От перфоленты до сети

О том, как компьютеры входили в жизнь ЧПИ – ЧГТУ – ЮУрГУ, вспоминает кандидат технических наук, доцент кафедры электронных вычислительных машин Высшей школы электроники и компьютерных наук ЮУрГУ, автор более 70 печатных работ и 10 учебных пособий Игорь Леопольдович Кафтанников, работающий в вузе с 1972 года.

– Первоначально ЭВМ предназначались лишь для математических расчётов. Кстати, кафедра наша, когда её только что организовали, в 1964 году, называлась кафедрой математических и счётно-решающих приборов и устройств, а нынешнее название она получила в 1969-м, – поясняет Игорь Леопольдович. – Никто и не предполагал изначально, что со временем ЭВМ станут инструментом для выполнения самых различных функций и получат столь широкое распространение. Сегодня более десяти процентов электроэнергии, вырабатываемой на Земле, тратится на нужды информационных технологий. Это больше, чем в любой отдельной промышленной области: металлургии, автомобилестроении и тому подобное. Кстати, заметьте, что современные смартфоны – это карманные компьютеры с возможностями куда большими, чем у первых ЭВМ.

На компьютерах в 1970–1980-е выполнялись расчёты для космонавтики, в том числе для знаменитого комплекса «Энергия-Буран». Хотя первые космические полёты рассчитывались ещё с помощью логарифмических линеек – нынешняя молодёжь такие даже и не видела.

Первые ЭВМ места занимали много – а расчёты выполняли не очень быстро. Об играх и речи не шло: на них не хватило бы машинной памяти. В это сложно поверить нынешней молодёжи, но в СССР были компьютеры с памятью всего четыре килобайта! А на них нужно было решать достаточно сложные задачи, пусть и не очень большие! Преподаватель кафедры Борис Аркадьевич Сапожников в то время разработал программу, которая считала число π с точностью до тысячи знаков после запятой. Теперь объём памяти у ЭВМ исчисляется гигабайтами, терабайтами, а то и петабайтами, компьютеры обыгрывают людей в шахматы, го, и даже игры, предполагающие не только миллиарды различных комбинаций ходов, но и такие человеческие психологические факторы, как блеф, например при игре в покер. Сравнивать возможности первых ЭВМ и современных, образно говоря, как сравнивать умственные способности головастика и человека.

Точно знаю, что одной из первых отечественных ламповых машин была «Стрела», но я, когда в 1972 году пришёл работать в ЧПИ, таких ЭВМ уже не застал, были транзисторные, например М-222. Как сейчас помню, стояла она в подвале второго корпуса и занимала целую комнату. Чтобы общаться с нею, нужны были перфоленты, на которых набивались команды и данные. Потом – где-то с середины или в конце 1970-х – появилась возможность общаться с ЭВМ с помощью непосредственно подключённых к ним электрических пишущих машинок. М-222 была первой такой ЭВМ в ЧПИ, и с ней работали уже не только преподаватели, но и студенты. В 1960–1970-е на высоком уровне решался вопрос: продолжать ли разработки наших, советских ЭВМ – или идти на стыковку с Западом? Учёные, инженеры, конструкторы имели свою точку зрения, но в условиях плановой экономики последнее слово было за партией и правительством. Руководство государства решило переключиться на копирование западных технологий. Хотя, например, на производство БЭСМ-6, созданной в СССР под руководством профессора Лебедева, США купили лицензию! Нужно было значительное ускорение в компьютерной области, но Советский Союз не обладал необходимыми высокими технологиями для создания большого числа высокопроизводительных ЭВМ. По ряду причин, в том числе из-за борьбы с «буржуазной наукой кибернетикой», от Запада мы отставали чем дальше, тем больше. Первый персональный компьютер я увидел в Ленинграде, в 1980 году, когда был там на стажировке. Я как раз учился в заочной аспирантуре в закрытом институте Северной столицы. ПЭВМ тогда была такой редкостью, что вызвала настоящий ажиотаж – выстроилась большая очередь из желающих поработать на ней. Мне, например, предложили лишь несколько минут – и то глубокой ночью. А в ЧПИ быстро оценили перспективы миниатюризации компьютеров, и ректор вуза однажды поручил мне рассказать всем заведующим кафедрами о микропроцессорах – тогда это была новинка. Доклад получился часа на полтора, но и потом было много вопросов!

Такие машины, как ЕС ЭВМ (единая система ЭВМ), появившиеся в СССР в 1970-х, были копией американской IBM-360, работали на транзисторах и занимали целые комнаты, общаться с ними можно было с помощью перфокарт. Прослужили они в нашем вузе до 1990-х годов. Причём некоторое время современные серверы и ЕС, например ЕС-1033, существовали параллельно. Машины на микросхемах появились в 1980-х, и возможности их росли от ЕС-1010 до ЕС-1065.

Для работы с транзисторными ЭВМ, куда команды вводились с перфокарт, задачи уже писали на первых универсальных языках – Алголе, Фортране, на специальных листах. Одна строка – одна команда, если команда длинная, продолжение на другой строке. С этих листов операторы набивали отверстия на перфокартах. Готовые перфокарты – целая колода – вставлялись в ЭВМ. Чтобы колода была не слишком толстой, приходилось сложную задачу разбивать на несколько более простых.

Конечно, при набивке отверстий не обходилось без ошибок, которые невозможно было обнаружить, пока колода не начинала обрабатываться в ЭВМ. Поэтому умельцы придумали специальную «читалку перфокарт» для проверки: вставишь в неё перфокарту – и смотришь, на месте ли нужное отверстие. Но чаще загоняли в ЭВМ всю колоду, потом делали распечатку – и определяли, где ошибки. Соответствующие перфокарты вынимали, записывали исправления на листах и отдавали операторам на перебивку. На это могло уйти несколько дней, а то и недель. Позже стали записывать информацию на специальных магнитных лентах – как в катушечных магнитофонах, люди старшего поколения такие помнят, да и в фильмах той поры их можно увидеть.

В своё время коллектив Вычислительного центра ЧПИ одним из первых в СССР разработал программу «Абитуриент», современная модификация которой используется в системе «Универис». Я, со стороны приёмной комиссии ЧПИ, отвечал за ввод информации об абитуриентах. Непосредственно в приёмных комиссиях факультетов (тогда не было компьютерных сетей) девушки записывали на специальных листах данные о каждом поступающем, я эти листы собирал, относил в институтский Вычислительный центр, где всю информацию записывали на магнитные ленты, распечатывали, а я потом должен был сверить распечатки с анкетными данными абитуриентов: фамилия, имя, отчество, дата рождения, факультет и так далее. То есть ещё в советское время все сведения об абитуриентах, как и сейчас, хранились в памяти ЭВМ. Эту работу мне поручали три лета подряд – наверное, хорошо получалось. Потом наградили путёвкой в дом отдыха.

В 1970–80-х годах, помимо ЕС, были малые ЭВМ: СМ-2 и СМ-4, размещавшиеся на нескольких квадратных метрах, – тоже калька с зарубежных ЭВМ, а ещё «Наири» – отечественная разработка, на которой могли работать студенты. Операционный блок у таких машин был величиной с приличный стол, только повыше, у некоторых был монитор и у всех – клавиатура, с которой пользователи сами вводили данные на перфоленту, а с неё – на ЭВМ. На нашей кафедре стояли две такие машины. А ещё ЭВМ другого типа, тоже уникальная советская разработка, имелись на факультете «Двигатели, приборы, автоматы» (ДПА, ныне аэрокосмический). На них можно было работать непосредственно с математическими выражениями. Развивались компьютерные технологии, развивалось и обучение им в ЧПИ – появился студенческий Вычислительный центр. Кстати, нынешний начальник управления информатизации Вячеслав Геннадьевич Раенко начинал работать именно там. А ещё в 1980-х появились первые жёсткие диски. ЕС ЭВМ и СМ ЭВМ уже имели жёсткие диски, сантиметров 40 в диаметре, с объёмом где-то 2,4 мегабайта. Применялись ещё наборы дисков – с памятью около 20 мегабайт.

Конечно, были те, кто уже тогда хотел использовать ЭВМ не только для работы. Так, нашлись энтузиасты, которые перевели на перфокарты книги, например, Булгакова, братьев Стругацких – в частности их «Улитку на склоне», которая в СССР не издавалась по идеологическим соображениям, я прочитал именно в «машинном» варианте. Распечатка книг была делом долгим и трудным: одна книга – это сотни перфокарт. Потом тексты распечатывались на печатающем устройстве – на рулонах бумаги, которые затем разрезали на листы и сшивали. Такой вот был самиздат. И за подобное в ту пору могли серьёзно наказать.

В середине 1980-х в ЧПИ появились отечественные персональные компьютеры – ДВК, ДВК-2, «Электроника-85» (один из первых в СССР с жёстким диском), на микросхемах советского производства – быстродействующих, но работавших неустойчиво. Шестнадцатидюймовые гибкие диски (дискеты) к ним были величиной почти с грампластинку. Существовали односторонние и двусторонние дискеты.

Зарубежные компьютеры стали поступать в вуз где-то с конца 1980-х. В начале 1990-х всё это стоило, мягко говоря, недёшево – десятки тысяч тогдашних рублей. ПЭВМ могла стоить сорок тысяч, а у меня, в то время уже доцента, кандидата наук, месячная зарплата – пятьсот рублей. Помню, как мне приходилось сопровождать компьютеры как ценные грузы, которые везли из Москвы под охраной милиции.

В 1990-е годы информатизация ЧГТУ – ЮУрГУ пошла быстрее. Всё шире внедрялись персональные компьютеры, серверы. Надо сказать, что серьёзное внимание информатизации вуза уделяло руководство ЧПИ – ЧГТУ – ЮУрГУ и лично ректоры – Виталий Васильевич Мельников, а затем и Герман Платонович Вяткин, активно использовавший информационную систему института, а потом и университета. По инициативе кафедры ЭВМ компьютерные сети связали сначала ЭВМ внутри отдельных корпусов вуза, а потом в пределах университетского городка. Наша кафедра как раз и занималась прокладкой компьютерных сетей в ЧГТУ – этим руководил Андрей Витальевич Мельников, который в 1985-м стал её заведующим. В 1990-х годах кафедра создала для УВД Челябинска систему оперативного контроля обстановки: электронную базу данных о различных преступлениях, правонарушениях и компьютерную сеть, дающую доступ к ней из райотделов. До этого приходилось искать необходимые сведения в бумажной картотеке, что долго и неудобно. Учтите, что компьютерных сетей тогда в нашей стране практически не было. Сперва к нашей разработке отнеслись недоверчиво, но потом увидели, что она существенно ускоряет и упрощает труд оперативников. Благодаря быстрому получению информации преступления стали раскрываться быстрее и меньше правонарушений оставалось безнаказанными. Мы были первопроходцами в этой теме в СССР. Сам тогдашний начальник городского УВД Валерий Павлович Пустовой благодарил нас за работу. Занимались мы и локальными сетями для учебных заведений, которые устанавливались в Челябинской, Свердловской, Оренбургской и Курганской областях.

Когда появились первые персональные компьютеры, появились и первые игры. Всем, наверное, известный «Тетрис», как и «Удав-цифроед» – советские разработки. А ещё были различные «бродилки» и прочее. И хотя мониторы, в основном, тогда были монохромными (чёрно-белыми), играли в эти игры с удовольствием.

«Джоконда» на перфокартах

Студентам XXI века трудно представить времена, когда не было не то что смартфонов, а и персональных компьютеров – даже у профессоров. ЭВМ размером с комнату – и с памятью, в которой не всякий нынешний файл уместится? Быть такого не может! Но так было, причём, по историческим меркам, не так уж и давно. Как шла эволюция информатизации в нашем вузе, вспоминает кандидат технических наук, доцент, а в прошлом – учёный секретарь кафедры электронных вычислительных машин Высшей школы электроники и компьютерных наук ЮУрГУ Сергей Степанович Ершов.

– Наша кафедра учреждена в 1964 году, изначально называлась кафедрой математических и счётно-решающих приборов и устройств, нынешнее наименование получила лишь в 1969-м, – рассказывает Сергей Степанович. – Сначала ЭВМ в Челябинском политехническом институте было мало и предназначались они для расчётов, решения важных задач, сперва только инженерных, а позднее и экономических. Даже об использовании компьютеров как печатных машинок речи не шло, а о развлечениях, компьютерных играх никто не мог и подумать. Да и не годились для игр те компьютеры. Одной из первых отечественных ламповых ЭВМ и одной из первых в ЧПИ была «Стрела». Размером она была с комнату, производила всего 20000 операций в секунду, имела лишь 12 килобайт памяти – даже с самыми простыми из нынешних компьютеров не сравнить! «Умела» она, по сути, только делать четыре арифметических действия: складывать, вычитать, умножать и делить, причём делила, умножая число на обратную величину. Но и таких машин в СССР тогда было всего семь. Кстати, ещё одна большая, но уже транзисторная ЭВМ БЭСМ-6 стояла в Миассе, в КБ машиностроения, нынешнем ГРЦ имени академика В.П. Макеева.

Следом за ЭВМ первого поколения, такими, как «Стрела», «Урал-2», чуть позже появились другие электронные вычислительные машины – второго поколения – «Минск-22». «Стрела» стояла, как сейчас помню, на первом этаже второго корпуса, где сейчас аудитория 112. Внешнее запоминающее устройство было в виде барабанов плюс накопители на магнитной ленте. Что интересно, напрямую с этими машинами контактировать было нельзя, требовалось специальное печатающее устройство, которое печатало только цифры и математические знаки – «плюсы» и «минусы». Для ввода информации использовали специальную перфоленту (например, у ЭВМ «Стрела-2»). На ней набивали и с неё читали знаки, для чего существовали особые кодировочные таблицы. Интересно, что эти ленты можно было повторно использовать до тех пор, пока контрольная сумма, введённая на них, не искажалась. Потом появились особые трансляторы для ЭВМ, которые позволяли использовать языки программирования – в частности, Алгамс (подобие Алгола) и МЭИ-3. Они в какой-то степени походили на обычный человеческий, что в определённой мере облегчало труд программистов.

Носителями информации (памятью машин) были сначала широкоформатные киноплёнки (у ЭВМ «Урал-2»), а затем, у ЭВМ второго поколения, – магнитные ленты. Хранили их в специальных коробочках.

Чтобы загрузить машину выполнением задачи, программистам нужно было написать команды на специальных листах, по которым затем операторы набивали в нужных местах отверстия на перфокартах – для этого использовалось устройство подготовки данных, с клавишами, как на печатной машинке. Потом то, что получилось, сверяли с тем, что было записано программистами на бланках, – задача сложная, трудоёмкая, занимавшая много времени. Если все отверстия в перфокартах были пробиты правильно, карты в строго определённом порядке собирались в колоды, которые сдавались в работу. Бывало, что ошибки выявлялись по ходу расчётов, так что решать задачи приходилось в несколько заходов: чем больше задача, тем больше уходило времени на её выполнение. Соответственно, задачи старались делить на этапы.

Где-то в 1970-е были изобретены алфавитно-цифровые печатающие устройства. С их помощью уже можно было напечатать не только текст, но и изображение, состоявшее не из точек, а из букв и цифр. Но чтобы такую картинку, например, «Джоконду» Леонардо да Винчи, изобразить, нужно было написать специальную программу – и набить стопку перфокарт. Вообразите, сколько времени это занимало! Но такие энтузиасты находились.

Первые машины были разнокалиберными, но их становилось всё больше – возникла необходимость стандартизировать электронную вычислительную технику. Примерно в начале 1970-х были разработаны Единая система ЭВМ и машины ЕС ЭВМ – первые, у которых имелись мониторы. Это было в диковинку: их на ВДНХ демонстрировали! Так в СССР, в том числе и в ЧПИ, появились ЭВМ третьего поколения: ЕС-1020, ЕС-1022 и другие – копии американских IBM-360, IBM-370. Где-то на рубеже 1970-х и 1980-х стали применяться и первые жёсткие диски с ферритовым напылением. Пакет дисков уже давал более-менее серьёзный объём памяти – 29 мегабайт! Тогда же вошли в употребление дискеты – размером с небольшую грампластинку.

В тот период времени активно использовались языки программирования Фортран, Си, а для экономических расчётов – Кобол.

 Но эпоха отечественных ламповых, а затем и транзисторных ЭВМ прошла – и наш вуз не стал исключением. Из-за технологического отставания СССР был вынужден копировать, а затем и просто закупать компьютеры стандарта IBM PC XT и IBM PC AT за рубежом, на Западе. То, что это были хорошие, устойчиво работающие, достаточно высокопроизводительные машины – конечно, неплохо. Но что отечественная промышленность в сфере высоких технологий так и не смогла «догнать и перегнать Америку» и практически прекратила существовать – безусловно, печально.

«ПЭВМ собрал собственноручно»

Воспоминаниями об эволюции компьютеров в нашем вузе делится старший преподаватель кафедры электронных вычислительных машин, выпускник приборостроительного факультета ЧПИ 1978 года Владимир Владимирович Лурье.

– Современная молодёжь не всегда представляет, какими громоздкими были ЭВМ первого, второго и даже третьего поколения. Так, ЭВМ «Наири» была размером с большой письменный стол, печатающее устройство – «пишущая машинка», – располагалась на стоящей рядом тумбе, рядом – шкаф с огромными магнитофонными катушками – внешняя магнитная память, – рассказывает Владимир Владимирович. – Но эти машины были всё же более доступны для желающих делать расчёты: на них работали учёные и учились программированию студенты. А вообще-то в 1960-е и 1970-е информационных средств и вычислительных ресурсов не хватало: ЭВМ было мало, чтобы поработать на них, нужно было записываться в очередь, оформлять допуск, формировать колоду перфокарт, которые перед этим следовало ещё подготовить – времени на всё это, мягко говоря, уходило много. А решать задачи инженерам приходится постоянно! Поэтому расчёты вели с помощью логарифмических линеек и арифмометров – теперь их разве что в музее увидишь, а тогда они использовались повсеместно. В конце 1970-х появились программируемые электронные калькуляторы, способные решать небольшие по объёму задачи, а затем и более совершенные модели. Кстати, находились умельцы, собиравшие подобные калькуляторы своими руками из «неведомыми путями» добытых микросхем.

А в 1980-е началась эпоха персональных ЭВМ – они совершили настоящую революцию: вычисления стали доступны практически всем пользователям. Купить их, конечно, было практически нереально. Зато находилось немало тех, кто собирал компьютеры самостоятельно, опираясь на материалы журналов «Радио» и «Моделист-конструктор». Необходимые детали покупали на барахолках. Я, кстати, свою первую персональную ЭВМ собрал собственноручно. В качестве накопителей для хранения информации в этих компьютерах использовались обычные бытовые кассетные магнитофоны. Доступные жёсткие диски («винчестеры») появились чуть позднее. Когда я присоединил к своему самодельному компьютеру венгерский винчестер объёмом 34 Мб, мне казалось, что такой колоссальный объём памяти просто невозможно исчерпать!

 В «недрах» больших электронно-вычислительных машин, помимо рабочих данных, уже и в советское время нередко хранилось немало интересного – в том числе так называемая самиздатовская литература, которую в СССР не печатали по идеологическим соображениям, например «Архипелаг ГУЛаг» Солженицына, «Мастер и Маргарита» Булгакова, «Сказка о тройке» и «Гадкие лебеди» Стругацких. Их распечатывали на печатающем устройстве типа «Консул», или ДЗМ, куда заправлялась широкая бумажная лента, которую затем разрезали на листы, а их в свою очередь сшивали. За распространение таких книг в советское время могли крепко наказать. Так что распечатывали и давали читать подобные произведения далеко не всем. Но встречались и вполне безобидные вещи – сборники анекдотов или кулинарных рецептов. Помню, однажды я жене на Восьмое марта преподнёс сборник рецептов выпечки: сам распечатал, разрезал, сброшюровал, переплёл – тогда это казалось необыкновенным подарком...