1500py470 (1500py470) wrote,
1500py470
1500py470

Техническая база ИТМиВТ

Стоит прочитать воспоминания Новикова о делах ИТМиВТшных в конце 50-х и 60-х годах, чтобы более правильно воспринимать обстановку в мире, и ИТМиВТ в частности, чтобы понимать в каких условиях создавалась тогда техника, букв много, но оно того стоит. Возможно этот текст объяснит читателям страсть сотрудников ИТМиВТ к индуктивностям, и расскажет о роли отца основателя этой школы г. Зимина, о становлении такой фирменой школы, теории и практике их (индуктивностей итп) применения в средствах ЭВТ того времени.


Техническая база

А. А. Новиков, д.т.н.

Отсутствие нормативного определения термина "техническая база" и свобода творчества в жанре "научно-технические воспоминания" дают возможность в данном случае применять расширенное толкование этого термина, считая технической базой все, что нельзя отнести в области ЭВМ к архитектуре и программам. Это позволяет мне, во-первых, пользоваться своими воспоминаниями почти из сорока лет жизни, связанных с ИТМ и ВТ, во-вторых, надеяться, что никто не заподозрит меня в желании быть причисленным к когорте "отцов-основателей" как Института, так и какого-либо фундаментального раздела вычислительной техники, и, в-третьих, оставить возможность другим итээмовцам написать "воспоминания" по разделам "Элементная база", "Тонкопленочная... ", "Магнитомягкая... ", "Магнитожесткая... ", "Печатная... ", "Непечатная...".

Техническая база Института начала создаваться с первых дней его основания, как только потребовалось перейти от идей, мыслей и слов о математических машинах к делам. Уже в 1952 г. нашей группе студентов МФТИ показали в залах Института на Ленинском проспекте ряды высоких шкафов БЭСМ, которые были забиты сотнями вентилей и триггеров, сопротивлениями, конденсаторами, катушками индуктивности, радиолампами, были также магнитные барабаны внешней оперативной и штеккерные пульты постоянной памяти. Нам показали и комнаты, где завершалась наладка устройств оперативной памяти на ртутных линиях задержки и на электронно-лучевых трубках (потенциалоскопах), и, что самое интересное, комнату, где на специальном стенде проходили электротермотренировку (ЭТТ) лампы перед их установкой в ЭВМ (было бы приятно и полезно увидеть в Институте сегодня комнаты со стендами, где проходят ЭТТ компоненты создаваемых машин). Вдоль шкафов БЭСМ прохаживался инженер и большим деревянным молотком постукивал по элементам, а в проходах часто можно было видеть подпрыгивающих молодых инженеров-наладчиков, поскольку при этом выявлялись ненадежные контакты. Затем в узлах ЭВМ появились полупроводниковые диоды, ферритовые сердечники и матрицы памяти, а также специально заказанные Институтом радиолампы повышенной надежности.

О людях и делах того поколения есть, что вспомнить ветеранам Института В.В.Бардижу, П.П.Головистикову, В.Н.Лауту, А.А.Соколову, В.И.Рыжову, В.С.Чунаеву, О.К.Щербакову и др. А молчаливых "живых свидетелей" - настоящие вентили, триггеры, матрицы памяти БЭСМ можно увидеть в музее Института.

Начальником группы элементов был В.А.Зимин, который несколько лет читал лекции студентам МФТИ, написал и издал в 1962 г. пухлую (740 стр.) книгу "Электронные вычислительные машины" (до этого были книги по отдельным ЭВМ - "БЭСМ", "М-2"), которая в основном содержала сведения о технической базе машин того времени. О научных занятиях В.А.Зимина ходили легенды - он долго пытался экспериментально доказать наличие усиления импульсных сигналов по мощности при прохождении схемы, состоящей только из трансформатора и полупроводниковых диодов, на лекциях подчеркивал важность положения, что "электрон - это не вектор", в публикациях утверждал, что "катушки индуктивности предназначены в основном для сокращения времени скачка электронных схем". Студенты кафедры "Математические машины", избалованные аксиоматическим изложением курсов в МФТИ (тт. Б.А.Бабаян, Д.А.Кузмичев, В.И.Мараховский, И.К.Хайлов, Д.Ф.Шапошников и др.), обратились к заведующему кафедрой Сергею Алексеевичу Лебедеву с просьбой освободить их от лекций В.А.Зимина и добились своего.

К нашей группе студентов в ИТМ и ВТ была прикреплена инженер-электронщик Елена Петровна Ландер. Под ее руководством на третьем курсе каждая пара студентов изготовила и настроила свой собственный осциллограф (включая намотку высоковольтных трансформаторов питания). Елена Петровна, симпатичная молодая женщина небольшого роста, замечательный человек, обладая большими знаниями и опытом, хорошим упрямством и требовательностью, успешно руководила группами мужчин при проведении самых пионерских исследований и разработок - память на линиях задержки, первые в стране элементы ЭВМ на транзисторах, элементы и узлы ЭВМ на СВЧ-параметронах.

Появление миниатюрных радиодеталей и ламп различного типа, а также полученный при создании БЭСМ опыт позволили развернуть работы одновременно по нескольким направлениям технической базы лампового поколения итээмовских машин. На "пальчиковых" лампах разрабатывались "потенциальные элементы" со схемами, подобными схемам первой БЭСМ, для новых моделей БЭСМ, а также "динамические элементы" на блокинг-генераторах с запоминающими емкостями, которые были предложены П.П.Головистиковым и разработаны под его руководством для универсальной ЭВМ М-20. В это же время в ИТМ и ВТ была образована Лаборатория 2 (под руководством Д.Ю.Панова) для разработки специализированных ЭВМ. Потенциальные элементы для первого специализированного вычислительного устройства, разработанного под руководством В.С.Бурцева и Г.Т.Артамонова, были созданы с использованием особо миниатюрных ламп типа "Жёлудь", а для следующего - на "динамических элементах", схемы которых подобны схемам М-20.

Мне посчастливилось приобщиться к первому поколению ЭВМ - участвовать в их наладке и эксплуатации. Группа "желторотых": Г.И.Гришаков - 5 курс МФТИ, А. А. Новиков - 6 курс МФТИ, Л.Д.Родина (теперь Крылова) - совсем свежий инженер, под руководством Валентина Сергеевича Чунаева, который не сильно ограничивал инициативу и энтузиазм "желторотых", настроила специализированное устройство после возвращения его останков с подмосковных испытаний и провела многомесячные полигонные испытания под Курском. Вывод информации из устройства производился фотографированием с экрана электронно-лучевой трубки, а для скоростной сушки кинопленки после проявления предназначался чистый спирт. Участники группы будут всегда вспоминать подробности "Курской эпопеи", когда им довелось испытать чувство гордости за выполняемое дело, ответственности за достойное представительство Академии наук СССР на испытаниях, собственной важности хотя бы оттого, что заслуженные летчики на новейших самолетах почти всегда безропотно совершали по их пожеланию серии головокружительных виражей "для науки". Хорошо бы руководителям почаще вспоминать (и делать выводы) о том, как много в те годы доверяли молодым и как мало отечественная вычислительная техника отставала от передового уровня США.

Разработка, наладка и эксплуатация специализированных ЭВМ - это трудные, интересные и памятные годы жизни многих сотрудников ИТМ и ВТ, которые обросли своими легендами, песнями, анекдотами, триумфами и трагедиями. Нужно обязательно записать воспоминания участников этих дел. Что касается технических подробностей, то, по-видимому, наиболее осведомленными об этом сотрудниками ИТМ и ВТ в настоящее время являются Е.А.Кривошеев, который был одним из ведущих разработчиков и наладчиков, а также В.С.Чунаев - ведущий по технической базе. Особенно впечатляющими проявлениями этой базы были довольно частые мощные разрушительные взрывы крупных радиоламп в формирователях магнитной памяти, а наиболее эффектными проявлениями архитектурно-математических принципов - многоголосная "серьезная" музыка, которая исполнялась (на динамики выводились сигналы с различных точек арифметического устройства) по программам, написанным А.М.Степановым. Эта музыка исполнялась при визитах президента АН СССР А.Н.Несмеянова и некоторых высоких зарубежных гостей (шаха и шахини Ирана, генерального секретаря ООН).

ИТМ и ВТ всегда отличался очень широким спектром исследований в области технической базы. Как только появились первые транзисторы (весьма несовершенные точечные и сплавные германиевые приборы), начались работы нескольких групп по созданию на их основе элементов ЭВМ. Эти работы послужили фундаментом создания нескольких направлений технической базы 2-го поколения ЭВМ, представителями которого являются: первая отечественная ЭВМ на транзисторах БЭСМ-4 (архитектурный аналог БЭСМ-2), разработанная СКВ ИМ и ВТ под руководством О.П.Васильева и в течение 1962-1966 гг. серийно выпускавшаяся промышленностью; БЭСМ-6 по праву признанная выдающимся достижением отечественной вычислительной техники; специальная ЭВМ, обеспечивающая решение ряда важнейших научных проблем. Одновременно была разработана серия феррит-транзисторных элементов (В.И.Рыжов, Ю.В.Никитин, Г.Г.Карабутов, М.М.Фадеев), которые успешно использовались в подсистемах ввода-вывода информации. Широко и основательно развивались устройства магнитной оперативной памяти (на ферритовых сердечниках, биаксах, тонких магнитных пленках, слоистых матрицах и др.). В этих работах принимали участие: В.В.Бардиж, В.В.Кобелев, В.Н.Лаут, В.Ф.Петров, А.С.Федоров, М.Д.Великовский, В.В.Калашников и другие сотрудники Института.

Наряду с опытно-конструкторскими работами в ИТМ и ВТ проводились многочисленные научно-исследовательские и поисковые работы, среди которых вспоминаются исследования, связанные с применением СВЧ-параметронов (Е.П.Ландер и др.), туннельных диодов (Л.А.Любович, Ф.П.Галец-кий и др.), криотронов (В.Я.Контарев, Р.А.Ченцов и др.).

Для того, чтобы создавать ЭВМ на транзисторах, в СКБ ИТМ и ВТ был организован участок и освоена технология изготовления односторонних и двусторонних печатных плат, а для использования высокого быстродействия схем на туннельных диодах начались работы по исследованию плат с по-лосковыми высокочастотными линиями. Душой (и руками) участка изготовления печатных плат стала Т.А.Банщикова, знающий специалист-химик, добрый и внимательный руководитель, человек, умеющий много сделать своими руками и болеющий за дело, Л.А.Любович, опытный инженер-электронщик, взялся за организацию первого производственного участка изготовления печатных плат и сделал это основательно и умело, заложив тем самым основы тех достижений в теории и технологии прецизионных многослойных печатных плат, которыми гордится в настоящее время ИТМ и ВТ. Он создал творческое, трудолюбивое и компетентное ядро коллектива "печатников", организовал вместе с А.А.Грызловым разработку и изготовление технологической линейки, наладил связи со смежниками.

Переход к применению сверхпроводниковых элементов (криотронов) в конце 50-х годов казался очень обещающим и близким к использованию в больших ЭВМ. ИТМ и ВТ объединился с МГУ в решении проблем реализации сверхпроводниковых ЭВМ и создал в филиале Института по Сыромятническому проезду крупное даже по современным меркам, хорошо оснащенное криогенное хозяйство, обеспечивающее охлаждение исследуемых элементов и узлов ЭВМ до температур жидкого гелия. Группа под руководством Р.А.Ченцова осуществляла исследования по проводным кри-отронам, а в последующие годы по технологии изготовления схем на пленочных криотронах, элементов на основе туннельных и мостиковых контактов Джозефсона. В настоящее время она ведет исследования по стробоскопическому преобразователю на основе квантового интерферометра и высокотемпературной сверхпроводимости (В.П.Андрацкий). В первые годы эта группа включала достаточно много талантливых молодых людей, некоторые из них перешли затем в другие организации для работы по сверхпроводниковой электронике. Существующая сейчас в ИТМ и ВТ маленькая группа "криоэлектронщиков" имеет необходимые знания, опыт экспериментальных и расчетных работ, что позволяет Институту без больших затрат находиться на уровне современных знаний в области криоэлектроники, которая еще может сыграть свою важную роль в вычислительной технике.

Считая, что техническая база для будущих ЭВМ имеет определяющее значение, Сергей Алексеевич Лебедев осуществил ряд крупных решений по ее развитию:

группы исследователей новых принципов создания элементов и узлов ЭВМ были объединены в большой отдел, под руководством П.П.Головистикова, одного из ближайших соратников С.А.Лебедева;
после появления гибридных интегральных микросхем В.С.Чунаеву было поручено осуществлять тесное взаимодействие с соответствующими предприятиями Минэлектропрома, были созданы группы исследователей по самым передовым тогда направлениям микроэлектроники, включая технологии электронно-, ионно- и лазерно-лучевой обработки (С.В.Бутрим), тонкопленочную (Ю.А.Радионов), на основе химических, гальванических и плазменных процессов (Э.В.Гертман), а также полупроводниковую интегральную технологию (М.А.Королев);
было запланировано проектирование и строительство для ИТМ и ВТ еще одного здания на территории по Ленинскому проспекту с целевым назначением - создание технической базы перспективных ЭВМ.
Несколько лет в Институте расцветал "технический романтизм". Даже такой реалист, как Сергей Алексеевич Лебедев, поддался магическому воздействию "лучевой технологии".

Он опубликовал в газете статью с очень оптимистическим прогнозом о скорой реализации полностью автоматического "лучевого" изготовления устройств отечественных ЭВМ. В подвале здания по Сыромятническому проезду (нужны были надежные фундаменты) появились многочисленные и разнообразные электронно-лучевые, лазерные и вакуумные установки, реактивные камеры, баллоны с различными газами, шлифовальные и полировальные станки и многое другое. Но главное, появились увлекающиеся до азарта молодые самоотверженные исследователи-романтики. Были налажены отношения со многими организациями в смежных отраслях и с ВУЗами.

В группах лучевой технологии проводились (иногда по необходимости с изобретательностью М. Фарадея, Т.Эдисона или О.Бендера) очень интересные эксперименты: электронно-лучевое и лазерное создание микрорисунков на различных пленках путем фрезерования, локального реактивного высаживания пленок из газовой среды, изменение их физико-химических свойств под действием излучения, бесконтактное определение электрических потенциалов в контрольных точках пленочных схем и многое другое. О ведущихся разработках и интересных людях того времени в ИТМ и ВТ, связанных с физико-технологическими направлениями микроэлектроники, могут рассказать сотрудники Института - В.С.Чунаев, Ю.Д.Болотовский, Д.Н.Вележев, В.Н.Пырченков и др. В конце 60-х годов работы по лучевой технологии в Институте были свернуты, а большая часть экспериментальных установок подарена МИЭМу. Для объяснения этого потребуется сделать экскурс в историю развития технической базы ЭВМ.

За прошедшую четверть века лучевая технология в мировой микроэлектронике не получила той решающей роли, которую ей предсказывали. Практически широкое использование нашли только лазерная подгонка резисторов в гибридных схемах и ионное легирование полупроводников (широким пучком, а не лучом), электронно-лучевая технология заняла относительно небольшую долю в производстве промежуточных фотооригиналов (ПФО) и лишь в некоторых фирмах используется для непосредственного экспонирования резиста на кремниевых пластинах при изготовлении полузаказных БИС. Основным остается пока применение лучевых установок для самых разнообразных исследований в микроэлектронике. Причинами этого является очень большая стоимость, малая надежность и невысокая производительность лучевых методов последовательной реализации элементов микросхем по сравнению с оптическими "параллельными" методами. Лучевая технология может быть эффективной только в сочетании с другими разнообразными технологическими возможностями микроэлектроники. Отсутствие таких возможностей в Институте и явилось главной причиной практической бесплодности "лучевого" направления. Создавать весь комплекс полупроводниковых технологий в Институте не представлялось необходимым и целесообразным с учетом принимаемых в стране мер по развитию электронной промышленности.

Сейчас это положение уже не кажется бесспорным. Ведущие зарубежные фирмы по вычислительной технике пошли по пути создания в своем составе мощных отделений полупроводниковой электроники и технологии, начали быстрыми темпами создавать собственное производство микросхем, а также некоторого специального технологического оборудования и материалов. Как знать, может быть, большая дальновидность одних и смелость других в освоении новой технической базы ЭВМ, которые были бы проявлены Институтом в начале 60-х годов, когда полупроводниковая электроника только создавалась, обусловили бы совсем другое состояние отечественной вычислительной техники в настоящее время. Объединение Института и предприятий, которые имели возможность развивать микроэлектронику, могло бы предотвратить возникновение существующего опасного межведомственного барьера, позволило бы сохранить и развить ростки отечественной лучевой технологии, которая по тем временам находилась на передовом мировом уровне и обеспечила бы сейчас возможность реализации необходимого для ЭВМ большого числа типов заказных БИС и СБИС.

Новый корпус ИТМ и ВТ на Ленинском проспекте, который проектировался и строился в 1963-1967 г.г., предназначался целиком для размещения подразделений, разрабатывающих перспективную техническую базу ЭВМ. Непосредственное руководство по технологическому сопровождению проектирования и строительства корпуса было возложено на В.С.Дунаева. Необходимо было подготовить, согласовать с множеством организаций и оформить техническое задание на корпус, определить размещение технологических участков и подразделений, требования к помещениям и инженерному обеспечению, перечни оборудования и их характеристики, исходные планировки размещения оборудования и коммуникаций.

Надо было в процессе проектирования и даже строительства постоянно работать с проектировщиками, отвечать на их бесконечные вопросы о технологических процессах создания ЭВМ, которые и для специалистов по ЭВМ оставались в тумане множества вариантов, личных предубеждений, железного занавеса зарубежных секретов и рекламных талантов авторов изобретений. Необходимо было "идти навстречу" возможностям и (не)желаниям строителей. Было бы очень интересно отыскать те задания, планировки и описания предполагаемых технологических процессов, которые составляли вместе с В.С.Дунаевым руководители и ведущие исполнители по отдельным направлениям, и сравнить с реальностью.

В новом корпусе исходным проектом предусматривалось разместить на двух этажах микроэлектронную (лучевую, тонкопленочную и др.) технологию, еще на двух - технологию перспективных запоминающих устройств (на магнитных пленках и др.), а на пятом этаже - технологию оптических ЭВМ. О последнем из указанных направлений мне особенно приятно вспоминать.

Было несколько обстоятельств, которые привели меня в конце 1962 г. к исследованиям по созданию оптических вычислительных устройств. Во-первых, изучение задач обработки радиолокационной информации, с чем были связаны шесть первых лет работы, включая диплом и кандидатскую диссертацию, навело на мысль решать их оптическими методами, поскольку физические основы формирования и преобразования радиолокационных и оптических сигналов одинаковы, а потоки информации, как правило, носят многоканальный характер. Во-вторых, в оптике только что появились новые фундаментальные достижения (лазеры, светодиоды, волоконные проводники света). При этом в Институте еще не было какой-либо исследовательской группы по оптической обработке информации, а вокруг уже начинался "оптический бум".

С.А.Лебедев и В.С.Бурцев в начале 1963 г. создали группу исследований по оптическим ЭВМ в Лаборатории 2 и доверили мне руководить ею. Первыми сотрудниками группы были выпускники МФТИ С.А.Раскутин и В.И.Перекатов, а также молодой инженер Ю.К.Камочкин, который перед этим работал в Институте в группе К.К.Рейдика по разработке больших экранов отображения информации (даже этим занимались в Институте). В последующие годы группа быстро росла, ее основу составляли инженеры-выпускники МФТИ В.Г.Андрющенко, А.А.Вербовецкий, А.В.Крутиков, В.Г.Митяков, А.И.Федоров, В.Б.Федоров, В.В.Цветков, И.А.Шилов, Б.М.Юрчиков; из других ВУЗов - В.К.Гусев, В.Н.Мицай, М.Д.Рослова, а также технологи и техники - В.И.Алексеев, К.Я.Кулакова (Федорова), Е.П.Лобанов и др. Некоторое время в группе работал Ю.М.Гальский - красивый представительный спортивный мужчина средних лет, который пользовался вниманием многих женщин и был идеальным для "безусого коллектива" сотрудником для "завязывания знакомства" с предприятиями, организациями и ведомствами.

Внимание к оптоэлектронике было оправданным, поскольку она обладает рядом выдающихся качеств, которые сулили переворот в вычислительной технике: даже простейшие оптические компоненты (линзы, зеркала, фотопластинки) обеспечивают передачу и запись/считывание информации параллельно по очень большому числу каналов; несколько "наполненных информацией" световых потоков могут распространяться в одном и том же пространстве, никак не мешая друг другу; несущая частота световых сигналов очень велика, что может обеспечить полосу пропускания, необходимую для передачи импульсов с фронтами 10" - 10"2 с; световые импульсы могут распространяться по волокнам с жилой диаметром всего около одного микрона; существует несметное количество эффектов взаимодействия света с веществом, в том числе зависящих от электрических, магнитных, оптических, корпускулярных и прочих воздействий на вещество, среди которых наверняка найдутся эффекты, необходимые для создания устройств ЭВМ; в атомах и молекулах существуют устойчивые дискретные уровни энергии, которые можно принять за состояния "0" и "1" сверхминиатюрных элементов, переход между уровнями может осуществляться световыми квантами; голограмма может полностью сохранять информацию даже при повреждении многих ее частей ("как в мозге").

Такие и подобные им соображения, сведения о новых крупных достижениях в области квантовой электроники, топографии, нелинейной оптики и др., появлявшиеся время от времени сообщения о разрабатываемых (или даже реализованных) оптических ЭВМ со сказочной производительностью или ёмкостью памяти, огромное число фирм (таких как IBM, RCA) и лабораторий, в которых начались исследования по оптическим ЭВМ, - всё это обусловило возникновение ряда ажиотажных ситуаций вокруг этого направления. Эти ситуации в 60-х годах имели размах, подобный тому, какой недавно наблюдался в связи с открытиями высокотемпературной сверхпроводимости и низкотемпературного "термояда".

Большое значение проведенных в Институте работ по оптическим ЭВМ состояло в том, что на основе изучения и собственных исследований Институт своевременно давал научно обоснованную оценку реального и мифического в оптической обработке информации. Учитывая большой авторитет академика С.А.Лебедева и его высокую компетентность, эти оценки существенно повлияли на принимаемые вышестоящими организациями решения по распределению средств и других ресурсов на различные научные направления. Поскольку за становление направления оптических ЭВМ брались такие люди, как академик АН СССР Н.Г.Басов, академик АН ГССР В.В.Чавчанидзе, И.Н.Букреев, являющийся ныне первым заместителем председателя Госкомитета по вычислительной технике и информатике, которые ставили задачи с широким размахом, то достаточно трезвые оценки Института по вопросам оптических ЭВМ помогли сберечь, по-видимому, сотни миллионов рублей.

Очень большую полезную деятельность по оптической обработке информации одним из первых в стране в конце 50-х годов развил Институт кибернетики (ИК) АН ГССР под руководством В.В.Чавчанидзе. Там было организовано производство оптических волокон и разнообразных изделий на их основе (упорядоченных жгутов, шайб, фоконов), широко проводились исследования по фотоприемникам, оптронам, фотохромным материалам для оптической памяти, а также по архитектурным принципам оптической обработки информации ("цветовое" кодирование, картинная логика). Сотрудники ИТМ и ВТ на начальном этапе становления группы оптических устройств посещали ИК АН ГССР и узнавали много интересного. Руководители Института кибернетики убедили самых влиятельных заказчиков, что при определенной помощи (финансирование, подключение других предприятий, строительство и оборудование новых зданий) они в короткие сроки создадут оптические супер-ЭВМ с рекордными параметрами. Для большей убедительности делались ссылки на особую секретность американских разработок по оптическим ЭВМ, поскольку "оптический стратегический шантаж (сверхмощные опто-ЭВМ) будет сильнее атомного шантажа (бомбы и ракеты)", а также на возможность и необходимость создания совсем новых принципов обработки информации на оптической основе, так как "новое вино не разливают в старые бурдюки". Проходило некоторое время, и предлагалось разработать супер-ЭВМ с еще лучшими параметрами при условии увеличения первоначально заданных сроков прежнего проекта и объемов выделяемых ресурсов. После нескольких таких корректировок в ИК АН ГОСР начали направлять комиссии от АН СССР и заказчика, чтобы выяснить состояние дел, оценить очередные предложения и запросы Института. От ИТМ и ВТ, ведущего академического НИИ по вычислительной технике, в комиссии включали меня. Это были незабываемые дни на гостеприимной грузинской земле.

После организации группы по оптическим ЭВМ всего за несколько месяцев ИТМ и ВТ установил связи со многими ведущими предприятиями страны, которые могли делать компоненты и узлы для оптических устройств - Государственный оптический институт, Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе, ВНИИ стекловолокна и др. Однако, очень скоро нам стало понятно, что оптроны и световолоконные провода не перевернут вычислительную технику. Но тут в Физическом институте АН СССР (ФИАН) и на фирме IBM были созданы первые полупроводниковые квантовые генераторы (ПКГ) - лазерные диоды, которые революционно изменили положение.

ПКГ - уникальные приборы, квантовое усиление света происходит в них при питании электрическим током от низковольтного источника, они могут иметь размеры, измеряемые микронами, близкий к 100% КПД преобразования электрической энергии в световую, прямую модуляцию света изменением электропитания с инерционностью до 1010 - 1011 с. Особенно интересно, что с помощью микроэлектронной технологии можно создавать в полупроводниках интегральные структуры с большим числом оптически связанных областей, которые обеспечивают или квантовое усиление света, или "насыщаемое" внешними сигналами поглощение, или передачу и размножение световых импульсов. Генерация света лазерным диодом может быть прекращена путем введения в него световых сигналов от одного или нескольких внешних лазерных диодов, что дает возможность реализовать все необходимые для ЭВМ логические функции.

Через несколько дней после появления сведений о ПКГ по договоренности между С.А.Лебедевым и Н.Г.Басовым сотрудники оптической группы ИТМа и Лаборатории квантовой радиофизики ФИАНа начали самое тесное сотрудничество. От ФИАНа участвовали П.Г.Елисеев, В.Н.Морозов, В.В.Никитин, Ю.М.Попов, В.Д.Самойлов и др. Хотя из почти тридцати прошедших лет только около трех лет было связано в ИТМе с большими надеждами на квантово-оптические ЭВМ, до сих пор сохраняются дружеские, взаимоуважительные отношения между теми, кого объединили вначале научные интересы по применению ПКГ.

Сотрудничество со многими предприятиями и азарт молодых исследователей приносили свои плоды: организация в ИТМе технологического участка по изготовлению ПКГ; создание установок для автоматизированного снятия характеристик ПКГ при температуре жидкого азота, в том числе установки для регистрации формы световых импульсов с разрешением около 1010 с; освоение впервые в стране микроэлектронной технологии создания лазерных приборов с многозвенными структурами, которые могли служить макетами логических элементов, и с несколькими полосковыми лазерами на одном кристалле для оптических ЗУ; создание манипуляторов для установки двух лазерных диодов или лазера и волокна световода с микронной точностью при экспериментах; первая отечественная и одна из первых в мире публикация (в ЖЭТФ) по экспериментальному изучению эффективного оптического взаимодействия двух лазерных диодов, расположенных с точностью в несколько микрон (П.Г.Елисеев, А.А.Новиков, В.Б.Федоров).

В Институте была предложена идеологически замкнутая концепция построения логических устройств на интегральных многозвенных полупроводниковых лазерных структурах с тактированным питанием, а также вариант сверхбыстродействующей памяти на оптических линиях задержки с большим числом параллельных каналов. Подобными работами занимался ФИАН и другие организации.

В 1965 г. на основе экспериментальных данных и оценок, исходя из появившейся теории ПКГ, нами уже был сделан вывод о том, что квантово-оптические логические схемы не выдержат конкуренции с интегральными схемами на транзисторах из-за существенно большей рассеиваемой мощности при одинаковом быстродействии и несравненно большей сложности реализации узлов и устройств. Мне запомнилось небольшое по составу участников совещание у президента Академии наук СССР академика М. В. Келдыша. На совещании рассматривались предложения Н.Г.Басова о необходимости срочного и мощного расширения фронта работ по созданию ЭВМ на полупроводниковых лазерных элементах с выделением больших средств для строительства и оснащения в ФИАНе специального корпуса, с подключением предприятий промышленности к созданию специальных производственно-технологических установок и контрольно-измерительной аппаратуры. Сергей Алексеевич Лебедев (он взял меня в качестве консультанта) спокойно рассказал о возможностях и перспективах ЭВМ на транзисторах и интегральных схемах, задал несколько квалифицированных вопросов по ПКГ, после чего стало ясно, что предложение об увеличении затрат на квантово-оптические ЭВМ является преждевременным.

Главным предметом разработок оптической группы Института с 1964 г. стала память. Хотя от особо заманчивой и престижной цели (создание основ принципиально нового поколения ЭВМ - оптического) пришлось отступиться, но важность более реальной задачи - создания быстродействующей памяти очень большой емкости - тоже была достаточно велика. Соответствующие работы широко велись за рубежом и были начаты в нашей стране (в ИК АН ГССР и ВИНИТИ). Исследования по постоянному опто-электронному ЗУ на основе электронно-лучевой трубки, проводимые по заданию ИТМ и ВТ в Институте кибернетики АН ГССР, вела М.П.Сычева.

Достоинствами оптических методов хранения, записи и считывания информации являлись: возможность иметь сверхвысокую плотность записи на плоском носителе (до 107 бит/см2) и в объемном носителе (до 1010 бит/см3); отсутствие необходимости "прошивать" носитель какой-либо системой проводов для записи и считывания; возможность одновременной записи и считывания по очень большому количеству каналов без взаимных помех между ними. Основными узлами оптоэлектронного ЗУ с произвольной выборкой информации (ОЭЗУ) были: устройство оптической выборки по заданному адресу, носитель (накопитель) информации, многоканальный фотоприёмник считывания и специальные оптические системы для размножения и сведения световых потоков между носителем и узлами записи-считывания.

В течение поискового этапа работ (1964-1968 гг.) и в первые годы НИОКР по созданию ОЭЗУ оптической группой ИТМа с участием многочисленных контрагентов проведено исследование большого числа разнообразных вариантов указанных узлов ОЭЗУ. Среди устройств оптической выборки были основательно проработаны: дискретные дефлекторы луча на электрооптических модуляторах Поккельса и двоякопреломляющих кристаллах (работа проводилась совместно с НИИ "Полюс"), на обычных и квантовых электронно-лучевых трубках (ФИАН), на матрицах светодиодов и диодных лазеров, на основе специальных оптико-механических систем (ГОИ, ЛОМО).

В качестве носителей были исследованы органические фотохромные пленки (НИОПиК), специальные фотоэмульсионные материалы (НИКФИ), пленки металлов и красителей для термооптической записи, а также рассмотрены многие другие материалы (магнитооптические, термопластические, фотохромные кристаллы и др.). Для считывания были разработаны матрицы из миниатюрных фотоумножителей и из разработанных по заданию ИТМ и ВТ фотодиодов (з-д "Старт"), специальные электронно-оптические преобразователи с матрицами полупроводниковых детекторов электронов (НИИПФ). Специальные оптические системы размножения были разработаны на основе линзовых растровых пластин с созданием необходимой технологии и спецоборудования для изготовления растров, сборки информационных модулей и кассет, их контроля (НИКФИ, ЦНИТИ), и с использованием принципов голографии. Для ОЭЗУ по заданию ИТМ и ВТ были разработаны, а на этапе ОКР и изготовлены специальные широкоапертурные объективы и прецизионные оптико-механические системы записи и считывания информации (ГОИ, ЛОМО).

Статья целиком, с окончанием про оптику...


Tags: memory, semiconductors, Думы и Думать, Олдскульные ЭВМ, Память, Схемотехника, ЭЛЕКТРОНИКА
Subscribe

Posts from This Journal “Олдскульные ЭВМ” Tag

  • 40 дней как Ломов умер.

    Ломов Юрий Сергеевич, доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ, Лауреат Государственной премии СССР, Почётный радист,…

  • На радость Клапауцию

    Хочется поздравить Клапауция с его ДР, и пожелать больше находок и времени для сайтика имени 155ЛА3! Ну и здоровья, и средств, чтоб этим делом можно…

  • НЕ ЗАВЕСТИ ЛИ ЭВМ?

    В августе 1969 г. компания Honeywell выпускает Honeywell Kitchen Computer H316 или «Кухонный Компьютер» — первый домашний компьютер (цена тех ещё 10…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 15 comments