Na początku pojawienia się technologii komputerowej Związek Radziecki czuł się dość pewnie. W pierwszej połowie lat 50. radzieckie komputery były najlepsze w Europie, ustępując jedynie niektórym amerykańskim modelom komercyjnym. Komputery elektroniczne były szeroko stosowane do rozwiązywania różnych problemów, przede wszystkim do obliczeń. Znaleźli zastosowanie w nauce i przemyśle. Wojsko zaczęło wykazywać zainteresowanie komputerami. Pierwsze radzieckie komputery wojskowe, które pojawiły się pod koniec lat 50. XX wieku, były używane w krajowych systemach obrony przeciwrakietowej i przeciwlotniczej.
Stworzenie pierwszych sowieckich komputerów
Znany sowiecki naukowiec Siergiej Aleksiejewicz Lebiediew, który był liderem narodzin krajowej technologii komputerowej, wziął udział w tworzeniu pierwszych sowieckich komputerów. Dziś Siergiej Lebiediew jest słusznie uważany za założyciela sowieckiego przemysłu technologii komputerowych. To pod jego bezpośrednim kierownictwem w latach 1948-1950 powstała pierwsza w kraju, a także w Europie kontynentalnej, Mała Elektroniczna Maszyna Licząca (MESM). Rozwój został przeprowadzony w Kijowie w Instytucie Elektrotechniki Akademii Nauk Ukraińskiej SRR.
Rozwój nie pozostał niezauważony i już w 1950 roku Siergiej Aleksiejewicz Lebiediew przeniósł się do Moskwy, do Instytutu Mechaniki Precyzyjnej i Inżynierii Komputerowej Akademii Nauk ZSRR (ITMiVT). W stolicy naukowiec zaczął opracowywać jeszcze bardziej zaawansowany komputer, który przeszedł do historii jako duża (szybka) elektroniczna maszyna licząca (BESM-1). Głównym projektantem nowego komputera był akademik Siergiej Aleksiejewicz Lebiediew, który szybko wybrał i zjednoczył zespół podobnie myślących ludzi, w tym obiecujących studentów. W szczególności studenci Moskiewskiego Instytutu Energetyki Wsiewołoda Burcewa i Władimira Mielnikowa zostali wysłani na praktyki w instytucie, którzy w przyszłości sami staną się wybitnymi inżynierami krajowymi, naukowcami i projektantami w dziedzinie tworzenia komputerów elektronicznych.
Rozwój BESM-1 został w pełni zakończony do 1953 roku. W sumie zmontowano jeden komputer, montaż przeprowadzono w moskiewskim zakładzie maszyn liczących i analitycznych. Komputer zmontowany w jednym egzemplarzu przeznaczony był do rozwiązywania dużych problemów produkcyjnych i naukowych. Jednocześnie stanowił podstawę do rozwoju przyszłych jeszcze potężniejszych komputerów, a także specjalistycznych komputerów do celów wojskowych.
Należy zauważyć, że na początku lat pięćdziesiątych ZSRR był słusznie uważany za jednego z liderów w dziedzinie rozwoju komputerów. Z dzisiejszego punktu widzenia brzmi to co najmniej niecodziennie, ponieważ do końca swojego istnienia ZSRR stracił tę przewagę, a współczesna Rosja w dziedzinie tworzenia technologii komputerowej beznadziejnie pozostawała w tyle za najbardziej rozwiniętymi krajami świata. Jednak u zarania powstania komputerów wszystko było inne. Zmontowany w 1953 roku BESM-1 był najszybszym komputerem elektronicznym w Europie i jednym z najszybszych na świecie. Pod względem szybkości i pojemności pamięci ten pierwszy radziecki superkomputer w październiku 1953 roku ustępował jedynie komercyjnym modelom amerykańskiej firmy IBM – IBM 701, którego dostawy do klientów rozpoczęły się w grudniu 1952 roku.
Jednocześnie komputery z początku lat pięćdziesiątych niewiele przypominają ich współczesne odpowiedniki. BESM-1 zapewniał maksymalną wydajność na poziomie 8-10 tys. operacji na sekundę. Komputer otrzymał równoległe 39-bitowe zmiennoprzecinkowe urządzenie arytmetyczne. Liczba bitów dla kodów instrukcji wynosi 39. Pamięć operacyjna (RAM) pierwszego pełnoprawnego komputera radzieckiego była oparta na rdzeniach ferrytowych, a jej pojemność wynosiła tylko 1024 słowa (wcześniejsze komputery radzieckie wykorzystywały pamięć na lampach rtęciowych lub potencjoskopach).
Ponadto komputer elektroniczny otrzymał urządzenie pamięci długoterminowej (DZU) na diodach półprzewodnikowych, pojemność urządzenia również wynosiła 1024 słowa. Niektóre z najczęstszych podprogramów i stałych były przechowywane w DZU.
Ponadto BESM-1 mógł współpracować z nośnikami informacji na taśmach magnetycznych: czterema blokami przeznaczonymi na 30 tys. słów każdy oraz na pośrednim nośniku danych na dwóch bębnach magnetycznych, co zapewniało przechowywanie 5120 słów każdy. Szybkość wymiany informacji z bębnem sięgała 800 liczb na sekundę, z taśmą magnetyczną - do 400 liczb na sekundę. Wprowadzanie informacji do BESM-1 odbywało się za pomocą fotoczytnika na perforowanej taśmie, a wyprowadzanie informacji na specjalnym elektromechanicznym urządzeniu drukującym. Jednocześnie w maszynie nie było oprogramowania systemowego.
Na zewnątrz była to dość masywna maszyna obliczeniowa, której stworzenie zajęło około pięciu tysięcy lamp próżniowych. Konstrukcyjnie ten radziecki komputer był zamontowany na jednym głównym stojaku, był oddzielny stojak DZU, a także szafa zasilająca, ponieważ komputer zużywał dość dużą ilość energii elektrycznej - do 30 kW (bez uwzględnienia chłodzenia system). Rozmiar komputera również był dość duży: zajmowana powierzchnia wynosiła prawie 100 metrów kwadratowych.
Postanowiono wykorzystać możliwości komputera w systemie obrony przeciwrakietowej
Pojawienie się pierwszego radzieckiego pełnoprawnego komputera BESM-1 zbiegło się z początkiem ery rozwoju w Związku Radzieckim własnego systemu obrony przeciwrakietowej (ABM). Po raz pierwszy zaczęli o tym mówić w naszym kraju w sierpniu 1953 roku. Wtedy to siedmiu marszałków zwróciło się do ministerstw i instytutów z instrukcjami stworzenia środków zwalczania wrogich pocisków balistycznych. Taka broń dalekiego zasięgu była słusznie uważana za główny środek dostarczania ładunków nuklearnych do obiektów wojskowych i przemysłowych przeciwnych krajów. Do niezawodnego przechwytywania pocisków potrzebne były nowoczesne radary i nowe komputery, które odpowiadałyby za obliczenia i sterowanie stacjami radarowymi.
Specjalnie dla stworzenia radzieckiego systemu obrony przeciwrakietowej w ramach KB-1 utworzono nowe specjalne biuro projektowe - SKB-30. W tym samym czasie sowiecka baza naukowa i przemysł rozszerzyły współpracę w zakresie opracowywania narzędzi mogących rozwiązywać problemy naukowo-techniczne. W szczególności ITMiVT Akademii Nauk ZSRR otrzymał specjalne zadanie od KB-1 do stworzenia nowej maszyny cyfrowej, która pod względem prędkości miała przewyższyć poprzednie modele i stać się sercem systemu sterowania radarem dla śledzenie celów dalekiego zasięgu.
Do 1956 roku zakończono pierwsze prace nad projektem nowego kompleksu, obrona wstępnego projektu eksperymentalnego systemu obrony przeciwrakietowej odbyła się w marcu. W tym samym roku Ministerstwo Obrony ZSRR wydało pozwolenie na niebudowanie GNIIP-10 - Państwowego Poligonu Badawczego, które postanowiono umieścić na niezamieszkanej kazachskiej pustyni Betpak-Dala, między zachodnim brzegiem słynnego jeziora Bałchasz oraz w dolnym biegu rzek Sarysu i Chu. Eksperymentalny kompleks obrony przeciwrakietowej i nowa linia antyrakietowa były ze sobą ściśle powiązane, głównym projektantem całego systemu był Grigorij Kisunko, członek-korespondent Akademii Nauk ZSRR. W tym samym czasie akademik Siergiej Lebiediew, dyrektor ITMiVT, wydał zadanie techniczne na stworzenie nowego komputera, który otrzymał oznaczenie M-40 i był pierwotnie przeznaczony do systemu „A”. System „A” to nazwa kodowa pierwszego strategicznego kompleksu obrony przeciwrakietowej w Związku Radzieckim.
Zadanie opracowania nowego superkomputera powierzono dwóm grupom rozwojowym, z których jedną kierował Wsiewołod Burcew. Obie grupy z powodzeniem poradziły sobie z zadaniem. Do 1958 roku gotowe były dwa nowe komputery elektroniczne M-40. Komputery zostały zmontowane przez specjalistów z Zagorskich Zakładów Elektromechanicznych.
Pierwszy komputer wojskowy M-40
W momencie powstania maszyna M-40 stała się najszybszą spośród wszystkich sowieckich komputerów, które były masowo produkowane w kraju. Jednocześnie Wsiewołod Burcew zaproponował i wdrożył w praktyce szereg rozwiązań, które są bardzo ważne dla rozwoju krajowej technologii komputerowej. W wojskowym komputerze M-40 po raz pierwszy zaimplementowano w praktyce zasady zrównoleglania procesu obliczeniowego na poziomie sprzętowym komputera elektronicznego. Wszystkie główne urządzenia M-40 (arytmetyka, zarządzanie pamięcią zewnętrzną, RAM, sterowanie) otrzymały autonomiczne jednostki sterujące i mogły pracować równolegle. Również po raz pierwszy w ZSRR wdrożono multipleksowy kanał transmisji danych. Rozwiązanie to umożliwiło, bez spowalniania procesu obliczeniowego komputera, natychmiastowe odbieranie i wysyłanie otrzymanych informacji i danych z 10 asynchronicznie działających kanałów, których łączną przepustowość oszacowano na milion bit/s.
M-40, podobnie jak jego dalsza modernizacja, M-50 (50 tysięcy operacji zmiennoprzecinkowych), były złożonymi kompleksami wojskowymi do kontroli radarów dalekiego zasięgu i precyzyjnego namierzania pocisków przeciwrakietowych. Byli odpowiedzialni za obliczenia wymagane do budowy trajektorii i kierowania pocisków przeciwrakietowych do rakiet balistycznych wroga. 4 marca 1961 r. na specjalnie utworzonym poligonie testowym „A” w Kazachstanie przeprowadzono pierwsze w historii świata i kraju przechwycenie pocisku balistycznego zakończone sukcesem. System, w którym komputer M-40 odpowiadał za obliczanie trajektorii pocisku przeciwrakietowego, był w stanie przechwycić pocisk balistyczny R-12. Przechwycenie przeprowadzono 60 km od miejsca startu rakiety. Według danych urządzenia rejestrującego chybienie rakiety miało 31,8 metra w lewo i 2,2 metra wysokości przy dopuszczalnym promieniu 75 metrów. Ładunek odłamkowy pocisku przeciwrakietowego V-1000 skutecznie zniszczył głowicę R-12, która zawierała symulator masy ładunku jądrowego.
Mówiąc o aspektach technicznych komputera wojskowego M-40, można zauważyć, że powstał on na bazie mieszanych elementów, w których wykorzystano lampy elektronowe, ferryty, tranzystory półprzewodnikowe i diody. W tym samym czasie prędkość maszyny wzrosła do 40 tys. operacji na sekundę ze stałym punktem, co było około 4 razy wyższe niż wartości szczytowe dla BESM-1. Pierwszy pełnoprawny komputer wojskowy otrzymał pamięć o dostępie swobodnym na rdzeniach ferrytowych o łącznej pojemności 4096 słów 40-bitowych. Pamięć zewnętrzną stanowił bęben magnetyczny o pojemności 6 tys. słów. Komputer wojskowy M-40 pracował w połączeniu z wyposażeniem procesora do wymiany z abonentami systemu oraz wyposażeniem do podtrzymywania czasu.
Za stworzenie i pomyślne przetestowanie kompleksu, którego mózgiem były komputery M-40 i M-50, zespół czołowych twórców komputera M-40 otrzymał prestiżową Nagrodę Lenina. Otrzymali go Sergey Lebedev i Vladislav Burtsev.
