谢尔盖·列别杰夫——前苏联“计算机之父”
中国在20世纪50年代中期启动计算机研制项目的时候,由于西方国家对新中国采取敌视与封锁的政策;我国则采取向苏联“一边倒”的政策,因此,我国第一代计算机工程技术人员只能向“苏联老大哥”学习。不少人大概还记得,当时苏联计算机专家谢尔盖·阿列克谢维奇·列别杰夫(Sergey Alekseevich Lebedev)所著的《电子计算机》(这本书有两个中文译本,一是范懋源、方金译,科学出版社出版;另一是赖祖武译,上海科普出版社出版),以及稍后的《计算技术及其应用》(张伟、于桂芝译,科学出版社出版)这两本书,成为绝大多数中国计算机工作者的启蒙教材或入门指导书。作为前苏联电子计算机开创性的学者,列别杰夫被IEEE授予计算机先驱奖。
列别杰夫1902年12月2日生于尼茨尼诺伏格拉特(Nizhny Nov·gorod),也就是后来的高尔基市。他的少年、青年时期的情况不详,我们只知道他在进入计算机领域以前是从事电气工程与自动控制的,他建立了有关电气系统“人工稳定”(artificial stability)的一套理论,并研制出了相应的自动调节仪器,还研制成苏联第一台模拟计算机用于电网的自动控制。由于他在这方面的出色工作,从1947年起,他就担任乌克兰科学院机电研究所主任。
宾州大学莫尔学院制成ENIAC的消息传到苏联以后,列别杰夫迅速作出反应,在战后物资极端匮乏和经济十分困难的条件下,组织队伍研制数字式电子计算机MESM(这是“小型电子计算机”的俄文的词头缩写)。MESM的研制工作始于1947年,1951年完成投入运行,这是欧洲大陆的第一台计算机。MESM字长16 bit,有63条二地址指令,存储器容量只有31个字,主频5 kHz,运算速度为每秒执行50条指令。
还在MESM研制期间,苏联科学院院士拉芙伦杰也夫(M.A.Lavrentyev)上书斯大林,呼吁苏联政府重视计算机的开发,在斯大林的指示下,拉芙伦杰也夫被任命为苏联科学院精密机械和计算机研究所(1PMCT)的所长,负责这一任务。由于列别杰夫在基辅已经开展MESM的研制并进展顺利,在拉芙伦杰也夫的建议下,列别杰夫于1950年MESM尚未调试完毕的情况下就奉调进莫斯科,出任IPMCT数字计算机部主任,1953年赫鲁晓夫上台后大力开发西伯利亚,拉芙伦杰也夫受命组建苏联科学院的西伯利亚分院,列别杰夫接替他任IPMCT所长。
列别杰夫一到莫斯科,立即开始设计大型快速电子计算机BE—SM(这是“高速电子计算机”的俄文的词头缩写)。1953年,欧洲当时最快的电子计算机BESM—1完工并投入运行。它是一台三地址指令的机器,字长39bit,存储器容量为2 047个字(最初用延迟线,后改用威廉姆斯管和磁心),运算速度达到每秒10 000条指令。有两个容量为5 120个字、读出速度为每秒800个字的磁鼓以及容量为30 000个字的两台磁带机作辅助存储器。
用穿孔纸带机和穿孔卡片机作为输/'输出设备。对这台计算机,我国的第一代计算机工作者都十分熟悉,因为我国于1959年制成的向国庆10周年献礼的104计算机就是仿BESM—1的。1956年3月,我国派出闵乃大、胡世华、吴几康、徐献瑜、张效祥、林建祥六人代表团赴莫斯科参加“计算技术发展之路”国际会议期间,曾参观IPMCT,受到列别杰夫接见,并合影留念,照片中坐者即列别杰夫(此照片原刊于《中国现代数学家传》第四卷,江苏教育出版社,2000年)。
在列别杰夫领导下,BESM系列计算机的研制与生产从1956年开始,陆续推出了BESM—2、BESM—3、BESM—3M、BESM—4。后者有64条指令,运算速度比BESM—1快一倍。到1965年,列别杰夫推出BESM—6,这是这个系列中最有名的计算机,运算速度达到每秒100万次。它采用高频半导体器件,有先进的体系结构,包括指令的流水线处理方式(当时还没有“流水线"--pipeline这个术语,列别杰夫用“水管”——“water-pipe”这个词表达他发明的这种指令处理方式)、广泛的重叠执行(overlap)等。其中的许多技术都成为现代计算机的经典。 ’
与开发BESM系列计算机同时,列别杰夫的IPMCT和研制了苏联另一个著名的计算机型号“箭”(strela)的特种工程局SKB—245合作,联手开发了M—20计算机,列别杰夫任总设计师。M—20是第一代计算机中最快与最可靠的计算机之一,其运算速度达到每秒20 000次。磁心存储器容量为4 KB。它采用了指令重叠执行、变址技术等一系列新技术,加之采用动态触发器(dynamic trigger)电路,一方面使所需真空管大大减少(全机只用了1 600只),另一方面又使整机可靠性大大提高。
M—20是苏联第一个投人工业生产的计算机型号(1958年),因此也是苏联计算机工业开始形成的标志。随着M—20批量生产的开展和用户的 增加,1961年建立了苏联的第一个计算机用户协会——M—20用户协会(其正式名称为“M—20计算机运行委员会”,即Commission onOperation of Computer M—20),推动了苏联计算机应用的发展。
列别杰夫在致力于开发计算机的同时,也十分重视计算机人才的培养。他在莫斯科国立罗蒙诺索大大学、莫斯科动力学院、莫斯科应用物理与技术学院等多所大学兼课、兼职,培养研究生,还编写了多部专著。他的学生后来大多成为苏联发展计算机科学与技术中的骨干。
列别杰夫于1974年去世。为纪念这位为苏联的计算机事业作出开创性重大贡献的学者,IPMCT被改名为“列别杰夫研究所”。由于列别杰夫的计算机在苏联反弹道导弹的研究中所发挥的作用,他1966年被授予列宁勋章。