Однако ЭВМ, считающие в системе остаточных классов, требовались не только для обработки сигналов РЛС. Трудно сказать, кто из аналитиков ИАЦ обратил внимание Ивана Александровича Серова на проблему криптографии и применение для шифровки и дешифровки модулярных ЭВМ. Однако Серов поставил этот вопрос сначала на одном из совещаний МЭП, затем на совещании в МРП, и в итоге дошёл со своей запиской до Хрущёва.
Никита Сергеевич ничего не понимал в криптографии и не имел ни малейшего представления о модулярной арифметике. Он лишь коротко спросил Серова:
— Ты хоть знаешь, что это такое, и для чего нужно?
— Как эта херня работает, я не знаю и знать не хочу, — ответил Серов. — На то специалисты есть. Я только знаю, что такая ЭВМ крайне необходима для зенитчиков и для шифровальщиков.
— Понял, — кивнул Хрущёв. — Вот бы все так понятно объясняли.
Он взял карандаш и написал на записке Серова, как обычно, с орфографическими ошибками: «Нимедленно в роботу. Абеспечить лутших спецеалистов».
Лучшими специалистами по модулярной арифметике и системе остаточных классов, имеющими опыт разработки ЭВМ, были на тот момент Акушский и Юдицкий. По рекомендации Лукина, Юдицкому дали отдел в НИИ-37 (позднее — НИИ ДАР), где первой задачей Юдицкого было завершение неудачной разработки ЭВМ А-340А для создаваемых НИИ-37 радиолокационных станций (РЛС), которую пришлось существенно переделать. Акушский, как ученый-теоретик, сразу занялся научными основами построения модулярной ЭВМ. По окончании работы над А-340А, Юдицкий вместе с Акушским начал разрабатывать мощные модулярные ЭВМ Т-340А и К-340А. (характеристики реальных ЭВМ http://www.computer-museum.ru/histussr/sok_evm.htm#340).
Но сейчас эти ЭВМ уже создавались на базе микросборок, их разрядность составляла 64 бита, то есть, их строили в соответствии с требованиями декабрьского совещания 1953 года. (АИ, см. гл. 01-12). Вторым заказчиком разработки был Комитет Госбезопасности. Конечной целью было создание криптосистемы, основанной на теории чисел.
В СССР подготовка программистов началась в начале 50-х. Хотя важность развития вычислительной техники признавалась бесспорной, решительный поворот в сторону универсальных цифровых электронных машин было осуществить непросто. В советской науке шла в то время довольно серьезная дискуссия об установке на универсальные или специализированные средства. Сторонники специализированных вычислительных машин действовали не только по инерции «старой школы», но и исповедовали методологический принцип «данную конкретную задачу часто можно эффективнее решить специальными средствами», не осознавая рост количества разнообразных задач, и экономическую неэффективность «лобового» подхода, когда для решения каждого дифференциального уравнения строился отдельный аналоговый вычислитель. На сторонников универсальных ЭВМ дополнительно давили некоторые философы-догматы, в духе времени воспринимавшие «кибернетические спекуляции по поводу электронного мозга». Нужны были авторитет и воля, чтобы утвердить это новое направление вычислительной техники и связанную с ним методологию.
В решение этой проблемы внесли большой вклад академики Мстислав Всеволодович Келдыш, возглавлявший работы по прикладной математике в МИАН, Анатолий Алексеевич Дородницын, который возглавлял математический отдел в ЦАГИ, Сергей Львович Соболев, руководивший математическим отделом в Институте атомной энергии АН СССР и Михаил Алексеевич Лаврентьев, директор ИТМиВТ с 1950 по 1953 г. Они смогли убедить заинтересованные ведомства в правильности ориентации на универсальные электронные вычислительные машины как главное звено в развитии вычислительной техники.
В МИАН работы по прикладной математике были сосредоточены под руководством академика Келдыша в Отделении прикладной математики (ОПМ), выросшим впоследствии в отдельный Институт прикладной математики. В составе Отделения в 1953 г. был организован первый в СССР отдел программирования, который в течение первого года возглавлял Алексей Андреевич Ляпунов, а с 1954 г. — доктор технических наук Михаил Романович Шура-Бура.
В 1952 году в Московском государственном университете была реорганизована кафедра вычислительной математики, она начала готовить специалистов для работы с ЭВМ. Заведующим кафедрой стал академик Соболев. Выпуски этой кафедры в 1953 и 1954 годах создали первое поколение профессиональных программистов в СССР. Одним из этих программистов выпуска 1954 года был Андрей Петрович Ершов. Еще будучи студентом, в 1953г., он поступил на работу в Институт точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ), где в то время складывался один из первых советских коллективов программистов. Он успел поработать на БЭСМ (А.П. Ершов за пультом БЭСМ http://cshistory.nsu.ru/?el=1262&mmedia=IMAGE), а с 1954 по 1957 г учился в аспирантуре у профессора Ляпунова. К 1958 г он подготовил кандидатскую диссертацию. В 1957 г. он был назначен заведующим отделом автоматизации программирования во вновь созданном Вычислительном центре АН СССР.
Программы для первых ЭВМ составлялись, по большей части, в машинных кодах — в том виде, который понимала сама машина. Это было связано и с доступными на тот момент вычислительными ресурсами — машины имели мизерный объём оперативной памяти и очень малое быстродействие. Тогда господствовала точка зрения, что время компьютера много дороже времени программиста: если программа может выполняться быстрее, то трудоемкость ее составления несущественна. Писать большую программу в машинных кодах было очень сложно, но ещё сложнее было через некоторый промежуток времени понять, что же в программе написано и как она, чёрт её подери, работает.
Высокоуровневых языков программирования, можно сказать, не было. Точнее, не было их реализаций, пригодных к использованию на существующих ЭВМ. Первый язык программирования высокого уровня разработал в 1943-45 годах немецкий учёный Конрад Цузе. Язык назывался Планкалкюль и предназначался для разрабатываемого Цузе компьютера Z4. Однако в то время он так и остался на бумаге — (Первый компилятор для Планкалкюль был разработан лишь в 2000 г, через 5 лет после смерти Цузе)
Работа программиста первых ЭВМ заключалась в переводе алгоритма программы в понятные ЭВМ машинные коды. Трансляторов и компиляторов на тот момент не существовало, и программист был вынужден по таблице кодов вручную расписывать, в какую ячейку памяти записать одно число, в какую другое, какую машинную команду вызвать для их обработки, куда положить результат. Затем ему приходилось вбивать коды на перфоленту или перфокарту, при помощи устройства, напоминающего пишущую машинку. Эта работа занимала много времени и была чревата трудно вылавливаемыми ошибками. Естественным решением было переложить её на ЭВМ. (Пример подобной программы 1959 г в системе команд реальной ЭВМ «Урал-1» http://www.computer-museum.ru/histussr/smm078.htm Таблица 2)
Поэтому большим прорывом стала разработка трансляторов и компиляторов, получивших в СССР название «программирующих программ». Первым в мире транслятором языка высокого уровня является «программирующая программа ПП-1, успешно испытанная в 1954 г. Его разработали два молодых на тот момент программиста — Сергей Сергеевич Камынин и Эдуард Зиновьевич Любимский. Они исследовали реализуемость операторных схем и возможность автоматического построения соответствующих машинных программ. Законченная в 1954 году программирующая программа ПП-1 являлась одним из первых в мировой практике трансляторов и, по-видимому, имела самый высокий уровень входного языка.
Транслятор ПП-2 (1955 г., 4-й в мире транслятор) уже был оптимизирующим и содержал собственный загрузчик и отладчик, библиотеку стандартных процедур. В ПП-2 были усовершенствованы алгоритмы трансляции и было уделено заметное внимание оптимизации программ — экономии выражений, наилучшей реализации вычисления индексных выражений, оптимальному отведению памяти для рабочих ячеек. Это был, по-видимому, первый оптимизирующий транслятор.
В конце 50-х развивался и подход к автоматизации программирования с помощью библиотек стандартных программ. Были разработаны — стандартная составляющая программа — ССП, которая осуществляла статическую загрузку и связывание стандартных программ из достаточно обширной библиотеки, интерпретирующая система ИС-2 уже реализовывала некоторые функции будущих операционных систем, осуществляя динамическое связывание, подкачку и смену используемых подпрограмм, причем все это делалось с небольшими накладными расходами и весьма скромными запросами на память. (источник: «Разработка языков программирования и компиляторов в СССР» https://habrahabr.ru/company/ua-hosting/blog/273665/)
Задачей первых ЭВМ была автоматизация громоздких и трудоёмких баллистических расчётов для артиллерии и ракет. Отсюда и то внимание, которое уделялось в первых языках программирования расчётному компоненту — даже название языка Фортран, разработанного с 1954 по 1957 г в компании IBM под руководством Джона Бэкуса, являлось сокращением английских слов formula translator. Типовая программа того времени не имела логических ветвлений, она считывалась в память с перфоленты, перфокарт или магнитной ленты, «зохавывала» предназначенный для обработки объём данных — обычно с такого же носителя, «перемалывала» его в арифметико-логическом устройстве (то, что было до появления процессора), и либо распечатывала результат, либо, что чаще, завершалась с ошибкой.
Джон Маккарти в 1958 г разработал язык LISP, предназначенный для обработки списков данных, применяемый до настоящего времени (например, в AutoCAD), а в 1959-м группа разработчиков под руководством Грейс Хоппер создала язык COBOL, до сих пор широко используемый в обработке финансовых операций.
Вторым основным направлением была алгоритмизация. К 1958 году оформилось представление о логических и прочих нематематических возможностях ЭВМ. В 1958 году международная группа опубликовала начальную версию нового языка программирования ALGOL, основной идеей которого было дать как можно более естественную форму для выражения алгоритмов, прежде всего, вычислительной математики. Его название тоже было сокращением от algoritmic language (Алгоритмический язык). В Алголе появилось представление о программе не как о свободной последовательности команд, а как о блочной структуре, состоящей из чётко описанных и отделённых друг от друга частей.
Опираясь на версию ALGOL-58, Андрей Петрович Ершов вместе с Геннадием Кожухиным и Дмитрием Янковым решили разработать свой язык, внеся в него то, что было бы удобно вычислителям, в частности, возможность оперировать с векторами, матрицами и многомерными объектами. (источник http://www.computer-museum.ru/books/n_mozaika/alfa.htm)
На тот момент уже был решён вопрос о переезде Ершова с коллективом разработчиков в Новосибирский филиал Академии Наук СССР. Поэтому разрабатываемое ими расширение языка ALGOL первоначально получило название «Сибирский». Работа началась в конце 1959 года, а к началу 1960-го язык был вчерне разработан. Летом 1960 г была проведена работа по унификации стилистики разрабатываемого языка с ALGOL-60. Получившееся расширение «АЛГОЛа» получило скромное наименование «Входной язык». В декабре 1960 г. Геннадий Исаакович Кожухин выступил на рабочей конференции по АЛГОЛу с предварительным сообщением о проекте программирующей программы.
Однако помимо расчётных и логических задач перед советской наукой была поставлена задача обеспечить промышленность управляющими ЭВМ. Целью автоматизации промышленности было создание гибких производственных ячеек, состоящих из нескольких станков с ЧПУ, выполняющих токарные, фрезерные, координатно-расточные операции. Прототипы таких ячеек уже существовали. Они представляли собой производственный мини-участок, где станки были установлены рядом, управлялись ЭВМ через управляющие контроллеры, и их обслуживал один рабочий, переставлявший заготовки и детали с одного станка на другой, а также контролирующий качество продукции.
Предпринимались попытки заменить человека манипулятором. Но ЭВМ «Сетунь», используемая в качестве управляющей, была однозадачной машиной. То есть, для управления несколькими станками и манипулятором ей приходилось то и дело подгружать в память то одну, то другую программу.
Управление манипулятором заметно отличалось от управления станком, всё же станок выполнял большую часть времени одну и ту же операцию, а манипулятор должен был переставлять детали с одного станка на другой, с другого на третий, брать заготовки с входного лотка и ставить на выходной. То есть, манипулятор выполнял заметно более сложную и разнообразную работу, чем любой станок.
Дистанционно управляемые манипуляторы уже использовались на АЭС и атомных производствах. Но там ими управляли люди, здесь же необходимо было переложить управление на ЭВМ. Программировать достаточно сложные движения манипулятора в машинных кодах было сущим мучением. Языки высокого уровня только начали появляться, и для задач управления подходили чуть более, чем никак.
Найти пути решения этой задачи взялись Сергей Алексеевич Лебедев и Алексей Андреевич Ляпунов. (АИ) Собравшись в начале 1959 года, они обсудили варианты и сошлись на том, что задачу управления манипулятором, а также, в будущем, управление различными робототехническими комплексами, надо решать при помощи электронной системы, способной если не самообучаться, то хотя бы легко объединять предварительно описанные элементарные действия в наборы более сложных действий, и обращаться к ним в виде простых, легко читаемых инструкций, максимально приближенных к обычному человеческому языку.
— Смотрите, Сергей Алексеич, вот, скажем, надо взять заготовку с лотка. Пусть даже лоток у нас наклонный и вибрирующий, и манипулятор берёт заготовку каждый раз с одного и того же места, — взялся объяснить свою идею Ляпунов. — То есть, манипулятору надо повернуться в определённое положение, опустить захват до нужной высоты, и схватить заготовку. Потом снова повернуться, вытянуть «руку» к станку, повернуть захват с заготовкой на заданный угол. То есть, нам нужен язык программирования, в котором, примерно как в АЛГОЛе, можно описать элементарные действия в виде подпрограмм, вызывая которые с параметрами значений углов поворота, можно составить основную управляющую программу. Желательно, чтобы она легко читалась человеком, то есть выглядела примерно так:
СНЯТЬ С ТОКАРНОГО СТАНКА ДЕТАЛЬ
ПОСТАВИТЬ ДЕТАЛЬ НА ФРЕЗЕРНЫЙ СТАНОК
ВЗЯТЬ ЗАГОТОВКУ
ПОСТАВИТЬ ЗАГОТОВКУ НА ТОКАРНЫЙ СТАНОК.
— И так далее. Понимаете? Чтобы такую программу понимал и мог составить каждый технолог, не имеющий понятия о всех этих чёртовых машинных кодах!
— Конечно, — согласился Лебедев. — Но на АЛГОЛе такую программу реализовать будет сложно.
— Тут нужен особый язык, которого ещё нет. Его ещё предстоит разработать.
