— Но для такого вычислителя недостаточно только процессора и памяти, — Рамеев уже начал на ходу прикидывать конструкцию. — Нужны индикатор, клавиатура, блок питания, хорошо бы ещё сделать вывод на печать, например, на телетайп...
— Башир, ты всё верно говоришь, но ты в своей Пензе совсем, как это... опензенел! и отстал от жизни, — рассмеялся Берг. — Всё, что тебе нужно, уже есть. Мы же с Шокиным работаем! А он, чуть где задержка — докладывает лично Хрущёву. И тогда держись — все министры ходят на цыпочках, эти самые... Как их, по-русски... 3,14здюли летают стаями и на бреющем...
— Для начала, пойдём-ка в отдел индикаторов, они там придумали совершенно невероятную штуку — алфавитно-цифровой индикатор на жидких кристаллах, представляешь! Кристалл, но жидкий! А для подсветки используют новейшую, очень экономичную разработку — светодиод.
— И кстати, — продолжал Берг, — не заморачивайся сразу печатью и передачей данных. Твоя задача — быстро сложить из готовых компонентов простейший вычислитель, этакий «электронный Феликс», взамен железного, показать руководству, застолбить приоритет и получить все возможные плюшки. А потом уже можешь его навернуть, сделать последовательный порт для телетайпа, и параллельный, ты слышал про новый параллельный интерфейс? ИРПР называется, передача данных сразу по 8 линиям, плюс ещё куча служебных... (АИ) Пошли, сейчас я тебя со всеми познакомлю и всё покажу...
Рамеев прислушался к предложениям Берга. Тем более, у зеленоградских разработчиков действительно нашлось всё, что ему надо, практически в готовом виде. Дизайн серийного корпуса для нового вычислителя разработал один из авторитетов советского технического дизайна Иосиф Александрович Вайс, автор внешнего облика ленинградского трамвая ЛМ-57. В Кремле вычислитель показывали ещё во временном корпусе, склеенном вручную из плоских пластин, вырезанных из листа трёхмиллиметрового полистирола. (АИ)
Процессор 4004 разрабатывался специально для калькулятора и имел в системе команд всё, что требовалось. Поэтому на всю разработку у пензенской команды Рамеева ушло от силы три месяца. В середине декабря 1958 года «электронный Феликс» показали министру электронной промышленности Шокину. Александр Иванович «незаконнорожденное» изделие одобрил, и немедленно договорился через Шуйского о показе изделия Хрущёву.
В приёмной Первого секретаря ЦК начальник охраны Иван Михайлович Столяров попросил Рамеева снять крышку корпуса вычислителя, и лично убедился, что внутри нет ничего опасного. Только после досмотра Рамеева и Шокина пропустили в кабинет.
Когда Хрущёв увидел рамеевский вычислитель, в чёрном угловатом настольном корпусе из матового полистирола, со светящимся янтарно-жёлтым цветом плоским ЖК-экраном, на котором темнел одинокий «ноль», он вначале не поверил своим глазам.
— И это всё? А где шкафы с памятью, где все ваши диоды и транзисторы?
— Всё внутри, Никита Сергеич, — ответил Рамеев. — Это — простейший настольный вычислитель для инженера или бухгалтера, ему много памяти не надо. Мы ещё планируем прикрутить к нему последовательный выход на телетайп для печати и передачи данных, а также новый параллельный порт, чтобы подключать другую периферию. Но вычислитель и без этого уже работает. Попробуйте сами.
— А как? — спросил Хрущёв.
— Да элементарно, просто нажимайте клавиши.
Первый секретарь осторожно нажал клавишу с цифрой «2». На жёлтом экране высветилась чёткая чёрная двойка. Хрущёв, ободрённый успехом, довольно улыбнулся и нажал плюс. Экран мигнул.
— Плюс на экране не отображается, — пояснил Рамеев, — набирайте дальше.
Никита Сергеевич снова нажал клавишу «два» и экран снова мигнул.
— Теперь знак равенства, — подсказал Рамеев, — вот эта, большая клавиша.
Хрущёв нажал, и на экране появилась цифра «4».
— ЗдОрово! — Первый секретарь ЦК радовался, как ребёнок радуется новой игрушке. — Это ж как просто-то! Я ведь видел, как к современным ЭВМ программы пишутся, в этих, как их... В машинных кодах. Это ж вынос мозга. На перфоленту их набивают, в машину считывают...А тут — всё просто, проще некуда! Нажал кнопку, получил результат! Любая тётенька из планового отдела справится. Не сложнее, чем счёты.
Рамеев смущённо улыбался.
Никита Сергеевич был искренне восхищён лежащим перед ним на столе маленьким вычислителем. Ну, пусть не совсем уж маленьким, но всё же это не комната с десятком шкафов. Этот прибор наглядно демонстрировал правильность пути, выбранного пять лет назад.
Однако Хрущёв не мог не обратить внимание разработчиков на отдельные замеченные недостатки:
— Немного всё-так вас покритикую, Башир Искандарович. Я так понимаю, клавиатуру вы сделали из того, что было под рукой. Для опытного образца сойдёт, но для серии надо бы её немного улучшить, — Хрущёв несколько раз понажимал кнопки, набрав на экране многозначное число. — Вот. Нажатие кнопок надо бы сделать мягче и короче. Понимаете, ведь инженер, или там, бухгалтер, на этой машинке кнопки будет нажимать по 7-8 часов в день, всю неделю, и так — год за годом. Ему должно быть приятно нажимать на эти кнопки! А сейчас они слишком тугие, с ними воевать приходится.
— Сделаем, Никита Сергеевич, — отозвался Шокин.
— Если у самих не выйдет — найдите инженеров, которые вам помогут. И ещё. Вот мне на ВДНХ мобильный телефон с кнопками показывали, перед отправкой на выставку в Бельгию, — продолжал Первый секретарь. — Так у того телефона цифры 1, 2, 3 расположены наверху клавиатуры. А вы их почему-то внизу поставили. Зачем? Почему не сделать одинаково? Почему на телефоне, на пульте дистанционного управления телевизора 1, 2, 3 наверху, а у ЭВМ и вычислителя — внизу? (Хрущёв имеет в виду проводной пульт ДУ, которым оснащались некоторые топовые модели телевизоров). Давайте сделаем везде одинаковую раскладку, чтобы люди не путались. Ведь у нас скоро появится множество приборов с цифровой клавиатурой — банкоматы, домофоны, телефоны обычные и мобильные, игрушки с программным управлением. Что, везде кнопки по-разному делать будем? Чтобы людям жизнь мёдом не казалась?
Рамеев, хотел было возразить, что уже существует исторически сложившаяся традиция расположения цифр на клавиатуре ЭВМ. Но, поразмыслив, решил что Хрущёв в этом вопросе прав.
— Всё сделаем, Никита Сергеевич, — повторил Шокин.
— А можно взглянуть, что у него внутри? — попросил Хрущёв.
Под заворожённым взглядом Первого секретаря Башир Искандарович вывинтил 4 винта на основании и снял крышку корпуса.
— Да он же, считай, почти пустой! — удивился Никита Сергеевич.
— Клавиатура много места заняла, со своей платой, — пояснил Рамеев.
— А где ж мозги-то у него? В смысле, чем оно считает? — спросил Хрущёв.
— Вот эти три платы, — Рамеев указал на три маленьких платы, вставленных вертикально, контактами, расположенными на краю, в разъёмы на общей плате. — Это микросборка процессора 4004, это оперативная память, это постоянная. Вычислителю памяти надо значительно меньше, чем большой ЭВМ. Всего 40 байт ОЗУ и 256 байт постоянной памяти.
— Это что? Это и есть наш первый процессор? — спросил Никита Сергеевич.
— Да. Вот, сумели воспроизвести схему «концепта 4004», — ответил Шокин.
— А почему он не одной деталькой, а несколькими, на целой плате?
— Такое решение приняли для упрощения, — пояснил Шокин. — Использованы микросхемы малой интеграции, казалось бы, так должно быть дороже, однако, за счёт большего количества годных микросхем получается, наоборот, дешевле.
— И сильно больше процент годных? — поинтересовался Хрущёв.
— Примерно 40 процентов. Вместо одного-двух, как раньше.
— Обалдеть... И никаких тебе шкафов с лампами! — радовался Хрущёв. — И, главное, это ведь мы делаем! Мы, сами!
— Никита Сергеич, обратите внимание, — произнёс Шокин. — В этой небольшой разработке собраны вместе самые последние из освоенных нами технологий. Не только процессор. Прежде всего — жидкокристаллический индикатор.
Про жидкие кристаллы и их значение для развития электроники Хрущёв помнил, но никак не ожидал увидеть жидкокристаллические индикаторы советского производства так быстро.
— Это мы сами делаем? Серийно? — изумился он.
— Сами, но, пока не серийно. Это лабораторный образец, — ответил Шокин. — Только в этом году пущен завод по производству поляризационных плёнок, сейчас изготавливается и уже частично проходит отладку и испытания автоматическая линия для серийного производства жидкокристаллических индикаторов. В следующем году развернём серийный выпуск.
— На серийный завод обязательно приеду посмотреть, — сказал Никита Сергеевич.
— Второй важнейший элемент — светодиодная подсветка, — Шокин указал на линейку жёлтых светодиодов позади жидкокристаллической матрицы. — Вот этот янтарный свет — это светодиоды. Тут важно, что у СССР имеется патент N12191 от 1929 г. на световое реле на основе полупроводниковых источников света, выданный нашему физику Олегу Владимировичу Лосеву. Он же, кстати, изобрёл детекторный радиоприёмник.
— Он жив? — спросил Хрущёв.
— Нет, к сожалению, умер в Ленинграде, в блокаду, в 1942 году.
— Жаль. Очень жаль. Но патент — это хорошо, это замечательно. Наличие патента, пусть даже с вышедшим сроком действия, это возможность в будущем доказать наш приоритет, — сказал Хрущёв. — Обязательно запатентуйте светодиод и жидкокристаллический индикатор в США и европейских странах. (В реальной истории светодиоды в США вплоть до 70-х гг именовались в обиходе Losev Light — «Свет Лосева». Т.к. патент истёк, а коммерческое использование первыми начали американцы, теперь изобретателем светодиодов считается Ник Холоньяк).
— Уже сделано, — ответил Шокин. — Запатентовали, и не только их. Вот ещё одна новейшая разработка — импульсный полупроводниковый понижающий источник питания. Преобразует переменный ток в постоянный, без обычного здоровенного трансформатора.
— Я как раз спросить хотел, где же трансформатор, — улыбнулся Хрущёв.
— Вот он, видите, совсем маленький, за счёт высокой частоты удалось уменьшить размеры, — ответил Шокин. — Импульсный источник питания тоже запатентовали.
— Надо же, такая маленькая штуковина, а сколько в ней всего нового и прогрессивного собрано, — задумчиво произнёс Первый секретарь, разглядывая калькулятор. — А светодиоды серийно делаете?
— Пока мелкими партиями на лабораторной аппаратуре, и только жёлтые, красные и оранжевые, — ответил Шокин. — Сейчас ведётся работа по созданию синих светодиодов, нам Мстислав Всеволодович Келдыш подкинул идею резонансного удвоения частоты инфракрасных светодиодов, за счёт этого рассчитываем сделать дешёвые синие светодиоды высокой яркости. Также, если к такому синему светодиоду добавить слой излучающего люминофора, можно будет сделать белые светодиоды, пригодные для освещения помещений. Описание конструкций, схемы и применяемые материалы нам передали. Но это задача на будущее.
— Очень здОрово! Исключительно важная работа, — сказал Хрущёв, любуясь угловатым чёрным корпусом вычислителя. — Когда рассчитываете его в серию запустить?
— В следующем году запустим, Никита Сергеич, — уверенно пообещал Шокин.
— Точно?
— Если Берг не подведёт.
— Что там с его минифабрикой?
— Первый экспериментальный образец выдаёт продукцию, — с удовлетворением доложил министр. — Тут ещё проблема есть — для управления минифабрикой нужна ЭВМ. УМ-1НХ у Староса пока не готова, пришлось ставить в качестве управляющей машины «Урал-1» Башира Искандаровича. Представляете, 75 квадратных метров площади!
— Почему сразу не доложили? — вскинулся Хрущёв.
— Никита Сергеич! — взмолился Шокин. — Линию всего пару месяцев как отладили, люди ночами не спали, на ушах стояли, дело-то новое! Точной механики куча, то одно глючит, то другое заело!
Хрущёв придавил клавишу селектора на телефоне:
— Григорий Трофимыч, машину мне организуй, в Зеленоград съездить. Сейчас.
Уже на бегу Шокин черкнул на листке несколько цифр и сунул Шуйскому:
— Григорий Трофимыч, позвоните Бергу в Зеленоград, пусть хоть большой срач со столов приберут. Опять ураган «Никита» разбушевался...
Он выбежал из приёмной, догоняя спешащих по коридору Хрущёва и Рамеева. Никита Сергеевич застёгивал пальто на ходу.
Шуйский предупредил, и в КБ-2 успели немного подготовиться. Минифабрика деловито щёлкала манипуляторами внутри герметичных камер, сквозь иллюминаторы на некоторых из них можно было контролировать процесс визуально. Рядом на столах выложили готовые интегральные схемы, ферритные кубы памяти, над которыми работал Старос.
До появления полупроводниковых микросхем памяти существовало много вариантов организации ОЗУ — электронные лампы, потенциалоскопы, магнитные барабаны. Все они были медленными, дорогими, тяжёлыми, занимали много места.
Первым прорывом стала твистор-память. Сначала её получали, обматывая медный провод пермаллоевой лентой, после чего он запаивался в полиэтилен. Кабель делали на специальных станках, тысячами километров и относительно дёшево. В 1958 технологию упростили, вместо намотки слой пермаллоя стали наносить гальваническим способом. Эта разновидность получила название «память на плакированном проводе» — ППП. Твистор и ППП работали быстрее, чем память на лампах, электронно-лучевых трубках или ртутных линиях задержки. Они были недороги, но места занимали по-прежнему много.
Параллельно была разработана память на ферритовых сердечниках. Она лучше полупроводниковых схем выдерживала сложные условия космического пространства, благодаря чему применяется в виде кубов памяти в космических и ракетных разработках до сих пор.
Однако такая память изготавливалась вручную и по сложности напоминала трёхмерную кольчугу — множество крохотных ферритовых колечек, переплетённых проводами. Это было тяжело, дорого, и для применения в космосе напрямую не годилось. Ферритная память работала медленнее чем твистор и ППП, при работе ферритные колечки сильно нагревались.
В 1958 году появилась и тонкоплёночная память, на вид напоминающая печатную плату, но к концу года она ещё не получила широкого распространения.
Старос и Берг выбрали в качестве прототипа куб памяти на многоотверстных ферритовых пластинах (МФП), предложенный ранее американским ученым Я. Райхманом. Первые же публикации об этой новинке, появившиеся во второй половине 50-х годов в американских журналах, были найдены Старосом и Бергом во время их еженедельных посещений БАН — библиотеки Академии наук.
Они разработали интегральную ферритовую память, где основной частью была многоотверстная ферритовая пластина с нанесёнными на неё печатными проводниками, заменяющими ручную прошивку кубов на тороидальных сердечниках.
Райхман использовал литую пластину с отверстиями, тогда как Старос и Берг применили прессованную, в которой отверстия формировались в процессе ультразвуковой прошивки. Куб памяти получался относительно небольшим, что позволяло использовать его в составе БЦВМ.
