Пятьдесят лет назад, в 1963 г., в подмосковном Зеленограде появилась вычислительная машина Т-340А — первая в мире ЭВМ со скоростью свыше миллиона операций в секунду; у ее “современниц” этот показатель едва переходил “50-тысячный рубеж”. Основа “прорыва” — нетрадиционная математика.
В 1950—1960-е гг. задача обороны Москвы на случай массированного ракетного удара постоянно усложнялась: в планах “вероятного противника” выведение столицы из строя было ключом к общему успеху. Подходя к цели, каждая из множества атакующих ракет могла выпустить до десяти ложных; для заградительной стрельбы нужно было выявить реальные объекты. Распознавали их по траекториям (полет боевых зарядов стабилен, движение ложных — нечеткое). Требовались массовая параллельность и большие скорости вычислений, высокая достоверность результатов и особая надежность всех систем.
В 1950—1970 гг. возможности ЭВМ (скорость, объем памяти и т. д.) подчас отставали от уровня сложности задач, и “азбучная истина”, что время решения задачи зависит от рациональности алгоритма, была особо актуальной. Квалификация и виртуозность математика, составлявшего алгоритмы и программы в машинных кодах, были решающими (почти единственными) факторами успеха.
Один из зачинателей вычислительной математики проф. А. А. Ляпунов писал: “…для развития ЭВМ и кибернетики органически необходим высокий уровень математической культуры”.
Так, ЭВМ М-4 М. А. Карцева (1961 г.) при скорости 20 000 операций в секунду одновременно отслеживала полет четырех ракет, во многом благодаря комплексу программ математика А. Л. Брудно. “Сенсационные” 1,2 млн. (двойных) команд в секунду в Т-340А (1963 г.), ставшие абсолютным мировым рекордом тех лет, это тоже результат “прогрессивной математики” — счисления в остаточных классах (СОК) — тогдашней новинки.
Первым в СССР им занялся проф. И. Я. Акушский (в 1941—1945 гг. — начальник ВЦ генштаба ВВС). Представление чисел в СОК основано на “Китайской теореме об остатках” и понятии “вычет”. Это непозиционная система, где многоразрядное позиционное число заменяется рядом малоразрядных чисел — остатков от деления исходного числа на взаимно простые основания.
Основания в Т-340А: 2; 5; 23; 63; 17; 19; и т. д., а занимаемые ими разряды слова: 1; 2— 4; 5— 9; 10— 15; 16— 20; 21— 25; и т. д.
Обычно числа складывают (вычитают) последовательно по разрядам начиная с младшего, результат переносят в следующий старший разряд и т. д. В СОК все операции над остатками по каждому основанию выполняют отдельно и независимо, без переносов (параллельно), благодаря малой разрядности — легко и быстро. Ряд операций (сложение, умножение, процедуры вычисления элементарных функций и др.) в Т-340-А выполнялся за один машинный такт (166 нс).
Контроль и исправление ошибок в СОК производится мгновенно в процессе счета. В других позиционных системах ошибки, возникавшие в арифметическом устройстве при обычном счислении, напротив, “размножались” бесконтрольно. Проверяли их и исправляли (контроль на четность, избыточное кодирование, мажорирование и т. п.) только “на выходе”, уже в устройствах хранения и передачи информации.
СОК имеет и слабую сторону: деление, сравнение и другие операции, требующие данных о величине всего числа, создают определенные трудности, но и для них разработали специальные (хотя и непростые) алгоритмы.
Главный конструктор машины, в ту пору молодой ученый Давлет Исламович Юдицкий, родился в Баку в 1929 г. при романтических обстоятельствах. Его отец — русский поляк Иван Юдицкий, в гражданскую войну воевал в 1-й конной армии Буденного, был тяжело ранен и попал на лечение в Пятигорск, где полюбил молодую кумычку Марьям-Ханум (кумыки — близкая к азербайджанцам дагестанская народность с богатыми культурными традициями). Однако родители Марьям сказали: “Нет — он не правоверный!” Иван исчез, но вскоре вернулся… с бумагами, удостоверявшими, что их предъявитель, казанский татарин Ислам-Гирей Юдицкий, является обращенным мусульманином.
Молодые переехали в Баку, там отец работал бухгалтером. Марьям-Ханум, окончившая гимназию, очень много читала и привила детям, Давлет-Гирею и дочери Сафият-Ханум, любовь к чтению и учебе.
Отец умер рано. Война, жили трудно; поступив на физфак АзГУ, Давлет параллельно преподавал физику в вечерней школе. В 1951 г. его диплом занял призовое место на конкурсе Азербайджанской Академии наук — он получил премию и направление в аспирантуру академии.
Вскоре Московское Специальное конструкторское бюро — СКБ-245 — выбрало пятерых лучших выпускников АзГУ для участия в разработке серийной ЭВМ “Стрела” (“первой космической”). Кроме Юдицкого выбрали и Ирину Федоровну Казакову, его будущую жену, с которой он счастливо прожил всю жизнь.
В СКБ-245 Давлет и Ирина “пришлись к месту” (Ирина там и осталась). Работа со “Стрелой” и “Уралом-1” дала знания, опыт (инженер, потом начальник отдела) и встречу с проф. И. Я. Акушским, познакомившим его с СОК. Юдицкий быстро оценил преимущества этой “модулярной арифметики”, ведь в первых ЭВМ “арифметическая часть” занимала до 90% оборудования.
Они пытались внедрить СОК еще в СКБ, но неудачно — коллеги понимали ее по-разному. В 1960 г. Юдицкий стал главным конструктором “модулярных суперЭВМ” в НИИ-3 — успех был налицо. Реализация одной из версий СОК в Т-340А и в ее серийном варианте К-340А (1963—1966 гг.) дала скорость 1,2 млн. двойных команд в секунду (в обычном исчислении — 2,4 млн. операций в секунду).
Т-340А/К-340А — трехадресная ЭВМ второго поколения (с транзисторами, диодами и т. д.) и первая в СССР машина с независимыми каналами памяти команд и данных. При данных и командах (двухоперационных) размером 45 бит ОЗУ данных и ПЗУ команд вмещали по 16К (16 384) 45-разрядных слов (720 кбит).
Машина занимала 12 шкафов, по 60х70х180 см каждый , а ее потребляемая мощность не превышала 33 кВт. Цена К-340А составила 600 тыс. руб. (Т-340А — 1,2 млн.), а себестоимость ее работы — 25 коп. за операцию.
В 1966—1973 гг. НИИ-37 и Свердловский радиозавод выпустили 50 комплектов К-340А. В начале 2000-х как минимум одна из них еще стояла на боевом дежурстве.
СОК — не монополия Юдицкого и Акушского, этим много занимался и чешский ученый Антонин Свобода (1907—1980). Он родился в Праге, окончил там технический университет, затем учился в Англии. В 1930-е в Праге разрабатывал прицелы зенитных орудий, а в начале войны уехал в США, где создал аналоговую систему для ПВО и имел научные контакты с Ваневаром Бушем, Клодом Шенноном и Дж. фон Нойманом. Вернувшись в 1946-м в Чехословакию, разрабатывал в 1950—1956 гг. первый чешский (релейно-ламповый) компьютер SAPO (Samochynny Pochyytach) с тремя арифметическими-логическими устройствами. Это была попытка создать отказоустойчивую систему (SAPO работал до 1960 г., потом сгорел). Свобода преподавал СОК. Вместе со студентами занялся модулярным электронным компьютером EPOS, но в 1964 г. из-за не совсем ясных конфликтов с властями снова уехал в США, где остался работать в Калифорнийском университете.
Свобода встречался с И. Я. Акушским на конференциях, но прослушав лекцию о Т-340А, почему-то заменил свой доклад о модулярной арифметике другой темой.
Юдицкий после К-340А занялся мини- и микроэлектроникой. Он разработал общую теорию живучести вычислительных средств (впоследствии получивших название отказоустойчивых систем).
В 1982 г. он стал заместителем генерального директора НИИВК (М. А. Карцева). Работа в “оборонке” — нешуточный стресс. “Пробивание” новых проектов, прерванные или закрытые почти готовые разработки…
23 мая 1983 г. профессор Давлет Ислам-Гиреевич Юдицкий скончался от инфаркта на противоракетном полигоне “А” в Приозерске (пережив М. А. Карцева на один месяц). Ему было всего 53…
