О том, как бэсм-6 считать училась

 


Часть 1. «Диспетчер пакетной обработки»



Возможно, в недалеком будущем наши потомки, изучая курс истории, будут читать не только о глиняных табличках и берестяных грамотах, но также о перфокартах, лентах и тяжелых диск-пакетах, удивляясь тому, как трудно жилось «древним».

Обладатели современных гаджетов обычно не задумываются о скорости, с которой развиваются технологии. А ведь компьютерный прорыв произошел на памяти одного поколения. И тем приятнее в год 60-летия РФЯЦ – ВНИИТФ вспомнить, что наш институт имел к этому самое прямое отношение. О том, как создавались одни из первых в СССР операционных систем для почти легендарной ЭВМ БЭСМ-6, расскажут разработчики систем ДИСПАК и ДИАПАК  Николай Иванович Шулепов и Юрий Васильевич Озорнин.


По своей сути операционная система (ОС) – это программа, которая обеспечивает возможность рационально использовать ресурсы компьютера удобным для пользователя способом. История ОС начинается в 60-е годы. Когда на Московском заводе САМ была создана первая электронно-вычислительная машина БЭСМ-6, появились и первые программы для нее. Операционную систему делали «Институт точной механики и вычислительной техники» (ИТМ и ВТ) и «Институт прикладной математики» (ИПМ) Академии наук СССР. Система была в кодах и занимала по нынешним меркам 24 кБ. Объем памяти у машины был 192 кБ, а скорость по тем временам бешеная – 1 млн. операций в секунду (для сравнения, сегодня на рабочем месте математика или программиста находится персональная ЭВМ, которая по вычислительным ресурсам превосходит тысячу БЭСМ-6).

БЭСМ-6 появилась у нас в городе в 1967 году. Эта засекреченная машина выдавалась научным центрам строго по списку. Так что между ВНИИТФ и ВНИИЭФ негласно шла «битва»: кто первым получит технику. В итоге в нашем институте оказалось 6 ЭВМ, а в Сарове - 9, поскольку там было больше работников.

Лидером создания и освоения первой во ВНИИТФ операционной системы был Владимир Федорович Тюрин. В те годы еще не было языков программирования, были только коды команд. Как вспоминают сотрудники, В.Ф. Тюрин по вечерам сидел и разбирал систему, в которой была масса ошибок, а целыми днями находился в зале, около машин.

 «Я попал в группу разработчиков совершенно случайно, - рассказывает специалист в области системного программирования Н.И. Шулепов. - Я сидел в одной комнате с Тюриным и как раз написал программу автоматической переадресации адресов (ПАПА), которая ему очень понравилось. Он побежал к Бунатяну и вытребовал меня к себе в группу. Тюрин сказал: «Я вижу, у тебя есть тяга к этой системной деятельности!». Считать на машине было невозможно: сплошные остановки! А при перезапуске программы промежуточные результаты не успевали сохраняться. Хотя создавать программы была возможность, и люди создавали. Трудились день и ночь, без выходных, энтузиазм был жуткий: новую машину осваивали!»

Начальник математического отделения А.А. Бунатян дал право В.Ф. Тюрину и Н.И. Шулепову в первую очередь отбирать к себе вновь поступающих специалистов. За два года собрали команду из 10 человек. Среди них был выпускник УрГУ Юрий Васильевич Озорнин, в ряду ярких воспоминаний которого осталось противодействие первым «хакерам»: «Главное - защититься от программистов. Среди математиков были любители вскрывать пароли, чтобы показать нам, где слабые места в системе. А нам было важно обеспечить защиту информации».

В научных центрах, которые получили БЭСМ-6, сразу поняли, что на существующей операционной системе работать невозможно. Московский ИПМ начал создавать собственную, и А.А. Бунатян предложил специалистам нашего института принять участие в ее разработке, чтобы потом взять эту ОС себе. Постоянные командировки в Москву длились 1,5 года. Но система получалась чисто академической, не рассчитанной на массовый поток задач. Она занимала почти всю оперативную память, и для пользователя ничего не оставалось.

В 1971 г удалось убедить руководство в том, что надо делать собственный продукт. Специалисты ВНИИТФ разработали компактную модульную операционную систему. Простое ядро включало в себя планировщик, блок ввода задач, разбор этого пакета на счет, систему планирования очереди. Приоритет задач можно было сменить на ходу. В каждом модуле был также блок обработки ошибок. Дисков тогда еще не было, вся информация хранилась на магнитных лентах, а ленты плохо читались. Работа у операторов была тяжелая: за смену приходилось менять тысячу лент. Диски для ЭВМ появились только в 1971 г. Систему подстроили под свою технологию счета, которая заключалась в том, что существует масса мелких задач и одна большая. Было четкое ограничение, что большая задача не может занимать объем свыше половины памяти.

Сделав первый вариант ОС, специалисты еще полгода добивались повышения ее надежности, ведь старая система просто не могла работать без сопровождения. За ней постоянно следил кто-то из системщиков. «Дежурили по ночам, - рассказывает Николай Иванович, - и машинники тоже, потому что, когда происходила аппаратная ошибка, им без нас трудно было ее искать. Надо было им сказать, где и что не так. Тогда они бежали, меняли ячейку, стучали по ней молотком, чтобы устранить контактные ошибки. Наши специалисты по аппаратному обеспечению БЭСМ-6 были одними из лучших в стране».

Осенью 1971 года операционная система была поставлена во ВНИИЭФ, где она проработала до конца существования БЭСМ-6 в Сарове. Были установлены контакты системных программистов двух институтов с целью развития операционной системы для нужд ВНИИЭФ при ведущем участии ВНИИТФ.

В 1973 г разработчики из ВНИИТФ придумали название для своей операционной системы - ДИСПАК (сокращение от «дисковый пакет» или «диспетчер пакетной обработки»).

Когда программисты ВНИИТФ добились такой надежности системы, что она могла работать целые сутки, ее стали постепенно распространять в другие организации. Первым делом попытались поставить ее в ИПМ. Там уральцев встретили как конкурентов, однако все же устроили испытания и увидели, что ДИСПАК дает выигрыш даже на их задачах. Убедившись в этом, президент Академии Наук М.В. Келдыш дал распоряжение «переманить» в Москву команду разработчиков. Но в столицу уехали в 1973 году только В.Ф. Тюрин и еще один сотрудник.

Тем временем ДИСПАК расходился по стране. Новую ОС получили не только организации Минсредмаша, а все, кто просил. Разработчики были в этом заинтересованы, т.к. в других условиях эксплуатации, при других запросах выявлялась масса ошибок. Их учитывали, исправляли, и система становилась все лучше. Одними из первых наши системы появились в Академгородке Новосибирска, в Миассе (в КБ машиностроения у академика В.П. Макеева), в нескольких организациях Москвы, в Тбилиси, Свердловске, Иркутске. Передали ОС ДИСПАК и на Московский завод САМ, который в дальнейшем распространял ее вместе с новыми ЭВМ.

После отъезда В.Ф. Тюрина начальником группы разработчиков А.А. Бунатян назначил Н.И. Шулепова. Команда задалась целью создать центральный вычислительный комплекс на базе БЭСМ-6 – объединить все шесть имевшихся в институте ЭВМ между собой через дисковую память. К этому моменту ДИСПАК был уже на каждой машине, а обмен данными происходил через ленту: на нее записывали информацию, затем ленту снимали и переставляли на другую машину. Диски у каждой ЭВМ были свои. Идея создать общий диск возникла у талантливого разработчика аппаратного обеспечения ЭВМ Юрия Николаевича Мазурина, и он разработал т.н. коммутатор внешней памяти, при помощи которого каждой машине стал доступен любой диск.

Одновременно созревала идея, что пора заканчивать с пакетной обработкой, и машинники разработали аппаратуру сопряжения. Пришло время новой операционной системы.





Часть 2. В режиме диалога



«Программный продукт, который мы делали, был действительно хорош, им долго пользовались все ведущие вычислительные центры страны, - без ложной скромности говорят сегодня снежинские разработчики операционных систем для ЭВМ. – Причем раздавали наши системы бесплатно по всему Советскому Союзу: говорили, что нет статьи, на которую можно записать деньги, которые мы получим». 

Их звали на работу в Москву, в Саров, в Новосибирск, но почти все специалисты ВНИИТФ остались на Урале. «А зачем? – удивляется Юрий Васильевич Озорнин. - Нам здесь было великолепно. И родные все здесь. И прекрасное отношение людей: на работу шли, как на праздник. Неважно, рабочее или нерабочее время. Взбрело в голову – пошел!».

Дело было любимое, новое. Хотелось скорее добиться результата, довести систему до совершенства, и само это занятие доставляло удовольствие. В свою очередь, понимая, что самый продуктивный труд не всегда «от звонка до звонка», руководство предоставило специалистам свободный график. «У нас был очень хороший режим работы, - вспоминает Николай Иванович Шулепов. - Нам позволяли отдыхать в любое время, чем мы с Юрием Васильевичем пользовались. Чтобы не отрывать пользователей от машины, мы работали вечером, а днем раз в неделю бегали марафон 50 км – это называлось «пять кругов десятки вокруг Лысой горы». Потом немного отдыхали и шли работать». «Мы в рабочий день могли сходить на лыжах в поход, а в выходные работали, - добавляет Ю.В. Озорнин. - Все равно ведь работали больше восьми часов!.. У меня бывало, что стоит проблема – и нет решения. А ночью во сне приснится. Утром прихожу – и все готово. Это бывало очень часто. Не знаю, в чем тут дело, но у многих решения вот так же приходили во сне. Подсознание работает!..»

И отдача была колоссальной. По сути, работа становилась для людей смыслом и содержанием всей жизни. Не сосчитать, сколько было срочных вызовов по ночам! А утром снова на работу. Защищать диссертации не спешили, с головой погрузившись в практическую деятельность.

В 1976 г. была реализована возможность создавать многомашинные вычислительные комплексы из ЭВМ  БЭСМ-6 с общей дисковой памятью и автоматическим перераспределением задач между ЭВМ. Это позволило значительно повысить производительность и функциональную надежность вычислительных систем. Разработали и внедрили терминальный коммутатор с выходом на несколько машин. Теперь пользователь мог запускать свои задачи на любом терминале и на любую ЭВМ многомашинного комплекса.

Новой операционной системе (ОС), при помощи которой стало возможно вести интерактивный режим работы, дали название ДИАПАК (сокращение от «диалого-пакетный режим»). Для операторов сделали диспетчерский пульт, на который выводилась вся информация обо всех машинах. Потом появились первые экраны. Их было немного, и только для отладки важных задач, но зато на них можно было смотреть графики.

В это же время, в 1976 - 1977 гг, начались работы по созданию архивной памяти БЭСМ-6 для хранения информации. Версия, предложенная «Институтом прикладной математики» (ИПМ), по отзывам сотрудников ВНИИТФ, оказалась неработоспособной. Стали делать свою архивную память (она получила название УПД ДИАПАК) - многоуровневую, с ленточно-дисковой памятью; задействовали барабан, диски и ленты. Теперь всё, что было насчитано, сохранялось: и сами программы, и результаты. ОС ДИАПАК разрабатывалась около двух лет, долго вводилась в эксплуатацию и потребовала от создателей много сил.

Существенно помогала в работе созданная в 1970 г в Дубне одноименная мониторная система. Она включала в себя первый транслятор с языка Фортран, обеспечивала управление заданиями, создание и использование многоуровневых библиотек программ. Математики освоили языки программирования, но, по сравнению с автокодом, программы теперь считались в два раза медленнее. Зато они создавались быстрее и, самое главное, были нагляднее. Стало легче находить ошибки и производить отладки. Программисты проделали большую работу по модификации МС «Дубна». Она была тесно увязана с ОС ДИАПАК и доведена до режима массового использования сотрудниками сектора. Был установлен ряд библиотек стандартных программ, подключен ряд новых компиляторов с языков высокого уровня и резко повышена надежность работы мониторной системы и ее быстродействие, что позволило совершить массовую «фортранизацию» производственных программ.

«ДИАПАК работал на полном комплексе из шести машин, - рассказывает Н.И. Шулепов. - Пользователи, которые перешли на эту систему, до сих пор хвалят УПД ДИАПАК и его основных разработчиков – Вячеслава Михайловича Крюкова и Виталия Ивановича Зуева, вспоминают «золотое время»! А я говорю: «Вы забываете, сколько в нем было ошибок!». И если бы не Юрий Васильевич, который каждое утро приходил и вручную все это исправлял... У нас даже был специальный человек, который отслеживал, правильно ли все переписано, откачалось, было вытолкнуто с дисков на ленту, есть ли там копия. Лишь после этого уничтожали информацию на дисках и освобождали место для новых программ. Со временем добились такой надежности работы БЭСМ-6, что только раз в неделю следовало проверить, есть ли сбой, - да и то просто руки чесались у операторов или у машинников. Квалификация у них мощная была, и БЭСМ-6 работала без сопровождения».

К 1980 г ОС ДИАПАК уже использовалась в качестве учебного пособия для студентов, например, в МФТИ и в МГУ. Со своей задачей - как можно эффективнее загрузить ЭВМ, чтобы не было простоев в работе, - система справлялась. Развивать ее прекратили только в 1982 г.

К тому времени сложилась технология счета, которая теперь переносится на современные машины. Она была продумана и отработана совместно с пользователями. Кажется невероятным, но, по словам специалистов, сейчас обычный персональный компьютер – это 1000 с лишним тогдашних ЭВМ на столе!.. Сейчас даже в телефоне объем памяти больше, чем когда-то на всех БЭСМ-6 целого института.

Таким образом, специалисты в области системного программирования ВНИИТФ совместно с машинниками разработали, отладили и внедрили в производственную эксплуатацию ряд версий ОС для ЭВМ БЭСМ-6 и многомашинных комплексов. Была реализована новая технология проведения массового производственного счета сложных задач математической физики в целях моделирования физических процессов, в том числе при разработке ядерного оружия. Операционные системы передали в серийное производство и внедрили в крупнейших вычислительных центрах страны. 

Сейчас далеко не во всех интернет-источниках вы найдете хотя бы упоминание о роли уральцев в разработке ДИСПАКа и ДИАПАКа. Все заслуги в создании лучших операционных систем для ЭВМ БЭСМ-6 приписываются только столичным центрам: «Институту точной механики и вычислительной техники» и «Институту прикладной математики».

Однако факт остается фактом:  в 1986 году Государственную премию за создание высокопроизводительных вычислительных комплексов и их систем получили 11 человек – 6 специалистов по аппаратному обеспечению ЭВМ из ВНИИЭФ   и 5 сотрудников ВНИИТФ: Лев Федорович Воронов, Юрий Николаевич Мазурин, Юрий Васильевич Озорнин, Лев Яковлевич Павликов, Николай Иванович Шулепов.



Текст – Надежда Модестова (2015 г.)
Шарж из архивов стенгазеты «Стрела»