Электронная цифровая вычислительная машина “Урал-11” (ЭЦВМ “Урал-11”)

Урнев Иван Васильевич

ЭЦВМ “Урал-11”

1. Главный конструктор: д.т.н. Б. И. Рамеев, заместители главного конструктора — В. И. Бурков, А. Н. Невский, Г. С. Смирнов, А. С. Горшков, В. И. Мухин, основные разработчики: Л. Н. Богословский, В. К. Елисеев, В. Г. Желнов, А. Г. Калмыков, М. Н. Князев, О. Ф. Лобов, А. И. Плетминцев, Ю. В. Пинигин и др.
2. Организация-разработчик: Пензенский НИИ управляющих вычислительных машин (НИИУВМ).
3. Завод-изготовитель: Пензенский завод вычислительных электронных машин (ВЭМ) Министерства радиопромышленности СССР.
4. Год окончания разработки: 1965.
5. Год начала выпуска: 1965.
6. Год прекращения выпуска: 1975.
7. Область применения: ЭЦВМ “Урал-11” — решение широкого класса математических задач в вычислительных центрах НИИ, КБ и промышленных предприятиях.
8. Число выпущенных машин (серийность): 123 шт.

Описание машины (структура, архитектура, включая периферию).

Машина “Урал-11” является первой из ряда машин, в который кроме нее входят машины “Урал-14” и “Урал-16”. Машины ряда “Урал” были построены на единой конструктивной, технологической и схемной базе, имели одни и те же устройства для ввода, вывода и хранения информации, использовали единые входной и выходной алфавит, кодировку информации на перфокартах, магнитных лентах и внутри машины.

ЭВМ “Урал-11” оперировала с числами с фиксированной и плавающей запятой, а также с алфавитно-цифровыми символами. Длина адресуемого слова составляла 24 двоичных разряда. Система команд — одноадресная (так же, как и у остальных ЭВМ ряда). Система счисления — двоичная и десятично-двоичная. Емкость оперативной памяти от 8192 до 16 384 24-разрядных слов.

В состав центрального блока ЭВМ входило устройство арифметическое и управления — У-328, обеспечивавшее весь набор арифметических и логических операций над 24-разрядными словами. Оно производило до 50 000 коротких операций и 350 умножений в секунду. Для ускорения операций умножения и работы с десятично-двоичными числами использовались отдельные, конструктивно автономные устройства — умножения (У-340) и суммирующие десятично-двоичные числа (У-342). Они повышали производительность операций умножения до 14 000 в секунду, а сложения и вычитания десятично-двоичных чисел до 5000 при 11-разрядных числах. Кроме того, было разработано арифметическое устройство для 48-разрядных чисел — У-345. В зависимости от комплектации арифметическими устройствами, оперативной памятью и внешним оборудованием выпускались шесть модификаций “Урала-11”. Они комплектовались накопителями на магнитных барабанах и на магнитной ленте, перфоленточным и перфокарточным оборудованием, алфавитно-цифровым печатающим устройством.

Элементная база

ЭВМ “Урал-11” — “Урал-16” построены на унифицированном комплексе логических элементов “Урал-10”. Он представляет собой набор полупроводниковых схемных элементов модульной конструкции. Имелось 5 типов основных и 10 типов специальных модулей (для накопителей и внешних устройств). Электронные схемы “Урал-11” на 90% состояли из двух типов основных диодно-транзисторных модулей, способных работать в диапазоне температур от -10 до 70°С. Модули размещались на ячейки, имеющие запаиваемый разъем.

Конструкция

Семейство машин “Урал-11” — “Урал-16” выпускалось в стандартных конструкциях. Электронное оборудование располагалось в стандартных шкафах. В шкафах помещались панели с ячейками, на которых монтировались модули с диодно-транзисторными элементами. Монтаж модулей и ячеек, а также некоторые соединения на панелях выполнялись печатным способом. ЭВМ “Урал-11А” — самая младшая модель этой машины — имела конструкцию в виде углового стола. Все накопители и внешние устройства были общими для всех машин “Урал”.

Технология

Применены традиционные технологические процессы механообработки конструкций. Каркасы шкафов — сварные. Модули и ячейки, впервые в машинах “Урал” выполненные печатным монтажом на фольгированном диэлектрике, предназначались для массового изготовления на специализированном производстве. Новыми для Пензенского завода были технология изготовления ферритовых накопителей и внешних устройств, в частности новых накопителей на магнитных лентах, механизма алфавитно-цифрового устройства.

Программное обеспечение. Основной программой, организующей работу ЭВМ, являлась программа-диспетчер. Она обеспечивала ввод и вывод информации, организацию многопрограммной работы, защиту областей оперативной памяти, динамическое распределение оперативной памяти, а также внешней памяти на магнитных барабанах и лентах.

С машиной поставлялся автокод АРМУ (Автокод Ряда Машин Урал), который был единым автокодом ряда ЭВМ типа “Урал”. Он был составлен с учетом особенностей этих машин и обеспечивал полную совместимость от меньшей машины к большей. Каждая ЭВМ “Урал” имела собственный транслятор с языка АРМУ на свой машинный язык. Таким образом, совместимость ЭВМ типа “Урал” была ограниченной и существовала только на уровне автокода АРМУ.

Помимо тест-программ, библиотеки программ и программы отладки с языка АРМУ с машиной поставлялся транслятор с языка АЛГАМС на АРМУ.

Основные эксплуатационно-технические данные машины “Урал-11”

• Длина слова, адресуемого в оперативной памяти -12 или 24 бит
• Разрядность чисел, бит
  • с фиксированной запятой — 12, 24, 48
  • с плавающей запятой — мантисса — 39, порядок — 7
  • десятичных — 3 и более
• Система счисления — двоичная и десятичная
• Система команд — одноадресная
• Число команд — 150
• Индексных регистров — 7в30
• Каналов прерывания — 30
• Уровней прерывания — 30
• Время выполнения операций, мкс
  • сложение, логические (24 разр.) — 20
  • сложение, логические (48 разр.) — 40 (с У-345)
  • сложение десятичное (5 разр.) — 80 (с У-342)
  • сложение с плавающей запятой (39+7) — 40 (с У-345)
  • умножение (24 разр.) — 70 (с У-340)
  • умножение (48 разр.) — 100 (с У-345)
  • умножение с плавающей запятой — 100 (с У-345)
• Емкость накопителей в словах длиной 24+2 разряда
  • ферритовый 8192 — 16384
  • на магнитных барабанах 98 444-787 552
  • на магнитных лентах 1 000 000 — 48 000 000
• Скорость обмена информацией (бит в секунду) между оперативной памятью и устройствами:
  • накопителями на магнитном барабане — до 500 тыс.
  • накопителями на магнитной ленте — от 130 до 700 тыс.
  • максимальная скорость — 2 200 000
• Скорость ввода информации
  • перфолент — 1000 строк с одного устройства
  • перфокарт — 700 карт в минуту с одного устройства
  • каналов связи — до 2 200 000 бит в секунду
• Скорость вывода информации
  • на печать — 400 строк в минуту (одно устройство)
  • на перфокарты — 110 карт в минуту
  • на перфоленту — 80 строк в секунду
  • каналы связи — 2 200 000 бит в секунду
• Условия эксплуатации
  • температура окружающей среды — от 5 до 40°С
  • влажность — 65?15%

Особенности ЭВМ

“Урал-11” — первая ЭВМ ряда “Урал”, выполненного на единой конструктивно-технологической базе “Урал-10”. В СССР это была первая попытка проектирования не отдельной ЭВМ, а сразу целого семейства совместимых ЭВМ. Главное внимание при этом уделено конструктивному и технологическому единству ЭВМ и их отдельных устройств. Отдельные арифметические устройства для умножения, для десятичной арифметики, для плавающей запятой существенно удорожали малую ЭВМ “Урал-11”.