ЭВМ М-2

Ю.В. Рогачев

В апреле 1952 года И.С.Брук поручил М.А.Карцеву возглавить группу инженеров по разработке новой вычислительной машины - ЭВМ М-2. Михаил Александрович к этому времени уже защитил дипломный проект и был принят в лабораторию электросистем на постоянную работу в должности младшего научного сотрудника.

Обладая опытом создания машины М-1 и ее эксплуатации, анализируя ход и результаты решения на ней сложных научных задач, и И.С.Брук, и М.А.Карцев понимали, что новая машина должна иметь технические характеристики более высокого уровня, чем у машины М-1. Если при разработке М-1 основной целью было решить вопрос принципиальной возможности построения автоматической цифровой вычислительной машины, то в М-2 ставилась задача создать машину быстродействующую, технологичную в изготовлении и настройке, удобную в эксплуатации, способную обеспечить надежное решение широкого круга задач. Именно под эти требования велась отработка  структуры машины,  ее элементной базы и ее конструкции.

Принципиальная схема основной логической цепочки М-2

Состав машины включал арифметический узел, запоминающие устройства, программный датчик и устройства ввода-вывода.

Арифметический узел - параллельного типа: прием чисел из запоминающих устройств, передача их из одного регистра в другой и суммирование велись одновременно по всем разрядам.

Внутренних запоминающих устройств в машине два: электростатическое и магнитное. Основное - электростатическое на электронно-лучевых трубках 13ЛО37, на 512 чисел, время обращения 25 мкс. Дополнительное - магнитный барабан на 512 чисел, скорость вращения 2860 об/мин. Оба запоминающих устройства параллельного типа - запись и чтение велись одновременно по всем разрядам.

Программный датчик обеспечивал автоматическое управление выполнением вычислений. Так как вычислительная машина имела два запоминающих устройства, построенных на различных принципах, то программный датчик посылал команды "чтение" или "запись" в соответствии с адресом в одно из них.

Блок-схема М-2

В машине М-2 имелось два входных устройства: фотоэлектрическое и электромеханическое. Оба они считывали информацию с бумажной перфоленты. Скорости работ этих устройств  различны: электромеханическое устройство передава­ло в машину одно число за 2 секунды, тогда как фотоэлектрическое - примерно за 0,03 секунды. Кроме этого с помощью клавишного устройства с пульта можно бы­ло ввести в машину любое число или инструкцию.

В качестве выходного устройства для печатания окончательных результатов вычислений использовался рулонный телеграфный аппарат - телетайп.

В группу, работавшую над М-2, входило на различных этапах от 7 до 10 инженеров. Арифметический узел разрабатывался М.А.Карцевым, В.В.Белынским  и А.Б.Залкиндом, электростатическое запоминающее устройство - Т.М.Александриди и Ю.А.Лавренюком, устройство управления  - Л.С.Легезо, В.Д.Князевым и Г.И.Танетовым, магнитное запоминающее устройство  - А.И.Щуровым и Л.С.Легезо, входные и выходные устройства - А.Б.Залкиндом, система питания - В.В.Белынским, Ю.А.Лавренюком и В.Д.Князевым, пульт управления - В.В.Белынским и А.И.Щуровым.

Как уже указывалось, работой группы руководил М.А.Карцев. Большая работа была выполнена конструкторами, техниками, механиками и монтажниками лаборатории: И.З.Гельфгатом, А.Д.Гречушкиным,  Н.А.Немцевым, Ф.Ф.Ржеутским, И.К.Швильпе, Д.У.Ермоченковым, Л.И.Федоровым, Г.В.Коростылевым и другими.

Разработка и монтаж машины были проведены в весьма короткий срок - с апреля 1952  по декабрь 1953 года.

Конструктивное исполнение машины  М-2 включало три уровня: субблок, блок, шкаф. Основные узлы и блоки размещались в четырех шкафах: шкаф №1 - арифметический узел, шкаф №2 - программный датчик, шкаф №3 - блоки магнитного запоминающего устройства, а также блоки разверток и блоки селекторных импульсов электростатического запоминающего устройства, шкаф №4 - электростатическое запоминающее устройство. Шкафы устанавливались на одном постаменте. В постамент был вмонтирован шкаф питания. К постаменту же примыкал и пульт.

Монтаж блоков выполнялся на шасси, прикрепленных к раме шкафа. На шасси располагались  гнезда штепсельных разъемов (от двух до пяти рядов),  с помощью которых осуществлялось соединение субблоков с монтажом данного узла.

Вся электронная часть машины собиралась на съемных субблоках. Это сущест­венно упрощало настройку машины и обеспечивало возможность при эксплуатации оперативно устранять неисправности путем замены субблоков запасными.

Поскольку изготовить такую машину как М-2 силами лаборатории электросистем не представлялось возможным, а завод для ее изготовления определен не был (М-2 разрабатывалась без постановления Правительства), приходилось вести производство по частям "хозспособом", в основном на опытных производствах научных институтов Москвы. Так постамент машины изготавливался на опытном заводе Института горючих ископаемых АН СССР, блоки запоминающих устройств - на заводе медицинской аппаратуры, логические блоки монтировались в экспериментальных мастерских МЭИ, и еще несколько организаций вели изготовление отдельных частей машины. При этом использовался отработанный на М-1 метод: не дожидаясь выпуска полного  комплекта  технической  документации,  в  производство передавалась ее часть. Пока  шло изготовление этой части, выпускалась следующая партия документации. Изготовленные части поступали в лабораторию для сборки и настройки, а в производство направлялась новая партия документации и т. д. Практически выпуск документации, изготовление частей машины, их сборка и настройка проводились параллельно.

В результате к октябрю (т.е. всего через один год и семь месяцев от начала разработки) два первых шкафа - арифметический узел и программный датчик были полностью собраны и включены под настройку. Еще через месяц были собраны и включены шкаф питания и магнитное запоминающее устройство. В декабре 1953 года был включен и последний шкаф - электростатическое запоминающее устройство. В январе 1954 года машина М-2 уже работала с магнитной памятью,  а летом того же года – и с электронной памятью.

Средняя скорость работы машины составляла 2000 оп/с., в некоторых случаях она доходила до 3000 и более оп/с. Машина оперировала 34-разрядными двоичными числами. Она обеспечивала точность вычислений до 10-го десятичного знака и могла выполнять до 30-ти различных операций. Имелась возможность работы как с фиксированной, так и с плавающей запятой, с нормальной или с двойной точностью.

С вводом машины М-2 в эксплуатацию летом 1954 года началась ее постоянная работа. Для пользователей было разработано математическое обеспечение машины, включающее библиотеку обслуживающих программ (ввод-вывод, служебные программы, программы элементарных функций). Была создана группа программистов во главе с доктором физико-математических наук А.Л.Брудно, которая консультировала  пользователей при решении задач сторонними организациями. Постоянно действовал семинар программистов по машинным вопросам. Машина работала круглосуточно. Воскресное время распоряжением И.С.Брука было отдано программистам для теоретической разработки интеллектуальных, игровых, узнающих и других программ.

На машине М-2 решали свои задачи многие научные институты и проектно-конструкторские организации: Институт атомной энергии, Институт теоретической и экспериментальной физики, Физический институт АН СССР, Центральный институт прогнозов, Государственный астрономический институт им. Штернберга, МАИ, Институт нефти, газа и химии им. Губкина, физический и механико-математический факультеты МГУ, "Стальпроект", "Проект стальконструкций" и многие другие.

Решались крупные научные и инженерно-проектные задачи.  Вот только некоторые из них:

• Расчет деполяризации спинов пучка электронов при прохождении через вещество.
• Расчет флюктуаций при ионизации тонких пластинок.
• Расчет энергетических уровней для эллиптической модели ядра.
• Расчеты по ядерным реакторам различных типов (до 13 уравнений в системе).
• Расчет по большим ускорителям и подбор формы полюсов магнитов.
• Расчет опор Братской ГЭС.
• Размещение скважин на Ставропольском газовом месторождении.
• Размещение матриц полных затрат (экономика).
• Регулирование напряжения в дальних линиях  электропередач.

В 1956 году постановлением Президиума Академии наук СССР на базе лаборатории электросистем была образована самостоятельная организация - Лаборатория управляющих машин и систем АН СССР (ЛУМС АН СССР). Директором этой лаборатории стал член корреспондент АН СССР  И.С.Брук. Появилась возможность значительно расширить теоретические, инженерные и конструкторские исследования в области вычислительной техники. Коллектив ЛУМС АН СССР пополнялся новыми кадрами. Пришли на постоянную работу выпускники МЭИ: с радиотехнического факультета Е.Н.Филинов, Л.В.Иванов, О.В.Росницкий, с электровакуумного факультета Ю.Н.Глухов, Л.Я.Чумаков. Окончив ускоренный курс РТФ МЭИ, инженером возвратился в лабораторию  Р.П.Шидловский.

В качестве дальнейшего усовершенствования М-2 было разработано, изготовлено и введено в состав машины ферритовое запоминающее устройство, работающее по принципу совпадения токов, объемом 4096 34-разрядных чисел. Возглавил эту работу М.А.Карцев. К ее выполнению подключились молодые специалисты О.В.Росницкий, Е.Н.Филинов, Л.В.Иванов, Ю.Н.Глухов, Р.П.Шидловский. Была отработана технология изготовления и обжига ферритовых сердечников, разработаны и изготовлены стенды для их разбраковки, освоена прошивка матриц. Введение в состав машины М-2 ферритовой памяти значительно повысило эксплуатационные характеристики этой машины.

Б.Н.Малиновский в книге  «История вычислительной техники  в лицах» так писал  о  машине М-2: «В отличие от малой ЭВМ М-1 машину М-2 следует отнести к классу больших машин. Она имела ту же производительность, что и ЭВМ "Стрела" (2000 операций в секунду), и БЭСМ в первый период эксплуатации».  Но при одинаковой производительности машина М-2 размещалась в комнате площадью 22 кв. метра и потребляла 29 кВт электрической мощности, в то время как для размещения ЭВМ "Стрела" требовалось 145 кв. метров площадей и 125 кВт мощности энергопитания.

На первой промышленной выставке в павильоне Академии наук на ВДНХ, приуроченной к очередному съезду КПСС, был выставлен выносной пульт ЭВМ М-2, связанный телефонной линией с машиной, расположенной на Ленинском проспекте. Машина решала задачи, задаваемые с этого пульта, и выдавала распечатки результатов решения на рулонный телетайп. Когда начинался сеанс работы с машиной, посетители павильона ВДНХ, где демонстрировались достижения Академии наук СССР, собирались со всего зала и с интересом наблюдали за распечаткой результатов счета. Это был первый опыт дистанционного управления работой ЭВМ.

Свыше 15 лет вычислительная машина М-2 исправно несла свою службу.

Из книги Вычислительная техника от М-1 до М-13. (1950 - 1991). 1998 г.