Шрифт:
Первые полтора года в Киеве Сергей Алексеевич завершал ранее начатые работы — по управляемой торпеде, по устойчивости электрических сетей. В 1948 году он подготовил для XII Парижской конференции по большим электроэнергетическим системам обстоятельный доклад «Искусственная устойчивость синхронных машин», подведя таким образом итог двадцатилетней работе. В 1950 году Лев Вениаминович Цукерник и Сергей Алексеевич Лебедев получат Сталинскую премию за разработку устройств так называемого компаундирования генераторов электростанций. Но в это время электроэнергетикой Лебедев уже не занимался, полностью посвятив себя вычислительной технике.
Стенгазета киевского Института электротехники с поздравлением Л. В. Цукерника и С. А. Лебедева
В 1946 году скончался А. А. Богомолец, неизменно поддерживавший Лебедева во всех его начинаниях — несмотря на свою основную специальность в области медицины, он живо интересовался точными науками и придавал особое значение математике. Его преемником на посту президента АН УССР стал биолог А. В. Палладин, интересы которого были далеки от вычислительной техники. Тем не менее, в июне 1947 года Лебедев стал членом президиума АН УССР. В том же году Институт энергетики разделился на два самостоятельных института, и Сергей Алексеевич возглавил Институт электротехники (вторая половина стала называться Институтом теплоэнергетики). Внутри Института электротехники он организовал и возглавил лабораторию моделирования и регулирования. Поддержку своим начинаниям в области вычислительной техники Лебедев нашел у М. А. Лаврентьева, занимавшего в то время должности директора Института математики Академии наук УССР и вицепрезидента АН УССР.
К осени 1948 года Лебедевым были сформулированы общие принципы построения цифровых вычислительных машин, а сотрудникам его лаборатории были розданы задания на конструирование отдельных узлов. К тому времени в США была уже опубликована первоначально засекреченная работа Джона фон Неймана с сотрудниками, где были сформулированы основные положения по устройству ЦВМ, позднее получившие наименование «принципов фон Неймана» [1.6]. Однако нет никаких оснований полагать, что Лебедев был знаком с этой работой, тем более что первые «фон-неймановские» машины, построенные согласно этим принципам, появились позднее. По свидетельству Б. Н. Малиновского, американские публикации, посвященные принципам фон Неймана, в открытой печати появились лишь в 1950-х годах. Тем интереснее тот факт, что многие тезисы Лебедева практически дословно повторяют принципы фон Неймана, и в нашей литературе их иногда называют «принципами фон Неймана — Лебедева».
Так называемые «принципы фон Неймана», легшие в основу почти всех последующих поколений компьютеров, гласят:
1. Компьютеры на электронных элементах должны работать в двоичной системе счисления.
2. Программа должна размещаться в памяти.
3. По форме представления команды и числа одинаковы.
4. Так как физически реализовать запоминающее устройство, обладающее одновременно высоким быстродействием и большой емкостью сложно, то память следует организовывать иерархически.
5. Арифметическое устройство компьютера конструируется на основе сумматоров — устройств, выполняющих операцию сложения.
6. Операции над двоичными кодами осуществляются одновременно над всеми разрядами.
Сравните эти формулировки с тезисами С. А. Лебедева, приведенными ниже.
В январе 1949 года Сергей Алексеевич организовал в киевском Институте электротехники семинар [5] по цифровой вычислительной машине, в котором принимали участие сотрудники его лаборатории (Л. Н. Дашевский, В. В. Крайницкий, З. Л. Рабинович, Е. А. Шкабара, И. П. Окулова) и ведущие ученые-математики из киевских институтов — академики М. А. Лаврентьев, Б. В. Гнеденко и А. Ю. Ишлинский, чл. — корр. АН УССР А. А. Харкевич и др. На этом семинаре и были озвучены идеи Лебедева по построению вычислительных машин. Основными из них были следующие [6] :
5
И. М. Лисовский в своих воспоминаниях, помещенных в юбилейном сборнике [1.2], относит проведение семинара на январь — март 1948 года.
6
Формулировки тезисов С. А. Лебедева приводятся по тексту юбилейного сборника [1.2], с сокращениями и небольшими изменениями.
1. Представление всей информации в двоичном виде и обработка ее в двоичной системе счисления.
2. Программный принцип управления и размещение программ в памяти машины [7] ; иерархическая организация памяти с применением разнофункциональных ее ступеней.
3. Операционно-адресный принцип построения команд в программах и возможность текущего изменения команд путем выполнения операций над ними, как над числами.
4. Иерархическая система машинных действий, состоящая из базовых операций, управляемых аппаратным способом, и составных процедур, реализуемых с помощью стандартных подпрограмм.
7
Напомним, что первые компьютеры имели программы на внешних носителях («Эниак», в частности, программировался через наборное коммутационное поле).
5. Построение базовых операций на основе элементарных операций, выполняемых одновременно над всеми разрядами слов.
6. Применение и центрального, и местного управления вычислительным процессом.
Как видим, в некоторых аспектах тезисы С. А. Лебедева идут дальше и более конкретны, чем «принципы фон Неймана». В них видны зачатки децентрализации управления и асинхронной организации вычислительного процесса, предусмотрено наличие встроенных процедур и другие решения, ставшие впоследствии стандартными.
Некоторые детали конструкции ЦВМ, поднятые на семинаре, вызвали достаточно острые дискуссии. Это относилось, в первую очередь, к положениям о форме представления чисел в машине и о ее разрядности (количестве двоичных разрядов в машинном слове) — от этих пунктов зависела сложность электрических схем, то есть в конечном итоге сроки проектирования и общая стоимость машины. Представление чисел в форме с плавающей запятой упрощало программирование, но на 20–30 % увеличивало объем аппаратуры. Кроме стоимости и сложности схем, в те годы остро стоял вопрос о надежности компонентной базы (в первую очередь электронных ламп), потому более простая и компактная машина будет и надежнее в эксплуатации.