Владимир Липаев - Очерки истории отечественной программной инженерии в 1940-е – 80-е годы

• Название: Очерки истории отечественной программной инженерии в 1940-е – 80-е годы
• Автор: Владимир Липаев
• Жанр: Детская образовательная литература
• Год: 2015
• ISBN: 978-5-4475-3299-4

Монография начинается с истории появления в нашей стране электронных вычислительных машин (ЭВМ) и программирования в 1940-е – 60-е годы. Далее изложена история проектирования и производства отечественных ЭВМ, а также средств и систем автоматизации технологических процессов производства программных продуктов в 1960-е – 80-е годы. Подробно представлена история формирования основных компонентов программной инженерии в 1960-е – 70-е годы. Внимание акцентируется на особенностях решения сложных задач по государственным заказам и на создании программных продуктов для мобильных и бортовых ЭВМ реального времени. Особое внимание уделяется истории разработки методов моделирования динамических объектов и стендов для тестирования и испытаний комплексов программ в реальном времени. Изложены методы оценивания качества программных продуктов, рисков, дефектов и ошибок при их разработке, а также история формирования требований к профессиям и квалификации специалистов программной инженерии в 1970-е – 80-е годы. Рассмотрен анализ сложности программных комплексов реального времени и распределение ресурсов ЭВМ для таких комплексов, характеристики и методы оценивания качества их компонентов. Один из разделов посвящен истории формирования в 1980-годы экономики программной инженерии, созданию средств технико-экономического анализа и экономическому обоснованию планов разработки крупных программных продуктов. Представлены реальные примеры их создания в 1960-е – 80-е годы для оборонных систем на основе методов программной инженерии. Книга предназначена для специалистов по вычислительной технике и программной инженерии, программистов, студентов и аспирантов, интересующихся историей развития, успехами и проблемами отечественной науки и техники в этой области.

---

В многопроцессорной системе 4-го поколения М-13 впервые реализована аппаратура пооперационных циклов (обеспечивающая независимость программы от числа процессоров в системе), аппаратура сегментностраничной организации памяти (перекрывающая возможности файловой системы), программноуправляемый периферийный процессор для операций типа преобразования Фурье, Уолша, Адамара, Френеля, вычисления корреляционных функций, пространственной фильтрации и т. п. Среднее быстродействие центральной части – до 50 млн. операций в секунду (или до 200 млн. коротких операций в секунду), внутренняя память – до 34 Мбайт, скорость внешнего обмена – до 100 Мбайт в секунду, эквивалентное быстродействие периферийного процессора на своем классе задач – до 2 миллиардов операций в секунду.

М.А. Карцев – автор фундаментальных теоретических работ по вычислительной технике (5 монографий, 16 изобретений). Книги «Арифметические устройства электронных цифровых машин» (русское издание – 1958 г., позднее переиздавалась за рубежом), «Арифметика цифровых машин» (1969 г.) заложили основы теории арифметических устройств; их выводы вошли в учебники «Архитектура цифровых вычислительных машин» и «Вычислительные системы и синхронная арифметика», где практически впервые сделана попытка поставить на научную основу проектирование общей структуры ЭВМ и аппаратуры для выполнения параллельных вычислений.

Специализированные ЭВМ реального времени (третья группа ЭВМ) МВК Эльбрус-1 (1979-й год) и МВК Эльбрус-2 (1984-й год) (С.А. Лебедев,

В.С. Бурцев), относились по существу к следующему этапу (1980-е – 90-е годы) развития специализированной отечественной вычислительной техники [2, 11]. Однако их целесообразно кратко представить в данном разделе, вследствие основной области применения. Эти МВК двойного применения (гражданского и военного), предназначались для использования в высокопроизводительных информационно-вычислительных и управляющих системах, в том числе, в системах непрерывного действия, работающих в реальном масштабе времени, а также в научных и промышленных вычислительных центрах коллективного пользования в пакетном режиме и в режиме реального времени.

Программное обеспечение являлось общим для МВК Эльбрус-1 и Эльбрус-2. Его отличительная особенность состояла в использовании языка высокого уровня ЭЛЬ-76, являющегося автокодом системы для написания системных программ, в частности, операционной системы, трансляторов и целого ряда управляющих программ, работающих в реальном масштабе времени. Это позволило значительно сократить время создания программ.

Создаваемые на базе МВК Эльбрус-2 вычислительные комплексы имели высокие показатели надежности и достоверности выдаваемой информации за счет модульного принципа построения и наличия системы реконфигурации, которая при возникновении сигнала неисправности от системы аппаратного контроля модуля, автоматически исключала его из состава комплекса и восстанавливала прерванный вычислительный процесс. Большое значение в достижении высоких показателей надежности имела система тестовых и диагностических программ. Их отличительной особенностью являлась способность обрабатывать динамические ситуации по сбоям и отказам, зафиксированные как на тестовых программах, так и на программах пользователя. Набранная статистическая информация по сбоям и отказам модуля использовалась для принятия решения о необходимости профилактики или ремонта устройства.

Опыт, полученный при создании системы ПРО, показал, что сроки разработок в значительной степени были связаны с временем отработки алгоритмов и программ. С целью совершенствования подготовки системных программистов ЦНПО «Вымпел» совместно с Сибирским отделением АН СССР в 1980 году решили создать в Новосибирском Академгородке конструкторское бюро системного программирования (КБ СП) в составе Вычислительного центра СО АН СССР. Конструкторское бюро должно было также оказать помощь ИТМ и ВТ в программировании и отладке для «Эльбруса».

Вскоре выяснилось, что сибирские академики решили использовать это КБ в своих научных целях, а практические задачи по программированию в интересах ПРО и СПРН их не интересуют. Возник конфликт [9, 11]. Для его разрешения министр радиопромышленности СССР Валерий Дмитриевич Калмыков, по договоренности с академиком Михаилом Александровичем Лаврентьевым, направил в Новосибирск двух своих заместителей. В Новосибирске уже на следующий день выявились принципиальные разногласия сторон. Тогда было предложено разделить КБ на две части, одну из которых перевести на одно из предприятий ЦНПО «Вымпел», а другую оставить под эгидой Вычислительного центра Сибирского отделения АН совместно с ИТМ и ВТ осваивать ЭВМ «Эльбрус». Это компромиссное предложение было принято. Часть коллектива КБ СП в количестве 100–120 человек перевели в Гомель. На базе этого коллектива, усиленного молодыми специалистами – выпускниками вузов, было создано первое в стране высококвалифицированное Конструкторское бюро системного программирования. Позже «Эльбрус-2» прошел испытания и поступил на вооружение. По два десятипроцессорных комплекса были установлены на объектах боевой системы – командно-вычислительном пункте ПРО.

2.4. История единого семейства (ЕС) ЭВМ в 1970-е – 80-е годы

В СССР в 1970 – 80-е годы разработкой разнообразных ЭВМ занимались множество различных институтов и промышленных предприятий. К этому периоду в СССР наблюдался бурный рост выпуска ЭВМ второго поколения [10]. Нарастала необходимость серьезной стандартизации семейств вычислительной техники, программного обеспечения, кодов, протоколов, интерфейсов. Многим руководителям промышленности и специалистам стало ясно, что необходимо объединение и концентрация усилий в стране для создания и развития современной вычислительной техники и программного обеспечения для различных отраслей народного хозяйства и систем вооружения. Для этого следовало разработать концепцию проектов, позволяющих сократить хаос и широкий спектр дублирующихся разработок разнообразных ЭВМ и компонентов программного обеспечения.

Естественно, встал вопрос о координации развития вычислительной техники и о создании унифицированных семейств ЭВМ третьего поколения, разной мощности и назначения. Для этого должна была разработана государственная стратегия, развития вычислительной техники и программного обеспечения на ближайшие десятилетия [23, 25]. Несмотря на наличие некоторых достижений в области программирования, программного обеспечения ЭВМ, выпускаемых в стране в шестидесятых годах, было катастрофически недостаточно, и серьезно сдерживало их применение в ряде отраслей народного хозяйства. Эти факты хорошо понимали многие отечественные специалисты, но на их согласование и принятие решений ушли годы дискуссий.

В 1968-м году началось в СССР практическое создание семейства совместимых ЭВМ общего назначения третьего поколения, хотя подготовка, обсуждение основных концепций, организация разработки проекта велись нарастающими темпами с 196бго года. Ниже изложены особенности развития трех семейств ЭВМ и их программного обеспечения, оказавших наибольшее влияние на вычислительный потенциал страны:

• универсальных, стационарных ЭВМ общего назначения (ЕС ЭВМ);

• мобильных, бортовых ЭВМ, совместимых с ЕС ЭВМ (БЭВМ);

• системы стационарных, малых управляющих ЭВМ (СМ ЭВМ).

В 1966-м году в народнохозяйственном плане появилось задание Минрадиопрому (МРП) СССР разработать аванпроект Елиной Системы ЭВМ – ОКР «Ряд». Задание было сформулировано начальником Главного управления по вычислительной технике МРП – Михаилом Кирилловичем Сулимом. Оно предписывало в течение 1966-го и 1967-го годов представить аванпроект «Комплекса типовых, высоконадежных информационных вычислительных машин с диапазоном по производительности от 10 тыс. до 1 млн. операций в секунду, построенных на единой структурной и микроэлектронной технологической базе, и совместимых системах программирования для вычислительных центров и автоматизированных систем обработки информации». Наибольшую активность в обсуждении проблем ряда совместимых ЭВМ проявляли Институт прикладной математики (ИПМ) АН СССР, Конструкторское бюро промышленной автоматики (КБПА), НИИсчетмаш и СКБ Минского завода им. Г.К. Орджоникидзе.

В январе 1967 года академик А.А. Дородницын, возглавлявший комиссию АН СССР и ГКНТ по вычислительной технике, выступил с докладом на коллегии ГКНТ «О состоянии математического обеспечения ЭВМ и мерах по его коренному улучшению». В нем было объективно отражено состояние с математическим (программным) обеспечением в СССР и предложены меры по его развитию. Докладчик оценил отставание от США в этой области обеспечения минимум в девять лет. Он назвал число программистов в СССР – 1500 человек, из которых 660 трудились в 18 союзных и республиканских ВЦ, в институтах – разработчиках ЭВМ, в институтах АН СССР и университетах, т. е. в основных научных организациях, занятых программированием и созданием средств его автоматизации. Численность программистов только в двух организациях – Институте кибернетики АН УССР и СКБ Минского завода им. Г.К. Орджоникидзе составляла более 100 человек, а в остальных 16 организациях не превышала 40 человек в каждой. (Однако на предприятиях оборонной промышленности в это время трудилось уже около 20 тыс. человек — разработчиков программ – см. главу 3). В то же время численность программистов в США оценивалась в 50 тыс. человек. Докладчик утверждал, что в СССР не было ни одной организации, способной в разумные сроки представить современные операционные системы (ОС) для новой серии ЭВМ, для этого не было ни людских, ни технических, ни финансовых ресурсов (но была создана мощная ОС для БЭСМ-6). Прикладные программы каждый пользователь создавал для себя сам, поставщики ЭВМ ими не занимались, и это вызывало главную озабоченность у комиссии по вычислительной технике [10, 24].