Первым результатом работы отдела в 1953–1955 гг. было появление программ для расчета энергии взрывов при моделировании ядерного оружия на ЭВМ «Стрела». Постановки задач и методы расчетов для этих программ готовили отделы математиков (А. Н. Тихонов, А. А. Самарский, И. М. Гельфанд). Программирование задач такой сложности в машинных кодах на ЭВМ, имевшей оперативную память емкостью всего 1000 ячеек, неработающий накопитель на магнитной ленте и частые сбои в арифметике и управлении, требовало от программистов виртуозного умения и оригинальных находок в организации отладки программ и счета. Сам М. Р. Шура-Бура так образно назвал эту работу: "Как мы победили "Стрелу"!".
В 1954 г. М. Р. Шура-Бура защитил диссертацию на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. В 1955 г. за вклад в создание ядерного оружия в СССР он был удостоен Государственной премии СССР.
В середине 50-х годов отдел программирования был привлечен М. В. Келдышем к расчетам траекторий искусственных спутников Земли (ИСЗ), выполнявшихся в ИПМ отделом Д. Е. Охоцимского. Программы, разработанные сотрудниками отдела, возглавляемого Михаилом Романовичем, для ЭВМ «Стрела», а затем М-20, должны были обеспечивать круглосуточный режим обработки измерений траекторий ИСЗ. Они использовались начиная с 1957 г. при запуске первых и последующих ИСЗ, полете Ю. А. Гагарина в 1961 г. и затем в течение последующих 10 лет. Значение этой работы трудно переоценить, потому что результаты траекторных расчетов, производимых в разных организациях, иногда не совпадали, что для управления космическими полетами было недопустимо.
Затем отдел М. Р. Шуры-Буры занимался созданием системного и прикладного программного обеспечения для космического челнока «Буран». До настоящего времени М. Р. Шура-Бура руководит разработкой прикладных систем наземной диагностики сложных технических комплексов по заказу оборонных организаций.
Весьма значительным было влияние ИПМ и лично М. Р. Шуры-Буры на выбор архитектуры отечественных универсальных компьютеров. В 1955 г. на начальной стадии проекта ЭВМ первого поколения М-20 в разработке участвовали три человека: С. А. Лебедев (общие характеристики и структура машины), М. Р. Шура-Бура (система команд), П. П. Головистиков (схемотехника). Основные архитектурные решения М-20 предложил М. Р. Шура-Бура, среди них:
– представление чисел с плавающей точкой;
– трехадресный формат команды в машинном слове длиной 45 двоичных разрядов;
– система команд с автоматической модификацией адреса и индексная арифметика;
– перекрытие во времени выполнения арифметических операций с выборкой команд из памяти;
– совмещение операций процессора с операциями ввода-вывода данных (полностью реализовано, начиная с ЭВМ М-40).
Эти архитектурные решения М-20 были сохранены в ЭВМ М-220, М-222, построенных на основе полупроводниковой элементной базы. Эти машины стали "рабочими лошадками" для выполнения научных и инженерных расчетов во многих исследовательских, проектных и оборонных организациях страны.
М. Р. Шура-Бура принимал самое активное участие в создании программного обеспечения этого семейства, начиная с системы интерпретации ИС-2 и библиотеки стандартных программ для М-20, а затем операционных систем ОС 4.220 и ОС ДМ-222, компиляторов языка АЛГОЛ-60 (компилятора ТА-2) и ФОРТРАН.
Деятельность Ассоциации пользователей М-20, собиравшей и распространявшей прикладные программы для М-20, М-220, М-222, также проходила под непосредственным влиянием М. Р. Шуры-Буры.
В середине 60-х годов, когда ИТМ и ВТ под руководством С. А. Лебедева разрабатывал архитектурные решения универсальной ЭВМ второго поколения БЭСМ-6, М. Р. Шура-Бура активно участвовал в обсуждении этих решений на совещаниях в Москве, Ужгороде, Беловежской Пуще. В дальнейшем ИПМ в лице отдела М. Р. Шуры-Буры принимал активное участие в создании программного обеспечения для БЭСМ-6. Здесь наиболее крупной разработкой была ОС ИПМ, выполненная под руководством И. Б. Задыхайло.
В конце 60-х годов в стране было необходимо решить вопрос с выбором архитектуры семейства (ряд программно совместимых компьютеров третьего поколения) ЕС ЭВМ.
Принципиальное значение для этого решения имела точка зрения Академии наук СССР, которую в значительной степени формировал ИПМ, как крупный пользователь высокопроизводительных ЭВМ для научных расчетов, и лично М. Р. Шура-Бура. Эта точка зрения состояла в том, чтобы обеспечить программную совместимость ЕС ЭВМ с наиболее распространенным на Западе семейством – IBM/360.
Для подробного изучения архитектуры и программного обеспечения IBM/360 отделом М. Р. Шуры-Буры (В. С. Штаркманом) были организованы ряд семинаров, в которых участвовали специалисты многих заинтересованных организаций.
После принятия решения М. Р. Шура-Бура осуществлял научное руководство разработкой программного обеспечения ЕС ЭВМ. В 1978 г. за выполнение этой работы М. Р. Шура-Бура в числе других участников был удостоен Государственной премии СССР.