Анатолий Георгиевич Шигин и история создания в МЭИ первой студенческой и первой в СССР безадресной ЭВМ «БЕТА-65»

Студенческая ЭВМ БЕТА-65, разработанная на кафедре Вычислительной техники МЭИ в 1965-67 годах заслуживает особого внимания. Это была первая в СССР машина с безадресной системой команд (удивительно, но это так!) и аппаратно реализованной магазинной памятью. Термин безадресная означает, что в отличие от обычной системы команд ЭВМ, где в команде наряду с кодом операции присутствует адрес одного или нескольких операндов, в безадресной машине нет такой строгой привязки, и в команде может присутствовать только код операции, подразумевая, что операнды находятся в специальной памяти-стеке. По быстродействию машина была близка к промышленно выпускавшейся тогда БЭСМ-4, а по уровню организации значительно превосходила ее. Эффект безадресной системы команд проявлялся и в ускорении процесса трансляции программ с языка высокого уровня (расширения АЛГОЛ-60). Проект машины был защищен авторскими свидетельствами. Сама же машина в 1969 г. была принята авторитетной Межведомственной комиссией с высокой оценкой и эксплуатировалась на кафедре ВТ МЭИ в течение 11 лет. Это было уникальное явление в практике высшего образования. Тогда о машине среднего класса типа БЭСМ-4 кафедра не смела и мечтать. Оставалось одно: сделать машину своими руками, и, прежде всего, головой. Думается, доцент кафедры Анатолий Георгиевич Шигин сознательно пошел на это. 

Анатолий Георгиевич Шигин (1922-1997 г.г.) был одним из пионеров развития цифровой вычислительной техники в нашей стране, одним из основателей первой в стране кафедры Вычислительной техники (ВТ), которая была создана в МЭИ в 50-х годах прошлого столетия. Чем дальше от нас уходит это время, тем больше ощущаешь роль и значение первопроходцев. 

Подробные сведения о деятельности Анатолия Георгиевича Шигина можно найти в юбилейном сборнике «Институт Автоматики и Вычислительной техники МЭИ 50 лет (1958-2008)», М.: Издательский дом МЭИ, 2008 г., в юбилейном сборнике «МЭИ. 80 лет история, люди, годы: сборник воспоминаний в трех томах, том 3. М.: Издательский дом МЭИ, 2010 г.» и в материалах виртуального компьютерного музея «Эстафета поколений в развитии уникальной школы компьютерных систем в Московском энергетическом институте. Дзегеленок И.И., Ладыгин И.И., Поляков А.К.».

Мы впервые встретились с А.Г. Шигиным во время учебы в Московском Энергетическом Институте в 1958-61 гг. на лекциях по курсу «Вычислительные машины дискретного действия (ВМДД)». Лектор он был, честно говоря, не очень хороший, наверное, почти не готовился к лекциям специально, но его спасала широкая эрудиция и знание сущности предмета: материал его лекций был новым и современным. Потом, уже на старших курсах, мы стали работать в научной группе отдела НИР при кафедре ВТ, организованной и руководимой А.Г. Шигиным, и там познакомились с ним более близко. Кое-что он рассказывал о себе и сам. 

Анатолий Георгиевич родился в Москве в 1922 г. Окончив московскую школу в 1939 г., поступил в МЭИ. Его отец, Георгий Григорьевич, работал в главном управлении снабжения Наркомпищепрома СССР. В первые дни войны он ушел добровольцем на фронт в ряды московского «народного ополчения» и погиб в 1942 году под Вязьмой. Сам Анатолий Георгиевич был из того военного поколения, которое почти полностью было выбито войной. Он, будучи студентом МЭИ, имел бронь от службы в армии, но в 1942 г. сам пошел на фронт добровольцем мстить за отца. Служил в Воздушно-десантных частях. Немцы называли эти войска «сталинскими головорезами». Анатолий Георгиевич был помощником командира взвода 1-й Воздушно-десантной дивизии Северо-Западного фронта. Участвовал в боях, был тяжело ранен. После лечения в госпитале служил техником радиосвязи на Северо-Западном, Ленинградском, Третьем Прибалтийском фронтах и на Балтийском флоте. Вернувшись с войны, А.Г. Шигин продолжил обучение в МЭИ, которое завершил в 1949 г. по специальности «Автоматика и телемеханика». Закончив аспирантуру, в 1952 г. защитил кандидатскую диссертацию по вновь созданному научному направлению электронные вычислительные машины и начал чтение в МЭИ курса лекций «Вычислительные машины дискретного действия», впервые в СССР поставленного и прочитанного в МЭИ одним из основателей этого направления в нашей стране академиком С.А. Лебедевым. С 1954 г. А.Г. Шигин доцент кафедры Вычислительной техники (ВТ) ЭВПФ (с 1958 г. АВТФ), а в 1983 году он был избран на должность профессора кафедры Вычислительных машин, систем и сетей (ВМСиС), куда его перевели вместе с группой ведущих преподавателей кафедры ВТ. 

Как и у многих из прошедших войну людей, у него не было того страха перед начальством, которое отличало нас, «школяров». Анатолий Георгиевич без колебаний открывал двери высоких кабинетов и часто добивался нужных решений. Он был хорошим психологом, умел чувствовать и отбирать для работы в своей научной группе людей, мог увлечь их на выполнение больших задач, возможно, иногда и приукрасив «светлое будущее». Под его руководством было защищено более 40 кандидатских диссертаций. По современной терминологии он был также прекрасным менеджером, хотя и обижался, когда эту черту его деятельности ставили впереди научной. А.Г. Шигин создал на кафедре ВТ МЭИ одну из первых и самых сильных групп отдела научно-исследовательских работ (ОНИР), численность которой в лучшие годы превышала 40 человек. 

Многие студенты АВТФ приходили на кафедру ВТ заниматься научно-исследовательской работой уже на первых курсах с желанием быстрее приобщиться к атмосфере личного участия в создании вычислительных машин будущего. И такую возможность предоставляло студенческое конструкторское бюро (СКБ) кафедры ВТ, организованное А.Г. Шигиным в конце 50-х годов. СКБ тесно взаимодействовало с группой НИР кафедры. Широкие связи с выдающимися учеными того времени, личная эрудиция А.Г. Шигина позволяли студентам быстро становиться специалистами высокой квалификации и, что немаловажно, образуя коллектив единомышленников. А.Г. Шигин, посещая конференции и предприятия в Москве, Киеве, Минске, Казани, Тбилиси, Ереване и т.д., обязательно брал с собой группу из инженеров, аспирантов и студентов.

На фото – семинар в научной группе кафедры ВТ МЭИ. Слева направо: В.П. Кутепов (ныне профессор кафедры ПМ), В.М. Смирнов, Л.И. Романова, Т.М. Строева, Л.А. Копытов, А.А. Карцев, В.И. Зайцев, Г.М. Кольнер, В.Н. Фальк (ныне профессор кафедры ПМ).

В начале 60-х годов прошлого века группа молодых инженеров и студентов: Г. Кольнер, А. Жаров, Н. Васильев, В. Фальк, Т. Абаджиди (Строева), В. Смирнов, И. Ладыгин и др. под руководством А.Г. Шигина приступила к созданию первой в СССР ЭВМ с внутренним языком высокого уровня, названной безадресной ЭВМ БЕТА-65 (подробнее на сайте виртуального музея компьютерной техники). Машина БЕТА-65 проработала на кафедре десяток лет и была списана не столько как устаревшая, сколько как результат определенной борьбы за власть на кафедре ВТ. БЕТА-65 строилась на элементах транзисторной логики и конструктивных компонентах, которые, благодаря известности А.Г. Шигина среди руководителей организаций, занимающихся разработкой вычислительной техники специального назначения, были получены в виде многотонного (более 100 тонн) списанного оборудования. Столь большой вес оборудования объяснялся тем, что металлические двухметровые шкафы со стеклянными дверями, в которых стояли каркасы с направляющими для ячеек (технических элементов замены ТЭЗов), были рассчитаны на жесткие условия эксплуатации. Сам один ТЭЗ, весом около 1 кг. и объемом около 1 л., мог содержать, например, 4 триггера или 8 элементов «И» на 4 входа. Сейчас одна микросхема процессора компании ИНТЕЛ по логической сложности эквивалентна миллионам таких ТЭЗов. Но тогда ТЭЗы на полупроводниковых элементах, на покрытых лаком платах с печатным монтажом, выполненные с «военной приемкой», поражали воображение. Самое интересное то, что на кафедре создавалась не только аппаратура студенческой ЭВМ, но и все ее системное программное обеспечение, включая транслятор с оригинального расширения языка АЛГОЛ-60. Причем основную техническую работу выполняли либо дипломники, либо только что защитившие диплом инженеры. Интересно, что направление, выбранное в архитектуре этой машины, получило потом развитие в отечественных машинах серии Эльбрус. 

Разработка эскизных проектов будущей машины была поручена старшему инженеру Георгию Михайловичу Кольнеру, выпускнику МЭИ 1961 г. и инженеру Вадиму Николаевичу Фальку, выпускнику МЭИ 1963 г., предложивших, соответственно, два варианта машины вариант традиционной архитектуры с одноадресной системой команд и вариант нетрадиционной архитектуры с безадресной системой команд и использованием аппаратно реализованной магазинной памяти (стека). На общем собрании научной группы последний вариант и был принят к реализации. 

Фото экспозиционного стенда на ВДНХ – Машина БЕТА-65

Возглавил разработку Георгий Михайлович Кольнер. Его заместителем стал и.о. инженера, студент-дипломник вечернего отделения Анатолий Алексеевич Жаров, единственный из участников имевший практический опыт выполнения проектноконструкторских работ.

Основные участники разработки: Старший инженер Г.М. Кольнер; инженеры В.Н. Фальк, Н.Н. Васильев; студенты-дипломники А.А. Жаров (и.о. инженера); Т.М. Абаджиди (Строева), А.А. Карцев, В.М. Смирнов.

В создании машины и ее программного обеспечения также участвовали инженер И.И. Ладыгин, и.о. инженера Л.А.Копытов, студенты-дипломники: Е.Г. Волков, Г.Х. Зарукаева (Смирнова), И.В. Панарин, В.А. Рыкунов, старший лаборант А.Ф. Солдатова, механик Р. Г. Радимов. 

Коллектив авторов (А.А. Жаров, Г.М. Кольнер, В.Н. Фальк, А.Г. Шигин) получил в Комитете по делам изобретений и открытий при Совете министров СССР авторское свидетельство №185570 на изобретение «Безадресная универсальная цифровая вычислительная машина» с приоритетом от 15 июля 1965 г. 

Машина «БЕТА-65» экспонировалась в 1967 г. в павильоне «Народное образование» на ВДНХ СССР. Дипломы Почета ВДНХ получили Г.М. Кольнер, В.Н. Фальк, А.Г. Шигин, золотую медаль А.А. Жаров, бронзовые медали -Т.М. Абаджиди (Строева), А.А. Карцев. 

На этой торжественной ноте хотелось бы и закончить материал о первой студенческой и первой безадресной ЭВМ, разработанной в СССР, и о ее создателях. Но жизнь оказалась гораздо сложнее. Опыт разработки оказался востребованным в основном только самими разработчиками при создании другой машины и в другой организации. Не последовало публикаций о машине в ведущих журналах СССР. Даже в книге А.Г. Шигина и А.А. Дерюгина «Цифровые Вычислительные Машины (память ЦВМ). М.: Энергия, 1975 г. этот материал отсутствовал. Сам коллектив создателей машины распался по независящей от него причине. В ходе борьбы за влияние на кафедре ВТ ее новый заведующий стремился ослабить влияние А.Г. Шигина на НИРовскую часть кафедры. Сам Г.М. Кольнер дал повод к неприятию его партийной организацией факультета, отказавшись заниматься общественной работой, что тогда в МЭИ было обязательным для продвижения по службе. Мнения выступавших на первом заседании ученого совета факультета АВТ, посвященном вопросу о присвоении ведущему инженеру Кольнеру Г.М. звания старшего научного сотрудника, разделились поровну. Когда в кулуарах мы, молодые инженеры, потом обсуждали этот вопрос с доцентом Е.Т. Семеновой, она сказала: это предупреждение молодому человеку о необходимости вовремя забрать заявление и искать другое место работы. По своей наивности мы не поверили ей и ожидали положительного результата на втором заседании. Поразила аргументация негативного отношения к разработке БЕТА65, высказанная выступавшим там доцентом К.: «раз таких ЭВМ у нас в стране не выпускается, значит это никому не нужное направление». Сам Г.М. Кольнер и часть разработчиков БЕТА-65 прозорливым руководством ОКБ МЭИ были приняты туда на работу и там продолжили разработки новых ЭВМ и цифровых систем, но это уже другая история.

В заключение нашим молодым читателям можно дать такой совет. Все новое, как и в те времена, пробивается с усилием и с отвагой, приходится тратить время не только на сами разработки, но и на их продвижение и публикации.