Электронная цифровая вычислительная машина “Урал-14” (ЭЦВМ “Урал-14”)

Урнев Иван Васильевич.

ЭЦВМ “Урал-14”

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 другие.
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: 1974.
7. Область применения: решение широкого класса математических и информационно-логических задач в вычислительных центрах НИИ, КБ и промышленных предприятий.
8. Число выпущенных машин (серийность): 201 шт.

Описание машины (структура, архитектура, включая периферию)

“Урал-14” является средней машиной в ряде машин “Урал”. ЭВМ “Урал-14” оперировала с числами с фиксированной и плавающей запятой, а также с алфавитно-цифровыми символами и последовательностью бит переменной длины. Длина адресуемого слова составляла 24 двоичных разряда, а длина массива информации, непосредственно адресуемого к оперативной памяти, — 24, 48, 72,…, 98 304 бит. Система команд одноадресная (так же, как и у остальных ЭВМ ряда). Система счисления — двоичная и десятично-двоичная. Емкость оперативной памяти от 16 384 до 65 536 24-разрядных слова.

В состав центрального блока ЭВМ входили арифметическое устройство У-320 и отдельное устройство управления У-321. Устройство У-320 выполняло арифметические и логические операции над числами и словами переменной длины от 1 до 24 двоичных разрядов. Устройство работало только с фиксированной запятой. Операции над десятичными числами, над 48-разрядными двоичными числами и словами, а также операции с плавающей запятой выполнялись дополнительными арифметическими устройствами У-342 и У-345. В зависимости от комплектации арифметическими устройствами, оперативной памятью и внешним оборудованием выпускалось несколько модификаций “Урала-14”. Они комплектовались двухвходовыми накопителями на магнитных барабанах, накопителями на магнитной ленте, перфоленточным и перфокарточным оборудованием, алфавитно-цифровым печатающим устройством.

Элементная база. ЭВМ “Урал-11” — “Урал-16”

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 “Урала-14” на 90% состояли из двух типов основных диодно-транзисторных модулей, способных работать в диапазоне температур от -10 до 700С. 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 находились панели с ячейками, на которых монтировались модули с диодно-транзисторными элементами. Монтаж модулей и ячеек, а также некоторые соединения на панелях выполнялись печатным способом. 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 собственной 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-14”

• 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- 230
• Индексных регистров — 14
• Базисных регистров — 128
• Каналов прерывания — 64
• Уровней прерывания — 16
• Время выполнения операций, мкс
  • сложение, логические (24 разряда) — 22
  • сложение, логические (48 разряда) — 40 (с У-345)
  • сложение десятичное (5 разряда) — 100 (с У-342)
  • сложение чисел с плавающей запятой (39+7) — 40 (с У-345)
  • умножение (24 разряда) — 300
  • умножение (48 разряда) — 100 (с У-345)
  • умножение чисел с плавающей запятой — 100 (с У-345)
• Емкость накопителей в словах длиной 24+2 разряда
  • ферритовый — 16 384-65 536
  • 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 
  • накопителями на магнитном барабане — до 500 000
  • накопителями на магнитной ленте — от 130 до 700 тыс.
  • максимальная скорость — 2 200 000
• Скорость ввода информации:
  • с перфолент — 1000 строк с одного устройства
  • с перфокарт — 700 карт в минуту, с одного устройства
  • с каналов связи — до 2 200 000 бит в секунду
• Скорость вывода информации
  • на печать — 400 строк в минуту с одного устройства
  • на перфокарты — 110 карт в минуту
  • на перфоленту — 80 строк в секунду
  • в каналы связи — 2 200 000 бит в секунду
• Условия эксплуатации:
  • температура окружающей среды — от 5 до 40°С
  • влажность — 65±15%

Особенности ЭВМ.

“Урал-14” была средней ЭВМ ряда “Урал”, выполненного на единой конструктивно-технологической базе “Урал-10”. В СССР это была первая попытка проектирования не отдельной ЭВМ, а целого ряда совместимых ЭВМ. Главное внимание при этом, видимо, уделено конструктивному и технологическому единству ЭВМ и их отдельных устройств. Несмотря на то что большинство схемных, структурных и конструктивных решений были перспективными, выпуск машин был относительно невелик. Отдельные арифметические устройства для десятичной арифметики и 48 разрядных операций с плавающей запятой существенно удорожали ЭВМ “Урал-14”.