Создание в ссср первого персонального компьютера. Создание советского компьютера

Начну обзор с моего первого компьютера…

"ПК-01 ЛЬВОВ"

Процессор: КР580ВМ80А

Быстродействие: 500 тыс. оп./сек

Память: ОЗУ — 48 КБ, ПЗУ — 16 КБ

В ПЗУ интерпретатор Бейсик

Компьютер "ПК-01 ЛЬВОВ"

Дисплей символьно-графический на базе бытового цветного телевизора, количество выводимых на экран символов 32 × 24, точек 256 × 256, количество цветов изображения — 4. Объём видеопамяти — 16 КБ.

Внешняя память: бытовой кассетный магнитофон

Клавиатура: 79 клавиш

Потребляемая мощность: 35 Вт

Обратите внимание- объём памяти тогда исчислялся не мегабайтами, а килобайтами! И этих килобайт хватало, в то время, практически для всего.

"Микроша"

Был чуть слабее, чем "Львов", но обладал одним очень большим преимуществом- в комплекте с "Микрошей" поставлялся адаптер для подключения пк к любому телевизору через антенный вход.

В то время, даже ч/б монитор был дефицитом. При покупке моего первого ч/б монитора пришлось отстоять в очереди 2(!) дня.

Скриншоты из игр "Микроши"

Микропроцессор: КР580ВМ80А на тактовой частоте 1,77 Мгц, быстродействие — 300 тыс. оп/с

Память: ОЗУ — 32 КБ, ПЗУ — 2 КБ

Устройство вывода: антенный вход через блок модулятора (поставлялся в комплекте)

Режим отображения: монохромный, 25 строк по 64 символа, знакогенератор содержит символы псевдографики, что позволяет имитировать графический режим 128 × 50 точек

Клавиатура: 68 клавиш

* Внешняя память: бытовой кассетный магнитофон, скорость чтения/записи — 1200 бит/c

* Порты: «Интерфейс 1», «Интерфейс 2», «Внутренний интерфейс»

* Питание: внешний блок питания 220В (в школьном варианте — 42В), на выходе — +5В, −5В, +12В, потребляемая мощность — не более 20 Вт

* Размеры: системного блока — 390 × 230 × 55 мм, блока питания — 160 × 100 × 100 мм, модулятора — 100 × 30 × 40 мм

Компьютер "БК"

БК — семейство советских 16-разрядных домашних и учебных компьютеров.

Производился серийно с января 1985 года. В 1990 году розничная цена на БК 0010-01 в сети фирменных магазинов «Электроника» составляла 650 рублей, что было в 2-3 раза выше заработной платы инженера.

В качестве дисплея использовался бытовой черно-белый или цветной телевизор или, реже, специальный монитор, внешней памятью служил бытовой кассетный магнитофон.

Под маркой "БК" были выпущены модели: 1.1 БК-0010 ; БК-0010.01 ; БК-0010Ш и БК-0010.01Ш; 1.4 БК-0011 ; БК-0011M

БК-0010

Процессор: К1801ВМ1 с тактовой частоте 3 МГц

Оперативная память: 32 КБ, из которых 16 КБ отведено под программы и данные, и ещё 16 КБ — под видеопамять

Клавиатура: пленочная, 92 клавиши; контроллер К1801ВП1-014

Видео: текстовый режим, чёрно-белый 512 × 256 точек, 4-цветный 256 × 256 точек; контроллер К1801ВП1-037

Язык программирования — интерпретатор языка Фокал в ПЗУ

Блок питания для защиты от помех помещался в отдельном корпусе

Стандартным устройством хранения данных служил кассетный магнитофон с функцией управления лентопротяжным механизмом, или без неё

Параллельный 16-разрядный программируемый порт ввода-вывода позволял подключать принтер и другие периферийные устройства

Принтеры для БК существовали, но в продажу поступали редко и были большим дефицитом.

БК-0011 - Появился в 1990 году. Отличия от БК-0010:

Больший объём оперативной памяти — 128 КБ, постраничная организация памяти, две страницы памяти можно было поочерёдно отображать на экран, что обеспечивало мгновенную перерисовку экрана

Процессор стал работать на частоте 4 МГц

Появились экранные палитры

Контроллер дисковода стал входить в стандартную поставку

Компьютер "Агат"

Агат первый советский серийный универсальный 8-разрядный персональный компьютер, был разработан в 1981—1983 гг. Производился с 1984 по 1990 гг. Лианозовским электромеханическим заводом (а также Волжским и Загорским заводами).

Процессор: 8-разрядный СМ630Р, работал на тактовой частоте 1 МГц, заявленная производительность — 500 тыс. оп./с, адресное пространство - 64 кб.

Память: ОЗУ — технический минимум - 32 кб (Агат-7 без модулей дополнительной памяти), 96 кб (Агат-7 с двумя модулями дополнительной памяти) - штатная комплектация, 128 кб (Агат-9 без модулей дополнительной памяти) - штатная комплектация, 256 кб (Агат-9 с модулем дополнительной памяти).

Модульная архитектура компьютера позволяла наращивать память путём установки дополнительных модулей почти до мегабайта.

Клавиатура: 74 клавиши (оригинальная от компьютера "Агат", позже в комплекте шла клавиатура МС-7004)

Монитор: МС6105 (монохромный), «Электроника 32ВТЦ 101/201/202» (цветной), монитор на базе телевизора «Юность-404» (цветной).

Внешнее запоминающее устройство: НГМД ЕС-5088 (140 Кб), ЕС-5323 (840 Кб); НМЛ (бытовой кассетный магнитофон)

Габаритные размеры системного блока: 500 × 351 × 195 мм

Масса системного блока: 9 кг

Компьютер “ Корвет”

Корвет- 8 разрядный персональный компьютер. Разработан сотрудниками Института ядерной физики Московского государственного университета.

Выпускался серийно с 1988 года на Бакинском производственном объединении «Радиостроение», в Московском экспериментально-вычислительном центре ЭЛЕКС ГКВТИ и в кооперативе ЭНЛИН, на Каменск-Уральском ПО «Октябрь»

Изначально компьютер предназначался для автоматизации управления установкой по дистанционному измерению параметров низкотемпературной плазмы методами лазерной спектроскопии, а также для обработки получаемой информации и теоретических расчетов, ведения архива данных и ряда других нужд. Разработка была начата в конце 1985 года.

ПК «Корвет» был принят Министерством образования СССР в качестве базового для обучения информатике в школе. На основе ПК «Корвет» выпускался комплекс учебной вычислительной техники (КУВТ), в который входило рабочее место преподавателя (ПК8020, оборудован НГМД) и до 15 рабочих мест учащихся (ПК8010), связанных в локальную сеть.

Однако, серийное производство ПК было сопряжено с рядом трудностей, из-за чего компьютер «запоздал» и не получил ожидаемого широкого распространения.

Процессор: КР580ВМ80А на тактовой частоте 2,5 МГц, быстродействие 625 тыс. оп./с.

Память: ОЗУ — 64 КБ, ПЗУ — 8-24 KБ, ГЗУ — 48 (3 слоя по 16к) х 1 стр./ 192 (3 слоя х по 16к) х 4 стр., АЦЗУ — 1 КБ (16х64)

Устройство вывода: монитор либо телевизор, текстовый режим 16 строк по 64 символа, графический режим 512 × 256, 16 цветов (текст и графика — отображаются параллельно)

Звукогенератор

Клавиатура: 80 клавиш

Внешние интерфейсы: параллельный порт стандарта Centronics для подключения принтера (обычно — Epson FX800); последовательный порт - RS-232C и «токовая петля», возможно подключение мыши, до двух аналоговых джойстиков, подключение к локальной сети; разъём для подключения внешних модулей; разъём для диагностического оборудования

Внешняя память: бытовой кассетной магнитофон (2400 бит/с)

Компьютеры «Корвет» могли быть объединены в локальную сеть, до 16-ти машин в сети.

Компьютер ZX Spectrum

В СССР были особенно распространены компьютеры класса ZX-Spectrum . Для тех, кто не помнит, что это такое, скажу - это простейший бытовой компьютер (очень дешевый до 1300 рублей) где в одном корпусе с клавиатурой собран системный блок, ОЗУ до 64 кБ, Блок питания мог быть и внешним.

В качестве монитора они использовали бытовой телевизор, а в качестве накопителя - обычный кассетный магнитофон. Все это делало его дешевым, а значит и популярным в массах!

Его изобретатель, англичанин Клайв Синклер , был удостоен почетного титула "Сэр", за то, что изобретение этого компьютера вывело Англию на первое место по производству компьютеров в мире!!! (правда на короткое время)...

Популярность этих компьютеров пришлась на начало 90-х годов...

Первые ZX Spectrum появились в СССР в конце 1980-х и быстро завоевали популярность благодаря цвету, музыкальным возможностям и, главное, обилию игр.

Попали в СССР они, вероятнее всего, из Польши, по крайней мере, первые игры и документация шли с примечаниями на польском языке.

Программное обеспечение компьютера на магнитофонных кассетах

Стандартный ZX Spectrum 48 имел 16 Кб ПЗУ (последующие модели и клоны могли иметь больше), в которые был прошит весьма удачный (для компьютеров такого класса) «оксфордский» диалект языка Бейсик, так называемый Sinclair BASIC.

Эта же программа ПЗУ обеспечивала базовый ввод-вывод и пользовательский интерфейс. BIOS как такового не было, системными процедурами (например, печать на экран) можно было воспользоваться из машинного кода, только вызвав их по абсолютным адресам.

В связи с этим архитекторами компьютера была принята политика не изменять программу ПЗУ, даже с целью исправления ошибок (коих нашлось немало). Кроме того, дело осложнялось тем, что код ПЗУ разрабатывался сторонней фирмой Nine Tiles Ltd.

Тем не менее, многие «клоны» имели изменённую «прошивку» — в частности, с русифицированной клавиатурой. Были даже варианты с переключаемым «на лету» (так называемым «теневым») ПЗУ.

Расположение такой «операционной системы» и языка программирования в постоянной памяти обеспечивало перезагрузку компьютера менее чем за секунду.

Скриншоты из игр "ZX Spectrum"

Клавиатура заслуживает отдельного описания. Характерной особенностью ZX Spectrum была многофункциональность каждой клавиши (при том что всех клавиш в стандартном варианте всего 40).

Каждая клавиша имела до пяти значений, выбираемых одним из режимов курсора. Такими режимами были: L — для ввода строчных букв; C — для ввода заглавных букв; K — для ввода основных ключевых слов BASIC; E — для ввода дополнительных ключевых слов и операторов; и G — для ввода псевдографических, управляющих символов и символов, определённых пользователем.

Режим отображался прямо в знакоместе курсора и переключался как автоматически, так и с помощью управляющих клавиш Caps Shift и Symbol Shift. Например, в начале набора BASIC ждёт команду, потому курсор находится в режиме K. Однократное нажатие клавиши «G» в таком режиме приведёт к автоматическому вводу оператора GO TO.

После этого курсор перейдёт в режим L и позволит набрать число, имя переменной по буквам или математическое выражение (в том числе с помощью режима Е). Расположение операторов языка по клавишам и режимам курсора было продумано так, что ввести синтаксически некорректное выражение было затруднительно.

Несмотря на кажущуюся сложность, при некотором навыке набирать программы можно было весьма быстро. Более поздние модели (имеющие 128 Кб памяти и больше) позволяли, в качестве альтернативы, набирать команды языка по буквам (только в расширенном режиме).

Сборкой простеньких домашних (бытовых) компьютеров занимались не только бывшие государственные предприятия в поисках заказов в новых рыночных условиях.

Открывались и маленькие специализированные кооперативы, ориентированные именно на эти изделия. Нет смысла перечислить все выпускавшиеся модели и варианты Спектрумов. Назову только самые распространенные:

"Дельта", "Москва", "Пентагон", "Дубна", "Профи", "Композит", "Скорпион", "Хоббит", "Нафаня"

ПК "ДЕЛЬТА" на базе ZX Spectrum

ZX-Spectrum совместимый компьютер "Робик"

ZX-Spectrum совместимый компьютер "ZX-Spectrum", один из вариантов

ZX-Spectrum совместимый компьютер "Квант-БК"

ZX-Spectrum совместимый компьютер "Спектрум-48"

ZX-Spectrum совместимый компьютер "Peters-MC64"

ZX-Spectrum совместимый компьютер "Magic"

ZX-Spectrum совместимый компьютер "Ленинград-1"

Самой дешевой и массовой моделью стал "Ленинград-1"(1989 год). Для повышения совместимости которого многочисленным умельцам пришлось устранять различные упрощения схемы. Единственное дополнительное устройство в этой машине - джойстик.

ZX-Spectrum совместимый компьютер "Fanny"

ZX-Spectrum совместимый компьютер "Сура"

ZX-Spectrum совместимый компьютер "Север-48"

ZX-Spectrum совместимый компьютер "Хоббит"

ZX-Spectrum совместимый компьютер "Байт"

ZX-Spectrum совместимый компьютер "Байт", с упаковкой и некоторыми деталями

А это цены на компьютерную технику в 90-х годах

В СССР копирование западных компьютеров было нормой. Так происходило не только с IT - вспомни хотя бы машины, игрушки, бытовую технику. Хорошо это или плохо - судить не нам. Куда интереснее изучать подводные течения, которые привели к появлению разнообразных и экзотических советских ПК. И конечно, предаваться ностальгии.

Можно по-разному объяснять, почему Советский Союз отставал от США в области компьютеростроения. Традиционно говорят, что кибернетику в пятидесятые считали продуктом «империалистической пропаганды» и дисциплину объявили лженаукой. Как бы то ни было, руководство страны приняло компьютеры далеко не сразу, и волокита в утверждении разработок и принятии стандартов только помогла отставанию. Ситуацию несколько спасало то, что в СССР не стеснялись заимствовать западные технологии и, когда возникала нужда и возможность клонировать иностранный компьютер, это делалось без особой оглядки на лицензии. У многих на слуху серия советских суперкомпьютеров ЕС ЭВМ, очень многое позаимствовавшая у системы IBM/360. Даже БЭСМ-6, считавшийся оригинальной разработкой, был вдохновлен американским CDC 1604. Но эти компьютеры видели лишь инженеры крупных предприятий. По-настоящему с компьютеризацией советские люди столкнулись в восьмидесятых годах, и вот тогда клоны буквально повалили. Их разнообразие было велико, и изучать его можно очень долго. Мы же сосредоточимся на наиболее известных сериях советских компьютеров, которые можно было встретить в научных институтах и, позже, дома.

СМ ЭВМ
(СИСТЕМА МАЛЫХ ЭВМ)

Широко известно, что до того, как компьютеры приручили и одомашнили, они были дикими и обитали в дебрях вычислительных центров. Предков современных машин принято делить на поколения: первое строилось на лампах, второе появилось с переходом на транзисторы, а третье - результат изобретения микросхем. Компьютеры третьего поколения перестали занимать целые комнаты и стали умещаться в шкафы, сравнимые по размерам с современными серверными стойками. То, что их при этом называли «мини-ЭВМ», сейчас не может не вызывать улыбку, но для своего времени даже такая миниатюризация была прорывом. В Соединенных Штатах первым коммерчески успешным мини-компьютером стал PDP-8 фирмы DEC, выпускавшийся с 1965 года. В СССР необходимость в более дешевых и миниатюрных системах, чем гигантские БЭСМ и ЕС ЭВМ, осознали только к середине семидесятых. PDP-8 к тому моменту успел устареть, и за основу будущей серии малых электронно-вычислительных машин (СМ ЭВМ) взяли его наследник - PDP-11.
За пятнадцать лет в Институте электронных управляющих машин (ИНЭУМ), где велась разработка СМ ЭВМ, успели освоить и другие архитектуры: когда на смену PDP-11 пришли компьютеры марки VAX, то появились и их советские собратья СМ-1700. Позже, с приходом микропроцессоров, модельный ряд СМ пополнился микрокомпьютерами - машинами, основанными на микропроцессорах, в том числе восьми- и шестнадцатиразрядных интеловских чипах (СМ-1800 и СМ-1810). Но самой распространенной моделью по-прежнему оставалась СМ-4, имевшая систему команд и шину передачи данных, очень близкие к PDP-11. СМ главным образом использовались на производстве и в энергетике - там они заменили специализированные контроллеры: в отличие от контроллера, компьютер можно в любой момент перепрограммировать, что дает намного большую гибкость. Впоследствии же оказалось, что мини-компьютеры нужны и в научных лабораториях, и в множестве других мест. Но интереснее всего, как популярность СМ ЭВМ повлияла на зарождавшуюся в то время советскую индустрию микрокомпьютеров - в том числе и домашних.

ДВК
(ДИАЛОГОВЫЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС)

Когда необходимость в настольных компьютерах общего назначения стала очевидной, научно-исследовательскому институту точных технологий (НИИТТ) было поручено начать разработку таких машин на основе шестнадцатиразрядного микропроцессора К1801ВМ1. Изначально планировалось пользоваться собственной архитектурой «Электроника НЦ», но, чтобы сохранить преемственность по отношению к СМ ЭВМ, был выбран чип, имевший схожую с ним систему команд. Вот только типичный СМ ЭВМ был похож на приличных размеров шкаф, а «Диалоговый вычислительный комплекс 1» скорее напоминал обычный ПК. Тактовая частота процессора ДВК-1 составляла 5 МГц, имелось 48 Кб оперативной памяти, два дисковода для 5,25-дюймовых дискет и алфавитно-цифровой терминал. Последнее означает всего лишь черно-зеленый монитор, не умеющий выводить ничего, кроме символов, - то есть никакой графики. Поддержки жестких дисков изначально не было, но в те времена умели обходиться без них: в один дисковод нужно было вставлять дискету с системой, загружать ее, а потом во второй - дискету с программами, и только тогда приступать к работе. Если, конечно, одна из дискет вдруг не запаршивит.
Чаще всего ДВК встречались в университетах и НИИ, но это вовсе не означает, что эти компьютеры не использовались в увеселительных целях, - еще как использовались! Совместимость с PDP-11 даже позволяла запускать добиравшийся до нас западный софт. Одной из самых знаменитых и увлекательных игр был Star Trek - тактические звездные бои в квадратике восемь на восемь символов. ДВК совершенствовался на протяжении восьмидесятых: менялся дизайн материнских плат (или «одноплатных вычислителей», как их тогда называли), количество памяти росло, появились контроллеры жестких дисков и цветных графических дисплеев. Последний популярный ДВК за номером четыре имел целый мегабайт оперативной памяти, диск на 20 Мб и цветной экран.

В 1985 году в Советском Союзе решили серьезно взяться за компьютеризацию школ. К тому времени разновидностей домашних компьютеров уже было пруд пруди, и соревнование за право компьютеризировать классы было еще более ожесточенным, чем недавняя борьба школьных дистрибутивов Linux. Разработчики «Микро-80» тоже не упустили возможности поучаствовать в конкурсе: РК86 срочно приспособили для серийного выпуска и использования в школах. Название составили из двух слов - «микрокомпьютер» и «школа», а затем решили стилизовать до «Микроши». Компьютер должен был быть максимально дешевым и простым - то есть одноплатным. Ради упрощения пришлось отказаться от некоторых возможностей, и совместимость с «Радио-86РК» оказалась неполной. Программ к тому же почти не было - для демонстрации написали только пару простейших игр. Тем не менее «Микрошу» решили запустить в серию, и в 1987 году компьютер появился в продаже и начал поступать в школы.
Те, кому довелось пользоваться «Микрошей», вспоминают об этом со смешанными чувствами. С одной стороны, роскоши никакой: неудобная клавиатура, на которой то и дело нажимаются не те клавиши, и убогий псевдографический режим, с которым толком ничего интересного не сделаешь. С другой стороны - все те же слезы умиления и ностальгии.

«Радио-86РК» (или, как его называли в народе, РК86) был продолжателем идей «Микро-80» и распространялся тем же способом - через журнал, а не через заводские линии. По сравнению с предшественником он был куда проще в сборке: вместо 200 микросхем использовалось всего 29. В остальном все было очень похоже - тот же процессор, еще меньший объем оперативной памяти (16 или 32 Кб) и 2 Кб ПЗУ. Доставать детали, паять, мастерить корпус и перебивать из журнала дампы ПЗУ по-прежнему приходилось самостоятельно. И конечно же, нужно было иметь магнитофон и отбивать телевизор у членов семьи, желавших смотреть на нем телепередачи.

БК
(БЫТОВОЙ КОМПЬЮТЕР)

Многие ли пользователи БК-0010 знают, что им довелось поработать с «правнуком» DEC PDP-11? Шестнадцатиразрядный микропроцессор К1801ВМ1 в середине восьмидесятых по-прежнему массово производился в СССР и пользовался немалой популярностью. Так же как ДВК стал преемником СМ ЭВМ, БК (бытовой компьютер) обязан своим устройством ДВК.
Если «Микроша» создавался стихийно и добрался до массового потребителя только благодаря череде счастливых случайностей, то с БК все намного проще: его разработку заказали зеленоградскому НИИТТ (на тот момент уже работавшему над ДВК), и в 1985 году завод в Павловском Посаде приступил к выпуску БК. По характеристикам БК-0010 мало чем отличался от других домашних компьютеров своей эпохи: 3 МГц, 32 Кб оперативной памяти, еще столько же - ПЗУ и, конечно же, необходимость в магнитофоне и телевизоре. Но дьявол, как известно, в деталях, и на недостаток дьявольских черт БК-0010 не жаловался. Тут и контроллер клавиатуры, не поддерживавший одновременное нажатие клавиш, и вырвиглазный цветной видеорежим с четырьмя цветами, в число которых не входил белый (а входили зеленый, красный, синий и черный), и экзотический язык ФОКАЛ, позаимствованный с PDP-8 и отличавшийся от бейсика в основном тем, что команды в нем можно было обозначать одной первой буквой. Все это не помешало БК стать одним из наиболее популярных в СССР домашних компьютеров. Он выпускался вплоть до 1992 года, и за все время было произведено более 160 тысяч БК-0010/0011.

В 1981 году никто и предположить не мог, какая из компьютерных платформ победит, да и задумывались об этом немногие. Разнообразие и несовместимость были абсолютно привычными, и никто не удивлялся, что программы для компьютеров одной модели не запускаются на компьютере другой. Если не запускаются, значит, нужно переписать - такова жизнь.
Возможно именно поэтому в Научно-исследовательском институте вычислительных комплексов (НИИВК) не придали большого значения тому, что создаваемый там будущий школьный компьютер на основе Apple II+ не будет совместим ни с другими советскими машинами, ни со своим американским оригиналом, ни даже со своим болгарским собратом «Правцем 82». Позаимствовав общее устройство Apple II+ и даже изыскав возможность закупить оригинальные процессоры MCS6502, в НИИВК решили по-другому реализовать управление памятью и полностью переделали графическую систему. В результате было утеряно главное достоинство клонирования - совместимость.
«Агат-4», поступивший в серийное производство в 1983 году, был восьмибитной машиной с 64 Кб оперативной памяти, дисководом для 5,25-дюймовых дискет (140 или 840 Кб) и ярко-красным корпусом. Он производился на Лианозовском электромеханическом заводе и распространялся по учебным заведениям. Кроме компьютеров, классы получали набор софта «Школьница», включавший в себя интерпретаторы BASIC и РАПИРА - причудливого языка с русским синтаксисом.
Для «Агатов» худо-бедно написали собственный софт, включая текстовый редактор, СУБД, клон электронных таблиц VisiCalc и, конечно же, игры - куда без них на уроке информатики! Модификация «Агат-7» была уже более совместимой с Apple II, но для запуска тамошних приложений нужен был другой видеоадаптер - он выпускался отдельно, был в народе прозван «ячейкой 121»(по индексу в названии платы) и являлся абсолютным мастхэвом для любого обладателя «Агата».

«Ребята, хватит заниматься ерундой. Персонального компьютера не может быть. Могут быть персональный автомобиль, персональная пенсия, персональная дача. Вы вообще знаете, что такое ЭВМ? ЭВМ - это 100 квадратных метров площади, 25 человек обслуживающего персонала и 30 литров спирта ежемесячно!» - этой анекдотичной речью заместитель министра радиопромышленности СССР встретил разработчиков «Микро-80», одного из первых советских домашних компьютеров.
Рассказывают, что разработчиками серии популярных домашних компьютеров специалисты из Московского института электроники и математики стали по чистой случайности. В МИЭМ чудесным образом пришла посылка из НПО «Кристалл», предназначавшаяся для другого заведения - ИНЭУМ, где, как мы знаем, разрабатывались СМ ЭВМ. Переправить лежавшие в коробке чипы К580ИК80 (клоны Intel i8080) рука у получателей не поднялась, зато умений хватило для того, чтобы разработать на основе этих чипов новый компьютер.
Изобретение, правда, не превратилось в серийный продукт - вместо этого команда создателей «Микро-80» публиковала статьи в журнале «Радио», где рассказывалось, как создать собственный компьютер с нуля, там же приводились схемы плат и дампы ПЗУ в шестнадцатеричном виде. Воссоздать «Микро-80» по чертежам получалось далеко не у всех желающих - для этого нужно было раздобыть больше 200 микросхем и собрать из них несколько модулей.
Тот, кто проходил этот тернистый путь от начала до конца, оказывался обладателем восьмибитного компьютера с 64 Кб оперативной памяти, которому в качестве монитора служил обычный телевизор, а вместо дисковода приходилось использовать кассетный магнитофон - распространенная в те времена практика. Но скромность характеристик не имела никакого значения: первый компьютер - это как первый секс, и самое важное, чтобы он был, а уж какой - дело десятое.

ZX SPECTRUM

Компьютер ZX Spectrum, созданный британской фирмой Sincalir Research в 1982 году, занимает поистине особое место - как в истории популярных в СССР домашних ПК, так и в сердцах своих обладателей. Последних, кстати, было огромное множество, а число клонов, из которых можно было выбирать, превышает все разумные пределы: их список насчитывает более двухсот разновидностей. Откуда вдруг взялась такая популярность? Остальные зарубежные компьютеры проникали в СССР с трудом, и даже если их клонировали, то настолько меняли в процессе, что о программной совместимости и речь обычно не шла. Клоны «Спекки» (это английское прозвище ZX Spectrum) прижилось и у нас были неплохими по тем временам и для своих денег компьютерами: имели процессор с тактовой частотой 3,5 МГц, 48 Кб оперативной памяти (в классическом варианте) и видеорежим, поддерживающий 15 цветов, - правда, только по два разных цвета в квадрате восемь на восемь точек. Но самое главное - «Спектрумы» были дешевы, просты в сборке и поддерживали весь зарубежный софт и игры, которых к началу девяностых была написана не одна тысяча. Строение процессора Zilog Z80, устанавливавшегося в фирменные «Спектрумы», не было секретным, и его и при желании можно было воспроизвести - в том числе в промышленных масштабах. А вот устройство микросхемы ULA, в которой содержалась немалая часть компьютера, фирма Sinclair Research засекретила и по возможности защитила от копирования. Узнать ее содержимое было невозможно. Или почти невозможно...
В 1984-1985 годах команда советских электронщиков из ОКБ Львовского политехнического института проделала немалую работу, результатом которой стала полная обратная разработка ULA и повторение ZX Spectrum на советских компонентах. Это была настоящая победа умелых рук и хакерской мысли! «Львовский вариант» ZX Spectrum быстро распространился и дал начало другим клонам. Их нередко называли в честь города, где жили авторы: к примеру, популярными последователями «львовского варианта» были «Москва-48» и «Ленинград-48».
В 1991 году история Советского Союза закончилась, a вот история ZX Spectrum продолжалась как ни в чем не бывало. В то время как централизованное производство советских компьютеров вроде УКНЦ или БК останавливалось, собираемые на коленке «Спектрумы» процветали. Вокруг них сформировалось сообщество, и его силами были созданы такие вещи, которым западные поклонники ZX Spectrum могли лишь дивиться.
Интерес к «Спектруму» не ослабевал примерно до середины девяностых годов, да и потом не утих окончательно. Вокруг этого компьютера происходили интереснейшие вещи: клоны становились все совершеннее (поддерживали больший объем памяти, дисководы
и самую разнообразную периферию), писались новые программы и игры и даже выпускались электронные журналы на дискетах. У российских спектрумистов был даже свой аналог сети FIDO - он назывался ZXNet. И именно со «Спектрума» началась российская демосцена - с 1996 года и до сих пор проводятся ежегодные фестивали (сперва это был московский Enlight, а сейчас - питерский Chaos Constructions), на которых можно встретить друзей-Спектрумистов и даже увидеть новые демо.

ЭЛЕКТРОНИКА МС0511, УКНЦ
(УЧЕБНЫЙ КОМПЬЮТЕР НАУЧНОГО ЦЕНТРА)

ДВК, БК, «Агаты», «Корветы», IBM PC и разнообразные клоны и разновидности этих компьютеров активно закупались для школ в середине восьмидесятых годов и становились основой КУВТ - комплексов учебной вычислительной техники. Но наиболее популярным школьным компьютером стала «Электроника МС 0511», также носившая название УКНЦ (учебный компьютер научного центра). Он был разработан все тем же НИИТТ на основе процессора КМ 1801, но в отличие от БК-0010 модификации ВМ2, а не ВМ1. УКНЦ тем не менее был куда более продвинутой машиной, чем БК: помимо основного процессора, работавшего на частоте 8 МГц, имелся и второй чип того же семейства.
Он назывался периферийным и имел тактовую частоту 6,25 МГц. Процессоры соединялись высокоскоростной магистралью, и каждый из них имел свой блок памяти - 64 Кб для центрального процессора, 32 для периферии и еще 96 Кб видеопамяти. Этого хватало дли вывода графики в разрешении до 640 на 288 пикселей и до восьми цветов одновременно (из 16 доступных). Второй процессор отвечал за работу с устройствами ввода-вывода, но миг быть задействованным и для общих вычислений.
С разработкой УКНЦ были связаны немалые амбиции - номинально он значительно превосходил по характеристикам другие варианты школьных компьютеров. Вокруг новой разработки было много шумихи: в бравурных речах руководители проекта доходили до того, что пророчили УКНЦ будущее в качестве «самою популярною компьютера до 2000 года»!
Реальность оказалась и близко не столь прекрасной. Недостаточно продуманная архитектура компьютера не позволила ему достичь потенциально возможной производительности - считалось, что его мощности хватило бы на 1,5 миллиона операций в секунду, тогда как на практике выходило не более 600 тысяч. Есть и другие следы несбывшихся планов - к примеру, у УКНЦ был слот для картриджей, но картридж в итоге выпустили всего один (он содержал «Бейсик Вильнюс» - диалект бейсика с возможностью компиляции и промежуточный код). Ну и наконец, надежность компьютеров была невысокой: в компьютерном классе, оборудованном УКНЦ, неизменно обнаруживалось сразу по несколько вышедших из строя машин.

По материалам журнала Хакер

Рис. 8. «Электроника БК-0010» - классический вид с цветной плоской клавиатурой, напечатанной на бумаге и покрытой плёнкой (под бумагой - матрица клавиатуры из низкопрофильных кнопок ПКН-150)

Итак, в середине 1984 года в Советском Союзе на прилавках магазинов «Электроника», наконец, появился первый отечественный домашний компьютер - . Стоил он сначала 540, затем 600 рублей - примерно как цветной телевизор или хороший музыкальный центр, что было не дёшево, но вполне доступно для большинства населения. Надо сказать, к этому времени люди, увлекающиеся вычислительной техникой, из книг и журналов уже хорошо знали, что такое ПК и зачем он может быть нужен, поэтому интерес к БК-0010 был велик. А когда в 1986 году главный советский научно-популярный журнал «Наука и жизнь» начал публиковать материалы о БК-0010, о нём узнали буквально миллионы читателей. С другой стороны, не нужно преувеличивать спрос на такие ПК в те годы и их значение - большинство людей вполне логично воспринимали их просто как дорогую игрушку, не имеющую серьёзного практического применения. Но для любителей-энтузиастов появление в продаже домашних компьютеров стало важнейшим событием.

Рис. 9. БК-0010: 44 микросхемы, ПЗУ с Фокалом и МСТД в панельках (теоретически их легко заменить на другие, более нужные пользователю, программы), основные БИС (процессор и две вентильных матрицы) в дорогих металло-керамических корпусах

Процессор

Давайте, наконец, посмотрим, что представлял из себя этот компьютер. Первое, что следует отметить - это была совершенно оригинальная советская разработка, не имеющая каких-то явных зарубежных прототипов. Второе - это был один из первых в мире полностью 16-разрядный домашний компьютер. Причём во многих источниках написано ещё конкретнее - первый в мире домашний 16-разрадный ПК. То есть у БК был 16-разрядный процессор, 16-разрядное ОЗУ, 16-разрядное ПЗУ и 16-разрядный видеоконтроллер, поэтому и передача данных шла сразу 16-битными словами, и обработка в процессоре тоже выполнялась сразу над 16-ю битами данных; все регистры процессора, естественно, тоже были 16-разрядными. Напомню, в те годы подавляющее большинство недорогих ПК были либо полностью 8-разрядными, либо частично 16-разрядными, поэтому выпуск настоящего 16-разрядного бытового ПК был большим шагом вперёд. Кстати, процессор БК-0010 - знаменитый К1801ВМ1 - содержал 50000 элементов (около 17000 транзисторов), в то время как процессоры 8-разрядных ПК - всего лишь от 3,5 до 8,4 тысяч транзисторов, что уже говорит о явном преимуществе 16-разрядных. Отмечу, что чем больше разрядность процессора, тем быстрее он производит сложные вычисления и в среднем быстрее обрабатываются данные, особенно многоразрядные (16, 32, 64 бита и т.д.), но скорость выполнения простых программ и несложных вычислений непосредственно от разрядности почти не зависит. При этом скорость работы процессора сильно зависит от тактовой частоты и его архитектуры, особенно от способности выполнять несколько команд одновременно (наличия конвейерной обработки). Так вот, процессор БК-0010, представлявший первое поколение 16-разрядных микропроцессоров (МП), как и большинство применявшихся в то время зарубежных 16-разрядных процессоров, на практике по скорости чаще всего мало отличался от типичных 8-разрядных моделей, зато К1801ВМ1 был гораздо удобнее для программиста, поскольку имел чрезвычайно удачную и любимую многими систему команд машины PDP-11. Процессор БК работал на достаточно высокой частоте 3 МГц (причём К1801ВМ1 мог штатно работать на частоте до 5 МГц, а на практике и до 6 МГц), однако сильно тормозился контроллером памяти и дисплея, снижавшим его производительность примерно на 20-30%. В результате максимальная скорость процессора при исполнении программ в ОЗУ была всего 250 тысяч оп/с. Впрочем, 16-разрядная архитектура с удачной системой команд позволяла БК вполне уверенно конкурировать по скорости с типичными 8-разрядными ПК, оснащёнными процессорами с максимальной производительностью 500–1000 тыс. оп/с.

Рис. 10. КР1801ВМ1 - вариант К1801ВМ1 в более дешёвом пластиковом корпусе и без позолоты на выводах (в серии БК использовались обе разновидности - и в пластиковом, и в металло-керамическом корпусе)

ОЗУ и ПЗУ

Кроме процессора, важное значение имеют и другие параметры компьютера: объём оперативной и постоянной памяти, графические и звуковые возможности, особенности клавиатуры, способность работать с внешними устройствами, возможности расширения. По этим параметрам БК-0010 находится на вполне нормальном среднем уровне, не слишком выделяясь в ту или иную сторону от зарубежных аналогов середины 1980-х. А советских аналогов в то время просто не было. Оперативная память (оперативное запоминающее устройство - ОЗУ) имела размер 32 килобайта (Кбайт) и была поровну поделена между видеопамятью, в которой хранилось изображение, выводимое на экран, и памятью для программ пользователя. То есть для хранения программ и данных выделялось всего около 16 Кбайт - это совсем не много, но и не так уж мало: аналогичная ситуация с памятью, а то и гораздо хуже, была и на многих зарубежных домашних ПК. Даже первые IBM PC в самой простой, но отнюдь не дешёвой (1565 долл. без всякой периферии) комплектации имели всего 16 Кбайт ОЗУ, наряду с недорогими вариантами таких популярных ПК тех лет, как ZX Spectrum, Acorn BBC и других. А известнейший Commodore VIC–20 (предшественник Commodore 64), в начале 1980-х первым среди всех ПК преодолевший планку в 1 млн проданных экземпляров, имел всего 5 (пять!) Кбайт ОЗУ. Кстати, главный американский заочный конкурент БК - TI-99/4A (также имевший 16-разрядный процессор), был укомплектован просто издевательским ОЗУ пользователя - всего-навсего 256 байт! Правда, видеопамять у 99/4А тоже 16 Кбайт. Под постоянную память (ПЗУ) в БК-0010 было отведено 32 Кбайта, из которых использовалось обычно лишь 24 Кбайта, то есть установлено 3 микросхемы по 8 Кбайт и одна панелька оставалась пустой - туда при необходимости можно было воткнуть ПЗУ с программами пользователя. Причём два гнезда для ПЗУ (одно из которых пустое) находились под специальной съёмной крышкой, расположенной прямо на передней панели БК слева от клавиатуры. То есть для замены ПЗУ даже не нужно было разбирать корпус. Забегая вперёд, заметим, что и клавиатура БК-0010 предполагала простую возможность замены обозначений клавиш, т.е. разработчики предусмотрели всё, чтобы пользователь мог легко адаптировать его под свои собственные разные задачи, заменяя ПЗУ и даже меняя обозначения клавиш. Впрочем, конечно, подавляющее большинство владельцев БК использовали стандартные ПЗУ из комплекта ПК и совершенно не испытывали потребности в замене раскладки клавиатуры. К тому же, здесь есть ещё одна «маленькая деталь»: сделать собственные ПЗУ для замены штатных было совсем не просто - микросхемы постоянной памяти КР1801РЕ2, использовавшиеся в БК, программировались только на заводе в процессе изготовления кристалла микросхемы (это были так называемые «масочные ПЗУ»), и «прошить» их самостоятельно, с помощью какого-либо программатора, было нельзя; вместо КР1801РЕ2 можно было использовать аналогичные по структуре ППЗУ (программируемые постоянные ЗУ) К573РФ3 с ультрафиолетовым (УФ) стиранием, но они были очень дефицитны и малодоступны; использовать какие-то более распространённые микросхемы (например, популярные 8-разрядные ППЗУ с УФ-стиранием), теоретически, было вполне возможно, но более сложно из-за специфичности архитектуры КР1801РЕ2 и К573РФ3 (они специально рассчитаны на подключение к 16-разрядной шине МПИ).

Посмотрим, что находилось в ПЗУ БК-0010. Главная его часть - программа-монитор и драйверы устройств, занимавшие одну 8-Кбайт микросхему КР1801РЕ2. Здесь находились важнейшие драйверы, обеспечивающие ввод с клавиатуры, вывод на экран, работу с магнитофоном и т. д., а также простая программа-монитор, которая использовалась в основном для загрузки и запуска программ в машинных кодах. Вторая микросхема ПЗУ на 8 Кбайт - это тестово-диагностическая программа, позволявшая проверить работоспособность всех устройств БК. Естественно, на нормально работающем компьютере она была просто не нужна и вообще использовалась очень редко, поскольку с надёжностью у этого ПК особых проблем не было. Наконец, третью микросхему занимал интерпретатор языка Фокал (расшифровывается как «формульный калькулятор», а не «фортран-паскаль», как некоторые думали). Наличие в ПЗУ Фокала вместо уже стандартного в то время Бейсика служило одной из главных мишеней для критиков БК-0010. Действительно, программ на Бейсике уже в то время публиковалось огромное количество, а Фокал был известен даже не всем программистам. Однако сам по себе Фокал считался простым и достаточно удобным языком, позволявшим создавать программы любого назначения. Хотя у него имелись некоторые важные отличия от Бейсика, они были направлены на упрощение программирования, так что освоение Фокала выглядело ничуть не более сложным, чем обучение Бейсику. В общем, владельцы БК быстро привыкали к Фокалу, и особых неудобств от его наличия вместо Бейсика, вроде бы, не испытывали. При этом Бейсик тоже можно было использовать, загружая его в оперативную память с магнитофона. Правда, ОЗУ пользователя итак было невелико, так что в этом случае для программ на Бейсике оставались считанные килобайты.

Использование в БК-0010 Фокала вместо Бейсика являлось большой загадкой для всех его владельцев. Однако всё объясняется просто: дело в том, что на момент начала выпуска БК для подобных ПК уже был почти подходящий интерпретатор Бейсика - так называемый Бейсик-ДВК (версия, адаптированная для компьютеров ДВК), но он отличался чрезвычайно низкой скоростью работы и отсутствием поддержки графики. Вряд ли разработчиков БК сильно смутила скорость работы, скорее они просто не смогли уместить эту версию Бейсика, переделанную для БК с добавлением графических и других команд, в 8 Кбайт ПЗУ. В то же время, для PDP-совместимых компьютеров существовала версия интерпретатора Фокала размером около 6 Кбайт, которая была расширена простейшими функциями работы с графикой и магнитофоном, и даже после этого легко поместилась в 8 Кбайт ПЗУ вместе с полными текстами сообщений об ошибках и краткой справкой об управляющих клавишах, командах и функциях Фокала. К тому же программы на Фокале работали примерно на треть быстрее, чем программы на Бейсике ДВК. В этих условиях разработчики БК-0010 приняли в 1983 году самое простое решение - не пытаться создать новый Бейсик размером до 8 Кбайт или отвести под него уже 16 Кбайт, либо как-то ужать существующий Бейсик-ДВК (а он уже был очень упрощённой версией), а взять уже готовый, очень компактный интерпретатор Фокала. Впрочем, разработку нового транслятора Бейсика специально для БК всё же заказали Вильнюсскому госуниверситету, и в 1985 году вышла первая его версия размером 9 Кбайт для загрузки в ОЗУ БК с кассеты, а в 1986 году - 24-килобайтная версия для размещения в ПЗУ. О вильнюсском Бейсике речь также пойдёт несколько ниже.

Графика и звук

Теперь давайте посмотрим на изобразительные возможности БК-0010. Он имеет чисто графический экран с двумя основными разрешениями: 256 строк по 512 точек в строке и 256 строк по 256 точек. Первое поддерживает только 2 цвета для любой точки, второе - 4 цвета, причём эти цвета постоянны - чёрный, красный, зелёный и синий. Белый цвет в цветном режиме не отображается. Программируемой палитры нет. Специального текстового режима с минимальным объёмом видеопамяти нет - как и на многих других ПК, символы выводятся в графическом режиме в виде маленьких картинок (а это значит, что есть возможность без проблем показывать на экране любые символы любых алфавитов). На экране отображается 24 строки по 32 или 64 символа в строке, вверху экрана есть также служебная строка, на которой выводятся текущие режимы работы и подсказка о назначении «функциональных» клавиш. Имеется достаточно редкая для того времени функция аппаратного плавного вертикального скроллинга - прокрутки экрана.

Вообще, БК имеет два видеовыхода - цветной RGB для подключения цветного монитора или телевизора (ТВ) и чёрно-белый композитный - для подключения чёрно-белого монитора или ТВ. Правда, во многих БК выход RGB на заводе почему-то не устанавливался, и его приходилось допаивать уже самому владельцу ПК. Высокое разрешение 512 × 256 нормально поддерживалось только чёрно-белым выходом, а при подключении через цветной изображение на экране в таком разрешении приобретало странный вид с непонятными цветными контурами и точками. При этом разобрать надписи можно, но нормальной такую работу не назовёшь. Владельцам цветных телевизоров приходилось подключать БК двумя кабелями - один от чёрно-белого выхода БК к композитному входу телевизора, а другой - от цветного выхода БК к RGB-входу ТВ, а в процессе работы переключать входы в зависимости от разрешения, используемого в программе. Впрочем, большинство программ, особенно игр, задействовало только цветной режим с разрешением 256 × 256, и частое переключение не требовалось. К тому же при работе в Фокале, Бейсике или системном мониторе можно было с клавиатуры быстро переключать разрешение экрана, приводя его к нужному виду.

Рис. 12. БК-0010: разъемы питания, параллельного интерфейса, выхода на ч/б телевизор или монитор, шины МПИ и магнитофона; выход RGB (для цветного изображения) отсутствует, как и у многих других экземпляров БК (разъем и несколько других недостающих деталей можно было впаять на плату самостоятельно, также надо было проделать и недостающее отверстие в корпусе для него)

Кстати, подключить БК, как и почти любые другие отечественные ПК, к цветному телевизору в цветном режиме было не так-то просто: большинство телевизоров не имели никакого RGB-входа, хотя на многих моделях его установка была предусмотрена. Это было вызвано тем, что до массового появления домашних ПК к видеовходам просто-напросто нечего было подключать. А те устройства, вроде видеомагнитофонов или игровых телеприставок, которые работали в паре с телевизором, почти всегда имели самый обычный антенный выход, подключавшийся соответственно к антенному входу любого ТВ. В общем, владельцам БК либо приходилось делать несложную доработку своих телевизоров либо лицезреть даже на цветном телевизоре только чёрно-белое изображение.

Нужно заметить, что на БК был ещё так называемый режим расширенной памяти (РП), в который можно было быстро переключиться с клавиатуры. В этом режиме для вывода изображения отводилась только верхняя четверть экрана, зато ОЗУ пользователя расширялось до 28 Кбайт. То есть была возможность при необходимости сильно увеличить длину программ, не требующих задействования всего экрана - например, для каких-то сложных расчётов или баз данных и т. д. Интересно, что некоторые программы вроде копировщиков файлов использовали часть экранной памяти для хранения программ и данных и без перехода в режим РП - тогда на экране появлялись области «шума» из случайных точек случайного цвета.

Звуковые способности у БК-0010 самые обычные - никакого специального звукогенератора, звук воспроизводится чисто программно изменением бита в регистре (точнее, 2-х битов). Такое решение было очень характерно для многих советских и зарубежных ПК того времени. Встречались даже компьютеры совсем без звука - например, «Роботрон-1715» (ГДР). Конечно, звучание такого синтезатора, как правило, было совсем простым - обычно одноголосный звук с прямоугольной волновой формой одинаковой амплитуды и всё. Хотя при более хитрых алгоритмах вывода звука на БК можно было синтезировать и многоголосную музыку и шумовые эффекты и даже имитировать изменение громкости. Кроме того, использование специального встроенного аппаратного таймера БК позволяло также получить интересные звуковые эффекты. Однако в моменты воспроизведения звука процессор БК, как правило, был полностью загружен, поэтому вывод звука в процессе игры сильно тормозил работу, а о постоянном звучании музыки в игре речи обычно вообще не шло. В некоторых играх музыка всё же звучала, но выводилась она короткими фрагментами (в промежутках между которыми процессор успевал выполнять другие задачи вроде перемещения объектов на экране) или использовались более сложные алгоритмы, задействующие встроенный таймер и т.д.

Клавиатура

Ещё один интересный момент - клавиатура БК-0010. Самый первый вариант БК снабжался так называемой мембранной клавиатурой, представлявшей собой совершенно ровную поверхность с отпечатанными обозначениями клавиш. Под рисунком каждой клавиши в некотором углублении находятся контакты, которые замыкаются довольно сильным нажатием пальца. Эта конструкция, как и на других ПК, использовавших подобный вариант клавиатуры (например, Atari 400), сильно отличалась от привычных объёмных клавиш типа пишущей машинки и вызывала много нареканий. В результате производители БК через некоторое время заменили мембранную клавиатуру на другой вариант, внешне похожий, но внутри заметно отличный: вместо мембранной плёночной клавиатуры были установлены нормальные кнопочные переключатели с невысокими пластиковыми площадками-толкателями, а сверху всё это было накрыто бумажным листом с цветными обозначениями клавиш и прозрачной защитной плёнкой. Работать с такой клавиатурой было намного приятнее, хотя опять же привычной тактильной связи, характерной для объёмных клавиш, здесь не было - поверхность клавиатуры была совершенно гладкая, да и ход клавиш был совсем небольшой. Тем не менее, этот вариант оказался достаточно удачным и надёжным. Общее количество клавиш - 86 штук, что очень даже немало. К примеру, у знаменитого ZX Spectrum их было всего 40. При этом у БК клавиши разного назначения выделены разными цветами.

Рис. 13. Чрезвычайно функциональная клавиатура БК-0010: 86 кнопок разного назначения, множество клавиш для редактирования текста и выбора режимов, на буквенных клавишах нанесены также символы псевдографики

Бросается в глаза не только весёленькая расцветка клавиатуры, но и большое количество непривычных и загадочных клавиш с русскими обозначениями: ГРАФ, ШАГ, ПОВТ, БЛОК РЕД, ИНД СУ, ЗАП, УСТ ТАБ, СБР ТАБ, ВС, ГТ и т. д. А ведь все они выполняли какие-то важные функции, иначе зачем было их выносить на клавиатуру в качестве отдельных кнопок. Например, кнопка ГРАФ переводит ПК в режим непосредственного рисования на экране, когда вместо привычного текстового появляется «графический» курсор, который можно перемещать с помощью стрелок, а кнопками ЗАП и СТИР включать режимы записи или стирания, чтобы курсор оставлял след (можно выбрать нужный цвет) или стирал ранее нарисованное. То есть разработчики БК предусмотрели даже простейший графический редактор, встроенный в ПЗУ, и этот «редактор», несмотря на примитивность, оказался очень полезен - он активно использовался для ввода в ПК даже весьма сложной графики (обычно она сначала рисовалась на миллиметровке или школьной тетради в клетку, а перевести её по точкам на экран было уже совсем просто, причём необходимости использовать более сложный графический редактор часто просто не было). Кнопки УСТ ТАБ и СБР ТАБ позволяют устанавливать или удалять на экране произвольные позиции табуляции (тоже весьма полезная функция), ГТ перемещает курсор на 8 позиций вправо, ШАГ позволяет выполнять программу на Фокале или Бейсике пошагово (очень удобно при отладке программ), ИНД СУ включает отображение на экране управляющих символов (аналог кнопки “Пи” в современном MS Word). Кнопка ПОВТ служит для повтора последней нажатой клавиши (автоповтора при долгом удержании кнопки у БК в стандартном режиме не было). Кстати, особенностью контроллера клавиатуры БК было то, что он не мог отслеживать несколько одновременно нажатых кнопок - код клавиши выдавался только один, что несколько затрудняло управление в играх. Впрочем, при использовании нестандартных приёмов можно было определить и несколько нажатых клавиш. К тому же почти во всех играх был предусмотрен выбор клавиш самим пользователем. А ещё в играх здорово помогал джойстик, который в этом случае, конечно, был намного удобнее клавиатуры.

Надо сказать, разработчики компьютера довольно быстро отреагировали на критику пользователей и в 1986 году создали усовершенствованный вариант БК под названием БК-0010-01, в котором исправили два наиболее спорных момента: во-первых, наконец, поместили в ПЗУ Бейсик вместо Фокала, а во-вторых, поменяли клавиатуру на привычный вариант с объёмными полноходовыми кнопками. При этом клавиш стало несколько меньше - 74 и качество клавиатуры вызвало не меньше замечаний, чем у первых моделей. Дело в том, что клавиши БК-0010-01 имели не слишком удачную конструкцию и были очень подвержены такому явлению, как «дребезг контактов», когда при однократном нажатии кнопки выдаётся несколько одинаковых символов. Эта проблема в большей или меньшей степени присутствует во всех типах клавиатур, но обычно легко решается программным или аппаратно–программным способом. К сожалению, у БК-0010-01 предусмотренные конструкторами меры по защите от дребезга контактов оказались недостаточными, и в этом плане новая клавиатура была явно хуже старой. Впрочем, пользователи БК, как могли, сами решали эту проблему, переделывая разными способами клавиатуру или просто работая на ней короткими чёткими ударами. Интересно, что в новой модификации БК была убрана съёмная крышка на передней панели для быстрой замены ПЗУ, да и возможность замены обозначений клавиш тоже пропала со сменой типа клавиатуры - то есть возможности адаптации компьютера под задачи пользователя несколько снизились. Видимо, это было сделано в связи с очень малой востребованностью этих функций в реальной жизни.

Рис. 14. БК-0010-01: вариант с надёжной плёночной клавиатурой (современного типа); от клавиатуры с механическими кнопками отличается ровными (без выступов) боковыми сторонами

Рис. 15. БК 0010-01: «дешёвый» вариант - все микросхемы в пластиковых корпусах. ПЗУ без панелек. 45 микросхем (на одно ПЗУ больше, чем у БК-0010)

Бейсик в ПЗУ БК-0010-01 занимал целых 3 микросхемы - 24 Кбайта и представлял собой так называемый вильнюсский Бейсик, разработанный в середине 1980-х в Вильнюсском университете - очень интересный вариант транслятора компилирующего типа, позволявший выполнять многие программы в разы или даже в десятки раз быстрее, чем это делали интерпретаторы Фокала или Бейсика ДВК. При этом для пользователя работа с таким транслятором почти ничем не отличалась от работы с обычным интерпретатором. Бейсик БК был очень развитой версией, аналогичной стандарту MSX (M achines with S oftware eX changeability) и поддерживающей почти все его графические и другие операторы, способный работать с целыми числами, а также вещественными одинарной и двойной точности. Правда, были у вильнюсского Бейсика и недостатки - например, невозможность размещения нескольких операторов в одной строке и большие требования к объёму памяти. Первое ограничение - один оператор в строке - было очень странным и необъяснимым (тем более, что упрощённая 9-килобайтная версия этого же Бейсика, предназначенная для загрузки в ОЗУ, позволяла писать несколько операторов в строке!), а с памятью ситуация была такая: поскольку Бейсик БК после подачи команды RUN (запуск на исполнение) сначала транслировал программу в особый промежуточный код, который затем исполнялся гораздо быстрее, чем это делали классические интерпретаторы, получается, что в памяти БК должны были храниться как исходный текст программы, так и как бы скомпилированный вариант или, по крайней мере, нужно было резервировать место под скомпилированную программу. В общем, программа на Бейсике могла занимать лишь половину пользовательской памяти БК, а фактически даже меньше - порядка 7 Кбайт, ведь нужно было ещё оставить место под переменные и служебные данные. При этом программа на Фокале могла занимать порядка 15 Кбайт. Так что ситуация с памятью у Бейсика БК была очень странная - максимальная длина программы на Бейсике была в 3 с лишним раза меньше, чем размер самого транслятора Бейсика. С другой стороны, 7-ми Кбайт всё же хватало для составления почти любых учебных программ, а также для многих расчётов и даже вполне приличных игр. К тому же не следует забывать о режиме расширенной памяти, позволявшем увеличить размер программ почти в 2 раза за счёт уменьшения видеопамяти.

Рис. 16. Фрагмент программы на Вильнюсском Бейсике БК-0010-01: в цветном режиме цвет текста по умолчанию - красный (белый в этом режиме у БК отсутствует), сверху - служебная строка с индикаторами текущих режимов работы (загадочные символы слева - это «подсказки» назначения «функциональных» клавиш (на БК называемых «ключами»), т. е. первые буквы операторов Бейсика, вводимых при нажатии на «ключи» К1-К10)

Для совместимости с первым вариантом БК в комплекте БК-0010-01 поставлялся специальный блок МСТД, подключаемый к системному разъёму и содержащий две микросхемы ПЗУ - с Фокалом и тестово-диагностической системой. Таким образом, объём ПЗУ у БК-0010-01 мог быть до 48 Кбайт (но одновременно использовалось не более 32-х) - в 2 раза больше, чем у прежнего БК-0010.

Рис. 17. Клавиатура у БК 0010-01 более традиционная - с объемными кнопками. Клавиш 74 - на 12 меньше, чем у БК-0010, и на основных клавишах нет символов псевдографики

Интересно, что выпуск усовершенствованного варианта БК-0010-01 вовсе не означал автоматического прекращения производства старого. Оба компьютера - БК-0010 и БК-0010-01 - несколько лет выпускались одновременно. При этом вариант -01 был на 50 рублей дороже - он обычно стоил 650 рублей (а в самом начале 1990-х - 750 руб).

О памяти, звуке и периферии

Ещё несколько слов об оперативной памяти БК. Конечно, её объём был маловат для работы с большими программами или стандартными операционными системами, но создатели программ очень активно использовали драйверы устройств и знакогенератор, находящиеся в ПЗУ всех версий БК, что позволяло сократить размер программ на несколько килобайт. Стандартное, несменяемое ПЗУ БК-0010 содержало драйверы вывода текста на экран, рисования точек и линий, ввода с клавиатуры, чтения с магнитофона и записи на него и другие. Оно же содержало и графические образы всех символов, отображаемых на экране. Это значительно облегчало задачу программиста и сокращало требования к объёму ОЗУ. Впрочем, возможность задействования ресурсов штатного ПЗУ активно использовалась и на других ПК (например, на «Спектруме»), но не на всех – скажем, у «Вектора-06Ц» в ПЗУ никаких драйверов устройств и знакогенераторов просто не было, всё это должно было загружаться в ОЗУ, являясь составной частью любой программы, и это несколько сокращало, так сказать, полезный объём ОЗУ пользователя и увеличивало на несколько килобайт размер программ. С другой стороны, по этой причине в большинстве программ и игр на БК используется одинаковый шрифт и очень похожее оформление заставок игр, в то время как на «Векторе» оформление гораздо разнообразнее.

О выводе звука создатели ПК того времени особо не заботились - в советских компьютерах не было ни выхода на наушники, ни специального линейного выхода. В каждом ПК был маленький, но довольно громкий динамик или пьезодинамик, а для получения большей громкости и лучшего качества использовался магнитофонный разъём ПК, куда поступал звук не только с магнитофонного выхода, но и с выхода отдельного звукосинтезатора, если он был. К этому разъёму легко подключался любой усилитель, но чаще всего в его роли выступал тот же магнитофон, который ставился на паузу в режиме записи. Соответственно, наушники подключались уже к магнитофону или усилителю.

К концу 1980-х годов для БК-0010 выпускалось несколько дополнительных устройств, расширяющих его возможности – например, джойстики для игр, манипулятор «мышь» под романтичным названием “Марсианка”, простой многоголосный музыкальный синтезатор “Менестрель”, контроллер флоппи-дисководов и даже компактный рулонный графопостроитель.

Рис. 18. Отличный герконовый мини-джойстик (серийная модель), оснащённый специальным разъемом для подключения к БК

БК-0011 и БК-0011М

Советские покупатели домашних ПК были, как правило, людьми образованными и прекрасно осведомлёнными о зарубежных достижениях в этой сфере. Они вовсе не были на всё согласными и неразборчивыми потребителями - наоборот, наши пользователи близко к сердцу принимали любые недостатки отечественной техники и с удовольствием слали разработчикам и изготовителям первых ПК свои замечания и предложения по их усовершенствованию. Главными недостатками БК считались малый объём ОЗУ, малое число отображаемых цветов, сравнительно медленный процессор, нестандартная клавиатура и наличие в ПЗУ Фокала вместо Бейсика. Как уже упоминалось, часть этих недостатков было исправлено в 1986-87 году выпуском БК-0010-01. В те же годы была разработана и значительно усовершенствованная модель , имеющая в 4 раза большее ОЗУ - 128 Кбайт (при этом ОЗУ пользователя (96–112 Кбайт) - в 6-7 раз больше, чем у БК-0010!), более высокую тактовую частоту (4 МГц вместо 3-х), контроллер флоппи-дисководов, два экранных буфера по 16 Кбайт и разные варианты цветовой палитры.

Рис. 19. БК-0011 - внешне практически полная копия БК-0010-01 (но опять появилась сдвижная крышка над панельками с ПЗУ)

Рис. 20. Основная плата БК-0011: 57 микросхем (на 12 больше, чем у БК-0010-01), всего одна панелька для пользовательского ПЗУ

Однако, по имеющимся данным, серийный выпуск БК-0011 начался только в 1989 году, причём через год она была заменена на БК-0011М - модель, имевшую улучшенную совместимость с БК-0010. Внешне БК-0011 была копией БК-0010-01, но внутри отличия довольно большие. К сожалению, вопреки ожиданиям многих пользователей, в новой модели не было существенных изменений графических возможностей – ни увеличения числа одновременно отображаемых цветов до 16, ни программируемой палитры. Разработчики добавили только выбор одной из 16-ти фиксированных палитр и второй кадровый буфер.

Рис. 21. Загадочный набор палитр БК-0011/0011М: хорошо видно, что во всех палитрах нулевой цвет всегда чёрный, в четырёх палитрах используются лишь два цвета (включая чёрный), две палитры полностью одинаковы, синий цвет задействован только в двух палитрах. Заметим, что нулевая палитра (первый столбец слева) – это все цвета, доступные на БК-0010/0010-01. Спасибо Алексею Морозову (vinxru) за наглядное отображение палитр БК-0011/0011М

То есть графика в программах для БК-0011/0011М стала заметно разнообразнее - в частности, появился-таки белый цвет в цветном режиме! - но радикального её улучшения не произошло. Впрочем, в плане графики БК-11/11М среди массовых советских домашних ПК уступали только «Вектору-06Ц», ПК8000 и, отчасти, клонам «Спектрума» - остальные компьютеры одновременно отображали либо те же 4 цвета, либо 8 цветов в низком разрешении, либо имели монохромную графику (белое на чёрном), либо вообще не имели графического режима.

Рис. 22. БК-0011М: никаких заметных отличий в дизайне от БК-0010-01 и БК-0011. Как и у других моделей БК, корпус, в зависимости от завода-изготовителя, мог быть не только традиционно чёрным: у разных моделей встречались также светло-серый, бежевый и тёмно-коричневый.

Рис. 23. Внутренняя конструкция БК-0011М: рядом с клавиатурой находится дополнительная плата с основной частью микросхем ПЗУ и пустыми панельками под ПЗУ пользователя

Рис. 24. Плата БК-0011М внешне полностью аналогична плате БК-0011. В пустое синее гнездо ПЗУ на левом краю основной платы вставляется разъем шлейфа модуля дополнительного ПЗУ (слева на снимке)

Рис. 25. Контроллер дисководов на основе БМК К1801ВП1-128 и ПЗУ с загрузчиком ОС К1801РЕ2-326, входивший в стандартный комплект БК-0011 и БК-0011М с момента их появления в 1989 году, вызвал бурный рост разработок дисковых операционных систем для БК и стал основой для множества других вариантов, которые могли содержать статическое ОЗУ (объемом 8 или 16 Кбайт) вместо ПЗУ, либо и ОЗУ, и ПЗУ вместе и т. д. Фото Н.Зимина

Внешняя память

В качестве внешнего запоминающего устройства в первые годы жизни БК-0010 использовались обычные бытовые магнитофоны. Стандартная скорость записи выбрана достаточно высокой – 1200 бит в секунду (у многих зарубежных ПК 1980-х она в 2-4 раза ниже), то есть загрузка программ занимала примерно 1–2 минуты, и это было вполне терпимо. Причём в этой части конструкции разработчики БК-0010 использовали оригинальное решение – для вывода на магнитофон задействовалось 2 бита выходного регистра (т.е. фактически 2-битный ЦАП), а не один, как у всех остальных ПК. Это позволяло использовать для записи на магнитофон как минимум три уровня сигнала, а не два, как обычно, что увеличивало надёжность хранения данных за счёт использования для более коротких импульсов более высокого уровня сигнала. Вообще, на одну 60-минутную кассету при стандартной скорости записи помещалось около 500 Кбайт данных - а это порядка 30–50 типичных программ. Кроме обычного формата записи энтузиастами было создано несколько так называемых турбо-копировщиков, позволявших увеличить скорость записи в несколько раз. Соответственно увеличивалась ёмкость кассеты и уменьшалось время загрузки программ. В общем, магнитофоны и кассеты в качестве средств хранения программ и данных были не таким уж плохим вариантом, поскольку магнитофон итак был практически в каждом доме, а кассеты тогда стоили гораздо дешевле дискет и были гораздо доступнее. Правда, использование магнитофона для разработки программ сильно замедляло и усложняло этот процесс, и здесь уже дисковод для гибких магнитных дисков оказывался более чем кстати. Возможность подключения БК к дисководам реализована в конце 1980-х годов, и в короткое время для БК было создано или адаптировано не меньше десятка дисковых операционных систем. Впрочем, дисководы тогда стоили очень дорого – нередко в разы больше самого ПК. Например, цена обычного 5,25-дюймового привода в магазинах «Электроника» достигала 1500–2000 рублей. Поэтому большинство владельцев БК и в 1990-е годы продолжали пользоваться магнитофонами и кассетами.

Рис. 26. Заставка ANDOS (с крутящейся трёхмерной надписью!) - популярной операционной системы для БК-0010-01, а также БК-0011 и БК-0011М (ANDOS была удобна тем, что имела формат дисков, совместимый с IBM PC, что позволяло легко обмениваться файлами между БК и PC-совместимыми ПК)

Рис. 27. Заставка MK-DOS - ещё одной популярной ОС для семейства БК-0010/0011, вышедшей одной из последних для БК: в 1992 году (заставка недвусмысленно копирует логотип MS Windows); MK-DOS, в отличие от ANDOS, несовместима по формату дискет с IBM PC, зато совместима с несколькими другими ОС для БК; для работы с файлами в MK-DOS также используется файловый менеджер, аналогичный Norton Commander

Рис. 28. Файловый менеджер ANDOS: как и большинство других файловых оболочек тех лет, внешне копировал суперпопулярную программу Norton Commander для IBM-совместимых ПК

Программы

Во многих статьях о БК-0010 в 1980–1990-е критиковалось отсутствие в комплекте поставки большого количества программ или сложность их приобретения. Это, в общем-то, обычная проблема для любых только что выпущенных компьютеров, и БК, конечно, не был исключением. Хотя программы активно разрабатывались профессиональными программистами и энтузиастами, приобрести их поначалу было непросто, поскольку заводам-изготовителям это было не очень-то интересно (их профиль – выпуск электронной техники, а не тиражирование программ на кассетах), а фирм-распространителей программ для домашних ПК в середине 1980-х ещё просто не существовало. Тем не менее, владельцы этих компьютеров, конечно, с самого начала обменивались программами и информацией, а к концу 1980-х появились кооперативы, занимающиеся тиражированием и распространением ПО для БК-0010 и других домашних компьютеров, причём к этому времени для БК уже было создано огромное количество программ самого разного назначения, в том числе, естественно, игр, обучающих программ, системных и прикладных. Например, на БК встречалось как минимум три версии Бейсика – вильнюсский вариант в ПЗУ объёмом 24 Кбайт, его сокращённая версия объёмом всего 9 Кбайт для загрузки в ОЗУ (для варианта БК, имеющего в ПЗУ Фокал вместо Бейсика) и чистый интерпретатор Бейсик-ДВК. Из языков программирования, соответственно, был также популярен Фокал в ПЗУ объёмом 8 Кбайт, для которого создавались полезные расширения (Focod, XFocal) и даже компиляторы. Другая интересная разработка, ориентированная в основном на сферу образования - так называемый, Т-язык, интерпретатор которого позволял создавать довольно быстрые и красочные обучающие, демонстрационные и игровые программы. На БК были и трансляторы таких языков, как Форт и Си. Но, безусловно, главный язык программирования для создания серьёзных программ - это Ассемблер, родной язык микропроцессора ПК, и для него существовало множество различных трансляторов, в том числе объединённых с редактором текста, а также дизассемблеры и отладчики. Кстати, система команд процессора БК-0010, как и других моделей на основе архитектуры PDP-11, считается одной из наиболее удобных, универсальных и эффективных. Поэтому программирование на Ассемблере БК достаточно просто осваивалось не только программистами, но и любителями-энтузиастами, что позволило в достаточно короткие сроки создать для БК большую библиотеку ПО. Сильно упрощало разработку программ и наличие в ПЗУ компьютера стандартных драйверов ввода-вывода с доступом через программное прерывание EMT. Причём использование этих драйверов было подробно описано в документации, идущей в комплекте к каждому БК. Много хороших игровых, обучающих и прикладных программ создано и на вильнюсском Бейсике, который, будучи как бы полукомпилятором, отличался очень высокой скоростью выполнения простых операций, особенно с целыми числами. При этом в программах на Бейсике часто использовались также и подпрограммы в машинных кодах, позволяющие ещё больше ускорить какие-то важные действия вроде вывода графики на экран.

Для БК известно более 800 игр на Ассемблере, а также множество - на Бейсике и Фокале. Общий уровень игр высокий, очень много игр оригинальных или почти оригинальных, а не «содранных» один в один с популярных иностранных компьютеров. Отмечу, что, если первые игры для БК часто были чёрно-белыми, особенно те, что перенесены с компьютеров ДВК, то к концу 1980-х программисты уже вовсю использовали цветовые возможности ПК, создавая красочные заставки, задействуя псевдоцвета (смешивая основные цвета в шахматном порядке или полосами и т.п.) для преодоления ограничения в 4 отображаемых цвета, программно реализуя цветные «спрайты» с точным наложением на сложный фон.

БК: итоги

Подводя итоги в рассказе о первом советском бытовом компьютере «Электроника БК-0010», давайте ещё раз отметим его сильные и слабые стороны.
Сильные стороны. В целом, компьютер получился, безусловно, удачный. Симпатичный и компактный корпус, высокое качество изготовления, полностью 16-разрядная архитектура с очень удобной системой команд микропроцессора - это однозначные плюсы.
Недостатки и спорные моменты. Небольшой объём ОЗУ и малое число отображаемых цветов – с одной стороны, конечно, минус, особенно для конца 1980-х и начала 1990-х, хотя в начале 1980-х такая память и такие графические возможности были вполне обычными и на других ПК. С другой стороны - памяти-то могло быть ещё меньше (как у некоторых популярных зарубежных ПК начала 1980-х) и хорошо, что поддержка цвета и графики вообще предусмотрена разработчиками БК, поскольку в те годы вполне обычными были и компьютеры вовсе без графики и цвета, с чисто текстовым монохромным экраном, как, например, знаменитые TRS-80, Commodore PET или Sinclair ZX81, или, позднее, отечественные ПК на основе «Радио-86РК». Использование в ПЗУ Фокала вместо Бейсика в первых вариантах БК - также для кого-то недостаток, но можно воспринимать это и как одну из «изюминок» нашего первопроходца, отличавшую его от большой массы зарубежных аналогов, всех как один оснащённых Бейсиком.

Сравнение с западными ПК

Сравнивая БК-0010 с иностранными домашними компьютерами того времени, можно заметить, что по всем параметрам он выглядит вполне достойно, и широко распространённый миф о какой-то «отсталости» и неоригинальности советских компьютеров в этом случае абсолютно не подтверждается. Если посмотреть на широко известные иностранные ПК, появившиеся примерно в то же время, т. е. в 1982–1984 годах, то ничего сверхъестественного мы не увидим - ни каких-то мощных процессоров, ни огромного объёма памяти, ни невероятной графики. В качестве процессоров использовались всё те же 8-разрядные модели, что и в середине-конце 1970-х, с тактовой частотой от 1 до 4 МГц, в среднем мало отличавшиеся по скорости от 16-битного процессора БК-0010 с частотой 3 МГц. Оперативная память составляла от 8 до 64 Кбайт (чаще всего от 32 до 64) , видеопамять - от 6 до 20 Кбайт, ПЗУ - от 16 до 32 Кбайт. У БК, напомню, оперативная память была 32 Кбайт, видеопамять - 16 Кбайт, ПЗУ - 24 (БК-0010) или 32–48 (48 - у БК-0010-01 с блоком МСТД) Кбайт, то есть никаких отличий в худшую сторону от среднего зарубежного уровня у БК мы не видим, скорее наоборот. С графическими возможностями ситуация интереснее: с одной стороны, многие «иностранцы» в те годы уже поддерживали более многоцветную графику - обычно 8 или 15–16 цветов, вместо 4-х у БК, но графика значительной части зарубежных ПК была ориентирована исключительно на игры, как, например, у Commodore 64, Atari или MSX, к тому же отличаясь большими ограничениями в плане разрешения экрана и произвольного выбора цветов точек. К примеру, у знаменитого ZX Spectrum при доступных 15 цветах есть очень серьёзные ограничения, связанные с атрибутной структурой цветного изображения - в каждом знакоместе экрана размером 8 х 8 точек (а это 64 точки) можно использовать лишь 2 цвета, что приводит к полной неспособности выводить детализированное многоцветное изображение. В результате из-за сложности формирования динамичной цветной картинки многие игры для него имели просто двухцветное игровое поле, т.е. фактически монохромную графику, а в неигровой сфере графика «Спектрума» отличалась ярко выраженным так называемым блочным эффектом, когда при выводе сложной картинки вместо чётких разноцветных точек и линий отображались непонятные и совершенно незапланированные цветные квадратики. Похожая проблема есть и у ПК стандарта MSX - у них в графическом режиме тоже подобная атрибутная графика с 15-ю цветами, но размер блока гораздо меньше - 1х8 точек. Здесь при выводе произвольной графики артефакты менее заметны, но также очень даже присутствуют. В то же время БК-0010 имеет меньшее число доступных цветов, зато позволяет свободно выбирать из них цвет любой точки без всяких атрибутных ограничений, что даёт возможность отображать гораздо более чёткую и правильную произвольную графику. Кроме того, те же MSX и ZX Spectrum имеют только одно разрешение экрана и притом невысокое - 256 × 192 точки, а БК поддерживает не только среднее разрешение - 256 × 256, но и высокое - 512 х 256, что очень важно и полезно для серьёзного использования ПК, такого как редактирование текста, работа с таблицами, графиками и т.д. Также можно заметить, что ни MSX, ни «Спектрум» не имеют плавного аппаратного вертикального сдвига экрана, а у БК он предусмотрен, что очень важно, прежде всего, для игровых и некоторых других программ, выводящих динамичную графику (да и просто для работы с текстом). У таких домашних ПК, как Commodore 64 и Atari 400/800/XL/XE графические возможности хорошие, но они полностью ориентированы на игры. В неигровой сфере их способности также сильно ограничены. Скажем, самый распространённый домашний ПК всех времён и народов - Commodore 64 - имел такие параметры отображения графики: при разрешении 320×200 точек в каждом знакоместе 8х8 точек было доступно лишь 2 цвета, произвольно выбираемых из палитры в 16 цветов (т.е. полностью аналогично «Спектруму»); при низком разрешении 160 × 200 точек в каждом знакоместе доступно уже 4 цвета (один из которых общий для всего экрана) - это уже неплохо, но разрешение слишком слабое, с очень заметной пикселизацией; высокого разрешения у «Коммодора 64» вообще не было; кроме того, интерпретатор Бейсика в ПЗУ «Коммодора» совсем не поддерживал никаких операторов для вывода графики - ни точек, ни линий, ни окружностей и т.д. - всё это предлагалось рисовать, ни много, ни мало, записывая соответствующие данные прямо в видеопамять компьютера командой POKE (!). Кстати, игры для С64 и «Атари» также чаще всего использовали сравнительно низкое разрешение порядка 160 × 200 точек (а у «Атари» и меньше), что зачастую делало графику в играх достаточно грубой, простоватой и несовременной, и сравнительно богатая цветовая палитра не могла спасти ситуацию. Еще одна популярная модель (гораздо более дорогая, чем ранее упомянутые) - Apple IIe - имела также странные параметры графики: хорошее основное разрешение 280 × 192 точки при 6 цветах, но с особыми ограничениями на выбор цветов, привязанными к американскому стандарту цветного телевидения NTSC. Качество цветной графики у неё как в играх, так и в неигровой сфере обычно было достаточно примитивным. Даже текст на цветном мониторе у Apple II выводился с очень заметными цветными помехами. Наконец, даже у появившихся в 1983 году довольно дорогих IBM PC/XT основными видеокартами были CGA, отображавшими в цветном графическом режиме одновременно лишь 4 цвета, правда с возможностью выбора из двух или трёх палитр, но подбор цветов в палитрах вызывал ещё больше вопросов, чем у БК. Кстати, процессор у PC/XT (Intel 8088) хоть и относился к классу почти 16-разрядных, но также не показывал выдающихся скоростных данных - во многих тестах PC/XT находился примерно на уровне массовых 8-разрядных моделей.

Как уже говорилось, звуковые способности БК-0010 и БК-0011 достаточно обычные, примерно такие же, как у Apple IIe, ZX Spectrum и IBM PC. Звук воспроизводился чисто программно с существенной загрузкой процессора, поэтому непосредственно во время игры звуковые эффекты, как правило, были минимальными и кратковременными, а музыка играла обычно только на заставках и в паузах. В то же время, игровые зарубежные ПК - такие, как Commodore 64, Atari и MSX - имели более сложные звуковые синтезаторы, позволявшие выводить трёхканальную музыку и эффекты без загрузки процессора, поэтому звуковое и музыкальное оформление игр на этих ПК, безусловно, более богатое. Тем не менее, БК не был чисто игровым ПК, также как, например, и Apple II, и IBM PC, поэтому отсутствие продвинутого звукового генератора для него вполне простительно и оправданно.

Вообще, здесь напрашивается интересная мысль, что БК-0010 и БК-0011 по своим характеристикам действительно ближе к таким универсальным и даже профессиональным компьютерам, как Apple IIe, Acorn BBC и IBM PC, поскольку видеосистема БК также ориентирована на отображение произвольной графики, а не игровой, звуковой генератор также характерен больше для неигровых ПК, да и 16-битный процессор используется примерно такой же, как в отечественных профессиональных ПК и микро-ЭВМ серий ДВК, «Электроника» и других. Соответственно, по большому счёту, такие ПК заслуживают более серьёзного и уважительного отношения, чем компьютеры-игрушки или игровые приставки, ориентированные исключительно на такое интересное, но, к сожалению, абсолютно бесполезное занятие, как компьютерные игры. Впрочем, это, конечно, не значит, что для БК не было игр - очень даже были, и много, и хороших, и часто ничуть не хуже, чем на зарубежных игровых ПК. Но владелец БК мог не только играть, но и, к примеру, заниматься творчеством, составляя программы для рисования на экране цветных графиков, узоров, витражей, фрактальных множеств, клеточных автоматов и т.д. и т.п., получая при этом четкое и детальное цветное изображение (хоть и не многоцветное), а не месиво из цветных квадратиков и прямоугольников, как на ZX Spectrum, MSX или С64.

В целом, можно ещё раз сделать вывод, что БК-0010 был на очень приличном уровне для недорогого домашнего ПК и вполне мог конкурировать с распространёнными 8-битными зарубежными моделями (а 16- и 32-битные зарубежные ПК стоили многократно дороже). Отдельные недостатки БК-0010 - такие, как сравнительно небольшой объём оперативной памяти и малое число отображаемых цветов - были почти исправлены в модели БК-0011/0011М. Программное обеспечение для БК - наиболее развитое среди советских домашних ПК. Вообще, серия БК-0010/БК-0011 была одной из наиболее массовых в СССР, входя в пятёрку самых распространённых в СССР компьютеров (наряду с IBM-совместимыми, Spectrum-совместимыми, УКНЦ и ДВК) - по имеющимся данным, за все годы производства таких компьютеров было выпущено около 160 тысяч. При этом БК использовались не только дома, но и как учебные ПК, а также частично и как профессиональные либо управляющие ЭВМ.

Кто первый?

Наконец, затронем подробнее ещё один интересный момент, связанный с БК-0010 – был ли он действительно первым в мире домашним полностью 16-разрядным ПК? Во многих источниках написано именно так, хотя разобраться досконально в этом вопросе совсем не просто. В начале 1980-х годов персональные компьютеры начали выпускать сотни фирм по всему миру, включая США, Великобританию, Германию, Францию, Японию, Южную Корею, Гонконг, Австралию, Бразилию, соцстраны и т.д. Однако если посмотреть на известные модели, о которых можно найти достоверную информацию в Интернете, получается, что действительно до 1983-85 года 16-разрядных домашних ПК (во всяком случае, массово доступных по цене) не выпускалось, и первым недорогим полностью 16-битным был именно наш БК-0010! Это, на первый взгляд, довольно странно, поскольку сами 16-разрядные микропроцессоры появились ещё в середине-конце 1970-х. В частности тот же Intel 8088 (16-битный внутри и 8-битный снаружи), ставший основой для первых IBM PC, был заявлен ещё в 1979 году. Более того, на рубеже 1970-х и 1980-х годов появились и практически 32-разрядные микропроцессоры вроде знаменитого Motorola 68000. Однако в те годы производители и потребители домашних компьютеров были вполне удовлетворены и возможностями самых дешёвых 8-разрядных процессоров. К тому же конкуренция заставляла заботиться о минимальной себестоимости продукции, а 16- и 32–разрядные процессоры были в разы дороже, как и другие компоненты для таких ПК. Так что, как ни странно, именно в СССР, где не было никакой конкуренции и «рыночной целесообразности», без особой шумихи был впервые разработан и с 1983-84 года начал производиться недорогой 16-битный домашний компьютер.

Нередко встречается утверждение, что американская фирма Texas Instruments - очень известный в то время производитель калькуляторов, часов и другой электронной техники - ещё в 1979 году выпустила на рынок 16-битную модель TI-99/4, и именно этот ПК был первым в мире 16-разрядным домашним компьютером. Однако при этом не учитывается, что TI-99/4, как и выпущенный в 1981 году немного усовершенствованный TI-99/4A, имея действительно 16-разрядный процессор, не был полностью 16-разрядным ПК. Более того, он фактически даже и не был ПК в привычном смысле этого слова, поскольку не имел оперативной памяти пользователя! Первоначально 99/4 создавался как почти 8-битный ПК (а конструктивно - скорее игровая приставка с клавиатурой) со специальным процессором, содержащим встроенные 8 Кб ПЗУ и 256 байт ОЗУ, который был 16-битным лишь внутри, а все остальные компоненты должны были оставаться 8-битными. В результате из-за технологических трудностей разработка процессора провалилась, и TI была вынуждена использовать в этом ПК уже выпускавшийся 16-битный процессор TMS9900, а конструкция ПК стала совсем странной: процессор, 256 байт статического «сверхоперативного» ОЗУ и примерно треть ПЗУ (8 Кб из 26) были 16-битными, всё остальное - 8-битным (видеоконтроллер, ОЗУ видеоконтроллера (оно же частично заменяло отсутствующее основное пользовательское ОЗУ), внешнее ОЗУ (покупка которого обязательно требовалась для работы многих программ и устройств), основная часть встроенного ПЗУ, внешние картриджи ПЗУ). Более того, поскольку в штатном варианте ПК хранить программы в машинном коде было просто негде, разработчики 99/4 придумали специальный язык GPL, интерпретатор которого разместили в 16-битном «системном» ПЗУ, а все программы предлагалось выпускать на специальных 8-битных картриджах ПЗУ, причём не в машинных кодах, а на GPL - они должны были считываться из картриджей как набор данных (с побайтным регистровым доступом) и исполняться интерпретатором GPL! Все эти несуразности, вызванные неудачей в разработке микропроцессора с 8-битной внешней шиной и стремлением заставить пользователей покупать достаточно дорогие картриджи (специальные чипы для которых производила только TI), привели к появлению одного из самых странных ПК, в котором благородная идея использования достаточно мощного 16-битного процессора и хорошего видеоконтроллера (8-битного) была сразу обесценена отсутствием пользовательского ОЗУ, 8-битным доступом к большей части внутренней и внешней памяти, а также использованием для написания программ не ассемблера, а интерпретируемого языка GPL.

Отметим, что в самих же США компьютеры, имевшие 16-битную внутреннюю конструкцию процессора, но 8-битную внешнюю (или 32-битную внутреннюю и 16-битную внешнюю) редко называли 16-разрядными (32-разрядными) - обычно указывалось лишь то, что у них 16-битный (32-битный) процессор. И это вполне понятно - ведь в таких ПК разрядность большинства важнейших компонентов (ОЗУ, ПЗУ, контроллеров) определялась именно разрядностью внешней шины данных процессора. В советской терминологии подобные ПК обычно именовались «частично 16-разрядными» («частично 32-разрядными») или «8/16-разрядными» («16/32-разрядными»). Яркие представители такого класса ПК - IBM PC и PC/XT. Они тоже имели 16-битную внутреннюю архитектуру процессора (с 8-битной внешней шиной), но 8-битную память (ОЗУ и ПЗУ) и 8-битные контроллеры устройств (видеокарты, контроллеры дисководов и жёстких дисков, внешних портов и т.д.), что позволяло несколько уменьшить себестоимость компьютера. Однако называть такие ПК настоящими 16-битными было бы, конечно, совсем нелогично - все их компоненты (кроме внутренней структуры процессора) были 8-битными.

Советский же БК-0010 имел не только 16-разрядный процессор, но и 16-разрядный доступ ко всей оперативной и постоянной памяти, и 16-разрядные контроллеры дисплея и параллельного порта, что давало ему право называться настоящим, полностью 16-разрядным ПК.

Кстати, у персональных компьютеров IBM полностью 16-разрядная модель IBM PC/AT на базе процессора 80286 появилась лишь в 1984-м году, и стоила она в самой базовой конфигурации (без жёсткого диска, монитора и видеокарты!) от 4000 долларов.

Первый советский компьютер был создан под руководством Сергея Алексеевича Лебедева (1902—1974). Необходимость создания собственного ЭВМ в СССР была осознана несколько позже, чем в США , так что соответствующие работы начались только с осени 1948 года. Инициаторами проекта выступили ученые-ядерщики — в те годы буквально вся страна работала над атомным проектом, который курировал лично Лаврентий Берия . Первым делом советские разработчики приступили к разработке Малой электронной счетной машины (МЭСМ) .

Для разработки отечественной ЭВМ Лебедеву и его сотрудникам отвели целое крыло двухэтажного здания тайной лаборатории, которая скрывалась в лесных дубравах в местечке Феофания под Киевом . По воспоминаниям участников тех событий, работали все члены коллектива без сна и отдыха. Только к концу 1949 определилась принципиальная схема блоков машины. Далее начались чисто технические сложности — те самые, с которыми за несколько лет до этого столкнулись американцы. Но к концу 1950 года вычислительная машина была все-таки построена. После отладки, в конце 1951-го, МЭСМ прошла испытания и была принята в эксплуатацию Комиссией АН СССР во главе с академиком Мстиславом Келдышем . С 1952 года на запущенных в масштабное производство МЭСМ-ах решались важнейшие научно-технические задачи из области термоядерных процессов, космических полетов и ракетной техники, дальних линий электропередачи, механики, статистического контроля качества, сверхзвуковой авиации.

25 декабря 1951 года началась регулярная эксплуатация первой в СССР ЭВМ. В 1952—1953 годах МЭСМ была самой быстродействующей и практически единственной регулярно эксплуатируемой ЭВМ в Европе .
МЭСМ была разработана в Институте электроники Академии наук Украины под руководством академика Сергея Алексеевича Лебедева .

В это время Лебедев и его команда буквально наступала на пятки своим американским и британским коллегам.
Советские ученые, разумеется, знали о разработках западных коллег в области вычислительной техники. Знали и о компьютере ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer — Электронный числовой интегратор и компьютер), который принято считать первым в мире. ENIAC был построен в 1946 году в университете штата Пенсильвания в рамках оборонного проекта Project PX (создание водородной бомбы). Однако разработки советских ученых велись совершенно независимо от западных коллег.

Еще продумывая проект своей машины, Лебедев обосновывает принципы построения ЭВМ с хранимой в памяти программой совершенно независимо от Джона фон Неймана , разработавшего концепцию запоминаемой программы, которая предполагала совместное хранение кодов и данных. Именем Неймана до сих пор называется архитектура, применяемая в современных компьютерах. Разработанные Лебедевым принципы были успешно реализованы в МЭСМ. На основе же концепции Неймана в 1952 году был построен ЕDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Compute r — Электронный автоматический компьютер с дискретными переменными).

Действующая модель МЭСМ была продемонстрирована специальной комиссии 4 января 1951 года. Лебедев говорил в своем докладе о возможностях, которые дадут счетные машины для повышения обороноспособности страны (например, с их помощью можно было рассчитывать упрежденную точку для перехвата вражеских ракет).
В эксплуатацию МЭСМ была введена 25 декабря 1951 года.

Основные параметры первой советской ЭВМ:

Система счета — двоичная с фиксированной запятой перед старшим разрядом.

Количество разрядов — 16 и еще один на знак.

Вид запоминающего устройства — на триггерных ячейках с возможностью использования магнитного барабана.

Емкость запоминающего устройства — 31 для чисел и 63 для команд.

Емкость функционального устройства — 31 для чисел и 63 для команд.

Производимые операции: сложение, вычитание, умножение, деление, сдвиг, сравнение с учетом знака, сравнение по абсолютной величине, передача управления, передача чисел с магнитного барабана, сложение команд, останов.

Система команд — трехадресная, команды длиной 20 двоичных разрядов (из них 4 разряда — код операции).

Арифметическое устройство — одно, универсальное, параллельного действия, на триггерных ячейках.

Система ввода чисел — последовательная.

Скорость работы — около 3000 операций в минуту.

Ввод исходных данных — с перфорационных карт или посредством набора кодов на штекерном коммутаторе.

Съем результатов — фотографирование или посредством электромеханического печатающего устройства.

Контроль — системой программирования.

Определение неисправностей — специальные тесты и перевод на ручную или полуавтоматическую работу.

Площадь помещения — 60 квадратных метров.

Количество электронных ламп-триодов около 3500, диодов 2500.

Потребляемая мощность — 25 КВт.

Обладая низким быстродействием и малой емкостью ОЗУ, «МЭСМ» тем не менее была алгоритмически довольно развитой и, кроме того, содержала в своей структуре некоторые особенности, представляющие интерес и сейчас. Так, непосредственно связанное с арифм. устройством ОЗУ было построено на таких же триггерах, как и устройство управления и арифметическое устройство, и могло непосредственно связываться с медленно действующим ЗУ на магнитном барабане. Машина имела сменное долговременное ЗУ для хранения числовых констант и неизменных команд. Опыт, накопленный в процессе разработки машины, был использован при создании машины «БЭСМ », а сама «МЭСМ» рассматривалась в качестве действующего макета, на котором отрабатывались принципы построения «БЭСМ», Несмотря на невысокие тех. характеристики «МЭСМ», выбранные с учетом ее назначения, тех. базы того времени и условий разработки, проводилась эффективная эксплуатация машины, в процессе которой было решено большое количество научно-технических и народно-хозяйственных задач. Решение ряда задач играло важную роль для многих отраслей науки и техники начала 50-х гг. Создание и эксплуатация «МЭСМ» явились также решающим стимулом для развития программирования и разработки широкого круга вопросов вычислительной математики.

На первоначальном этапе своего развития сфера разработки компьютеров в СССР шла в ногу с мировыми тенденциями. О история развития советских ЭВМ до 1980-го года и пойдёт речь в этой статье.

Предыстория ЭВМ

В современной разговорной – да и научной тоже – речи выражение «электронная вычислительная машина» повсеместно изменено на слово «компьютер». Это не совсем верно теоретически – компьютерные вычисления могут быть основаны не на использовании электронных приспособлений. Однако исторически сложилось, что ЭВМ стали основным инструментом для проведения операций с большими объёмами численных данных. А поскольку над их совершенствованием работали исключительно математики, все типы информации стали кодироваться численными «шифрами», и удобные для их обработки ЭВМ из научно-военной экзотики превратились в универсальную широко распространённую технику.

Инженерная база для создания электронных вычислительных машин была заложена в Германии в годы Второй мировой войны. Там прототипы современных компьютеров использовались для шифрования. В Британии в те же годы совместными усилиями шпионов и учёных была спроектирована аналогичная машина для расшифровки – Colossus. Формально ни немецкие, ни британские аппараты электронными вычислительными машинами считаться не могут, скорее электронно-механическими – операциям отвечали переключения реле и вращение роторов-шестерёнок.

После завершения войны разработки нацистов попали в руки Советского Союза и, в основном, США. Сложившееся в то время научное сообщество отличалось сильной зависимостью от «своих» государств, но что важнее – высоким уровнем проницательности и трудолюбия. Ведущие специалисты сразу нескольких областей заинтересовались возможностями электронно-вычислительной техники. А правительства согласились, что устройства для быстрых, точных и сложных вычислений – это перспективно, и выделили средства на соответствующие исследования. В США до и во время войны велись свои кибернетические разработки – непрограммируемый, но полностью электронный (без механической компоненты) компьютер Атанасова-Берри (ABC), а также электромеханический, но программируемый под разные задачи ЭНИАК. Их модернизация с учётом трудов европейских (немецких и британских) учёных привела к появлению первых «настоящих» ЭВМ. В это же время (в 1947-м году) в Киеве был организован Институт электротехники АН УССР, во главе которого встал Сергей Лебедев, инженер-электротехник и родоначальник советской информатики. В один год с появлением института Лебедев открывает под его крышей лабораторию моделирования и вычислительной техники, в которой в последующие несколько десятилетий разрабатываются лучшие ЭВМ Союза.

ЭНИАК

Принципы первого поколения ЭВМ

В 40-х годах известный математик Джон фон Нейман пришёл к выводу, что вычислительные машины, в которых программы задаются буквально вручную, переключением рычагов и проводов, чрезмерно сложны для практического использования. Он создаёт концепцию, по которой исполняемые коды хранятся в памяти так же, как и обрабатываемые данные. Отделение процессорной части от накопителя данных и принципиально одинаковый подход к хранению программ и информации стали краеугольными камнями архитектуры фон Неймана. Эта компьютерная архитектура до сих пор является самой распространённой. Именно от первых устройств, построенных на архитектуре фон Неймана, отсчитываются поколения ЭВМ.

Одновременно с формулировкой постулатов архитектуры фон Неймана в электротехнике начинается массовое применение вакуумных ламп. На тот момент только они позволяют в полной мере реализовать автоматизацию вычислений, предлагаемую новой архитектурой, поскольку время реакции электронных ламп чрезвычайно мало. Однако каждая лампа требовала для работы отдельного питающего провода, кроме того, физический процесс, на котором основано функционирование вакуумных ламп – термоэлектронная эмиссия – накладывал ограничения на их миниатюризацию. Как следствие, ЭВМ первого поколения потребляли сотни киловатт энергии и занимали десятки кубометров пространства.

В 1948-м году Сергей Лебедев, занимавшийся на своём директорском посту не только административной работой, но и научной, подал в АН СССР докладную записку. В ней говорилось о необходимости в кратчайшие сроки разработать свою электронную вычислительную машину, и ради практического использования, и ради научного прогресса. Разработки этой машины велись полностью с нуля – об экспериментах западных коллег Лебедев и его сотрудники информации не имели. За два года машина была спроектирована и смонтирована – для этих целей под Киевом, в Феофании, институту отвели здание, ранее принадлежавшее монастырю. В 1950-м ЭВМ, названная (МЭСМ), произвела первые вычисления – нахождение корней дифференциального уравнения. В 1951-м году инспекция академии наук, возглавляемая Келдышем, приняла МЭСМ в эксплуатацию. МЭСМ состояла из 6000 вакуумных ламп, выполняла 3000 операций в секунду, потребляла чуть меньше 25 кВт энергии и занимала 60 квадратных метров. Имела сложную трёхадресную систему команд и считывала данные не только с перфокарт, но и с магнитных лент.

Пока Лебедев строил свою машину в Киеве, в Москве образовалась своя группа электротехников. Электротехник Исаак Брук и изобретатель Башир Рамеев, оба – сотрудники Энергетического института им. Кржижановского, ещё в 1948-м подали в патентное бюро заявку на регистрацию проекта собственной ЭВМ. К 1950-му году Рамеева поставили во главе особой лаборатории, где буквально за год была собрана М-1– ЭВМ значительно менее мощная, чем МЭСМ (выполнялось всего 20 операций в секунду), но зато и меньшая по размерам (около 5 метров квадратных). 730 ламп потребляли 8 кВт энергии.

В отличие от МЭСМ, которая использовалась главным образом в военных и промышленных целях, вычислительное время серии «М» отводилось и учёным-ядерщикам, и организаторам экспериментального шахматного турнира между ЭВМ. В 1952-м году появилась М-2, производительность которой выросла в сто раз, а число ламп – всего лишь вдвое. Этого удалось достичь активным использованием управляющих полупроводниковых диодов. Энергопотребление увеличилось до 29 кВт, площадь – до 22 квадратных метров. Несмотря на явную успешность проекта, в массовое производство ЭВМ не запустили – этот приз ушёл ещё одному кибернетическому творению, созданному при поддержке Рамеева – «Стреле».

ЭВМ «Стрела» создавалась в Москве, под руководством Юрия Базилевского. Первый образец устройства завершили к 1953-му году. Как и М-1, «Стрела» использовала память на электронно-лучевых трубках (МЭСМ использовала триггерные ячейки). «Стрела» оказалась наиболее удачным из этих трёх проектов, поскольку её сумели запустить в серию – за сборку взялся Московский завод счётно-аналитических машин. За три года (1953-1956) было выпущено семь «Стрел», которые затем отправились в МГУ, в вычислительные центры АН СССР и нескольких министерств.

Во многих смыслах «Стрела» была хуже, чем М-2. Она выполняла те же 2000 операций в секунду, но при этом использовалось 6200 ламп и больше 60 тысяч диодов, что в сумме давало 300 квадратных метров занимаемой площади и порядка 150 кВт энергопотребления. М-2 подвели сроки: её предшественница хорошей производительностью не отличалась, а к моменту ввода в эксплуатацию доведенной до ума версии «Стрелы» уже были отданы в производство.

М-3 вновь была «урезанным» вариантом – ЭВМ выполняла 30 операций в секунду, состояла из 774-х ламп и потребляла 10 кВт энергии. Зато и занимала эта машина только 3 кв.м., благодаря чему пошла в серийное производство (было собрано 16 ЭВМ). В 1960-м году М-3 модифицировали, производительность довели до 1000 операций в секунду. На базе М-3 в Ереване и Минске разрабатывались новые ЭВМ «Арагац», «Раздан», «Минск». Эти «окраинные» проекты, шедшие параллельно с ведущими московскими и киевскими программами, добились серьёзных результатов уже позже, после перехода на транзисторные технологии.

В 1950-м году Лебедева перевели в Москву, в Институт точной механики и вычислительной техники. Там за два года была спроектирована ЭВМ, прообразом которой в своё время считалась МЭСМ. Новую машину назвали БЭСМ – Большая электронная счётная машина. Этот проект положил начало самой успешной серии советских компьютеров.

Доработанная ещё за три года БЭСМ отличалась великолепным по тем временам быстродействием – до 10 тысяч операций в минуту. При этом использовалось всего 5000 ламп, а потребляемая мощность составляла 35 кВт. БЭСМ являлась первой советской ЭВМ «широкого профиля» – её изначально предполагалось предоставлять учёным и инженерам для проведения их расчётов.

БЭСМ-2 разрабатывалась для серийного производства. Число операций в секунду довели до 20 тысяч, оперативная память, после испытаний ЭЛТ, ртутных трубок, была реализована на ферритовых сердечниках (на следующие 20 лет этот тип ОЗУ стал ведущим). Выпуск начался в 1958-м году, и за четыре года с конвейеров завода им. Володарского сошло 67 таких ЭВМ. С БЭСМ-2 началась разработка военных компьютеров, руководивших системами ПВО – М-40 и М-50. В рамках этих модификаций был собран первый советский компьютер второго поколения – 5Э92б, и дальнейшая судьба серии БЭСМ уже оказалась связана с транзисторами.

С 1955-го года Рамеев «передислоцировался» в Пензу для разработки ещё одной ЭВМ, более дешёвой и массовой «Урал-1». Состоящая из тысячи ламп и потребляющая до 10 кВт энергии, эта ЭВМ занимала порядка ста квадратных метров и стоила куда дешевле мощных БЭСМ. «Урал-1» выпускался до 1961-го года, всего было произведено 183 компьютера. Их устанавливали в вычислительных центрах и конструкторских бюро по всему миру, в частности, в центре управления полётами космодрома «Байконур». «Урал 2-4» также являлись ЭВМ на электронных лампах, но уже использовали ферритовую оперативную память, выполняли по несколько тысяч операций в секунду и занимали 200-400 квадратных метров.

В МГУ разрабатывали собственную ЭВМ – «Сетунь». Она также пошла в массовое производство – на Казанском заводе вычислительных машин было выпущено 46 таких ЭВМ. Их спроектировал математик Соболев совместно с конструктором Николаем Брусенцовым. «Сетунь» – ЭВМ на троичной логике; в 1959-м году, за несколько лет до массового перехода на транзисторные компьютеры, эта ЭВМ со своими двумя десятками вакуумных ламп выполняла 4500 операций в секунду и потребляла 2,5 кВт электричества. Для этого использовались ферритодиодные ячейки, которые советский инженер-электротехник Лев Гутенмахер опробовал ещё в 1954-м году при разработке своей безламповой электронной вычислительной машины ЛЭМ-1. «Сетуни» благополучно функционировали в различных учреждениях СССР, но будущее было за ЭВМ взаимно совместимыми, а значит – основанными на одной и той же, двоичной логике. Тем более что мир получил транзисторы, убравшие вакуумные лампы из электротехнических лабораторий.

ЭВМ первого поколения США

Серийное производство ЭВМ в США началось раньше, чем в СССР – в 1951-м году. Это был UNIVAC I, коммерческий компьютер, созданный скорее для обработки статистических данных. Его производительность была примерно такой же, что и у советских разработок: использовалось 5200 вакуумных ламп, выполнялось 1900 операций в секунду, потреблялось 125 кВт энергии.

Зато научные и военные компьютеры отличались куда большей мощностью (и размерами). Разработка ЭВМ Whirlwind началась ещё до Второй мировой, причём её назначением было ни много ни мало – подготовка пилотов на авиационных симуляторах. Естественно, в первой половине 20-го века это было нереальной задачей, поэтому война прошла, а Whirlwind так и не построили. Но затем началась холодная война, и разработчики из Массачусетского технологического института предложили вернуться к грандиозной идее.

В 1953-м году (тогда же, когда в свет вышли М-2 и «Стрелы») Whirlwind был завершён. Этот компьютер выполнял 75000 операций в секунду и состоял из 50 тысяч вакуумных ламп. Потребление энергии достигало нескольких мегаватт. В процессе создания ЭВМ были разработаны ферритовые накопители данных, оперативная память на электронно-лучевых трубках и нечто вроде примитивного графического интерфейса. На практике от Whirlwind так и не было проку – его модернизировали под перехват самолётов-бомбардировщиков, а на момент сдачи в эксплуатацию воздушное пространство уже перешло под власть межконтинентальных ракет.

Бесполезность Whirlwind для военных не поставила крест на подобных ЭВМ. Создатели компьютера передали основные наработки компании IBM. В 1954-м году на их основе был спроектирован IBM 701 – первый серийный компьютер этой корпорации, на тридцать лет обеспечивший ей лидерство на рынке вычислительной техники. Его характеристики были полностью аналогичны Whirlwind. Таким образом, быстродействие у американских компьютеров было выше, чем у советских, да и многие конструктивные решения были найдены раньше. Правда, это касалось скорее использования физических процессов и явлений – архитектурно ЭВМ Союза зачастую были совершеннее. Возможно, потому, что Лебедев и его последователи разрабатывали принципы построения ЭВМ практически с нуля, опираясь не на старые идеи, а на последние достижения математической науки. Однако обилие нескоординированных проектов не позволило СССР создать свою IBM 701 – удачные особенности архитектур были рассредоточены по разным моделям, и таким же распылением отличалось финансирование.

Принципы второго поколения ЭВМ

ЭВМ на вакуумных лампах отличались сложностью программирования, большими габаритами, высоким энергопотреблением. При этом ломались машины часто, ремонт их требовал участия профессиональных электротехников, а правильность исполнения команд серьёзно зависела от исправности аппаратной части. Узнать, вызвана ошибка неправильным подключением какого-то элемента или «опечаткой» программиста было крайне тяжёлой задачей.

В 1947-м году в лаборатории Белла, обеспечившей США в 20-м веке добрую половину передовых технологических решений, Бардин, Браттейн и Шокли изобрели биполярный полупроводниковый транзистор. 15 ноября 1948 года в журнале «Вестник информации» А.В. Красилов опубликовал статью «Кристаллический триод». Это была первая публикация в СССР о транзисторах. был создан независимо от работы американских учёных.

Кроме пониженного энергопотребления и большей скорости реакции, транзисторы выгодно отличались от вакуумных ламп своими долговечностью и на порядок меньшими габаритами. Это позволяло создавать вычислительные блоки промышленными методами (конвейерная сборка ЭВМ на вакуумных лампах представлялась маловероятной из-за их размеров и хрупкости). Заодно решалась проблема динамического конфигурирования компьютера – небольшие периферийные устройства легко было отключать и заменять другими, что в случае с массивными ламповыми компонентами не являлось возможным. Себестоимость транзистора была выше, чем себестоимость вакуумной лампы, однако при массовом производстве транзисторные компьютеры окупались значительно быстрее.

Переход на транзисторные вычисления в советской кибернетике прошёл плавно – не было создано никаких новых КБ или серий, просто старые БЭСМы и «Уралы» перевели на новую технологию.

Полностью полупроводниковая ЭВМ 5Э92б, спроектированная Лебедевым и Бурцевым, была создана под конкретные задачи противоракетной обороны. Она состояла из двух процессоров – вычислительного и контроллера периферийных устройств – имела систему самодиагностики и допускала «горячую» замену вычислительных транзисторных блоков. Производительность равнялась 500000 операций в секунду для основного процессора и 37000 – для контроллера. Столь высокая производительность дополнительного процессора была необходима, поскольку в связке с ЭВМ работали не только традиционные системы ввода-вывода, но и локаторы. ЭВМ занимала больше 100 квадратных метров. Её проектирование началось в 1961-м, а завершилось в 1964-м году.

Уже после 5Э92б разработчики занялись универсальной транзисторной ЭВМ – БЭСМами. БЭСМ-3 осталась макетом, БЭСМ-4 дошла до серийного производства и была выпущена в количестве 30 машин. Она выполняла до 40 операций в секунду и являлась «подопытным образцом» для создания новых языков программирования, пригодившихся с появлением БЭСМ-6.

За всю историю советской вычислительной техники БЭСМ-6 считается самой триумфальной. На момент своего создания в 1965-м году эта ЭВМ была передовой не столько по аппаратным характеристикам, сколько по управляемости. Она имела развитую систему самодиагностики, несколько режимов работы, обширные возможности по управлению удалёнными устройствами (по телефонным и телеграфным каналам), возможность конвейерной обработки 14 процессорных команд. Производительность системы достигала миллиона операций в секунду. Имелась поддержка виртуальной памяти, кеша команд, чтения и записи данных. В 1975-м году БЭСМ-6 обрабатывала траектории полёта космических аппаратов, участвовавших в проекте «Союз-Аполлон». Выпуск ЭВМ продолжался до 1987-го года, а эксплуатация – до 1995-го.

С 1964-го года на полупроводники перешли и «Уралы». Но к тому времени монополия этих ЭВМ уже прошла – почти в каждом регионе производили свои компьютеры. Среди них были украинские управляющие ЭВМ «Днепр», выполняющие до 20000 операций в секунду и потребляющие всего 4 кВт, ленинградские УМ-1, тоже управляющие, и требующие всего 0,2 кВт электричества при производительности 5000 операций в секунду, белорусские «Мински», «Весна» и «Снег», ереванские «Наири» и многие другие. Особого внимания заслуживают разработанные в киевском Институте кибернетики ЭВМ «МИР» и «МИР-2».

Эти инженерные ЭВМ стали выпускаться серийно в 1965-м году. В известном смысле глава Института кибернетики, академик Глушков, опередил Стива Джобса и Стива Возняка с их пользовательскими интерфейсами. «МИР» представлял собой ЭВМ с подключенной к ней электрической печатной машинкой; задавать команды процессору можно было на человекочитаемом языке программирования АЛМИР-65 (для «МИР-2» использовался язык высокого уровня АНАЛИТИК). Команды задавались как латинскими, так и кириллическими символами, поддерживались режимы редактирования и отладки. Вывод информации предусматривался в текстовом, табличном и графическом видах. Производительность «МИРа» составляла 2000 операций в секунду, для «МИР-2» этот показатель достигал 12000 операций в секунду, потребление энергии составляло несколько киловатт.

ЭВМ второго поколения США

В США электронные вычислительные машины продолжала разрабатывать IBM. Впрочем, у этой корпорации был и конкурент – небольшая компания Control Data Corporation и её разработчик Сеймур Крэй. Крэй одним из первых брал на вооружение новые технологии – сперва транзисторы, а затем и интегральные схемы. Он же собрал первые в мире суперкомпьютеры (в частности, самый быстрый на момент своего создания CDC 1604, который долго и безуспешно пытался приобрести СССР) и первым стал применять активное охлаждение процессоров.

Транзисторный CDC 1604 появился на рынке в 1960-м году. Он был основан на германиевых транзисторах, выполнял больше операций, чем БЭСМ-6, но имел худшую управляемость. Однако уже в 1964-м (за год до появления БЭСМ-6) Крэй разработал CDC 6600 – суперкомпьютер, отличавшийся революционной архитектурой. Центральный процессор на кремниевых транзисторах выполнял лишь простейшие команды, всё «преобразование» данных переходило в ведомство десяти дополнительных микропроцессоров. Для его охлаждения Крэй применял циркулирующий в трубках фреон. В итоге CDC 6600 стал рекордсменом по быстродействию, обогнав IBM Stretch в три раза. Справедливости ради, «соревнования» БЭСМ-6 и CDC 6600 никогда не проводилось, а сравнение по числу выполняемых операций на том уровне развития техники уже не имело смысла – слишком многое зависело от архитектуры и системы управления.

Принципы третьего поколения ЭВМ

Появление вакуумных ламп ускорило выполнение операций и позволило воплотить в жизнь идеи фон Неймана. Создание транзисторов решило «габаритную проблему» и позволило снизить энергопотребление. Однако оставалась проблема качества сборки – отдельные транзисторы буквально припаивались друг к другу, а это было плохо и с точки зрения механической надёжности, и с точки зрения электроизоляции. В начале 50-х годов инженерами высказывались идеи интеграции отдельных электронных компонентов, но только к 60-м появились первые опытные образцы интегральных микросхем.

Вычислительные кристаллы стали не собирать, а выращивать на специальных подложках. Электронные компоненты, выполняющие различные задачи, стали соединять при помощи металлизации алюминием, а роль изолятора была отведена p-n-переходу в самих транзисторах. Интегральные микросхемы стали плодом интеграции же трудов как минимум четырёх инженеров – Килби, Леговеца, Нойса и Эрни.

Поначалу микросхемы проектировались по тем же принципам, по которым осуществлялась «маршрутизация» сигналов внутри ламповых ЭВМ. Затем инженеры стали применять так называемую транзисторно-транзисторную логику (ТТЛ), более полно использовавшую физические преимущества новых решений.

Немаловажным было обеспечение совместимости, аппаратной и программной, различных ЭВМ. Особенно много внимания уделялось совместимости моделей одних и тех же серий – до межкорпоративного и тем более межгосударственного сотрудничества ещё было далеко.

Советская промышленность была в полной мере обеспечена ЭВМ, однако многообразие проектов и серий начинало создавать проблемы. По сути, универсальная программируемость компьютеров ограничивалась их аппаратной несовместимостью – у всех серий были разные разрядности процессоров, наборы команд и даже размеры байтов. Кроме того, серийность производства ЭВМ была весьма условной – компьютерами обеспечивались лишь крупнейшие вычислительные центры. В то же время, отрыв американских инженеров увеличивался – в 60-х годах в Калифорнии уже уверенно выделялась Кремниевая долина, где вовсю создавались прогрессивные интегральные микросхемы.

В 1968-м году была принята директива «Ряд», по которой дальнейшее развитие кибернетики СССР направлялось по пути клонирования компьютеров IBM S/360. Сергей Лебедев, остававшийся на тот момент ведущим инженером-электротехником страны, отзывался о «Ряде» скептически – путь копирования по определению являлся дорогой отстающих. Однако другого способа быстро «подтянуть» отрасль никто не видел. Был учреждён Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники в Москве, основной задачей которого было выполнение программы «Ряд» – разработки унифицированной серии ЭВМ, подобных S/360. Результатом работы центра стало появление ЕС ЭВМ в 1971-м году. Несмотря на сходство идеи с IBM S/360, прямого доступа к этим компьютерам советские разработчики не имели, поэтому проектирование ЭВМ начиналось с дизассемблирования программного обеспечения и логического построения архитектуры на основании алгоритмов её работы.

Разработка ЕС ЭВМ велась совместно со специалистами из дружественных стран, в частности, ГДР. Однако попытки догнать США в сфере разработки компьютеров завершились крахом в 1980-х годах. Причиной фиаско послужил как экономический и идеологический спад СССР, так и появление концепции персональных компьютеров. К переходу на индивидуальные ЭВМ кибернетика Союза была не готова ни технически, ни идейно.