Первые малые электронные вычислительные машины

Г.А. Егоров, Н.Л. Прохоров

Автоматическая цифровая вычислительная машина (АЦВМ) М–1

АЦВМ М-1 была разработана в 1950—1951 году в Лаборатории электросистем Энергетического института АН СССР под руководством члена-корреспондента АН СССР И.С. Брука.

Одна из первых цифровых вычислительных машин с программой, хранимой в оперативной памяти. Отчёт Принстонского университета, в котором были сформулированы архитектурные принципы Дж. фон Неймана, в то время не был известен разработчикам М-1.

М-1 имела двухадресную систему команд в отличие от общепринятой в то время и считавшейся наиболее естественной трёхадресной.

М-1 – первая отечественная малогабаритная ЭВМ с использованием полупроводниковых диодов в логических схемах и памяти на обычных осциллографических электронных трубках.

Рис. 1. АЦВМ М-1.

Серьёзные трудности при проектировании М-1 и реализации проекта создавало почти полное отсутствие комплектующих изделий. И.С. Брук нашёл оригинальный выход, воспользовавшись имуществом со складов военных трофеев. С этих складов в лабораторию электросистем поступили некоторые наиболее дефицитные и необходимые для работы приборы и комплектующие элементы (осциллографы, генераторы импульсов, радиолампы, купроксные выпрямители и др.).

В одном из своих авторских свидетельств на изобретение – «Однозначный сумматор двоичных чисел» (№ 366940 от 7.02.1949 г.) И.С. Брук указывал на возможность использования селеновых или германиевых выпрямителей в качестве элементов, выполняющих логические и арифметические операции в цифровых вычислительных машинах.

Технические характеристики

Для представления чисел с фиксированной точкой использовалась двоичная система счисления (24 разряда – модуль числа и 1 разряд – знак числа).

Оперативная память М-1 ёмкостью 512 25-разрядных чисел была реализована в виде быстродействующего электростатического запоминающего устройства из 8 электронно-лучевых трубок ЛО-737 и блоков развертки и управления. Эффект запоминания основывался на явлении вторично-электронной эмиссии. При определённой величине ускоряющего напряжения коэффициент вторичной эмиссии экрана больше единицы, т. е. при бомбардировке экрана лучом число вторичных электронов, покидающих экран, больше числа первичных электронов, попадающих на него. Вследствие этого облучаемый участок экрана приобретает положительный заряд. Для записи двоичной информации использовалась система чтения-записи «фокус-дефокус», при котором «1» записывалась сфокусированным лучом, «0» – расфокусированным лучом. Считывание выполнялось расфокусированным лучом. При считывании «1» появлялся положительный сигнал, но при этом информация стиралась. Поэтому после чтения выполнялась регенерация, т. е. снова записывалась «1».

На экране каждой трубки размещались 32 строки, в каждой из которых содержалось 25 точек, т. е. одно число или команда (всего 256 чисел).

В запоминающем устройстве на магнитном барабане (также 256 чисел) использовался дюралюминиевый цилиндр, покрытый ферромагнитным слоем, и магнитные головки от бытовых магнитофонов.

Производительность М-1 составляла 20 операций/с (сложение двух чисел).

Для контроля правильности работы машины при комплексной стыковке составлялись программы решения простых задач, результаты которых можно было сравнительно легко проверить. Удачной оказалась программа решения уравнения параболы y=x². Одинаковые результаты решения для положительного и отрицательного значений «x» давали возможность определить правильность работы машины, сравнивая распечатки симметричных значений результатов решения. Можно считать, что эта программа явилась первой тестовой программой машины М-1.

Элементная база: лампы 6Н8С, 6Ж4, купроксные выпрямители КВМП-2-7.

Параметры купроксного выпрямителя КВМП-2-7:

• допустимый прямой ток 4 мА;
• прямое сопротивление (при величине тока 3–4 мА) 3 ÷ 5 кОм;
• допустимое обратное напряжение 120 В;
• обратное сопротивление 0,5÷2 МОм.

Монтаж всех электронных схем машины осуществлялся на стандартных панелях двух типов (десяти- и двадцати двухламповые панели). Общее количество электронных ламп в М-1 – 730 шт. Число ламп уменьшено благодаря использованию полупроводниковых диодов в логических схемах.

Конструктивно М-1 была выполнена в трёх стойках, расположенных по бокам прямоугольной вентиляционной колонны, и содержащими:

• главный программный датчик (устройство управления, УУ);
• арифметический узел (АЛУ);
• запоминающие устройства двух видов.

Устройства ввода и вывода данных – немецкий рулонный телетайп и фототрасмиттер ввода с перфоленты – располагались на отдельном столе и при помощи разъёмных кабелей соединялись со стойками.

Питание М-1 осуществлялось от 4-хмашинного агрегата постоянного тока. Блоки электростатического запоминающего устройства (ЗУ) и некоторые узлы памяти на магнитном барабане имели питание от электронных стабилизаторов напряжения.

Площадь, занимаемая М-1, составляла 9 кв.м.

15 декабря 1951 г. отчёт о работе «Автоматическая цифровая вычислительная машина М‑1» был утверждён директором Энергетического института АН СССР академиком Г.М. Кржижановским.

Одним из первых решал на M-1 свои задачи академик С.Л. Соболев, в то время заместитель по научной работе у академика И.В. Курчатова. Для его коллектива требовалось провести расчеты по обращению матриц большой размерности, что было выполнено на М-1 в самом начале 1952 года.

Свои расчеты осуществляли сотрудники академика А.И. Берга. Решали на этой машине свои задачи и учёные ряда институтов Академии наук СССР. АЦВМ М-1 находилась в эксплуатации более трёх лет.

Основные разработчики: Н.Я. Матюхин, М.А. Карцев, Т.М. Александриди, Ю.А Лавренюк, А.Б. Залкинд, В.В. Белынский, В.В. Карибский, Р.П. Шидловский.

Быстродействующая универсальная цифровая вычислительная машина М-2

М-2 была разработана в 1952 году в Лаборатории электросистем Энергетического института АН СССР под руководством члена-корреспондента АН СССР И.С. Брука.

И.С. Брук во время наладки М-2

При разработке М-2 частично были использованы идеи, воплощенные в машине М-1.

С 1953 г. осуществлялась круглосуточная эксплуатация М-2 при решении прикладных задач.

В 1955—1956 гг. машина была существенно модернизирована, после чего она получила оперативную память на ферритовых сердечниках емкостью 4096 чисел. Ферритовая память для М-2 была разработана группой под руководством М.А. Карцева, в состав которой входили О.В. Росницкий, Л.В. Иванов, Е.Н. Филинов, В.И. Золотаревский.

Технические характеристики

Рис. 2. УУ и АУ М-2.

• Формат команд – 34-разрядный.
• Система команд – трёхадресная.
• Выполняемые операции – сложение, вычитание, умножение, деление, сравнение по модулю, сравнение алгебраическое, логическое умножение, перемена знака, перенос числа, вспомогательные операции (всего 30 операций):
• шесть арифметических операций;
• два вида операций сравнения (алгебраическое и сравнение по модулю);
• семь операций переключения (плавающая точка / фиксированная точка и обратно, нормальная точность/двойная точность и обратно, переключение на фиксированную точку и одновременно на двойную точность и т. д.);
• операция логического умножения двух чисел; операции переноса числа, изменения знака числа; четыре операции ввода данных;
• три операции вывода данных;
• четыре операции перемотки магнитной ленты внешнего запоминающего устройства (ВЗУ);
• операция “стоп".
• Арифметический узел М-2 параллельного типа с четырьмя триггерными регистрами.
• Точность вычислений составляла около 8 десятичных знаков при работе с плавающей точкой и около 10 десятичных знаков с фиксированной точкой. Были возможны вычисления с удвоенной точностью.
• Быстродействие: в среднем 2000 операций в секунду.
• Элементная база:
• лампы 6Н8С, 6Ж4, купроксные выпрямители КВМП-2-7. Общее число электронных ламп — 1879, из них – 203 в источниках питания.
• Внутренние запоминающие устройства:
• основное – 512 чисел, электростатическое (на электроннолучевых трубках 13Л037);
• время обращения – 25 мкс;
• дополнительное – 512 чисел на магнитном барабане (МБ);
• скорость вращения МБ –2860 об/мин.
• Внешнее запоминающее устройство ёмкостью 50 тыс. чисел на магнитной ленте; длина ленты 600 м, скорость движения 0,4 м/с.
• Ввод данных – фотосчитывающее устройство с перфоленты.
• Вывод данных – телетайп.
• Конструктивно каждый узел машины состоял из отдельных блоков, которые располагались на шасси, прикреплённых к рамам шкафов. Электронная часть машины была собрана на съёмных ламповых субблоках с 14-контактными или 20-контактными разъёмами. Принятые конструктивные решения обеспечили лёгкость замены отказавших электронных ламп, контроля и диагностики схем с помощью стендов.
• Питание:
• 3-фазная сеть переменного тока 127/220 В;
• потребляемая мощность 29 кВт.
• Система охлаждения — воздушная с замкнутым циклом.
• Площадь, занимаемая М-2, составляла 22 кв.м.

На М-2 проводились расчёты для Института атомной энергии, Института теоретической и экспериментальной физики АН СССР, Института проблем механики АН СССР (расчёты прочности плотин Куйбышевской и Волжской гидроэлектростанций), Теплотехнической лаборатории АН СССР, Военно-воздушной академии, Артиллерийской академии и многих других научных и промышленных организаций.

В 1953 г. на М-2 были проведены численные расчёты нагрева ракет в атмосфере Земли из-за уплотнения воздуха, возникающего перед баллистической ракетой при гиперзвуковом обтекании. Определение термодинамических параметров газа потребовало решения сложной системы алгебраических уравнений и могло быть выполнено только на цифровой ЭВМ. Результаты расчётов использовались в ОКБ С.П. Королева для определения необходимого количества теплозащитного материала конструируемой межконтинентальной ракеты.

Вокруг М-2 сложился неформальный круг программистов, работавших в разных организациях, в который входили Г.М. Адельсон-Вельский, В.Л. Арлазаров, М.М. Бонгард, А.Л. Брудно, М.Я. Вайнштейн, Д.М. Гробман, А.С. Кронрод, Е.М. Ландис, И.Я. Ландау, А.Л. Лунц и другие. Помимо чисто практических приемов программирования вычислительных задач в кодах машины М-2, они занимались программированием игровых задач, задач распознавания и диагностики. Результаты этих исследований привели к разработке оригинальных методов перебора, в частности метода ветвей и границ, построения справочных систем с логарифмическими записью и поиском и т. д.

Главный конструктор – М.А. Карцев.

Основные разработчики – Т.М. Александриди, Ю.А. Лавренюк, А.Б. Залкинд, В.В. Белынский, В.Д. Князев, Л.С. Легезо, Г.И. Танетов.

Малогабаритная электронная вычислительная машина М–3

Рис. 3. ЭВМ М-3.

М-3 была разработана в 1957 году в Лаборатории электросистем Энергетического института АН СССР под руководством члена-корреспондента АН СССР И.С. Брука.

В М-3 реализована концепция малогабаритной вычислительной машины, сформулированная И.С. Бруком. Это позволяло применять М-3 в научно-исследовательских организациях и конструкторских бюро без оборудования специальных помещений. Так, требуемая площадь для установки М-3 составляла 3 кв. м, а для машины «Урал» со сходными возможностями требовалась площадь около 60 кв.м.

В отличие от синхронного принципа управления в М-3 последовательность работы отдельных блоков и устройств определялась их взаимодействием типа приказ-ответ. Переход к выполнению следующего элементарного действия происходил только после того, как был получен сигнал об окончании выполнения предыдущего действия. Асинхронный принцип работы устройства управления обеспечивал в значительной степени независимость работы отдельных устройств машины, что облегчало её наладку и эксплуатацию.

Технические характеристики

Система представления чисел в М-3 – двоичная с фиксированной точкой – 30 двоичных разрядов (по модулю < 1) и разряд знака числа.

В М-3 была реализована двухадресная система команд.

Каждая команда занимает одну ячейку памяти. Разряд кода команды 0 не используется, разряды 1-6 содержат код операции, разряды 7–18 – адрес первого операнда, разряды 19–30 – адрес второго операнда и результата.

Арифметическое устройство М-3 имеет сумматор, в который заносится результат последней выполненной операции. Содержимое сумматора может быть использовано при выполнении следующей операции.

При получении отрицательного результата, в том числе отрицательного нуля, формируется признак w = 1.

При получении положительного результата признак w = 0. Все команды можно разделить на две группы: арифметико-логические и команды управления.

Код арифметико-логической команды имеет вид xy, где x – модификатор операции (одна восьмеричная цифра); y – код операции (вторая восьмеричная цифра).

Коды команд представлялись двумя восьмеричными цифрами таким образом, что указывался основной признак – вид арифметической операции и дополнительные признаки, указывающие на вариант выполнения операции. Два из этих вариантов отводились для операций над модулями чисел. Другие варианты использовали возможность сохранения в арифметическом узле результата выполненного действия, который служил в качестве одного из операндов следующего действия (т. е. фактически реализовался режим одноадресной работы для уменьшения количества обращений к памяти).

К логическим и вспомогательным операциям, выполняемым машиной, относились команды условного и безусловного переходов, операции ввода с перфоленты, переноса чисел из одной ячейки запоминающего устройства в другую. Признаком для условного перехода являлся знак результата предыдущего действия.

Средняя скорость работы – 30 операций/с, при использовании ферритовой памяти до 1500 операций/с.

В М-3 были широко использованы полупроводниковые элементы. Основным логическим элементом машины являлся дешифратор несоответствия, применявшийся в большинстве арифметических и управляющих схем. Регистры устройства управления (программного датчика) и арифметического узла представляли собой триггеры и клапаны приёма данных, выполненные на электронных лампах.

В качестве запоминающего устройства машины М-3 применяется вращающийся барабан, покрытый ферромагнитным слоем, с системой головок для записи и чтения сигнала. Это магнитное запоминающее устройство предназначено для хранения инструкций программы, исходных данных, вспомогательных чисел, промежуточных и конечных результатов, получаемых в процессе решения задачи. Запоминающее устройство – параллельного типа. Запись и чтение производятся одновременно по 31 каналу (30 разрядов числа и один разряд знака) на одной из образующих барабана, местонахождения которой определяется порядковым номером маркерного импульса. Для получения последовательности маркерных импульсов на поверхности барабана по окружности записано 2048 импульсов. Против дорожки, где произведена эта запись, помещается маркерная головка, сигналы которой и формируют маркерные импульсы. Другая головка – нулевая – расположена так, что в слое против неё записан только один сигнал, формирующий импульс нуля, соответствующий по времени промежутку между 2048-м и 1-м маркерными импульсами.

Технические данные запоминающего устройства:

• ёмкость: 2048 30-разрядных двоичных чисел; среднее время выборки10 мс;
• плотность записи: 3,2 импульсов/мм;
• число оборотов: 3000 в мин;
• диаметр барабана: 216 мм;
• ферромагнитный слой: сплав никель-кобальт толщиной 3–5 мк;
• частота маркерных импульсов: 108 кГц

После замены магнитного барабана на разработанную СКБ Минского завода ферритовую память ёмкостью 2048 чисел, производительность машины была увеличена до 1500–2000 операций/с. При испытаниях с приставной диодной памятью арифметический узел и устройство управления обеспечивали производительность 3000 операций/с.

Объём памяти М-3 можно было увеличить до 4096 чисел, подключив второй шкаф запоминающего устройства.

Устройств внешней памяти М-3 не имела.

Конструкция М-3 состояла из трёх самостоятельных шкафов: главный шкаф с арифметическим узлом, системами местного и центрального управления и пультом машины, шкаф запоминающего устройства с магнитным барабаном, усилителями записи и считывания и устройства управления выборкой чисел, шкаф питания.

Кроме того, был предусмотрен стол для размещения телеграфной аппаратуры используемой в качестве устройств ввода информации с перфоленты и вывода на печать и перфоленту, обеспечивало возможность дистанционной работы машины с помощью обычных телеграфных и телефонных линий связи. Электронные схемы М-3 конструктивно были выполнены в виде съёмных двухламповых субблоков с 20- или 14-контактными разъёмами.

Устройство питания состоит из электромашинного агрегата и шкафа питания. В электромашинный агрегат входят асинхронный двигатель А-62, генератор ЧС-7 повышенной частоты 240 В, 200 Гц и генератор ПН-68 постоянного тока, дающий постоянное напряжение 240 В. Агрегат питания расположен в отдельном помещении. В шкафу питания напряжение 240 В, 200 Гц преобразуется в постоянные напряжения, необходимые для питания машины, производится стабилизация нескольких напряжений и распределение напряжений по шкафам машины. В шкафу питания размещены выпрямители, стабилизаторы, схемы управления, защиты и сигнализации, приборы контроля. Для питания электронных схем машины используются следующие уровни напряжений (вольт): +70, +120, +150, +240, +350, +450, -170.

Во всех шкафах была предусмотрена принудительная воздушная вентиляция с разомкнутым циклом. В отдельном помещении можно было устанавливать агрегат автономного питания с трёхфазным асинхронным двигателем, генераторами переменного и постоянного тока. До начала серийного выпуска несколько экземпляров М-3 по переданной документации были изготовлены в 1957–1958 гг. НИИЭП, КБ академика С.П. Королева, Институтом математики АН Армянской ССР.

М-3 послужила прототипом двух промышленных серий ЭВМ: «Минск» (Г.П. Лопато, В.В. Пржиялковский) и ГОАР (затем «Раздан»). М-3 стала источником для развития школы управляющих машин во ВНИИЭМ.

Главный конструктор – Н.Я. Матюхин

Основные разработчики – В.В. Белынский, В.М. Долкарт, Н.А. Дорохова, А.Б. Залкинд, Б.М. Каган, Г.П. Лопато, Г.И. Танетов.

ЭВМ М–4

Рис. 4. ЭВМ М-4.

ЭВМ М–4 была разработана в 1958–1960 гг. в Институте электронных управляющих машин (ИНЭУМ).

Область применения: управление в реальном масштабе времени экспериментальным комплексом радиолокационных станций контроля космического пространства.

Электронные схемы машины строились на появившихся в СССР в 1957–1958 гг. германиевых транзисторах и диодах. В ИНЭУМ были проведены исследования характеристик транзисторов в различных режимах их работы в электронных схемах ЭВМ (надёжность, стабильность параметров, скорость работы и др.). Исследования показали возможность построить электронные схемы для вычислительных машин с быстродействием свыше 10 тысяч операций в секунду.

Элементную базу М-4 составляла импульсно-потенциальная логика, в значительной мере явившаяся данью традициям ламповой техники. Импульсно-потенциальные элементы – клапан (двухвходовое И), один вход и выход которого были импульсные, а второй вход – потенциальный, и триггер (входы – импульсные, выход – потенциальный). С точки зрения быстродействия импульсная система на транзисторах оказалась хуже, чем потенциальная, поскольку при равных частотах в импульсной системе требуется вдвое больше переключений транзистора, чем в потенциальной схеме. При изготовлении М-4 это привело к тому, что оказалось невозможным обойтись без специального отбора транзисторов и диодов.

Были разработаны и изготовлены два типа арифметических устройств:

• У-1 с использованием импульсно-потенциальной системы элементов на транзисторах П-16Б;
• У-2 с использованием чисто импульсной системы на динамическом элементе с диффузионными транзисторами П-403 и линиями задержки.

При проектировании для машины М4-М устройства первичной обработки данных была разработана принципиально новая потенциальная система логических элементов, что обеспечило высокую технологичность в изготовлении, надёжность в работе, удобство в эксплуатации.

Состав машины:

• арифметическое устройство; устройство управления; оперативная память (ферритовая); постоянная память (ферритовая);
• устройство приёма и выдачи данных;
• устройство сопряжения с РЛС;
• устройство отображения информации.

Основные характеристики:

• система счисления – двоичная;
• представление чисел – с фиксированной запятой;
• среднее быстродействие – 20 000 операций/с;
• объём оперативной памяти – 1024 23-разрядных чисел;
• объём постоянной памяти – 1024 23-разрядных чисел.

Особенности аппаратуры М-4 были связаны с её назначением: аппаратная реализация некоторых сложных операций, разделение памяти программ и констант и памяти данных, функциональное распараллеливание обработки информации благодаря использованию специализированных процессоров ввода-вывода, первичной обработки входных данных.

В ЭВМ М-4 была осуществлена первая в мире аппаратная реализация вычисления квадратного корня.

Конструктивно машина содержала три уровня: субблок, блок, шкаф.

На субблоке монтировались все электронные схемы машины и ферритовые матрицы запоминающих устройств. Размещение элементов на плате субблока было комбинированным: часть радиоэлементов находилась непосредственно на этой плате, а унифицированные узлы (триггеры, сумматоры и др.) устанавливались на ней в виде отдельных подсборок. Электрические соединения осуществлялись проводным монтажом. На переднюю панель субблока выводились контрольные точки и устанавливались лампочки индикации. С помощью двух 20-контактных разъёмов, установленных на задней панели, субблок электрически соединялся с монтажом блока. Размеры субблока – 288 × 266 мм. Всего в машине имелось 344 субблока.

В блоке размером 275 × 270 × 485 мм устанавливалось 9 субблоков. Типовой шкаф включал три секции с блоками, в которых размещались съемные субблоки, и две секции с блоками контроля и профилактики.

Габариты типового шкафа 2300 × 2120 × 600 мм.

Для питания машины использовался трехфазный генератор 400 Гц, 200 В, 4,5 кВА, а также нестабилизированное трехфазное напряжение 50 Гц, 220 В, 1 кВА.

Головной образец (первый комплект) ЭВМ М-4 в июле 1962 г. успешно выдержал государственные испытания совместно с РЛС и М-4 была предложена для серийного изготовления. Однако М.А. Карцев предложил для запуска в серийное производство новую машину с более высокими техническими и эксплуатационными характеристиками – ЭВМ М4-2М.

Второй комплект машины М-4, доукомплектованный устройством первичной обработки, находился в эксплуатации до 1966 г. с модернизированной РЛС и обозначался как ЭВМ М4-М.

Главный конструктор – М.А. Карцев.

Основные разработчики – Г.И. Танетов, Л.В. Иванов, Р.П. Шидловский, Ю.В. Рогачев, Е.В. Гливенко, Е.Н. Филинов, Е.С. Шерихов, В.П. Кузнецова.

ЭВМ М4–2М

ЭВМ М4-2М

ЭВМ М4-2М была разработана в 1963 г. в Институте электронных управляющих машин.

Область применения: построение вычислительных комплексов для управления сложными объектами, обработки и обобщения их информации в режиме реального времени.

Технические характеристики

Машина имела три модификации с условными обозначениями 5Э71, 5Э72 и 5Э73, различающихся объёмами оперативной памяти – от 30 до 120 Кбайт и постоянной памяти – от 60 до 120 Кбайт.

Быстродействие – 220 тыс. оп./сек.

Система команд – одноадресная.

Для серийного производства М4-2М за основу элементной базы был принят уже проверенный принцип построения потенциальной логической схемы с инвертором-формирователем уровней на высокочастотных транзисторах (П-416Б, 2Т301Д, П-609А и др.) и германиевых диодах Д-18. Все электронные схемы размещались на ячейках, конструктивно оформленных в виде платы стандартного размера 92 × 52 мм с печатным монтажом. Ячейки позволили спроектировать и изготовить машину из модулей, не требующих взаимного согласования, подобно тому, как в дальнейшем строились машины третьего поколения на микросхемах.

Состав машины:

• арифметическое устройство (шкафы АУ и ВАУ);
• устройство управления (шкаф УУ);
• оперативное ЗУ (шкафы ОП);
• постоянное ЗУ (шкафы ПП);
• устройство ввода-вывода (шкаф ВУ);
• пульт управления.

М4-2М имела необычную разрядную сетку – 29 разрядов.

Арифметические операции выполнялись над операндами с плавающей запятой: один разряд был знаковым, восемь отводилось на порядок и 20 разрядов составляла мантисса числа. Таким образом, М4-2М имела расширенный диапазон чисел – порядок от +127 до -128 и уменьшенную мантиссу. Система команд предусматривала операции с получением результата повышенной точности с 40- разрядной мантиссой. В М4-2М за один машинный такт в 4,5 мкс выполнялась любая операция – арифметическая, в том числе умножение, логическая или управляющая. Это обеспечивалось применением однотактного АУ с пирамидой сумматоров для выполнения умножения. Применена была и другая новинка для тех лет – конвейер.

Как управляющая машина М4-2М имела развитую систему внешних прерываний. Обеспечивались 12 активных и 12 пассивных прерываний от объекта управления. Время реакции машины на активные прерывания было очень мало – переход на программу прерывания происходил за 2-3 машинных такта.

В дополнение к М4-2М на той же технической базе были разработаны внешний вычислитель М4-3М с разветвлённой системой внешних связей и системы внешних устройств СВУ-79-1 и СВУ-79-2, обеспечившие подключение к М4-2М:

• внешней памяти на магнитных барабанах;
• периферийных устройств (АЦПУ-128-2, ПИ-80М, ВУ-700-3);
• дальних линий телефонной и телеграфной связи;
• нескольких последовательных шлейфов для объектовой связи.

Внешний вычислитель М4-3М представлял собой ЭВМ параллельного действия, оперирующую 29-разрядными числами, имел арифметическое устройство для операндов с фиксированной запятой. Структура его командного слова отвечала принципу, принятому для команд М4-2М.

В состав внешнего вычислителя входили:

• арифметическое устройство; устройство управления;
• диспетчер каналов; оперативное ЗУ; пульт управления.

Вычислительный комплекс, образованный объединением ЭВМ М4-2М и М4-3М обеспечивал:

• эффективную производительность около 400 операций/с;
• высокую надёжность – свыше 800 часов наработки на отказ.

Потребляемая мощность от 3-фазной сети (220 В, 400 Гц) составляла:

• для модификации 5Э71 — 12 кВА;
• для модификации 5Э72 — 16 кВА;
• для модификации 5Э73 — 20 кВА.

Заводы-изготовители: Загорский электромеханический и Кировский приборостроительный заводы МРП СССР.

Начало выпуска: 1964 г., прекращение выпуска: 1986 г.

Изготовлено около 200 комплектов этих машин.

Главный конструктор – М.А. Карцев.

Основные разработчики – Л.В. Иванов, Ю.В. Рогачев, Р.П. Шидловский, Г.И. Танетов, В.А. Брик, Л.З. Либуркин, Е.С. Шерихов, Е.И. Цибуль.

ЭВМ М5

ЭВМ М5

ЭВМ М5 была разработана в 1958—1961 гг. в Институте электронных управляющих машин.

Разработка М-5 проводилась на основании Постановления Совета Министров СССР от 6 октября 1958 г. В соответствии с этим Постановлением Лаборатория управляющих машин и систем (ЛУМС) АН СССР была преобразована в ИНЭУМ АН СССР.

Основным назначением М-5 было определено обеспечение планово-экономических расчетов в Госплане СССР.

Разработка М-5 была направлена на создание ЭВМ повышенной производительности по сравнению с машинами, имевшимися в то время в СССР.

Технические характеристики

М-5 оперировала с 37-разрядными двоичными числами с фиксированной точкой (1 разряд – знак числа, 36 разрядов – мантисса) и с плавающей точкой (1 разряд – знак числа, 7 разрядов – порядок, 28 разрядов – мантисса).

Формат команд и обрабатываемых операндов – 38-разрядный (37 + разряд признака).

Система команд – одноадресная с форматом:

1 разряд       – признак операции;

7 разрядов   – код основной операции;

12 разрядов – индексная часть адреса;

3 разряда     – ключ;

15 разрядов – адрес оперативной памяти.

В системе команд были предусмотрены:

• арифметические и логические операции;
• операции пересылки и безусловные переходы;
• сравнения с условными переходами;
• сдвиги и специальные инструкции;
• операции внешних устройств (печати чисел в десятичной и восьмеричной системе счисления, печати буквенной информации, вывода чисел на дисплей, обмена между оперативной памятью и внешней памятью на магнитной ленте);
• инструкции, связанные с отладкой программ и решением нескольких задач.

Повышенная производительность М-5 достигалась за счёт мультипрограммного режима работы (до 8 одновременно выполняемых программ). Обеспечивалось совмещение работы быстродействующих устройств (центрального и периферийных устройств управления, арифметического устройства и оперативной памяти) с работой устройств ввода-вывода данных и внешней памяти на магнитных лентах.

Для повышения производительности М-5 служила также специально выделенная адресная арифметика, выполняющая операции преобразования адресов и использующая по 16 индексных регистров для каждой из 8 программ. Для этого индексная часть адреса в коде команды содержала 3 поля по 4 разряда в каждом (код индексной операции и 2 указателя индексных регистров). Среди 16 операций индексной арифметики кроме операций сложения и вычитания содержимого индексных регистров и адресной части выполняемой основной команды имелись также операции условной и безусловной передач управления.

Структура М-5 базировалась на общей магистрали, связывающей центральное устройство управления, арифметическое устройство, устройства оперативной памяти (общей емкостью до 32 Кслов) и устройства управления вводом-выводом данных и внешней памятью (игравшие роль каналов, характерных в последующем для ЭВМ третьего поколения).

М-5 была одной из первых отечественных ЭВМ, построенных на технической базе второго поколения. Схемотехника арифметики и управления М-5 базировалась на диодно-транзисторной логике, оперативная память — на ферритовых сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса по схеме с совпадением токов (2D).

Производительность М-5 составляла около 50 тыс. операций/с.

С учётом основного назначения М-5 для машины была предусмотрена библиотека стандартных подпрограмм, включающая:

• сортировку по Ричардсу;
• метод Зейделя с лентами (исчисление полных затрат);
• нахождение собственных чисел симметричной матрицы методом фон Неймана;
• решение систем алгебраических линейных уравнений по методу Гаусса;
• операции над матрицами и векторами; линейную и квадратичную интерполяцию; действия над комплексными числами; вычисления элементарных функций; вычисления многочленов по методу Горнера;
• программы выполнения действий над n числами (сумма n чисел, произведение n чисел, нахождение максимума из n чисел), использующие индексные операции.

Основной особенностью М-5 следует считать возможности обеспечения мультипрограммной и многотерминальной работы. Сведения о зарубежных ЭВМ с мультипрограммным режимом работы, появившихся в 1960—1961 гг. (“Атлас”, “Гамма-60” и др.), стали известны у нас значительно позже завершения разработки М-5. Поэтому все решения по архитектуре и структуре М-5 были оригинальными, принятыми независимо от работ других конструкторов ЭВМ. Ряд технических решений М-5 был найден с участием создателей машины М-4, разработка которой проводилась в это же время в ИНЭУМ под руководством М.А. Карцева.

Один экземпляр устройств М-5 (ядро машины) был изготовлен Минским заводом им. Серго Орджоникидзе, доукомплектован устройствами, изготовленными в мастерских ИНЭУМ. Опытный образец М-5 был испытан в ИНЭУМ и введён в эксплуатацию.

К сожалению, М-5 не получила дальнейшего развития по причинам не столько технического, сколько организационного характера в связи с принятием решения о запуске в серийное производство на этом заводе ЭВМ “Весна”.

Основные разработчики – В.В. Белынский, Ю.А. Лавренюк, Н.А. Дорохова, Д.М. Гробман, Ю.Н. Глухов, Б.П. Голубев, В.М. Зенин, В.Н. Каминский, В.П. Константинов, И.Я. Ландау, В.Д. Князев, Б.Г. Сергеев, Е.Н. Филинов.

ЭВМ М-7

ЭВМ М-7 и её разработчики

ЭВМ М-7 была разработана в 1964—1966 гг. в Институте электронных управляющих машин (ИНЭУМ).

Постановлением СМ СССР ИНЭУМ было поручено создание первой управляющей цифровой машины для энергоблока Щекинской ГРЭС (Тулэнерго).

В системе управления теплоэнергоблоком М-7 была предназначена для обеспечения:

• автоматизации операций пуска и останова энергоблока; автоматического контроля параметров энергоблока с регистрацией отклонений режима;
• регистрации аварийных состояний;
• расчёта технико-экономических показателей работы энергоблока.

Технические характеристики

М-7 включала в себя:

• шкаф центрального устройства с пультом управления;
• устройство ввода аналоговых сигналов;
• устройство выдачи сигналов управления;
• устройство выдачи уставок на регуляторы управляющих контуров (на прецизионных электромеханических шаговых искателях);
• устройства ввода и вывода информации (электромеханический трансмиттер и автоматическую печатающую машинку Московского завода печатающих машин).

Устройство связи с оператором ЭВМ

Комплект поставки включал в себя резервный магнитный барабан.

Контролируемые данные после оцифровки и масштабирования сравнивались с заданными, в случае отклонения значения показателей выводились на автоматические печатающие машинки красным цветом, а при вхождении в норму – чёрным.

По желанию оператора отдельные параметры, а также сигналы управления оборудованием энергоблока выводились на пульт машины или на печатающую машинку.

Сигналы управления, выдаваемые М-7, сопровождались проверкой их достоверности.

Несмотря на ограниченные функции, М-7 показала неплохую надёжность в системах управления энергоблоком.

М-7 была изготовлена в ИНЭУМ с участием Московского опытного завода «Энергоприбор» в 1965 г.

После наладки в 1966 г. М-7 была установлена на Щекинской ГРЭС. В течение 1967 г. машина находилась в опытной эксплуатации в системе управления блоком, выполняя функции контроля и расчета технико-экономических показателей, а также операции управления при пусках блока. С 1968 г. началась промышленная эксплуатация М-7 в полном объеме функций.

Главный конструктор – Н.Н. Ленов.

Основные разработчики – А.К. Давыдовский, Н.А. Королев, Ф.И. Гринфельд, А.Я. Соколов, Ю.В. Нифонтов, Р.С. Полиенко, А. Н. Московский, К.И. Арбузов, В.В. Цинзерлинг, В.И. Фукс.

ЭВМ М-7-800

ЭВМ М-7-800

ЭВМ М-7-800 была разработана в 1965 – 1969 гг. в Институте электронных управляющих машин (ИНЭУМ).

Постановлением СМ СССР ИНЭУМ была поручена разработка управляющей машины М-7-800 для энергоблока 800 МВт второй очереди строительства Славянской ГРЭС (Донбасэнерго).

Блок 800 МВт – двухвальный (две турбины: 500 и 300 МВт), с прямоточным котлом на пылеугольном топливе.

Технические характеристики

Ввиду большого числа контролируемых параметров и каналов управления на энергоблоке для управляющей вычислительной системы (УВС) были установлены повышенные требований к производительности и надёжности эксплуатации. С учётом требований со стороны объекта управления было решено использовать в качестве вычислительного ядра сдвоенный вычислительный комплекс на основе электронных цифровых машины «Ритм-2» разработки СКБ Биофизических приборов и электронных машин (СКБ БФЭМ), имеющих систему контроля операций по модулю 3.

В качестве ОЗУ использовалась ферритовая память Пензенского завода, предназначенная для ЭВМ «Урал».

В состав М-7-800 входили устройства связи с объектом (УСО), разработанные с учетом опыта, полученного при создании М-7:

• устройства ввода аналоговых и дискретных сигналов;
• устройства выдачи команд управления;
• устройства выдачи команды изменения уставок автоматических регуляторов;
• устройство выдачи команд сигнализации.

Связь аппаратуры СКБ БФЭМ и УСО, разработанных в ИНЭУМ, обеспечивалась специальным согласующим устройством.

В качестве элементно-конструкторской базы разрабатываемых в ИНЭУМ цифровых устройств использовались ячейки и конструктивы ЭВМ семейства «Урал».

Регулирование работы энергоблока производилось группой связанных регуляторов.

Все данные энергоблока отображались отдельными измерительными приборами на щите и пульте управления.

Специально для М-7-800 было разработано одно из первых в СССР устройство представления информации на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ), которое нашло затем широкое применение в системах контроля и управления, как устройство связи оператора с ЭВМ (УСОМ).

В конце 1968 г. М-7-800 была налажена в ИНЭУМ и успешно выдержала приёмо-сдаточные испытания.

В начале 1969 г. М-7-800 установили на Славянской ГРЭС на блоке 800 МВт.

После наладки на станции и проведения контрольного включения в конце 1969 г. М‑7‑800 была передана в опытно-промышленную эксплуатацию.

Главный конструктор – Н.Н. Ленов.

Основные разработчики – Н.А. Королев, Ф.И. Гринфельд, А.Я. Соколов, Ю.В. Нифонтов, А.Н. Московский, Е.С. Хайтин, К.И. Арбузов, В.В. Цинзерлинг, В.И. Фукс, Л.С. Фукс, Г.П. Панферова.

Об авторе: Подготовлена автором для публикации в музее.
Помещена в музей с разрешения автора 24 июля 2016