о ЕС ЭВМ

• Серия ЕС ЭВМ в последние пару десятилетий существования СССР была самым распространённым видом компьютерной техники.
• Следует отметить, что в период первоначального создания ЕС ЭВМ мировая практика не распространяла авторские права на программное обеспечение. Его копирование было не эксклюзивной затеей СССР, а было также осуществлено многочисленными западными конкурентами IBM. Мейнфреймы клонировали американская Amdahl, немецкий Siemens, японские Fujitsu и Hitachi, несколько других фирм. Таким образом, обвинения советских разработчиков в каком-то особом цинизме, нарушении авторских прав и т. д. не имеют под собою серьёзных оснований.
• Экономический развал, произошедший в годы Перестройки, послужил причиной массового вывода из эксплуатации ЕС ЭВМ. Громадный объём установленного программного обеспечения оказался ненужным, новое разрабатывалось уже в основном для персональных компьютеров. Там, где требовалось продолжение работы именно на мейнфреймах — происходила замена на более производительные и надёжные западные модели, в том числе бывшие в употреблении. Разработчики из бывшего СССР не смогли долго бороться за рынок — они лишились госзаказов, средств на разработку, нередко их организационные структуры подвергались приватизации и ликвидации. Наиболее серьёзные специалисты перешли на работу в IBM или какие-то другие западные компании, связанные с этой техникой. Последние попытки восстановить разработку продолжались до середины 1990-ых годов.
• Финалом жизненного цикла ЕСовских мейнфреймов стала их массовая скупка в целях извлечения из них драгоценных металлов. В составе комплектующих машины имелось несколько десятков граммов золота и порядка одного или нескольких килограммов серебра. В период с 1990 по 1993 годы свыше 90 % эксплуатировавшихся в СССР мейнфреймов ЕС ЭВМ оказались демонтированы и утилизированы в этих целях.^{[источник?]}

См. также

• СМ ЭВМ
• ЕС ПЭВМ
• IBM в также IBM на английском

Ссылки

• K. Джермейн. IBM/360. Пер. с англ. Изд. 2-е, стереотип. — М.: Мир. 1973 г. — 870 с
• Виртуальный компьютерный музей: Семейство ЕС ЭВМ
• Музей истории отечественной вычислительной техники
• Эмулятор ЕС ЭВМ «Букет»
• Эмулятор ЕС ЭВМ xSeries S/370
• The Hercules System/370, ESA/390, and z/Architecture Emulator
• Г. С. Цейтин «Итоги освоения ОС ЕС (заметки пользователя)» (1983)
• А. И. Волков «Об общей оценке роли машин серии ЕС ЭВМ»