Единая система ЭВМ

Единая система ЭВМ (сокращённо ЕС ЭВМ) — это семейство цифровых электронно-вычислительных машин, разработанных и производившихся в странах — членах Совета экономической взаимопомощи (СЭВ), в первую очередь в СССР, начиная с конца 1960-х годов. Система была создана с целью унификации аппаратного и программного обеспечения, обеспечения совместимости с архитектурой System/360 корпорации IBM (США), а также для удовлетворения потребностей народного хозяйства, научных исследований и оборонной промышленности в вычислительной технике.

История

Предпосылки создания

К середине 1960-х годов в СССР и странах Восточной Европы существовало множество несовместимых между собой типов ЭВМ (например, серии «Минск», «Урал», «БЭСМ», «Раздан»), что затрудняло обмен данными, разработку программного обеспечения и создание единой сети вычислительных центров. В то же время в западных странах, в особенности в США, началось широкое внедрение архитектурного стандарта IBM System/360, который предлагал линейку машин с различной производительностью, но единой системой команд и программной совместимостью.

Разработка программы «Ряд»

В 1967 году на заседании Постоянной комиссии СЭВ по вычислительной технике было принято решение о создании единой серии ЭВМ, которая бы базировалась на архитектуре IBM System/360. Проект получил название «Ряд» (Ryad). Основные задачи включали:

• Обеспечение полной программной совместимости с System/360 на уровне системных команд (IBM-совместимость).
• Создание единой операционной системы и единой библиотеки прикладных программ.
• Кооперация в производстве компонентов между странами СЭВ.

Головным разработчиком в СССР был назначен Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники (НИЦЭВТ), а также Институт точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ) АН СССР. Ключевую роль в координации работ играл Министерство радиопромышленности СССР.

Хронология выпуска

Первые модели ЕС ЭВМ (серия ЕС-10хх) начали выпускаться в 1970—1972 годах. Пик производства пришёлся на 1970-е — 1980-е годы. Выпускались модели в следующих поколениях:

• Первое поколение (ЕС-10хх) — лампово-транзисторные элементы (гибридные), малая степень интеграции. Примеры: ЕС-1020, ЕС-1030, ЕС-1040.
• Второе поколение (ЕС-10хх-М) — интегральные схемы средней степени интеграции, повышение быстродействия и надёжности. Примеры: ЕС-1035, ЕС-1055.
• Третье поколение (ЕС-10хх-С) — большие интегральные схемы (БИС), выпускались с середины 1980-х. Примеры: ЕС-1061, ЕС-1066.
• Четвёртое поколение — попытки создания супер-ЭВМ на основе ЕС-архитектуры (например, ЕС-1195, проект «Эльбрус» частично входил в ЕС-систему, но имел собственную архитектуру).

Всего было выпущено несколько десятков тысяч машин серии ЕС ЭВМ.

Архитектура и особенности

IBM-совместимость

Основным требованием к ЕС ЭВМ была программная совместимость с IBM System/360 и её преемником System/370. Это означало, что программы, написанные для IBM-машин (в основном на языках Ассемблера, Фортран, Кобол, ПЛ/1), могли быть запущены на ЕС ЭВМ с минимальными изменениями. Для достижения этой совместимости использовались:

• Эмуляция системы команд IBM.
• Копирование структуры регистров, форматов данных (включая шестнадцатеричную арифметику с плавающей точкой).
• Реализация аналогичной периферийной шины (каналов).

Однако полная копия IBM-архитектуры не создавалась из-за ограничений советской элементной базы и необходимости адаптации под местные стандарты (например, по напряжению питания 220 В).

Аппаратная реализация

Машины ЕС ЭВМ строились по модульному принципу. Типичная ЭВМ состояла из:

• Центрального процессора (ЦП) — устройство управления и арифметико-логическое устройство (АЛУ). В разных моделях производительность варьировалась от 100 000 (ЕС-1020) до нескольких миллионов операций в секунду (ЕС-1066).
• Оперативной памяти (ОЗУ) — на ферритовых сердечниках (в ранних моделях) или интегральных микросхемах (в поздних). Объём от 64 Кбайт до 32 Мбайт.
• Каналов ввода-вывода (КВВ) — специализированных контроллеров для подключения периферии (накопители на магнитных лентах и дисках, алфавитно-цифровые печатающие устройства, графопостроители).
• Сетевого оборудования — поддерживались протоколы локальных сетей (например, «Окна») и глобальных сетей (связь с другими ЭВМ по телефонным линиям).

Периферийное оборудование

Для ЕС ЭВМ было разработано обширное семейство периферийных устройств, часто взаимозаменяемых с моделями других стран СЭВ (например, ГДР — Robotron; Венгрия — Videoton). Выпускались:

• Накопители на магнитных лентах (НМЛ) — катушечные (ёмкость до 200 Мбайт).
• Накопители на магнитных дисках (НМД) — на сменных пакетах (например, «Искра»), а также на жёстких дисках (Винчестеры).
• Устройства ввода с перфокарт (считыватели) и вывода на перфокарты (перфораторы).
• Алфавитно-цифровые печатающие устройства (АЦП) — построчные принтеры (например, АЦПУ-128-2).

Программное обеспечение

Операционные системы

Основной операционной системой для ЕС ЭВМ была ОС ЕС (операционная система ЕС), разработанная на основе IBM OS/360. Существовали различные модификации:

• ОС ЕС версии 1.0–4.0 — для малых и средних машин.
• ОС ЕС версии 5.0–6.0 — для более мощных моделей с поддержкой виртуальной памяти.
• ОС ЕС 7.0 — финальная версия, обладавшая многозадачностью и поддержкой файловых систем.

Также использовались операционные системы реального времени (ОС РВ) и системы с разделением времени (например, «Система с разделением времени ЕС»).

Языки программирования

На ЕС ЭВМ были реализованы компиляторы и интерпретаторы для:

• Фортрана (Фортран-4, Фортран-77)
• Кобола
• Алгола (Алгол-60, Алгол-68)
• ПЛ/1
• Бейсика
• Ассемблера (ЕС-ассемблер)
• Си/Си++

Базы данных и прикладные программы

Были разработаны системы управления базами данных (СУБД), такие как ИНЕС (Интегрированная информационно-поисковая система), Сетка, Полимат. Широко использовались пакеты прикладных программ для статистической обработки (например, СТАТИСТ), математических расчётов (MATLAB-аналоги), автоматизированного проектирования (АСУ ТП).

Применение

ЕС ЭВМ использовались в самых разных сферах народного хозяйства СССР и социалистических стран:

• Автоматизированные системы управления (АСУ) — на предприятиях, в министерствах, в системе Госплана.
• Научные расчёты — в институтах Академии наук, в исследовательских центрах (например, в ИЯФ СО РАН, Курчатовском институте).
• Системы бронирования и учёта — в авиакассах, на железных дорогах (система «Экспресс»).
• Военные и оборонные системы — в системах управления радиолокационными комплексами, в штабах войск.
• Обучение — в вузах и техникумах для обучения студентов вычислительной технике.

Критика и недостатки

Несмотря на масштабность, ЕС ЭВМ имела ряд существенных недостатков:

• Неполная совместимость — по ряду команд и функций ЕС ЭВМ не полностью соответствовала IBM-стандартам, что приводило к необходимости адаптации импортного программного обеспечения.
• Отставание в элементной базе — советские интегральные схемы уступали западным аналогам по плотности упаковки и быстродействию. Многие микросхемы закупались через посредников в Японии и США, но с санкционными ограничениями.
• Крупногабаритность — машины занимали большие площади (особенно с периферийным оборудованием).
• Высокая стоимость — одна ЭВМ стоила десятки тысяч рублей, что делало её доступной только крупным организациям.
• Зависимость от западных разработок — архитектурная копия System/360 означала, что развитие шло по западному пути, а не по собственному (альтернативный подход — архитектура «Эльбрус»).
• Проблемы с программным обеспечением — отечественная ОС ЕС была менее стабильной и функциональной, чем IBM OS/360.

Закат и наследие

К концу 1980-х годов ЕС ЭВМ начала вытесняться персональными компьютерами архитектуры IBM PC/XT/AT, которые были дешевле, компактнее и проще в использовании. С распадом СССР и СЭВ в 1991 году производство большинства моделей ЕС ЭВМ прекратилось. Часть предприятий, выпускавших периферию (например, магнитные носители), была перепрофилирована или закрыта.

Несмотря на это, ЕС ЭВМ оставила значительное наследие:

• Создана мощная школа системного программирования и архитектуры ЭВМ.
• Опыт унификации и кооперации между странами СЭВ стал примером международной интеграции.
• Ряд разработок (например, супер-ЭВМ ЕС-1195) повлиял на последующие проекты в области высокопроизводительных вычислений.

Интересные факты

• Первая модель ЕС ЭВМ — ЕС-1020 — была продемонстрирована в 1970 году на выставке «Электроника-70» в Москве.
• Самая мощная коммерческая модель ЕС ЭВМ — ЕС-1066 — достигала производительности около 7,5–10 MIPS (миллионов операций в секунду), что сопоставимо с IBM System/370 Model 158.
• В 1980-х годах велись работы по созданию супер-ЭВМ ЕС-1195 на основе архитектуры «Эльбрус», однако серийный выпуск не состоялся.
• ЕС ЭВМ активно использовалась в кибернетическом центре СССР при МГУ для моделирования экономических процессов.
• Некоторые ЭВМ ЕС ЭВМ до сих пор сохранились в музеях и частных коллекциях.

Источники

• Аппаратура вычислительных машин семейства ЕС ЭВМ. Под редакцией В. К. Левина. — М.: Радио и связь, 1985.
• История развития вычислительной техники в СССР / Под ред. В. А. Китовой. — М.: Наука, 1990.
• Программное обеспечение ЕС ЭВМ / Под ред. В. С. Штаркмана. — М.: Финансы и статистика, 1984.
• Отчёт НИЦЭВТ о развитии ЕС ЭВМ (1972–1985). Архив НИЦЭВТ.
• Громов Г. Р. Эволюция советских ЭВМ: от «Стрелы» до «Эльбруса». — М.: ДЕКОМ, 1997.
• Документация IBM System/360. IBM Corporation, 1965–1970.