Приложение 1

Из книги С.А. Лебедева, Л.Н. Дашевского, Е.А. Шкабары "Малая электронная счетная машина". -М., Изд-во АН СССР, 1952. г., 162 с..

Малая электронная счетная машина работает по тем же общим принципам, что и большие универсальные быстродействующие машины.

Малая электронная счетная машина имеет арифметическое устройство, запоминающее устройство, устройство управления, вводное устройство и выводное устройство для печатания результатов.

Емкость запоминающего устройства, т.е. количество чисел, которое может в нем храниться, в значительной мере определяет гибкость машины применительно к решению разнообразных задач.

В малой машине емкость запоминающего устройства меньше, чем в больших машинах, что несколько ограничивает круг решаемых задач.

1. Основные параметры

Для малой электронной счетной машины принята двоичная система счета. Двоичная система счета требует меньшего количества элементов, чем десятичная, и, кроме того, весьма существенно упрощает операции умножения и деления, так как отсутствует таблица умножения.

В двоичной системе все числа изображаются двумя цифрами "1" и "О", что очень удобно для представления их в электрических схемах: наличие сигнала в какой-либо цепи означает цифру "1", отсутствие сигнала (или сигнал другого знака) означает цифру "О".

Переход из двоичной системы в десятичную весьма прост.

Так, например,

Двоичная система:    О, 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000 ...
Десятичная система: О, 1,  2,  3,   4,   5,   6,   7,    8.

Арифметические действия в двоичной системе производятся по тем же правилам, что и в десятичной системе.

...При производстве вычислений на машине необходимо выбрать положение запятой. Возможны два способа: первый - место запятой выбирается постоянным и все числа занимают соответственно этому определенное положение (фиксированная запятая); второй - число представляется двумя величинами: цифровой частью числа (А) и его порядком (k), т.е. в двоичной системе число изобразится 2^k • А (плавающая запятая).

Представление чисел с их порядками расширяет диапазон работы машины, но значительно усложняет выполнение операций сложения и вычитания и увеличивает время их выполнения. Для МЭСМ положение запятой выбрано перед первым старшим разрядом, т.е. все числа на машине должны быть меньше единицы.

Для'представления чисел машина имеет 16 разрядов, т.е. позволяет оперировать с числами до 4,7 знака в десятичной системе. Один разряд (17-й) используется для изображения знака числа. Код ."О" в этом разряде означает положительный знак числа, код "1" - отрицательный.

В машине предусмотрены следующие операции: сложение, вычитание, умножение, деление, сдвиг числа на заданное количество разрядов, сравнение двух чисел с учетом их знаков, сравнение двух чисел по их абсолютной величине, передача с центрального управления на местное и обратно, передача чисел с магнитного запоминающего устройства, сложение команд, останов машины.

Для запоминания исходных данных и промежуточных результатов вычислений имеются запоминающие элементы, выполненные на триггерных ячейках. Для запоминания чисел предусмотрен 31 блок, а для запоминания команд - 63 блока. Это соотношение выбрано на основании рассмотрения программирования ряда задач.

Блоки для запоминания чисел имеют каждый по 17 ячеек, блоки для запоминания команд - по 20 ячеек.

Кроме того, имеются особые функциональные устройства для установки и хранения неизменных коэффициентов и команд (31 коэффициент и 63 команды). Предусмотрена также возможность использования магнитного барабана для запоминания около 5000 кодов чисел или команд.

Команды задаются в виде определенных кодов. Выбрана трехадресная система кода команд. Первые четыре разряда кода команд - код операции - определяют операцию, которая должна быть выполнена на машине (четыре разряда дают возможность получить 16 комбинаций кода, т.е. выбрать одну из 16 операций).

Следующие пять разрядов кода команды содержат номер ячейки запоминающего устройства, из которой должно быть взято первое число (первый адрес). Пять разрядов дают возможность получить 32 комбинации кода, т.е. выбрать одну из 31 ячейки чисел. Нулевое положение (32-я комбинация) не может быть использовано для выбора ячеек.

Следующие пять разрядок кода команды дают номер ячейки, из которой должно быть взято второе число (второй адрес).

Последние шесть разрядов кода команды определяют номер ячейки, куда должен быть направлен результат (третий адрес) после выполнения над обоими числами действия, указанного в коде операции.

В отдельных случаях разряды третьего адреса используются для выбора номера ячейки, из которой следует принять следующую команду. Так как в машине имеется 63 блока для запоминания команд, то для выбора одной из них необходимо иметь шесть разрядов.

Выбор трехадресной системы дает существенную экономию в количестве запоминающих ячеек для кодов по сравнению с одноадресной системой. В одноадресной системе часть разрядов используется для инструктивного кода, а остальные разряды указывают номер ячейки, из которой надо взять число или куда направить результат. Так, например, "передать на арифметическое устройство число, хранящееся в ячейке No К", "Помножить число, находящееся в арифметическом устройстве, на число, хранящееся в ячейке No Р"; "передать число с арифметического устройства на запоминание в ячейку No S" и т.п. В трехадресной системе все эти указания объединяются в одну команду.

Арифметические действия производятся универсальным арифметическим устройством, выполненным на триггерных ячейках.

При сложении двух чисел возникают переносы в старшие разряды. Существующие системы счетчиков позволяют эти переносы производить лишь последовательно, что может сильно затянуть операцию сложения.

...В наихудшем случае при 16 разрядах может возникнуть 16 последовательных переносов. Для сокращения операции сложения, которая является элементарной операцией для всех остальных действий, предусмотрена специальная схема арифметического устройства, позволяющая осуществить переносы в старшие разряды сразу, куда следует, а не последовательно. Такое решение позволило создать универсальное арифметическое устройство, пригодное для производства всех выбранных операций.

...Выбор запоминающего устройства на триггерных ячейках предопределил систему подачи кодов чисел. Выбрана последовательная система, так как при этом резко сокращается количество управляемых входных и выходных элементов для запоминающего устройства. При последовательной системе ввода кодов чисел на каждую ячейку запоминающего устройства необходимо иметь лишь один входной и один выходной управляемые блоки. При параллельном же вводе кодов чисел на каждую ячейку требуется количество управляемых входных и выходных блоков, равное количеству разрядов.

Параллельный ввод кодов чисел в то же время ускоряет операции сложения и вычитания.Однако значительное увеличение количества электронных ламп и цепей управления при запоминающем устройстве на триггерных ячейках не компенсируется получаемыми преимуществами.

Как указывалось раньше, для малой машины выбрана пониженная частота работы. Передача кодов чисел происходит с частотой 5000 импульсов в секунду. Полное время одного цикла, включающего прием двух чисел, производство операции с ними, передачу результата на запоминание и прием следующей команды, составляет 17,6 мс для всех операций, кроме деления, которое занимает от 17,6 до 20,8 мс.

Таким образом, скорость вычислений составляет 3000 операций в минуту.

Подобные скорости работы, полученные при сравнительно пониженной частоте, несоизмеримы со скоростью ручного счета.

Ввод исходных данных в машину осуществляется с перфорационных карт или посредством набора кодов на штекерном коммутаторе. Полученные результаты считываются специальным электромеханическим печатающим устройством или фиксируются на кинопленке.

Контроль правильности проведенных вычислений осуществляется путем соответствующего программирования решаемых задач, никаких специальных устройств для этой цели не предусматривается. Для определения исправности работы отдельных элементов машины применяются специальные программные тесты. Кроме того, предусмотрено переключение на ручную или полуавтоматическую работу. Переключив машину на ручную работу, можно по сигнальным лампам, расположенным на пульте управления, проследить работу всех элементов машины и выявить неисправное место.

При полуавтоматической работе машина останавливается после каждого такта работы и, таким образом, позволяет быстро произвести опробование отдельных элементов.

Машина расположена в зале площадью 60 м². Общее количество электронных ламп составляет около 3500 триодов и около 2500 диодов, в том числе в запоминающем устройстве 2500 триодов и 1500 диодов. Суммарная потребляемая мощность - около 25 кВт.

Основные параметры малой электронной счетной машины

1. Система счета - двоичная с фиксированной запятой.
2. Количество разрядов - 16 и один на знак.
3. Вид запоминающего устройства - на триггерных ячейках с возможностью использования магнитного барабана.
4. Емкость запоминающего устройства - 31 для чисел и 63 для команд.
5. Емкость функционального устройства - 31 для чисел и 63 для команд.
6. Производимые операции: сложение, вычитание, умножение, деление, сдвиг, сравнение с учетом знака, сравнение по абсолютной величине, передача управления, передача чисел с магнитного барабана, сложение команд, останов.
7. Система команд - трехадресная.
8. Арифметическое устройство - одно, универсальное, параллельного действия, на триггерных ячейках.
9. Система ввода чисел - последовательная.
10. Скорость работы - около 3000 операций в минуту.
11. Ввод исходных данных - с перфорационных карт или посредством набора кодов на штекерном коммутаторе.
12. Съем результатов - фотографирование или посредством электромеханического печатающего устройства.
13. Контроль - системой программирования.
14. Определение неисправностей - специальные тесты и перевод на ручную или полуавтоматическую работу.
15. Площадь помещения - 60 м^2.
16. Количество электронных ламп - триодов около 3500, диодов 2500.
17. Потребляемая мощность - 25 кВт...
 

Приложение 3

Технические характеристики: быстродействие - 8-10 тыс. операций в секунду, представление чисел с плавающей запятой, разрядность 39, система ламповых элементов, внешняя память на магнитных барабанах (2 по 512 слов) и магнитных лентах (4 по 30 тыс. слов), устройство ввода с перфоленты (1200 чисел в минуту), цифропечать (1200 чисел в минуту), фотопечатающее устройство (200 чисел в секунду).

Принята Государственной комиссией в 1953 г. с оперативной памятью на ртутных трубках (1024 слова); в начале 1955 г. с оперативной памятью на потенциалоскопах (1024 слова); в 1957 г. с оперативной памятью на ферритных сердечниках (2047 слов). Диодное задающее устройство на 376 39-разрядных слов.

1. Первая отечественная быстродействующая ЭВМ на электронных лампах (5 тыс. ламп).
2. Блочная конструкция.
3. Опробованы три вида оперативной памяти - на ртутных трубках, потенциалоскопах, ферритах.
4. Плавающая запятая; возможность работы с фиксированной запятой и удвоенной разрядностью.
5. Параллельный принцип действия.

Главный конструктор академик АН УССР С.А. Лебедев.
 

Серийный вариант ЭВМ БЭСМ АН СССР
Основные технические характеристики аналогичны характеристикам БЭСМ АН СССР.

1. Оперативное запоминающее устройство на ферритных сердечниках. Емкость 2048 39-разрядных чисел. Время выборки 10 мс.
2. Широкое применение полупроводниковых диодов. Количество полупроводниковых диодов 5 тыс., электронных ламп, 4 тыс. Количество ферритных сердечников 200 тыс.
3. Усовершенствованная (мелкоблочная) конструкция, значительно повысившая надежность и удобство эксплуатации. Применены разъемы с плавающими контактами.

На серийных машинах БЭСМ-2 решены сотни тысяч задач чисто теоретических, прикладной математики, инженерных и пр. В частности, рассчитывалась траектория полета ракеты, доставившей вымпел Советского Союза на Луну.

Машина разработана и внедрена в народное хозяйство коллективами ИТМ и ВТ АН СССР и завода им. Володарского. Серийно выпускалась с 1958 г.

Главный конструктор - Герой Социалистического труда академик С.А. Лебедев.
 

Технические характеристики: быстродействие 20 тыс. операций в секунду, оперативная память на ферритных сердечниках емкостью 4096 слов, представление чисел с плавающей запятой, разрядность 45, система элементов - ламповые и полупроводниковые схемы, внешняя память - магнитные барабаны и ленты.
Введена в действие в 1958 г. Выпускалась серийно.

1. Впервые в отечественной практике применена автоматическая модификация адреса.
2. Совмещение работы АУ и выборки команд из памяти.
3. Введение буферной памяти для массивов, выдаваемых на печать. Совмещение печати со счетом.
4. Использование полностью синхронной передачи информации в логических цепях.
5. Использование НМЛ с быстрым пуском и остановом.
6. Для М-20 разработана одна из первых операционных систем ИС-2 (Институт прикладной математики АН СССР).

В постановлении президиума АН СССР от 20 февраля 1959 г. говорилось: "... создание машины М-20 является выдающимся достижением в развитии советской техники универсальных цифровых вычислительных машин. По своему быстродействию машина М-20 превосходит существующие отечественные и серийные зарубежные математические вычислительные машины.

Благодаря большому быстродействию, совершенству логической структуры и развитой системе оперативных и внешних запоминающих устройств, а также высокой степени надежности машины, она позволяет решить подавляющее большинство современных сложных задач, выдвигаемых отраслями науки и техники".

Главный конструктор - Герой Социалистического труда академик С.А. Лебедев. Заместители главного конструктора - М.К. Сулим, М.Р. Щура-Бура, В.Я. Алексеев, О.П. Васильев, П.П. Головистиков, В.Н. Лаут, В.А. Мельников, А.А. Соколов, М.В. Тяпкин, А.С. Федоров, O.K. Щербаков.
 

Технические характеристики: быстродействие 20 тыс. операций в секунду, оперативная память на ферритных сердечниках емкостью 16384 слова, преставление чисел с плавающей запятой, разрядность 48, система элементов - полупроводниковые схемы, внешняя память на МБ.
Введена в строй в 1962 г. Выпускалась серийно.

1. Использованы полупроводниковые элементы.
2. Машина программно совместима с ЭВМ М-20.
3. Предусмотрена возможность подключения второго ОЗУ на ферритных сердечниках емкостью 16384 48-разрядных числа.
4. Работа с удаленными объектами по каналам связи. Четыре входа с телефонных и 32 входа с телеграфных линий связи с соответствующими скоростями - 1200 и 50 бод.

Машины БЭСМ-4 применялись для решения различных задач в вычислительных центрах, научных лабораториях для автоматизации физического эксперимента и др.

Машина разработана и внедрена в народное хозяйство коллективами СКВ ИТМ и ВТ АН СССР и завода им. Володарского.

Главный конструктор - канд. техн. наук О.П. Васильев. Научный руководитель - академик С.А. Лебедев.
 

Технические характеристики: быстродействие 1 млн.. операций в секунду, оперативная память 64-128К 50-разрядных слов, время цикла ОЗУ 2 мкс, время выборки 0,8 мкс, представление чисел с плавающей запятой, разрядность 48, параллельный обмен по шести каналам внешней памяти и 32 каналам связи.

1. Система элементов с широкими логическими возможностями и парафазией синхронизацией.
2. Глубокое совмещение выполнения команд на основе асинхронной конвейерной структуры.
3. Использование ассоциативной сверхбыстродействующей буферной памяти.
4. Первое использование виртуальной памяти в отечественных машинах.
5. Использование "магазинного" способа обращения к памяти.
6. Совмещенный со счетом параллельный обмен массивами с двумя магнитными барабанами и четырьмя магнитными лентами.
7. Операционная система с многопрограммным режимом работы.

В акте Государственной комиссии, принимавшей БЭСМ-6, отмечено: "БЭСМ-6 стала первой в стране машиной, имеющей быстродействие около 1 млн. одноадресных операций в секунду и использующей систему элементов с тактовой частотой 9 МГц. Высокая тактовая частота элементов потребовала от разработчиков новых оригинальных конструктивных решений для сокращения длин соединений элементов и уменьшения паразитных емкостей. Высокое быстродействие машины обеспечивается рациональным построением арифметического устройства, совмещением работы отдельных устройств машины, согласованием времени работы памяти и арифметического устройства за счет разделения оперативной памяти на ряд блоков и применением самоорганизующей сверхбыстродействующей буферной памяти на быстрых регистрах. - Комиссия с удовлетворением отмечает, что БЭСМ-6 обладает основными структурными особенностями современных высокопроизводительных машин, позволяющими использовать ее в мультипрограммном режиме и в режиме разделения времени: системой прерывания, аппаратом защиты памяти, аппаратом защиты команд, аппаратом присвоения адресов, магазинной организацией выполнения команд.

Высокие показатели машины получены при сравнительно небольшом количестве полупроводниковых приборов (около 60 тыс. триодов и 180 тыс. диодов), что показывает рациональность принятых схемных решений".

Вычислительные машины БЭСМ-6 выпускались 17 лет и использовались в вычислительных центрах и многих отраслях народного хозяйства.

Разработана коллективом ИТМ и ВТ АН СССР совместно с заводом САМ. Выпускается серийно с 1967 г.

Главный конструктор - Герой Социалистического труда академик С.А. Лебедев, заместители главного конструктора - В.А. Мельников, Л.Н. Королев. За разработку и внедрение машины БЭСМ-6 С.А. Лебедев, В.А. Мельников, Л.Н. Королев, Л.А. Зак, В.Н. Лаут, А.А. Соколов, В.И. Смирнов, А.Н. Томилин, М.В. Тяпкин были удостоены Государственной премии.
 

Технические характеристики: модульная организация, унифицированные каналы обмена, быстродействие центрального процессора 1,5 млн. операций в секунду, емкость оперативной памяти 7752 кбайт, длина слова центрального процессора 48 разрядов, быстродействие периферийного процессора 150 тыс. операций в секунду, максимальная пропускная способность канала первого уровня 1,3 млн. слов в секунду, второго 1,5 Мбайт/с, количество внешних абонентов периферийной машины до 256.
 

1. Объединение модулей с помощью унифицированных каналов позволило организовать децентрализованные многомашинные комплексы сетевого типа, адаптируемые к требованиям заказчиков.
2. Эффективная реализация языков высокого уровня и многоуровневой системы защиты на основе механизмов стека состояния.
3. Операционная система, построенная по принципу децентрализации, обеспечивает работу в пакетном режиме, режиме удалений пакетной обработки, в режиме разделения времени и в режиме реального времени.
4. Аппаратура и операционная система восстанавливают работоспособность системы при сбоях процессоров, сбоях и отказах внешних устройств, выходе из строя аппаратных модулей.
5. Гибкая аппаратно-программная организация периферийной системы на основе использования унифицированных каналов и периферийных машин, позволяющих реализовать практически любые алгоритмы обслуживания устройств и абонентов.

Использовалась для обработки информации и управления в системах космического эксперимента, а также в ряде вычислительных центров для решения задач в различных областях науки и техники.

Машина разработана коллективом ИТМ и ВТ АН СССР совместно с заводом САМ.

Главные конструкторы - Герой Социалистического труда академик С.А. Лебедев, В.А. Мельников, А.А. Соколов. Заместители главных конструкторов - Л.Н. Королев, В.П. Иванников, В.И. Смирнов, Л.А. Теплицкий, Л.А. Зак, В.Л. Ли.
 

1. Автоматический съем данных с обзорной радиолокационной станции с селекцией объекта от шумов и расчет траектории движения.
2. Применение в логических элементах миниатюрных радиоламп и памяти на магнитострикционных линиях задержки.
3. Преобразование интервалов времени и угловых положений в числовые величины.

Руководители работ - С.А. Лебедев, Д.Ю. Панов, B.C. Бурцев, Г.Т. Артамонов.
 

Технические характеристики: быстродействие до 40 тыс. операций в секунду, оперативная память на ферритных сердечниках емкостью 4096 слов, цикл 6 мкс, представление чисел с фиксированной запятой, разрядность 36, система элементов ламповая и феррит-транзисторная, внешняя память - магнитный барабан емкостью 6 тыс. слов.

Машина работала в комплексе с аппаратурой процессора обмена с абонентами системы и аппаратурой хранения времени.
 

Главный конструктор - С.А. Лебедев. Ответственный исполнитель - B.C. Бурцев.
 

Модификация М-40, рассчитанная на применение в качестве универсальной ЭВМ. Представление чисел с плавающей запятой. Введена в строй в 1959 г. На базе М-40 и М-50 был создан двухмашинный комплекс.

Главный конструктор С.А. Лебедев. Ответственный исполнитель - B.C. Бурцев.
 

Модификация М-50, рассчитанная на применение в качестве комплекса обработки данных.

Принципиальные особенности: широкое применение феррит-транзисторных элементов в низкочастотных устройствах, применение специально разработанной контрольно-регистрирующей аппаратуры с возможностью дистанционной записи информации, поступающей с высокочастотных каналов связи.

Главный конструктор - С.А. Лебедев. Ответственный исполнитель - B.C. Бурцев.

За разработку М-40 и М-50 С.А. Лебедев и B.C. Бурцев удостоены Ленинской премии 1966 г.
 

Аванпроект 1960 г., эскизный проект 1961 г.

Межведомственные испытания 1964 г.

Испытания комплекса из восьми машин 1967 г.

Технические характеристики: быстродействие большой машины 500 тыс. операций в секунду, малой машины 37 тыс. операций в секунду, представление чисел с фиксированной запятой, разрядность 48, емкость оперативной памяти 32 тыс. слов, построена по модульному принципу, цикл 2 мкс, работа по 28 телефонным и 24 телеграфным дуплексным линиям связи, элементная база - дискретные полупроводники, полный аппаратный контроль, промежуточная память - 4 магнитных барабана по 16 тыс. слов каждый. Принципиальные особенности

1. Одна из первых полностью полупроводниковых ЭВМ.
2. Двухпроцессорный комплекс с общим полем оперативной памяти.
3. Полный аппаратный контроль.
4. Возможность создания многомашинных систем с общим полем внешних запоминающих устройств.
5. Возможность автоматического скользящего резервирования машин в системе.
6. Развитая система прерываний с аппаратным и программным приоритетом.
7. Работа с удаленными объектами по дуплексным телефонным и телеграфным линиям.

Главный конструктор - С.А. Лебедев. Заместитель главного конструктора - B.C. Бурцев.
 

Модификация 5Э926; представление чисел с плавающей запятой, механизм базирования, защита оперативной памяти и каналов обмена; работа нескольких операторов в мультипрограммном режиме.

Главный конструктор - С.А. Лебедев. Заместитель главного конструктора - B.C. Бурцев.
 

Эскизный проект - 1965. Технический проект - 1968.

5Э65 - перевозимый высокопроизводительный вычислительный комплекс специального применения, обеспечивающий проведение исследований в реальном масштабе времени в полевых условиях с высокой степенью достоверности за счет применения памяти с неразрушающим считыванием, полного аппаратного контроля, средств устранения последствий сбоев. Эффективности вычислительного процесса способствовали переменная длина слова (12, 24, 36 разрядов), магазинная организация арифметического устройства. С применением комплек-
са были произведены исследования различных бортовых средств радиоизмерений и радионавигации в атмосфере и космосе.

Главный конструктор - С.А. Лебедев. Заместитель главного конструктора - И.К. Хайлов.
 

Главный конструктор - С.А. Лебедев. Заместитель главного конструктора - И.К. Хайлов.

За создание 5Э67 И.К. Хайлов удостоен Государственной премии 1977 г.
 

5Э26 является первой в СССР мобильной управляющей многопроцессорной высокопроизводительной вычислительной системой, построенной по модульному принципу, с высокоэффективной системой автоматического резервирования, базирующейся на аппаратном контроле и обеспечивающей возможность восстановления процесса управления при сбоях и отказах аппаратуры, работающей в широком диапазоне климатических и механических воздействий, с развитым математическим обеспечением и системой автоматизации программирования.

Технические характеристики: производительность 1,5 млн. операций в секунду, длина слова 32 разряда, представление информации естественное, целое слово, полуслово, байт, бит, объем оперативной памяти 32-34 кбайт, объем командной памяти 64-256 кбайт, независимый процессор ввода-вывода информации по 12 каналам связи - максимальный темп обмена свыше 1 Мбайт/с, объем 2,5-4,5 м³, потребляемая мощность 5-7 кВт.

Выпускается в двух модификациях, различающихся объемом памяти.
 

1. Впервые создана мобильная многопроцессорная высокопроизводительная структура с модульной памятью, легко адаптируемая к различным требованиям по производительности и памяти в системах управления.
2. Впервые создана машина с автоматическим резервированием на уровне модулей и обеспечивающая восстановление вычислительного процесса при сбоях и отказах аппаратуры в системах управления, работающая в реальном времени.
3. Впервые создана мобильная машина, снабженная развитым математиче-- ским обеспечением, эффективной системой автоматизации программирования и возможностью работы с языками высокого уровня.
4. Энергонезависимая память команд на микробиаксах с возможностью электрической перезаписи информации внешней аппаратурой записи.
5. Введена эффективная система эксплуатации с двухуровневой локализацией неисправной ячейки, обеспечивающая эффективность восстановления аппаратуры среднетехническим персоналом.

Главные конструкторы - С.А. Лебедев, B.C. Бурцев. Заместители главных конструкторов - Е.А. Кривошеее, В.Н. Лаут, А.А. Новиков, Ю.Д. Острецов, К.Я. Трегубое, Д.Б. Подшивалов, Г.С. Марченко

За создание ЭВМ 5Э26 Е.А. Кривошеее, Ю.Д. Острецов и Ю.С. Рябцев удостоены Государственной премии.

Приложение 4
 

Младшие научные сотр. (Т.М. Александриди)
(А.Б. Залкинд)
(М.А. Карцев)
(Н.Я. Матюхин)

Техники:
(Л.М. Журкин)
(Ю.В. Рогачев)
(Р.П. Шидловский)

Аннотация

В отчете дается краткое описание построенной машины и принцип действия отдельных ее устройств

Автоматической цифровой вычислительной машиной мы называем устройство, способное автоматически выполнять любую наперед заданную последовательность арифметических и логических операций над числами, представляемыми цифровым кодом, составленным по принятой системе счисления (например, десятичной или двоичной и т.д.).

Обычно АЦВМ может выполнять четыре арифметических действия: сложение, вычитание, умножение, деление.

Количество логических операций в разных АЦВМ различное. В качестве примера логической операции можно привести операцию сравнения, позволяющую сравнивать по величине либо числа, либо их модули, и. в зависимости от результата сравнения выбирать тот или иной путь дальнейших вычислений. Пользуясь многочисленными методами теории приближенных вычислений, можно свести решение большого числа задач, встречающихся при решении научных и технических проблем (например, системы алгебраических уравнений, системы линейных и нелинейных дифференциальных уравнений и т.д.), к такой последовательности простых операций, которая может выполняться АЦВМ.

Особенностями АЦВМ являются:

1) Универсальность применения (в отличие от других автоматических вычислителей, напр., дифференциальных анализаторов, предназначаемых для решения строго определенного класса задач).

В дальнейшем употребляется сокращение "АЦВМ".

2) Получение высокой степени точности вычислений, что основывается на применении цифрового способа представления чисел (в этом отношении АЦВМ сходна с различными счетно-аналитическими машинами, такими как арифмометры, табуляторы и т.д.).

В современных АЦВМ как правило используется двоичная система счисления, цифры которой весьма удобно представляются схемами с .двумя различными стабильными состояниями (триггеры, реле и т.п.).

Одно из состояний принимается как изображение цифры "О", второе - цифры "1".
В разработанной АЦВМ принята двоичная система счисления.

П. Блок-схема АЦВМ

Разработанная АЦВМ состоит из четырех основных узлов:
1) Арифметический узел (АУ), в котором выполняются основные арифметические действия над числами. АУ состоит из так называемых регистров, хранящих числа, над которыми в данный момент производятся действия, и из местного программного датчика (МПД).

МПД подает в регистры серии импульсов, необходимых для совершения того или другого арифметического действия.

2) Запоминающее устройство (ЗУ), которое в дальнейшем будем кратко называть памятью. ЗУ предназначено для хранения исходных данных, промежуточных результатов, используемых в дальнейших вычислениях, а также и окончательных результатов. В ЗУ хранятся также в зашифрованном виде указания о порядке совершения действий, необходимые для решения конкретной задачи. Эти указания запоминаются в виде так называемых инструкций, имеющих форму обычных двоичных чисел.

ЗУ состоит из медленно действующей магнитной памяти (МП), запоминание в которой основано на сохранении ферромагнитным слоем остаточного магнетизма, и из быстродействующей электростатической памяти, запоминание в которой основано на сохранении на диэлектрической пластинке ранее нанесенного распределения электрических зарядов.

3) Главный программный датчик (ГПД), осуществляющий выбор чисел и операций, которые производятся над ними в соответствии с получаемыми из ЗУ инструкциями.

Набор инструкций, необходимых для решения задачи, называется программой.

По выполнении программы или части ее ГПД осуществляет вывод нужных результатов.

4) Устройство ввода и вывода данных (УВВ) предназначено для заполнения ЗУ исходными данными и программой и для печатания результатов вычислений. УВВ состоит из стандартной телеграфной буквопечатающей аппаратуры.
 
Технические данные АЦВМ

Основными техническими данными, определяющими быстродействие и универсальность АЦВМ, является скорость выполнения арифметических действий, объем чисел, который может хранить ЗУ, и максимальное число разрядов числа, над которым производятся действия.

АЦВМ выполняет сложение за время в 50 млсек, умножение в 2000 млсек.

АЦВМ совершает действия над 25-разрядными двоичными числами, что в десятичной системе соответствует точности вычислений до седьмого знака.

ЗУ может хранить 512 25-разрядных двоичных чисел.

(В настоящее время в макете используется магнитный барабан, на котором запоминается 128 чис.).
 
Описание основных узлов

III. Арифметический узел

III-1. Представление чисел

Арифметический узел предназначен для выполнения четырех арифметических действий: сложения, вычитания, умножения, деления.

Числа, над которыми производятся действия, представляются в двоичной системе. Каждая цифра двоичного числа выражается одним из состояний соответствующей тригтерной схемы.

Объем числа составляет 24 двоичных разряда, т.е. число представлено в виде цепочки из 24-х триггеров, которую в дальнейшем мы будем называть регистром. Принята система представления чисел в виде модуля и знака. Т.е. в регистре хранится модуль числа, и, кроме того, в него введен 25-й триггер, одно из положений которого соответствует знаку (+), другое - знаку (-).

Для удобства вычислений принято, что наивысший разряд числа соответствует 2^-1, т.е. вычисления производятся над дробными числами.

Такое допущение не сужает диапазон решаемых задач, так как при использовании чисел, превышающих по модулю единицу, они могут быть приведены к дроби нужной величины путем соответствующего изменения масштабов исходных данных и результатов.

Иногда может возникнуть необходимость изменения масштаба в процессе решения задачи. Такая возможность также имеется, так как при получении в процессе вычислений чисел, превышающих по модулю единицу, АЦВМ автоматически останавливается на том этапе, где получено это число.

Выбор дробной системы удобен тем, что при умножении двух чисел произведение может только уменьшиться. Поэтому при умножении не может получаться число, превышающее по модулю единицу. Число, модуль которого больше единицы, может теперь получаться в некоторых случаях деления, но деление встречается в вычислениях гораздо реже, чем умножение. Кроме деления такое число может, очевидно, получаться при сложении и вычитании.
III-2. Выполнение действий

При использовании цифровых методов вычислений оказывается, что для выполнения всех четырех арифметических действий необходимо и достаточно, чтобы в АУ могла осуществляться только одна основная операция - сложение и некоторые вспомогательные действия. В двоичной системе эти действия, так же как и сложение, выполняются наиболее просто и представляют:

1. Сдвиг модуля числа в сторону высших или низших разрядов ("влево" или "вправо");
2. Взятие дополнения от модуля числа, состоящее в замене всех цифр числа на обратные им ("О" на "1" или "1" на "О").

Легко видно, что сдвиг числа влево или вправо соответствует умножению или делению его на 2.

Дополнение Р числа А есть число, связанное с исходным числом А-соотношением
Р - 1-2-²⁴ - А
Вычитание производится как сложение уменьшаемого с дополнением вычитаемого.

Умножение, очевидно, выполняется в виде последовательных сложений и сдвигов, т.е. точно так же, как при обычном умножении "столбиком".

Применение двоичной системы упрощает таблицу умножения, которая имеет вид:

0x0=0
0x1=0
1x1=1

Деление производится последовательным вычитанием и сдвигом.

Ш-3. Блок-схема АУ (далее даются лишь названия разделов. - Прим. авт.)
Ш-4. Местный программный датчик (МПД).
IY. Магнитное запоминающее устройство.
IV-1. Назначение магнитной памяти (МП).
IY-2. Описание работы блок-схемы МП.
Y. Электростатическое запоминающее устройство (память).
YI. Главный программный датчик (ГПД).
YI-1. Введение
YI-2. Назначение ГПД.
YI-3. Блок-схема ГПД и цикл работы АЦВМ.
YI-4. Блоки, входящие в ГПД.
а) Генератор тактирующих импульсов (лист "ГПД-ГТИ")
б) Блок пуска и синхронизации (лист "ГПД-ПС")
в) Распределитель импульсов (лист "ГПД-РИ")
г) Блок формирования импульсов (лист "ГПД-ФИ")
д) Регистр адреса (лист "ПТД-РА")
е) Пусковой регистр (лист "ГПД-ПР")
ж) Селекционный регистр (лист "ГПД-РС")
з) Регистр сравнения (лист "ГПД-РС")
и) Блок операций и шифра (лист "ГПД-ОШ")
к) Клапанный блок (лист "ГПД-РС")
л) Блок выбора памяти (лист "ГПД-ВШ
м) Блок операции сравнения (лист "ГПД-ОС")
YII. Устройство ввода и вывода (УВВ)
YII-1. Назначение.
YII-2. Описание блок-схемы.
а) Операция "ввода".
б) Операция "вывод".

Конструкция и источники питания АЦВМ

Конструктивно АЦВМ выполнена в виде трех стоек, расположенных по бокам прямоугольной вентиляционной колонны. На стойках расположены соответственно главный программный датчик, арифметический узел и запоминающее устройство. Временно для удобства работы блок электронной памяти перенесен на четвертую стойку.

Вентиляционная колонна имеет отверстия для обдува блоков. Обдув необходим ввиду большой мощности, потребляемой стойками.

Телетайп и трансмиттер расположены на отдельном столе и при помощи разъемных кабелей соединяются со стойками.
Фотографии стоек приведены на рис. 6 и 7.
Монтаж всех схем осуществлялся на стандартных панелях двух типов (двадцати двух и десятиламповые панели).

Полное число ламп (баллонов) в АЦВМ - 730. По узлам они распределяются следующим образом:

1. Арифметический узел - 330 ламп
2. Магнитная память - 120 ламп
3. Электронная память - 80 ламп
4. Главный программный датчик и устройство для ввода и вывода - 200 ламп

Питание АЦВМ осуществляется от 4-машинного агрегата постоянного тока, дающего основные уровни напряжений (считая от потенциала земли): -170, +140, +240 и +300 в.

Остальные уровни снимаются с мощных потенциометров. Исключение составляют только блоки электронной памяти и некоторые узлы магнитной памяти, питающиеся от электронных стабилизаторов напряжения. Накал ламп производится переменным током.

Приложение 5
 

Универсальная цифровая вычислительная машина М-2 создана коллективом Лаборатории управляющих машин и систем Академии наук СССР (ЛУМС) под руководством член-корр. АН СССР И.С. Брука.

М-2 - малогабаритная быстродействующая машина. Средняя скорость ее работы - 2000 операций в секунду, количество радиоламп в машине - 1676. Разработка и монтаж машины были проведены в весьма короткий срок - с апреля по декабрь 1952 года. Зимой 1954-1955 гг. машина была существенно модернизирована. В 1956 году было разработано, изготовлено и введено в состав машины М-2 ферритовое запоминающее устройство, работающее по принципу совпадения токов (по схеме ЗД), объемом 4096 34-разрядных слов.

В группу, 1 работавшую над М-2, входило на различных этапах работы от 7 до 10 инженеров. Арифметический узел разрабатывался М.А. Карцевым, В.В. Белынским, 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, магнитные запоминающие устройства

- А.И. Шуровым и Л.С. Легезо, входные и выходные устройства у А.Б. Залкиндом, система питания - В.В. Белынским, Ю.А. Лавренюком и В.Д. Князевым, пульт управления - В.В. Белынским и А.И. Шуровым.
Руководитель работ М.А. Карцев.
Большая работа проведена конструкторами, техниками, механиками и монтажниками лаборатории: И.З. Гельфгатом, А.Д. Гречушкиным, Н.А. Немце-пым, ф. Фржеутским, И.К. Швильпе, Д.У. Ермоченковым, Л.И. Федоровым, Г.В. Коростылевым и др.
 

Диапазон чисел с плавающей запятой - от 2³¹ до 2~³² примерно от 2.10⁹ до 2,5.10-¹⁰
Система кодирования инструкций - трехадресная
Выполняемые операции - сложение, вычитание, умножение, деление, сравнение по модулю, сравнение алгебраическое, логическое умножение, перемена знака, перенос числа и др.
Скорость работы - в среднем 2000 операций в секунду

Внутренние ЗУ:
электростатическое (на трубках 13ЛО37) - 512 чисел, время обращения 25 мксек,
ферритовое - 4096 чисел, магнитный барабан - 512 чисел, скорость вращ. - 2860 оборотов в минуту
Внешнее ЗУ - магнитная лента на 50 тыс. чисел

Ввод данных - с бумажной перфоленты со скоростью 30 чисел в секунду
Вывод данных - в виде таблиц; скорость печати 24 числа в минуту
Питание - от 3-фазной сети переменного тока, потребляемая мощность 29 квт.
Площадь, занимаемая машиной - 22 кв. метра.
 
Машина М-2 находилась в эксплуатации 15 лет, работая круглосуточно и без выходных дней. На ней решался широкий круг научных и -прикладных задач многими организациями и институтами. Для эффективного использования машинного времени была создана группа программистов, которая разработала математическое обеспечение М-2, состоявшее из библиотеки обсуживающих программ (программы ввода-вывода, служебные программы, программы элементарных функций и др.) и постоянно, при необходимости, консультировала сторонних пользователей в процессе работы на машине. При машине М-2 постоянно действовал семинар ведущих математиков-программистов, работы которых явились основой создания ряда систем программирования и алгоритмических языков.

В интересах собственных работ Лаборатории управляющих машин и систем, а позднее и Института электронных управляющих машин проводились расчеты для линий дальних электропередач и расчеты задач экономического планирования СССР.

Из сторонних организаций решение своих задач на М-2 проводили: Институт экспериментальной и теоретической физики (ИТЭФ), Акустический институт,Институт прогнозов погоды, Московский авиационный институт (МАИ), Военно-воздушная академия, Институт проблем передачи информации (ИППИ), Энергетический институт (ЭНИН), Институт экономики АН СССР, Институт атомной энергии им. Курчатова, Стальпроект и многие другие.

Приложение 6
 

Малогабаритная универсальная цифровая электронная вычислительная машина М-3 является третьей из серии машин, разработанных в Лаборатории управляющих машин и систем под руководством И.С. Брука.

Машина оперирует 30-разрядными двоичными числами с запятой, фиксированной перед старшим разрядом числа, что соответствует точности вычислений в девять десятичных знаков. 31-й разряд отводится под знак числа.

Оперативное запоминающее устройство на магнитном барабане имеет объем памяти 2048 чисел. Предусмотрена возможность подключения дополнительного ферритового запоминающего устройства емкостью до 2048 чисел. Скорость работы машины составляет 30 операций в секунду (при использовании магнитного барабана). При работе с ферритовым запоминающим устройством производительность повышается до 1500 операций в секунду.

Арифметический узел машины М-3 параллельного типа, построен подобно арифметическому узлу машины М-2.

Ввод и вывод данных производится в десятичной и восьмеричной системах при помощи стандартной телеграфной аппаратуры (трансмиттер и телетайп) со скоростью 7 десятичных цифр в секунду.

Потребляемая машиной мощность составляет 10 квт. Шкафы машины размещаются на площади около 3 кв. м. Машина содержит 700 радиоламп и около 3000 купроксных диодов КВМП-2-7.

Машина М-3 создана в результате содружества Лаборатории управляющих машин и систем АН СССР и Научно-исследовательского института электротехнической промышленности. Проект машины был выполнен группой инженеров и техников ЛУМС АН СССР в составе В.В. Белынского, Ю.Б. Пржиемского, Н.А. Дороховой, А.Б. Залкинда, Г.И. Танетова, А.Н. Патрикеева, А.П. Морозова и др.

Главный конструктор машины - Н.Я. Матюхин.

Ряд существенных усовершенствований машины в процессе наладки был предложен Н.Я. Матюхиным, В.В. Белынским (ЛУМС), В.М. Долкартом и Г.П. Лопато (НИИ ЭП). В наладке и вводе в эксплуатацию головного образца машины участвовали также Б.Б. Мелик-Шахназаров, А.П. Толмасов, А.В. Пи-пинов, В.Н. Овчаренко, А.Я. Яковлев, И.А. Скрипкин. Руководство работами по внедрению машины и ее математической эксплуатации осуществлялось А.Г. Иосифьяном и Б.М. Каганом.

Приложение 7
 

Объем внутренней памяти: оперативная память - 1024 24-разрядных чисел; постоянная память - 1024 23-разрядных чисел.
Ввод информации - с перфоленты со скоростью 45-50 чисел в секунду

Вывод информации - на устройство БП-20 со скоростью 42 слова в секунду
В качестве элементной базы использовались транзисторы П14, П15, П16, П203, диоды Д2, Д9, Д12 и некоторые другие. Оперативная и постоянная памяти строились на ферритовых сердечниках, в качестве генераторов тока в этих ЗУ использовались радиолампы (всего около 100 штук).

Главный конструктор машины М.А. Карцев, старший конструктор В.В. Бе-лы некий.

Участники разработки: ст. научи, сотрудник, д.ф.-м.н. А.Л. Брудно, научный сотрудник, к.ф.-м.н. Е.В. Гливенко, научный сотрудник, к.ф.-м.н. Д.М. Гроб-ман, ст. научи, сотрудник, к.т.н. Ю.В. Поляк; ведущие инженеры Г.И. Танетов, Н.А. Дорохова, Л.В. Иванов, Р.П. Шидловский, Е.Н. Филинов; инженеры: Ю.Н. Глухов, А.Н. Чернов, Л.Я. Чумаков, Ю.В. Рогачев, И.З. Блох, Р.П. Макарова, В.П. Кузнецов, Е.С. Шерихов; конструкторы: Е.И. Цибуль, Ю.И. Ларионов, В.Ф. Сититков, Ю.А. Шмульян.

На различных этапах разработки и настройки принимало участие от 10 до 40 человек научных сотрудников, инженеров, конструкторов, техников и лаборантов ИНЭУМ.

Приложение 8
 

Разрядность - 29 двоичных разряда.
Объем внутренней памяти:
постоянная память - 819-16384 слова,
оперативная память - 4096-16384 слова.
Быстродействие - 220 тыс. операций в секунду
Скорость ввода-вывода при межмашинном обмене - 3125 29-разрядных слов в секунду или 6250 14-разрядных слов в секунду.
Ввод с перфоленты - 500 строк в секунду.
Вывод на печать (БП-20) - 10-12 строк в секунду.

Приложение 9
 

Среднее быстродействие - 5 млн. операций в секунду
Быстродействие на малом формате (16 разрядов) - около 10 млн. операций в секунду.
Общий объем внутренней памяти - 5 млн. байт.

Первый уровень - оперативная 0,5 млн. байт; постоянная 0,5 млн. байт.

Второй уровень - 4 млн. байт.
Пропускная способность мультиплексного канала - более 6 млн. байт в сек. (при одновременной работе 24 дуплексных направлений связи).
Емкость буферной памяти мультиплесного канала - более 64 тыс. байт.

Система прерывания программ - 72-канальная, с 5 уровнями приоритетов.

Показатели надежности:
коэффициент готовности - не менее 0,975,
время (среднее) безотказной работы - не менее 90 часов.

Степень унификации:
коэффициент повторяемости - 346,
коэффициент применяемости - 46%.
 
Обеспечивается одновременная работа 8 пользователей на восьми математических пультах.

Математическое обеспечение машины М-10 включает: операционную систему, обеспечивающую разделение времени и оборудования, диалоговый режим одновременной отладки до 8 независимых программ и мультипрограммный режим автоматического прохождения до 8 независимых задач; систему программирования, включающую машинно-ориентированный язык АВТОКОД и проблемно-ориентированный язык АЛГОЛ-60, соответствующие трансляторы и средства отладки; библиотеку типовых и стандартных программ; диагностические программы; программы контроля функционирования (тесты).

Машина М-10 содержит две линии арифметических процессоров. За один машинный такт одновременно выполняются операции с фиксированной и плавающей запятой, а также целочисленные операции:
- над 16 парами 16-разрядных чисел;
- над 8 парами 32-разрядных чисел;
- над 4 парами 64-разрядных чисел;
- над 2 парами 128-разрядных чисел.

Предусмотрены также векторные операции. Например, за 1 такт может быть произведено вычисление скалярного произведения векторов (в каждой линии процессоров - сумма произведений до 8 пар 16-разрядных или до 4 пар 32-разрядных чисел и, если необходимо, суммирование с результатом аналогичной операции, выполненной в предыдущем такте).

Одновременно с получением результатов основных операций в обеих линиях арифметических процессоров вырабатываются до 5 строк булевых переменных (признаки переполнения, признаки равенства результатов нулю, знаки результатов и т.д.). Специальный процессор, работающий одновременно с арифметическими процессорами, может выполнять логические операции над строками булевых переменных. В свою очередь, строки булевых переменных миут использоваться как маски для линий арифметических процессоров.

Адресация памяти осуществляется в 2 ступени: сначала формируется математический адрес путем суммирования содержимого базового регистра с 22-разрядным смещением: затем с помощью аппарата дискрипторных таблиц математический номер листа (старшие разряды математического адреса) подменяются физическим номером листа, при этом получается физический адрес. В качестве базовых и индексных используются 16 специальных регистров. Каждый пользователь имеет доступ к виртуальной памяти в 8 мегабайт, адресуемый с точностью до полуслова. К аппарату формирования физических адресов имеет доступ только операционная система; с этим аппаратом совмещен также аппарат защиты памяти.

Организация оперативной памяти позволяет за одно обращение выбирать от 2 до 64 байт одновременно, начиная от произвольного адреса.
 
 
 
Приложение 10
 

1.. Центральная процессорная часть:

Стандартизованное электрическое сопряжение
Программируемый интерфейс
Сопрягающие процессоры (от 4 до 128).

Контроллер технического управления
Управляющая память гипотез
Процессоры когерентной обработки ( от 4 до 80).
 
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

СОСТАВ
 

	М13	Исполнение М13
	Возможные комплекты шкафов	M1300	M1301	M1302
1. ЦЕНТРАЛЬНАЯ ПРОЦЕССОРНАЯ ЧАСТЬ
A) Арифметическое устройство (АЛУ)	1,2,4	1	2	2
Б) Оперативная память главная (ОПГ)	4,8,16	4	8	8
B) Постоянная память главная (ППГ)	2,4,8	2	4	4
Г) Оперативная память большая, полупроводниковая (ОПП)	1,2,4	1	2	2
Д) Центральное устройство редактирования (ЦУР)	2	2	2	2
Е) Центральное устройство управления (ЦУУ)	2	2	2	2
Ж) Мультиплексный канал (МПК)	1	1	1	1
2. АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ПОДДЕРЖКИ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
а) Центральный управляющий процессор (ЦУП)	1	1	1	1
б) Устройство управления кодовыми шинами (УКШ)	1	1	1	9
3. АБОНЕНТСКОЕ СОПРЯЖЕНИЕ
а) Устройство абонентского сопряжения (УАС)	1,2...16	1	1	9
4. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ ПРОЦЕССОРНАЯ ЧАСТЬ
а) Устройство контроллера технического управления (КТУ)	1	-	-	1
б) Устройство управляющей памяти гипотез (УПГ)	1,2...32	-	-	6
в) Устройство процессоров когерентной обработки (ПКО)	1,2...20	-	-	10

 
КОМПЛЕКТЫ: Внешних устройств, монтажные, ЗИП, КИП, оборудования систем охлаждения, программного обеспечения.
 
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
 

	M1300	M1301	M1302
1. ЦЕНТРАЛЬНАЯ ПРОЦЕССОРНАЯ ЧАСТЬ
а) Быстродействие (106 оп/с)	12	24	24
б) емкость оперативной памяти первого уровня (Мбайт)	0,25	0,5	0,5
в) емкость постоянной памяти первого уровня (Мбайт)	0,25	0,5	0,5
г) Емкость оперативной памяти второго уровня (Мбайт)	8	16	16
д) Формат шин (байт)	16	32	32
е) Пропускная способность мультиплексного канала, Мбайт/с	40	70	70
2. АБОНЕНТСКОЕ СОПРЯЖЕНИЕ
а) Число сопрягающих процессоров	8	8	72
3. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ ПРОЦЕССОРНАЯ ЧАСТЬ
а) Пропускная способность контроллера технического управления (Мбайт/с)	-	-	100
б) Емкость управляющей памяти гипотез (Мбайт)	-	-	24
в) Число процессоров когерентной обработки	-	-	40
г) Эквивалентное суммарное быстродействие процессоров когерентной обработки (оп/с)	-	-	1,2x109
4. ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ
- на сменных магнитных дисках (Мбайт)	200	200	200
- на магнитной ленте (Мбайт)	42	42	42
5. ЗАНИМАЕМАЯ ПЛОЩАДЬ (м2)*	36	54	144
6. ПОТРЕБЛЯЕМАЯ МОЩНОСТЬ**
по сети 3x400 Гц, 220 В (КВА)	50	75	150
по сети 3x50 Гц, 380/220 В (КВА)	25	25	25
7. РАСЧЕТНАЯ ТРУДОЕМКОСТЬ (н/ч)	237200	330800	617236

* Без комплекта внешних устройств.
** Без двигателей системы охлаждения.

СИСТЕМА ПРОГРАММИРОВАНИЯ И ОТЛАДКИ
- ассемблеры, Т-язык;
- алгоритмический язык высокого уровня, ориентированный на векторные вычисления;
- интерактивный режим отладки заданий РВ и РМВ в понятиях используемого языка.

ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА
СИСТЕМА ДОКУМЕНТИРОВАНИЯ
БИБЛИОТЕКА ТИПОВЫХ ПРОГРАММ
СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
 
Приложение 11

Ю.В. Рогачев. Биографическая справка

Рогачев Юрий Васильевич родился 18 августа 1925 года в Калининской области. В январе 1943 года был призван в Советскую Армию и направлен на Дальний Восток. В 1945 году принимал участие в войне с Японией. В 1946 году окончил курсы военных радиотехников и до 1950 года занимался обслуживанием и ремонтом радиоаппаратуры в войсках. После демобилизации в июне 1950 года поступил на работу к И.С. Бруку в лабораторию электросистем Энергетического института АН СССР им. Г.М. Кржижановского. Принимал участие в работах по созданию одной из первых ЭВМ - машины М-1. В 1952 году поступил учиться на радиотехнический факультет Московского энергетического института (МЭИ). После окончания МЭИ в марте 1958 года вернулся (по распределению) в тот же коллектив, ставший к этому времени самостоятельной организацией - Институтом электронных управляющих машин (ИНЭУМ). Работал инженером, старшим инженером, старшим конструктором, руководителем лаборатории. Принимал участие под руководством М.А. Карцева в создании машин М-4 и М-4М.

Разработка системы логических элементов, внедренная в одну из первых серийных транзисторных ЭВМ М-4М, явилась основой кандидатской диссертации, которую Ю.В.Рогачев успешно защитил в 1967 году.

С 1967 года - главный инженер созданного на базе отдела спецразработок ИНЭУМа Научно-исследовательского института вычислительны* комплексов (НИИВК). Принимал участие в создании вычислительных машин М-10, М-10М, М-13 и построении вычислительных комплексов на их основе в качестве заместителя главного конструктора, а с 1983 года - в качестве главного конструктора. В 1977 году за разработку машины М-10 в составе коллектива присуждена Государственная премия СССР.

С 1983 года - директор Научно-исследовательского института вычислительных комплексов. Награжден орденами Отечественной войны, Трудового Красного Знамени, Знак почета. В настоящее время пенсионер. Передал автору многочисленные архивные документы (в копии), освещающие жизнь и творчество М.А. Карцева.

Приложение 12
 

1. Общая часть
2. Программа научно-исследовательских, конструкторских и производственных работ
3. Научные и производственные связи с другими НИИ и заводами
4. Основные принципы и этапы разработки
5. Состав лаборатории
6. Методика определения количества оборудования и рабочей силы
7. Характеристика основных и вспомогательных отделений лаборатории
8. Сводная ведомость рабочей силы
9. Сводная ведомость оборудования
10. Сводная ведомость капитальных затрат
11. Материалы и детали
12. Годовой фонд заработной платы
13. Сводная ведомость годовых расходов лаборатории
14. Строительная часть
 
1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
Предлагаемый проект организации лаборатории при Институте точной механики и вычислительной техники для разработки и строительства автоматической цифровой вычислительной машины является предварительным и'предназначен для ориентировочного определения объема необходимых ^атрат, количества различного лабораторного и станочного оборудования, структуры, количества научных и инженерно-технических работников и рабочей силы, принципов конструирования, организации работ и т.д.

Строительство электронных цифровых вычислительных машин является новой областью электронной техники, и поэтому совершенно отсутствует какой-либо опьгг как у нас в Советском Союзе, так и за рубежом. Это обстоятельство потребует выполнения значительного объема научно-исследовательских и конструкторских работ большим коллективом специалистов: математиков, радиотехников, электротехников, конструкторов и т.д. В силу этого же обстоятельства затрудняется и проектирование лаборатории для разработки и строительства таких машин, так как отсутствуют соответствующие укрупненные измерители.

Настоящим проектом предусматривается создание лаборатории, состоящей из научно-исследовательского, конструкторского отделений, собственных производственных мастерских, способных выполнить весь основной объем работ по изготовлению машины, и соответствующих вспомогательных отделов.

Ввиду исключительной важности быстродействующих вычислительных машин для разработки основных военных объектов необходимо срочно начать разработку и строительство этих машин. Поэтому данный проект предусматривает выделение каким-либо министерством соответствующих мастерских с зданиями и сооружениями, достаточными и подходящими для переоборудования, так как новое строительство потребовало бы значительного времени. Из нового строительства проект предусматривает только жилищное строительство, как один из основных факторов, определяющих успешное обеспечение лаборатории необходимыми кадрами. Ввиду этого в проекте не учитываются капитальные затраты на строительство производственных зданий, сооружений, по снабжению электроэнергией, водоснабжению, канализации, отоплению и т.п.

Для облегчения выбора соответствующих мастерских для переоборудования, в проекте приводятся цифры необходимых производственных площадей, количество и структура основного оборудования, раб.силы и т.п.

В течение времени, порядка 1-1,5 лет, производственные мастерские не будут заняты изготовлением основных объектов разработки, так как в это время будут вестись исследования, конструирование и изготовление макетов отдельных узлов машин, поэтому целесообразно, в порядке перестройки существующих мастерских, обучения производственных кадров и освоения новой технологии электронной аппаратуры, производить в производственных мастерских, по чертежам других институтов некоторые измерительные приборы, которые в настоящее время невозможно приобрести готовыми, но без ко!орых немыслима успешная разработка основного объекта. В первую очередь имеются в виду осциллографы со ждущей разверткой для наблюдения и измерения импульсов, импульсные генераторы разработки НИИ-17 МАП и некоторые другие.

Проектом не предусматриваются дополнительные капитальные затраты, связанные с производством измерительной аппаратуры в течение периода развертывания работ лаборатории, так как по характеру аппаратуры в этом нет необходимости.

При проектировании научно-исследовательского и конструкторского отделений лаборатории были использованы некоторые относительные показатели научно-исследовательских институтов, занимающихся разработкой радиолокационной аппаратуры, как наиболее соответствующие по тематике. При проектировании производственных мастерских были использованы некоторые опытные данные ГСПИ-5 для заводов, производящих радиоаппаратуру.

Проект составлен по ориентировочной программе научно-исследовательских, конструкторских и производственных работ. Более точно программа должна быть определена после составления эскизного проекта машины.
 
2. ПРОГРАММА НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ, КОНСТРУКТОРСКИХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ РАБОТ
Необходимо в течение 2,5 лет разработать, сконструировать и построить одну автоматическую цифровую вычислительную машину общего назначения, работающую по релейно кодовому принципу со скоростью до 2000 арифметических операций в секунду.

Так как эта машина строится по новым схемам, требующим значительного объема научных и экспериментальных работ, не представляется возможным в настоящий момент точно определить время, необходимое для разработок и строительства. Ориентировочно принимается 2,5 года.

Проектирование конструкторского бюро и производственных мастерских производится на основании приведенной программы.

В качестве изделия-представителя взята 20-ламповая электронная схема средней сложности (приемник радиолокационной установки), для которой имеются опытные данные по трудоемкости конструкторских и сборочно-монтаж-ных работ для условий опытного завода научно-исследовательского института и которая наиболее подходит по характеру работы.
 
Таблица No 1
 
Приведенная программа

Научно-исследовательские и производственные работы лаборатории организованы на основе кооперирования с другими НИИ и заводами, которые проводят разработку некоторых специальных устройств и материалов, а также поставляют готовые детали и полуфабрикаты.

Разработки, выполняемые другими НИИ, а также детали и полуфабрикаты, поставляемые другими заводами, указаны в таблице No 2.
 
Таблица No 2

Лаборатория проектируется в составе научно-исследовательского отделения, конструкторского бюро, производственных мастерских и административно-хозяйственных служб.

Научно-исследовательское отделение состоит из нескольких групп, разрабатывающих отдельные сходные между собой по принципу действия или назначения элементы машины.

В задачу этих групп входит разработка, изготовление и испытание макетов отдельных элементов и узлов. Для ускорения и облегчения экспериментов, по опыту других лабораторий в некоторых группах предусматривается станочное оборудование для механических работ по макетированию.

Как уже упоминалось выше, разрабатываемая машина составлена из нескольких основных типов блоков и узлов. Из этих же блоков и узлов в дальнейшем могут быть составлены цифровые вычислительные машины для других специальных назначений. Поэтому на разработку и исследование их должно быть обращено особое внимание. Для этих основных блоков должна быть определена зависимость всех технических и конструктивных показателей от разброса параметров деталей, нестабильности источников питания, влияния температуры, влажности и т.д.

Должны быть составлены таблицы и монограммы для выбора деталей в зависимости от различных условий: скорости работы, длительности импульса, входных и выходных напряжений, стабильности источников питания и т.д.

На основании результатов разработок и испытаний макетов конструкторское бюро конструирует и составляет рабочие чертежи для изготовления машины в производственных мастерских.

При конструировании должно быть обращено особое внимание на нормализацию и взаимозаменяемость деталей, блоков и узлов. Те из готовых деталей и изделий, которые подвержены износу, должны быт исключительно отечественного "производства из числа освоенных или намечаемых к освоению.

При конструировании отдельных блоков, узлов и всей машины в целом должно быть обращено внимание на легкость доступа к деталям для осмотра и замены их.
Габариты и вес машины не лимитируются.
Производственные мастерские в целом носят характер индивидуального, опытноЬо производства, но в то же время некоторые элементы могут изготовляться мелкими сериями. Значительную долю трудозатрат составляют сборочные и монтажные работы.

Изделия, в основном простой формы и невысокой точности, монтируются в отдельные блоки, собираемые на каркасном основании в сложные и деликатные устройства, требующие тщательной настройки и регулировки. Изготовление некоторых деталей небольшими сериями потребует специального инструмента и приспособлений.
Работы по разработке, конструированию и изготовлению делятся на два этапа:

1. Разработка и составление эскизного проекта
2. Разработка и изготовление машины.

Эти два этапа делятся на следующие подэтапы:

1. Разработка и составление эскизного проекта:
а) составление общей блок-схемы машины;
б) составление блок-схемы отдельных узлов;
в) заполнение блок-схемы старыми и вновь сочиненными схемами; ' г) теоретический анализ вновь сочиненных схем;
д) экспериментальная проверка некоторых схем;
е) составление эскизного проекта и детализация объема дальнейших работ.

2. Разработка и изготовление машины:
а) экспериментальная проверка отдельных схем;
б) экспериментальная проверка отдельных узлов;
в) экспериментальная проверка совместной работы узлов;
г) экспериментальное исследование с целью определения допустимого разброса деталей, стабильности в рабочих условиях, требуемой стабильности напряжения, требуемой мощности, рассеиваемой мощности и т.д.;
д) корректировка схемы с целью устранения нерационально использованных ламп, деталей и т.д.;
е) рациональная разбивка схемы на электрические подузлы;
ж) составление заданий для конструирования и конструирование машины;
з) изготовление машины;
и) налаживание, регулировка и испытание машины;
к) составление методики обнаружения и устранения неисправностей;
л) составление отчета и инструкции к пользованию машиной;
м) предварительные эксплуатационные испытания машины;
о) внесение изменений и исправление недостатков;
п) государственные испытания и сдача машины.
 
6. СОСТАВ ЛАБОРАТОРИИ

На основании анализа научно-исследовательских и конструкторских работ, а также видов обработки изделий в производственных мастерских и опыта других НИИ и лабораторий, проектом установлен состав Лаборатории, указанный в таблице No 3.

Таблица No 3
 

NoNo п/п	Наименование	Полезная площадь в м2
А.  1.  2.  3.  4.  5.  6.  7.  8.  9.	Научно-исследовательское отделение   Группа по разработке общих вопросов   " шифровально-кодовых устройств   " арифметических устройств  " накопительных устройств  " специальных измерительных приборов  " оконечных устройств  " сверхскоростных способов записи  " источников питания  БИП	137  111  172  122  124  122  92  92  72
Итого:	1054 м2
Б.	Конструкторское бюро
10.  11.  12.	Конструкторская группа  Копировальная группа  Архив	160  55  25
Итого:	240 м2
В.  13.  14.  15.  16.  17.  18.	Производственные мастерские  Механическое отделение  Намоточное отделение  Гальваническое и малярное отделение  Сборочно-монтажное отделение  Ремонтное отделение  Инструментальная	390  52  51  133  151  59
Итого:   Всего:	836 м2  2500 м2

В эту таблицу не включено энергетическое и складское хозяйство (котельные, трансформаторная подстанция), так как проектом предусматривается не новое строительство, а только переоборудование готовых помещений и мастерских.

Приложение 13
 

"Урал" - семейство цифровых вычислительных машин общего назначения, ориентированных на решение инженерно-технических и планово-экономических задач. Первые четыре модели семейства - "Урал-1", "Урал-2", "Урал-3" и "Урал-4." - были ламповыми, "Урал-П", "Урал-14" и "Урал-16" - на полупроводниковых элементах.

Созданная в 1957 г. "Урал-1" по производительности относилась к малым машинам (в основном инженерного применения) и отличалась дешевизной. Машина имела развитую систему команд (несколько минимальных форматов) с безусловной и условной передачей управления, систему сигнализации и ручное управление, позволявшее следить за исполнением программы и вмешиваться в ход ее выполнения для внесения исправлений в процессе отладки. Основные технические характеристики машины: система счисления - двоичная, форма представления чисел - с фиксированной запятой, разрядность - 36, система команд - одноадресная, быстродействие - 100 операций в 1 сек. Оперативное ЗУ машины - на магнитном барабане, объемом 1024 слова (скорость вращения 6000 об/мин), дополнялось внешним ЗУ на магнитной ленте (40 тыс. слов) и перфоленте (10 тыс. слов). В качестве устройства ввода-вывода использовались клавишное печатающее устройство и устройство на перфоленте.

В дальнейших моделях -"Урал-2", "Урал-3", "Урал-4" было введено феррит-ное ЗУ, расширена емкость внешних ЗУ на барабане (8x8192 слов) и магнитной ленте (12x260 тыс. слов), а также значительно расширен набор устройств ввода-вывода. Характерно, что уже машины "Урал-2", "Урал-3", "Урал-4" образовывали ряд программно и аппаратно совместимых моделей с комплектуемым по потребностям применения составом устройств, позволяющим в некото-рьЬс пределах варьировать производительность машины.

Ц 1964-72 гг. создан ряд также программно и аппаратно совместимых моделей "Убал-П", "Урал-14" и "Урал-16", на единой конструктивной, технологической и схемной базе, обладающих следующими чертами. Машины образуют конст-рук-гивно, схемно и математически совместимый ряд ЭЦВМ с различной проивводительностью, гибкой блочной структурой, с широкой номенклатурой устройств со стандартизированным способом подключения, позволяющим составлять ! комплект машины, наиболее подходящий для данного конкретного применения; предусмотренные конструктивные и схемные возможности позволяют комплектовать вычислительные системы, состоящие из нескольких машин; предусмотренные возможности резервирования отдельных устройств машин позволяют создавать системы повышенной надежности: система схемной защиты данных, независимость программ от их места в памяти, система относительных адресов, развитая система прерываний и соответствующая система команд позволяют организовать одновременное решение нескольких задач; возможность работы в режимах с плавающей и фиксированной запятой, в двоичной и десятичной системах счисления, выборка и выполнение операций со словами фиксированной и переменной длины позволяют эффективно решать как планово-экономические, так и научно-технические задачи; система аппаратного контроля обеспечивает контроль хранения, адресации, передачи, ввода, вывода и обработки данных; большая емкость оперативного ЗУ с непосредственной выборкой слов переменной длины, эффективные аппаратные средства контроля и защиты памяти, ступенчатая адресация, развитая система прерываний и приостановок, возможность подключения памяти большой емкости с произвольной выборкой на магнитных барабанах и дисках, наличие датчика времени, аппаратуры сопряжения с каналами связи и пультов операторов для .связи с машиной дает возможность строить различные системы обработки данных коллективного пользования, работающие в режиме разделения времени; унификация элементов, блоков и устройств обеспечивает хорошую технологичность серийного производства машин. Последние три модели семейства построены на полупроводниковых элементах модульной конструкции, и по чисто формальным признакам (элементная база) их надо отнести к электронным вычислительным машинам второго поколения, хотя в архитектуре их имеется много черт, присущих машинам третьего поколения.

Основные технические характеристики последней модели семейства - машины "Урал-16" таковы: представление данных - слова переменной длины, числа с плавающей запятой, числа с фиксированной запятой переменной разрядности, символы; длина слова (в битах) - 1, 2, ... , 48; длина массива информации (в битах) - 24, 48, ... ,98303; разрядность чисел с фиксированной запятой - 1, 2, ... , 48, с плавающей запятой - мантиса 39, порядок 7; система счисления - двоичная; система команд - 300 одноадресных команд; система адресации - относительная, ступенчатая (номер массива - начало подмассива - относительный адрес слова заданной длины); время выполнения операций сложения 48-разрядных слов - 10 икс, умножения - З0 мкс; количество каналов сигналов прерывания - 64 + 24; количество уровней прерывания - 64. Оперативное ЗУ - на ферритовых сердечниках, емкостью 131 - 524 тыс. слов, внешние ЗУ на магн. барабане - 98-784 тыс. слов, на магнитных дисках - 5 - 40 млн. слов, на магнитных лентах - 8 - 48 млн. слов (слова длиной 24-2 бита). В качестве устройства ввода используют устройство на перфокартах - 700 карт в 1 мин., на перфоленте - 1000 строк в 1 сек, ввод с каналов связи - до 2,2 млн. бит в 1 сек. В качестве устройств вывода используют печатающее устройство, производительностью 400 строк (по 128 знаков) в 1 мин., устройство на перфокартах - ПО карт в 1 мин., выходной перфоратор - 80 строк в 1 сек, вывод в каналы связи - до 2,2 млн. бит в 1 сек., алфавитно-цифровое печатающее устройство 800 строк в 1 мин. Имеется также экранный пульт - устройство индикации, предназначенное для реализации диалога режима - с максимальным объемом воспроизводимых данных - 2048 символов. Основу системы математического обеспечения последних моделей семейстйа "Уралов" составляет универсальная программа-диспетчер, выполняющая фуйк-ции операционной системы. В состав математического обеспечения входит также автокод АРМУ, обеспечивающий полную совместимость программ от меньшей модели к большей и запись на нем алгоритмов решения определенного круга задач. АРМУ обеспечивает запись программ для работы со словами и массивами переменной длины, выполнение операций над числами в двоичной и десятичной системах счисления с плавающей и фиксированной запятой. В системе математического обеспечения предусмотрен транслятор с АРМУ на машинный язык. Имеются программы отладки на уровне языков машин и автокода АРМУ, для обнаружения неисправностей набор тест-программ. Библиотека программ, содержащая стандартные программы и программы решения различных задач, комплектуется из программ, написанных на языках отдельных ЭЦВМ, АРМУ, АЛГОЛ-60, АЛГАМС и АЛГЭК. Предусмотрено расширение библиотеки за счет программ, написанных на других языках и автокодах, после разработки соответствующих трансляторов с этих языков на язык АРМУ.

Приложение 14
 

На основании изучения типовых применений, организационных форм использования, изучения технических заданий на ряд систем переработки и материалов по зарубежным машинам разработчики пришли к выводу, что для удовлетворения основных потребностей народного хозяйства достаточен небольшой набор вычислительных машин и машины могут быть в значительной степени унифицированы с точки зрения конструкции, технологии, схем, структуры, входных языков, систем автоматизации программирования и условий эксплуатации.

Как известно, вычислительная техника принадлежит к тем отраслям науки и техники, которые развиваются особенно быстро, поэтому вычислительные машины очень быстро морально стареют. Они становятся все более сложными, в связи с этим требуют значительного времени для разработки и освоения в серийном производстве.

Выход из этого положения, очевидно, нужно искать в унификации.

Унификация элементов, устройств и машин позволит сократить сроки разработки и освоения в производстве. Унификация входных языков, систем команд позволит сократить сроки внедрения и резко повысить эффективность использования вычислительных машин в народном хозяйстве.

Унификация даст возможность сократить номенклатуру и увеличить количество изделий вычислительной техники, окажется целесообразной организация специализированных производств для выпуска унифицированных элементов, узлов и устройств, что даст возможность повысить качество изготовления и снизить стоимость.

Ограниченный типаж машин облегчит условия технической и математической эксплуатации большого парка машин (обеспечение запасными частями, обучение кадров обслуживающего персонала и программистов, модернизация машин и т.д.).

Ограниченный набор вычислительных машин и устройств различной производительности и назначения, могущих обмениваться информацией, позволяет создавать крупные системы для переработки информации, состоящие из многих машин, соединенных линиями связи. Различные ступени такой системы могут быть оборудованы машинами соответствующей производительности и сложности.

Все, что представлено в аваппроекте, базируется на реальных ОКР, серийно выпускаемых или осваиваемых, узлах и механизмах и освоенных технологических процессах.

Универсальность устройств, из которых составлены машины, гибкая блочная структура, позволяющая в широких пределах менять комплектность машин как по количеству, так и по типам устройств, возможность замены одних устройств другими с лучшими параметрами, добавление новых устройств, наличие развитой системы прерывания и связанная с этим возможность одновременной работы многих устройств, гибкая система команд, приспособленная к требованиям автоматизации программирования и многопрограммной работы, возможность объединения машин в системы, применение полупроводниковых приборов делает машины, представленные в аван-проекте, достаточно морально устойчивыми и ставит их на уровень наиболее распространенных зарубежных машин.

Наряду с введением новых принципов, перечисленных выше, при разработке обращалось особое внимание на технологичность конструкций.

Разработанные модульные схемные элементы, из которых построены все устройства и машины, рассчитаны на специализированное производство с использованием механизированных процессов, имеют малую номенклатуру простых схем и типономиналов деталей. Полупроводниковые приборы используются без отбора и без дополнительных, к действующим ТУ, требований. В конструкции узлов, блоков и устройств также учтены требования технологичности, связанные с необходимостью их крупносерийного производства.

Для сравнительно сложных машин и систем, рассмотренных в аван-проекте, одним из важнейших вопросов является вопрос надежности, поэтому повышению надежности при разработке обращалось особое внимание и во всех случаях, когда это оказывалось возможным, параметры надежности определялись и регламентировались.

... Разработка и освоение в производстве машин, рассмотренных в аван-проекте, может явиться переходным этапом в разработке универсальных вычислительных машин на микроминиатюрных элементах и может существенно сократить сроки появления нового поколения машин.

Для всех элементов, узлов, устройств и машин, рассмотренных в аван-проекте, приводятся проекты технических заданий на разработку, содержание которых дополняет информацию, имеющуюся в кратких описаниях.

Приложение 15

Вычислительная машина "Сетунь" представляет собой автоматическую цифровую машину, предназначенную для решения научно-технических задач. Это одноадресная машина последовательного действия с фиксированным положением запятой.

Особенностью машины в математическом отношении является использование троичной системы счисления с коэффициентами 1, О, -1.

В инженерном отношении машина примечательна тем, что в качестве основного элемента схем в ней применен магнитный усилитель с питанием импульсами тока. Такой усилитель состоит из нелинейного трансформатора с миниатюрным ферритовым сердечником и германиевого диода. Необходимые для реализации троичного счета три устойчивых состояния получаются с помощью пары усилителей. Общее число усилителей в машине - около четырех тысяч. Электронные лампы использованы в машине для генерирования импульсов тока, питающих магнитные усилители, и импульсов записи на магнитный барабан. Полупроводниковые триоды применены в схемах, обслуживающих матрицу запоминающего устройства на ферритовых сердечниках и в усилителях сигналов, считываемых с магнитного барабана.

Внутренние устройства машины работают на частоте 200 кГц, выполняя основные команды со следующими затратами времени: сложение - 180 мксек, умножение - 325 мксек, передача управления - 100 мксек.

Длина слова в арифметическом устройстве машины - 18 троичных разрядов. Команда кодируется полусловом, т.е. девятью разрядами. В запоминающем устройстве каждая пара полуслов, составляющая полное слово, и каждое полуслово в отдельности наделены независимыми адресами. Число, представленное полусловом, воспринимается арифметическим устройством как 18-разрядное с нулями в младших разрядах.

Оперативное запоминающее устройство машины, выполненное на ферритовых сердечниках, обладает емкостью в 162 полуслова.

Запоминающее устройство на магнитном барабане вмещает 2268 полуслов. Обмен между барабаном и оперативным запоминающим устройством производится группами по 54 полуслова. Предполагается ввести дополнительное запоминающее устройство на магнитной ленте и увеличить емкость барабана до

4374 полуслов.

Ввод данных в машину производится с пятипозиционной бумажной перфоленты посредством фотоэлектрического считывающего устройства, а вывод на перфоленту и печать результатов - на стандартном рулонном телетайпе. Ввод и вывод информации осуществляется также группами по 54 полуслова.

В арифметическом устройстве машины "Сетунь" 18-разрядное троичное слово рассматривается как число, в котором запятая расположена между вторым и третьи разрядами. Это число можно выразить формулой

Диапазон чисел в арифметическом устройстве составляет -4,5 =< х  =<+4,5 при абсолютной погрешности |дх| < 0,5.3^-16.

Число считается нормализованным, если оно заключено в интервале 0,5 х 1,5 или равно нулю. Порядок нормализованного числа изображается пятью старшими разрядами полуслова, хранящегося в запоминающем устройстве по отдельному адресу.

Девять разрядов полуслова, представляющего команду, распределены следующим образом: пять первых разрядов составляют адрес, три разряда - код операции, девятый разряд - признак модификации адреса. Если в этом разряде стоит 0, то команда выполняется без изменения адреса, если 1, то к адресу прибавляется число, находящееся в регистре модификации, если -1, то это число вычитается из адреса. Особое значение имеет младший (пятый) разряд адреса: у адреса полного слова в этом разряде -1, у адреса старшего полуслова 0, у адреса младшего полуслова 1.

В командах, относящихся к магнитному барабану или к устройствам ввода и вывода, первый разряд указывает, какая треть матрицы должна использоваться

для записи (считывания) передаваемой информации. Остальные четыре разряда адресной части команды либо обозначают номер зоны на барабане, либо используются для конкретизации команды: ввод или вывод.
В функциональном отношении машина разделяется на шесть устройств:

1) арифметическое устройство;
2) устройство управления;
3) оперативное запоминающее устройство;
4) устройство ввода;
5) устройство вывода;
6) запоминающее устройство на магнитном барабане.
 

В троичном коде с цифрами +1, О, -1 имеет место естественное представление чисел со знаком (так называемая симметричная, уравновешенная или сбалансированная система), и "двоичных" проблем, не имеющих удовлетворительного решения, просто нет. Это преимущество присуще всякой системе с нечетным числом цифр, но троичная система самая простая из них и доступна для технической реализации.

Арифметические операции в троичной симметричной системе практически не сложнее двоичных, а если учесть, что в случае чисел со знаком двоичная арифметика использует искусственные коды, то окажется, что троичная даже проще. Операция сложения всякой цифры с нулем дает в результате эту же цифру. Сложение +1 с -1 дает нуль. И только сумма двух +1 или двух -1 формируется путем переноса в следующий разряд цифры того же знака, что и слагаемые и установки в текущем разряде цифры противоположного знака. Пример:
111011101010
+
111011110100

101110011110
В трехвходном троичном сумматоре перенос в следующий разряд возникает в 8 ситуациях из 27, а в двоичном - в 4 из 8. В троичном сумматоре с четырьмя входами перенос также происходит только в соседний разряд.

Операция умножения еще проще: умножение на нуль дает нуль, умножение на 1 повторяет множимое, умножение на -1 инвертирует множимое (заменяет 1 на -1, а -1 на 1). Инвертирование есть операция изменения знака числа.

Следует учесть, что комбинационный троичный сумматор осуществляет сложение чисел со знаком, а вычитание выполняется им при инвертировании одного из слагаемых. Соответственно троичный счетчик автоматически является реверсивным.

Важным достоинством троичного симметричного представления чисел является то, что усечение длины числа в нем равносильно правильному округлению. Способы округления, используемые в двоичных машинах, как известно, не обеспечивают этого.
 

Машина УМ1-НХ может применяться в народном хозяйстве для решения задач управления и контроля в различных отраслях промышленности.

Для расширения областей применения УМ1-НХ, решения задач комплексной автоматизации объектов разработано многоканальное устройство ввода-вывода, образующее вместе с машиной комплекс УМ1-НХ.

2. Представление чисел - с фиксированной запятой.
3. Разрядность: чисел - 15 двоичных разрядов (14 + 1 знаковый); команд - 20 двоичных разрядов.
4. Адресность - переменная (одно-, двух- и трехадресная).
5. Быстродействие: 5000 сложений в секунду; 1000 умножений или делений! в секунду.

6. Объем запоминающих устройств с произвольной выборкой:
Внутренняя память:
- оперативное запоминающее устройство чисел - 256 слов;
- постоянное запоминающее устройство констант - 512 слов;
- постоянное запоминающее устройство команд - 2048 слов.
Внешняя память (входит в состав внешнего устройства ввода-вывода):
- оперативное запоминающее устройство чисел - 512 слов, с возможностьню наращивания до 4096 слов блоками по 512 лов;
- оперативное запоминающее устройство команд - 512 слов, с возможностьмо наращивания до 4096 слов блоками по 512 слов.

7. Система команд состоит из 32 команд. В состав системы команд входит ряд специальных операций, обеспечивающих обмен информацией между машиной и объектами управления и работу в реальном масштабе времени.

8. Устройство ввода-вывода включает в себя следующие устройства и каналпы связи с объектом управления:
Внутреннее устройство ввода-вывода (входит в состав машины).
Восемь каналов для ввода информации в виде напряжения постоянного тока, изменяющегося от -5 до +5 в. Точность преобразования - 0,4 %. Bpeмя преобразования - около 600 мксек.
Восемь каналов для ввода информации в виде угла поворота вала. Точноссть преобразования - 0,05 %. Время преобразования и ввода - 200 мксек.
Канал для ввода полноразрядной цифровой информации. Время ввода - 20000 мксек.
Четыре канала для вывода информации в виде напряжения переменного тоока с максимальной амплитудой 2,5 в. Точность преобразования - 3 %. Время вывода - 200 мксек.
Четыре канала для вывода цифровой полноразрядной информации иили информации в виде напряжения (по желанию потребителя). Время вывода - 200 мксек.
Внешнее устройство ввода-вывода:
Преобразование угла поворота вала в код с точностью 0,05 или 0,01 % < (по желанию потребителя) и каналы ввода и преобразования информации i от датчиков вал-код, объединенные в блоки по 8 каналов в каждом. Вреемя преобразования и ввода - 200 мксек.
Каналы для ввода и вывода одноразрядной цифровой информации, объединенные в блоки по 40 каналов в каждом. Время ввода и вывода - 200 мксксек.
Каналы для ввода и вывода полноразрядной цифровой информации, объединенные в блоки по 8 каналов в каждом. Время ввода и вывода - 200 мкасек.
Каналы для ввода информации в виде напряжения постоянного тока, изменяющегося от 0 до -10 в, объединенные в блоки по 32 канала к каждом.
Время ввода и преобразования - 300 мксек. Точность преобразования - 0,2 % (те же каналы по желанию потребителя могут быть использованы для ввода информации в виде постоянного тока, изменяющегося в диапазоне 0-5 ма, при этом остальные характеристики сохраняются).
Каналы для вывода информации в виде напряжений постоянного или переменного токов (по желанию потребителя) с амплитудой, изменяющейся от -5 до +5 в, объединенные в блоки по 8 каналов в каждом. Точность преобразования - 0,4 %. Время преобразования и вывода - 200 мксек.
Каналы для вывода информации в виде напряжения постоянного тока с амплитудой, изменяющейся от 0 до -15 в, объединенные в блоки по 8 каналов в каждом. Точность преобразования - 2 %. Время преобразования и ввода - 200 мксек.
Каналы для выдачи управляющих сигналов усилителям шаговых двигателей, объединенные в блоки по 8 каналов с каждом.
Каналы для ввода информации в виде напряжения, изменяющегося в диапазоне 0-50 вм. Время преобразования - 32 мсек. Точность преобразования - 0,4 %. К одному преобразователю можно подключить до 16 релейных коммутаторов на 32 канала каждый. Количество каналов - по желанию потребителя, но не должно превышать 2048.
Устройство для ввода информации с перфоленты и вывода информации на перфоленту на основе телеграфного аппарата СТА-2М.
Устройство печати, использующее электрическую печатающую машинку ЭУМ-23.
Автоматическая система прерывания для обеспечения работы в реальном масштабе времени. Количество каналов прерывания до 30 (по желанию потребителя).
Генератор циклов для организации работы в реальном масштабе времени и для подсчета количества внешних импульсов. Количество входов - 8.

Электронные часы, показывающие время в часах, минутах и секундах в течение суток.

Перечисленные выше каналы связи машины с управляемым объектом могут наращиваться в количестве, требуемом потребителю, но так, чтобы количество входных каналов не превышало 2048, не считая каналов милливольтовых уровней ( это же условие относится и к выходным каналам).

Пульт оператора, в функции которого входит:

а) контроль исправности системы и ее визуальная и звуковая индикация;
б) контроль состояния объекта управления путем визуальной индикации на табло контролируемых параметров и их отклонений от нормы с одновременным указанием текущего времени;
в) корректировка содержимого любой ячейки памяти чисел и программ;
г) пуск и останов системы.

Действия, указанные в пп.1-3, производятся параллельно с работой системы по основной программе.

9. Габариты машины УМ1-НХ - 880x535x330 мм, вес блока питания - 80 кг, потребляемая мощность - 200 вт.

10. Комплекс УМ1-НХ конструктивно оформляется в корпусах, аналогичных корпусу машины, при этом вес, габариты и потребляемая мощность определяются требуемой комплектацией системы.

В одном корпусе могут разместиться 10 различных блоков ввода-вывода, образуя устройство связи с объектом (УСО). Блок питания УСО аналогичен такому же блоку машины УМ1-НХ, но в зависимости от типа УСО может содержать различные выпрямители. Мощность, потребляемая блоками питания УСО, 200 вт. Устройство связи с объектом компонуется в шкафах. В каждом шкафу размещаются два УСО, три блока питания и система принудительной вентиляции с водяным охлаждением (температура воды 0-15 С°, расход воды не более 500 л/ч). Габариты шкафа - 1200x650x1660 мм.

В качестве первичного источника напряжения для всего комплекса УМ1-НХ может быть использован мотор-генератор, обеспечивающий напряжение 220 в частотой 50 Гц и мощностью 4 кВт
 
 
Использованная литература
 
Лебедев Сергей Алексеевич // БСЭ. 2 изд. - М., 1953. Лебедев Сергей Алексеевич // Вестн. АН СССР. 1954.

Нестеренко А.Д., Швец И.Т. Сергей Алексеевич Лебедев // Вопросы электроавтоматики и радиотехники. - Вып. 1. 1954.

Лебедiв Сергiй Олексiйович // УРЕ. - К., 1962. Т. 8.

Чествование академика С.А. Лебедева // Вестн. АН СССР. 1963.

Дородницын А.А. Машина будущего // Известия. 1964. 24 июня.

Пухов Г.Е., Рабинович З.Л., Стогнiй А.О. Кибернетика // УРЕ - К., 1966. Т. 17.

Лебедiв Сергiй Олексiйович // Iсторiя Академii наук Украiнськоi РСР. Т. 2. - К., 1967.

Глушков В.М., Лаврентьев М.А., Марчук Г.Н. Флагман вычислительной техники // Известия. 1969. 6 сент.

Давыдченков В. Дело жизни (интервью с М.А. Лаврентьевым) // Известия. 1970. 19 нояб.

Лебедев Сергей Алексеевич //БСЭ. 2 изд. - М., 1973. Т. 14.

Барковский Б.А., Малиновский Б.Н., Рабинович З.Л. Вычислительная техника // Энциклопедия кибернетики. Т. 1. - К., 1974.

Гутер Р.С., Полуянов Ю.Л. От абака до компьютера. - М., 1975.

Малиновский Б.Н., Хоменко Л.Г. До icтopii створення електронних цифрових обчислювальних машин першого поколiння i початкових методiв програмування в Украiнскiй РСР // Нариси з icтopii i технiки. Вип. 21. - 1975.

К 25-летию создания отечественной ЭВМ // Управляющие системы и машины. - 1976. No 6.

Королев Л.Н., Мельников В.А. Об ЭВМ БЭСМ-6.

Дашевський Л.Н., Хоменко Л.Г. Перша вiтчизняна електронна обчислювальна машина - ювiляр року // Автоматика. - 1976. No 6.

Малиновский Б.Н. МЭСМ и ее создатели // Управляющие системы и машины. - 1992. No 1/2.

Сергей Алексеевич Лебедев / Сост. Н.С. Лебедева и др. - К. 1978.

От БЭСМ до супер-ЭВМ. Страницы истории Института ИТМ и ВТ им. С.А. Лебедева АН СССР в воспоминаниях сотрудников / Под ред. Г. Г. Рябова-. - М., 1988.

Бурцев B.C. Научное наследие академика С.А. Лебедева // Кибернетика и вычислительная техника. Вып. 1. - 1982.

Л.Н. Дашевский, Е.А. Шкабара. Как это начиналось. - М., 1981.

Боголюбов Н., Лаврентьев М., Лебедев С., Петров Б. Сплав теории и практики. - "Известия". 1964, 8 апр.

Васильев Ан. Общение человека с вычислительной машиной. // "Новый мир". 1970. No 6.

Висока нагорода Батькiвщини // "Радянсъка Украiна". 1969, 15 бер.

Глушков Виктор Михайлович // БСЭ. - Т. 6. С. 609.

Глушков Biкmop Михайлович // УРЕ. - Т. 36. С. 310.

Глушков Biкmop Михайлович // РЕС. - Т.1. С. 473.

Завод завтрашнего дня. - Интервью корреспонденту журн. "Техника-молодежи". 1971, No 9.

Католин Лев. Большой поиск // "Новый мир". - 1964. No 2.

Келдыш М. Прогресс советской науки и техники. - "Правда". 1964. 22 апр.

Кибернетика, изобретательство и ЭВМ // "Изобретатель и рационализатор". - М., 1973.

Максимович Г. Электронный мозг, его сегодня и завтра // "Радуга". 1971.No 12.

Максимович Г. Может ли машина творить // "Техника - молодежи". 1972. No 8.

Максимович Г. Возможности "электронного творца". // "Радуга". 1973. No 4.

Манучарова Е. Что остается людям. // "Неделя". 1963. 24-30 нояб.

Манучарова Е., Янкулин В. Наука управления. // "Неделя". 1972. No 37.

Моев В. Человеку - человеческое, машине - машинное // "Литературная газета". 1971. 21 апр.

Моев В. Электронный ключ - не фантазия, а реальность // "Литературная газета". 1973. No 18.

Патон Б.Э. Впевнена хода науки i техшки // "Радянська Украiна". 1970. 25 груд.

"Я - гражданин Советского Союза" // "Неделя". 1972. No 32.

Михалевич B.C., Ляшко И.И., Стогний А.А., Сергиенко И.В., Капитонова Ю.В. Виктор Михайлович Глушков // Биобиблиография ученых УССР. - К., 1975.

Мушкетик Ю. На крутi гори. - К., 1976.

Моев В. Бразды управления. - М., 1977.

Капитонова Ю.В., Летичевский А.А. О некоторых идеях формирования математического аппарата кибернетики в работах В.М. Глушкова // Кибернетика. 1982. No 6.

Михалевич B.C. О работах В.М. Глушкова в области автоматизации управления // Кибернетика. 1983. No 4.

Патон Б.Е. Уроки Глушкова // "Правда". 1983. 23 авг.

Михалевич B.C. Ученый опередивший время // "Правда Украины". 1983. 23 авг.

Деркач В.П., Канигин Ю.М. Життя мов спалах // "Киш". 1983. No 8.

Сергтко О., Паньшин Б. Мережi ЕОМ - сьогоднi i завтра. - "Знания та праця". 1983. No 8.

Летичевский А.А., Капитонова Ю.В., Ющенко Е.Л., Сергиенко И.В., Вельбиц-кий И.В. О работах Виктора Михайловича Глушкова в области программирования // "Программирование". 1983. No 4.

Деркач. В.П. Яскраве свiтло щедрого таланту // "Наука i суспiльство". 1983. No 8.

Выдающийся советский ученый и оганизатор науки. (К 60-летию со дня рождения В.М. Глушкова) // "Управляющие системы и машины". 1983. No 4.

Моев В. "Мосты" и "башни" академика Глушкова // "Знамя". 1985. No 10.

Павленко М. Академiк Глушков - погляд в майбутне. - К., 1988.

Глушков В.М. (К 65-летию со дня рождения) // Кибернетика. 1988. No 4.

Капитонова Ю.В., Михалевич B.C. Памяти В.М. Глушкова // "Кибернетика и системный анализ". 1991. No6.

Апокин И.А., Майстров Л.Е., Эдлин И. Чарльз Бэбидж. - М., 1981.

Гутер Р.С., Полуянов Ю.Л. От абака до компьютера. - М., 1981.

Апокин И.А., Майстров Л.Е. Развитие вычислительных машин. - М., 1974.