История ЭВМ и программирования

1. История ЭВМ и программирования

проф. А.Н.Терехов
зав.кафедрой системного программирования
СПбГУ
генеральный директор ЗАО «Ланит-Терком»
СПбГУ, 2015

2. ГЛАВА 1

Ламповые ЭВМ
СПбГУ

3. Введение

Умение считать ценится даже сейчас, в эпоху ЭВМ
Сотни и тысячи лет назад счёт был нужен для торговли, геодезии,
астрономии, артиллерии, наконец
3 тысячи лет назад появился абак – специальная доска с камешками
Почти 400 лет назад Паскаль изобрел прообраз арифмометра
В конце XIX века российский инженер шведского происхождения
Однер изобрел арифмометр и наладил его серийное производство в
Санкт-Петербурге, Москве, Пензе и Курске (c 1890 по 1978)
Для меня все эти устройства не представляют интереса – я буду
вести речь только о программируемых устройствах
СПбГУ

4. Исторически первое программируемое устройство

Классическая структура ЭВМ выглядит следующим образом:
Процессор
(АЛУ)
Шина
Память
Регистры
Ввод/
вывод
Устройство
управления
Как вы думаете, в каком году появилась и была реализована эта схема?
СПбГУ

5. Чарльз Бэббидж (1791-1871)

1834-1837 гг. Аналитическая машина
Память (Store)
АЛУ (Арифметико-логическое устройство, Mill)
Устройство управления
Устройство ввода/вывода
Ада Августа Лавлейс (1815-1852)
В 1843 году перевела с французского на английский короткую статью Менабреа, который, в свою
очередь, основывался на лекциях Чарльза Бэббиджа
Первые программы в мире
Условные передачи управления
Циклы и вложенные циклы
Переадресация
Рабочие ячейки
Базовый алгоритмический язык Министерства обороны США назван в её честь
В 1832 Ч.Бэббидж избран иностранным членом РАН
К 200-летию со дня рождения Бэббиджа группа энтузиастов решила воплотить
в жизнь аналитическую машину по чертежам автора (Plan 28, http://plan28.org/)
СПбГУ

6. Первые компьютеры XX века

Mark I, август 1943 года, Говард Эйкен (Гарвардский университет),
Томас Уотсон мл. (IBM)
Z-3, 1941 год, Конрад Цузе (Германия). Впервые двоичная арифметика
и плавающая запятая
ENIAC, 1946 год, Джон Моучли и Джон Экерт (Пенсильванский
университет) и Герман Голдстайн (армия США, бывший профессор
математики университета штата Мичиган). Первая программируемая
ЭВМ (Mark I и Z-3 были релейными)
Изобретение триггера (1918 год, Бонч-Бруевич, Санкт-Петербург; 1919
год, Эккельс и Джордан, США)
Джон Атанасов (университет штата Айова) – первая двоичная ЭВМ на
триггерах, но не программируемая, 1939 год (в 1973 году
Федеральный суд США постановил отозвать патент ENIAC и заключил,
что ABC - Atanasoff-Berry Computer - является первым «компьютером»)
СПбГУ

7. Первые советские ЭВМ

- МЭСМ, 1951 г. Сергей Алексеевич Лебедев (род. Нижний Новогород,
-
1902-1974)
М-1, 1952 г. Исаак Семенович Брук, свидетельство на изобретение от
4 декабря 1948 г. (род. Минск, 1902-1974)
БЭСМ, 1952 г. С.А.Лебедев (Москва)
Стрела, 1953 г. – первая советская серийная ЭВМ (7 шт.), Юрий
Яковлевич Базилевский (1912-1983), Башир Искандарович Рамеев
(1918-1994)
М-2, 1953 г. Михаил Александрович Карцев (1923-1983)
БЭСМ-2, 1958 г. Владимир Андреевич Мельников (1928-1993), провел
полгода в Китае для наладки производства
М-20, 1958 г. С.А. Лебедев, М.К. Сулим, М.Р. Шура-Бура. Выпускалась
в Казани с 1959 по 1964 год (63 шт.) и в Москве на заводе САМ (20
шт?)
СПбГУ

8. ГЛАВА 2

Полупроводниковые ЭВМ
СПбГУ

9. Первые советские полупроводниковые ЭВМ

- БЭСМ 3М, БЭСМ-4, М-220, М-220М, М-222
выпускались в Казани с 1964 по 1974 гг.
(более 800 шт.)
- М-3, 1956 г. Николай Яковлевич Матюхин (1927-84)
- передана на производство в Ереван
(«Арагац» и «Раздан») и в Венгрию
- 1959 г. передана в Минск на завод им.
Орджоникидзе, на её основе созданы:
- Минск-2/22, 1963 г. В.В.Пржиялковский (1200 шт.)
- Минск-32, 1968 г. В.В.Пржиялковский (3000 шт.)
СПбГУ

10. Единственная в мире троичная ЭВМ «Сетунь»

-
Николай Петрович Брусенцов (1925 г.р.)
«Сетунь» разработана в 1959 г. в МГУ
Серийно выпускалась в Казани
(1961-1965 гг., 46 шт.)
Богатое и разнообразное программное
обеспечение
СПбГУ

11. Военные ЭВМ школы Лебедева

- Диана-1, Диана-2, специализированные ЭВМ для
радиолокационных станций, 1955 г.
- М-40, 1957 г. С.А.Лебедев, Всеволод Сергеевич
Бурцев (1927-2005)
- М-50, 1959 г. С.А.Лебедев, В.С.Бурцев
- Система А, март 1961 г.
- 5Э26, 1975 г. в интересах комплекса С-300
(серия уже после смерти С.А.Лебедева)
- Система А. Март 1961 года. Первый успешный
запуск противоракеты на 20 лет раньше
американцев. Шарысаган, около оз. Балхаш
СПбГУ

12. Военные ЭВМ школы Брука

- Сам Брук заниматься военными ЭВМ не хотел, но основные
-
-
ресурсы и задачи были именно там
Поэтому Н.Я. Матюхин ушел в НИИАА, где занимался
созданием специализированных вычислительных машин под
нужды ПВО и управляющих комплексов специального
назначения
А М.А. Карцев основал НИИВК на базе отдела ИНЭУМ, позже
названный его именем
М-10, 1973 г., 5.1 млн оп/сек (60 шт.). Установлена в
комплексах системы раннего предупреждения о ракетном
нападении по всему периметру СССР
М-13, 1984 г. – первая в СССР векторно-конвейерная ЭВМ
2.4 млрд оп/сек (6 шт.). Серийное производство в Загорске.
СПбГУ

13. БЭСМ 6

- Денег на проектирование не давали.
Прототипом была военная машина 5Э92Б,
Бурцев В.С., научный руководитель Лебедев С.А.
- 1967 г., первый советский «миллионник» (из
открытых ЭВМ)
- широкое использование «водопровода»,
расслоенной памяти, ассоциативных регистров
- многопользовательская,
- мультипрограммная ОС
- использовалась более 20 лет
СПбГУ

14. ГЛАВА 3

Компьютеры на интегральных
схемах
СПбГУ

15. ЕС ЭВМ

- решение о клонировании серии IBM/360
принято в 1968 году
-в создании ряда компьютеров приняли
участие почти все страны СЭВ, головная
организация – НИЦЭВТ.
-Главный конструктор – В.В. Пржиялковский.
Серийный выпуск начался в 1972 году
-Ряд 2 (копия IBM/370) с 1977 года
-Выпущено более 17 000 шт.
СПбГУ

16. Мини ЭВМ

- Как и ЕС ЭВМ мини ЭВМ выпускались
многими странами СЭВ, головное
предприятие – ИНЭУМ (с 1974 года), главный
конструктор – Б.Н. Наумов.
- СМ1 и СМ2 – копии HP-2000
- СМ3, СМ4 и СМ1420 – копии PDP11
- операционные системы – ОС РВ (аналог
RSX-11) и ДЕМОС (аналог Unix)
СПбГУ

17. Эльбрус

- HLL (High Level Language) компьютер, в чем-то похож на ЭВМ Burroughs,
главный конструктор – В.С.Бурцев, разработчик программных средств – Б.А.
Бабаян, впервые объявлен на открытой конференции в 1982 году
- ориентация на динамические проверки вплоть до определения
исполняемой команды в зависимости от типов операндов, что привело к
избыточности аппаратуры и необходимости водяного охлаждения
- тэгированная память, аппаратный стек, ассоциативные регистры
- оригинальная ОС с хорошей защитой памяти процессов
- используется в управлении РЛС Дон-2H, а также по справке «Красной
звезды» от 1 марта 2001 года, Эльбрус-2 используется в «системе ПРО второго
поколения, ЦУПе, Арзамасе-16 и Челябинске-70»
- Интересно, что следующая модель Эльбруса - вычислительный
комплекс «Эльбрус-3М1» — была создана на основе совершенно других
принципов с полной ориентацией на статические (компиляторные) подходы, а
именно – в виде VLIW (Very Long Instruction Word)-процессора с архитектурой
Эльбрус 2k фирмы МЦСТ
СПбГУ

18. УВК Самсон

- разработан в 1987 году лабораторией системного программирования
ЛГУ, главный конструктор – А.Н. Терехов. Первые 100 экземпляров
выпущены на заводе «Оргтехника» г. Пловдив (Болгария).
Первоначально предназначался для систем правительственной связи, в
1992 году принят на вооружение РВСН в исполнении НПО «Импульс» г.
Санкт-Петербург (троированный комплекс)
- HLL компьютер, ориентирован на статические языки
программирования высокого уровня (Алгол 68, Паскаль, Модула 2, Ада)
- То, что проверил транслятор, аппаратура не перепроверяет
- С другой стороны – трансляторы также существенно проще за счет
наличия в архитектуре ЭВМ специализированных команд для циклов,
вырезок элементов массивов, вызовов процедур и других сложных
функций, а также благодаря ортогональности системы команд (13
действий, 4 типа адресации - > 52 команды без всяких исключений)
- серийно выпускается до сих пор
СПбГУ

19. ГЛАВА 4

Отцы советского
программирования
СПбГУ

20. Алексей Андреевич Ляпунов (1911-1973)

1928 год. Поступление на физ-мат факультет Московского университета
1929 год. Уход из университета по морально-этическим соображениям
1932 год. Становится учеником академика Н.Н. Лузина
Лузитания – М.А.Лаврентьев, Л.А. Люстерник,
А.Н.Колмогоров,
Л.В.Келдыш, П.С. Новиков и другие
1934 год. Работа в математическом институте им. Стеклова
1941 год. Участие в Великой Отечественной Войне
Курская дуга. Таблицы стрельбы
1953 год. Отдел программирования института математики АН СССР.
Первый в мире курс лекций по программированию в МГУ
1955 год. Подписал «Письмо трёхсот»
1961 год. Отделение кибернетики СО АН СССР
1964 член-корр АН СССР
СПбГУ

21. Михаил Романович Шура-Бура (1918-2008)

1935-1940 гг. Мех-мат МГУ
1940-1947 гг. Преподаватель математики в артиллерийской
академии им. Ф.Э. Дзержинского
1947 год. Переход в МФТИ, профессор. Работа в ИТМ и ВТ
1953 год. Отдел автоматизации программирования в ИПМ АН СССР
- Программы для расчета энергии ядерных взрывов на ЭВМ Стрела
- Расчет траектории спутников Земли и Гагарина на Стрела и М-20
1955-1970 гг. Профессор кафедры вычислительной математики МГУ
Создание транслятора ТА-2 с полной версии Алгола-60
1970-1993 гг. зав.кафедрой системного программирования МГУ
Системы программирования для БЭСМ-6 и других ЭВМ
Системное и прикладное ПО для космического челнока «Буран»
Профессор этой же кафедры до конца жизни
СПбГУ

22. Леонид Витальевич Канторович (1912 - 1986)

1926 год. В возрасте 14 лет поступил в Ленинградский университет
1934 год. Профессор ЛГУ
1935 год. Ученая степень доктора физ-мат наук без защиты
диссертации.
1939 год. Заведующий кафедрой математики Военного инженернотехнического университета. Основы линейного программирования,
работа «Математические методы организации и планирования
производства»
1948 год. По распоряжению Сталина работа над разработкой
ядерного оружия.
1964 год. Академик АН СССР.
1975 год. Лауреат Нобелевской премии по экономике «за вклад в
теорию оптимального распределения ресурсов»
СПбГУ

23. Святослав Сергеевич Лавров (1923-2004)

1939 год. Закончил школу и поступил на мат-мех ЛГУ
1947 год. Начальник группы баллистики в подмосковном КБ
Королева
Алгоритмы расчета траектории спутников и Гагарина.
1963 год. Первый в СССР транслятор с Алгола 60 – ТА-1М
1966 год. После смерти Королева перешел в МГУ.
1971 год. Вернулся в ЛГУ, с 1972 года возглавил кафедру
математического обеспечения ЭВМ
1977 год. Директор института теоретической астрономии.
СПбГУ

24. Андрей Петрович Ершов (1931-1986)

1954 год. Окончил мех-мат МГУ. Ученик А.А. Ляпунова.
1957 год. Возглавил отдел теоретического программирования ВЦ АН
СССР
Руководитель работ одной из первых ПП для БЭСМ и Стрела
1958 год. Монография «Программирующая программа для БЭСМ».
Издана за рубежом
1960 год. Переехал в Академогородок
Оптимизирующие трансляторы Альфа, Альфа-6
1966 – 1972 гг. Создание первой в СССР системы РВ – АИСТ
1981 год. Лозанна. «Программирование – вторая грамотность»
СПбГУ

25. Игорь Васильевич Поттосин (1933-2001)

1955 год. Окончил «специальный факультет» Томского университета и
получил распределение в ВЦ №1 МО (г. Москва)
1958 год. Перешел в институт математики в формируемый ВЦ СО АН
Долгие годы работал под руководством А.П.Ершова
1992-1998 гг. – директор ИСИ СО РАН
Оптимизирующий транслятор АЛЬФА и АЛЬФА-6, многоязыковая система
БЕТА, проект СОКРАТ для встроенных систем
Долгие годы возглавлял кафедру программирования в Новосибирском
университете
Он был настоящим наставником молодых ученых, с ним интересно было
поговорить на самые разные темы, в том числе, о смысле жизни , именно он
буквально заставил меня подготовить и защитить докторскую диссертацию
Он изучал программирование с «человеческой» точки зрения – что такое
хорошая программа, а что такое добротная программа
СПбГУ

26. Виктор Михайлович Глушков (1923-1982)

Был в оккупации в Донбассе, участвовал в восстановлении угольных шахт
В 1948 году закончил матфак Ростовского университета
Урал, атомная промышленность
Алгебраист, доказал один из вариантов пятой проблемы Гильберта
1955 год. Переезд в Киев, возглавил Лебедевскую лабораторию
1957 год - ВЦ АН УССР -> 1962 год – Институт кибернетики АН УССР
1963 год. Председатель Межведомственного НС по внедрению ЭВМ и
экономико-математических методов в народное хозяйство СССР
1966 год. Одна из первых в мире персональных ЭВМ «МИР-1»
1973 год. Статья о кибернетике в энциклопедии Британика была заказана
В.М. Глушкову
Был одержим идеей создания общегосударственной сети вычислительных
центров для управления экономикой, но партия и правительство не
поддержали
СПбГУ

27. ГЛАВА 5

Продолжатели великих традиций
Птенцы кафедры системного
программирования СПбГУ
СПбГУ

28. Система компьютерного стереозрения (В. Уфнаровский)

Viziware – система видеораспознавания, позволяющая
человеку управлять устройствами и вводить данные с
помощью жестов
• Основу решения составили новые эффективные
математические алгоритмы (А.Пименов)
• В отличие от Microsoft Kinect и других аналогичных
технологий, работающих на принципе радара (на
отраженном сигнале), Viziware – полностью пассивна: две
web-камеры, оригинальные алгоритмы калибровки,
специализированный кристалл, существенно ускоряющий
обработку потока изображений.
• ООО «Системы Компьютерного Зрения» – участник ИТ-
кластера инновационного центра Сколково с июля 2011,
грант Сколково на 40 млн рублей, выполнен
СПбГУ

29. MetaCASE-технология программирования (Т.Брыксин)

Создание специализированных предметных графических
языков программирования (DSL) и полная автоматическая
генерация кода
• Мультиплатформенность и многопользовательский доступ
• Распознавание жестов и другие инновации в человекомашинном интерфейсе
• Проект QReal: Robots – средство программирования роботов
Lego для обучения информатике и кибернетике в школах и
вузах
• Проект Qreal: Mobile – средство программирования
мобильных приложений
• Победа в конкурсе DevGeneration в августе 2011. Проект
iTechMob – создание технологии разработки распределенных
мобильных приложений
СПбГУ

30. Технология разработки процессора, оптимизированного под заданный класс задач (Д. Булычев)

Новый язык HaSCoL (Hardware and Software Codesign
Language) для логического моделирования работы
кристалла с автоматической конвертацией в уровень RTL
(О.Медведев)
• Промышленные эксперименты (нейрокомпьютер – 500
нейронов в кристалле VIRTEX VI, процессор Macroblaze,
процессор системы стереозрения, поиск эталона в
изображении)
• МИП «Научно-исследовательский центр информационных
технологий СПбГУ», основанный на патенте СПбГУ по
технологии CoDesign
• МИП получил несколько российских и зарубежных грантов,
ведется активная работа по разработке продукта
СПбГУ

31. Программно-аппаратный комплекс для мониторинга территории с использованием легких БПЛА и их групп (К. Амелин)

Аэрофотосъемка для мониторинга территорий
(заповедники и т.д.)
• Точность позиционирования с учетом погодных условий,
перераспределение задач внутри группы в случае потери
отдельных БПЛА
• Использование групп беспилотников и мультиагентных
технологий в качестве основы алгоритмов управления
• Обработка изображений прямо на борту БПЛА
• Первые продажи в Красноярском крае (была демонстрация
по центральному ТВ-каналу)
СПбГУ

32. Новый робототехнический конструктор ТРИК (Р.Лучин)

• Мощный и компактный интеллектуальный контроллер
(Б.Н.Кривошеин)
• Существенно более широкие возможности конструирования по
сравнению с существующими конструкторами, позволяющие его
использование не только в младших классах школы, но и в
старших классах, студенческих аудиториях и даже на
производстве
• Поддерживается широкий спектр датчиков, сервомоторов и
мощных моторов (вплоть до Segway)
• Визуальная среда программирования QReal:Robots (Ю.Литвинов)
• Одной и той же диаграммой можно пользоваться для управления
роботом на виртуальном экране, реальным роботом через
радиоканалы или загрузив сконвертированный исполняемый
файл непосредственно в память контроллера робота
СПбГУ

33. Платформа для разработки мобильных приложений (В.В. Оносовский)

Универсальная платформа с богатой функциональностью с
невысокими требованиями к ресурсам (ширина
радиоканала, мощность процессора)
Использование терминальной архитектуры (приложения
исполняются на сервере под .NET, на клиентской части
исполняются лишь простые действия)
Обмен данными между сервером и клиентом
осуществляется через проприетарный двоичный протокол,
построенный над TCP/IP
Информационный онлайн-сервисы,
многопользовательские игры, удаленное управление
«умными» устройствами
Получен грант Microsoft ($70 000) и крупные инвестиции
венчурного фонда
СПбГУ