МЭСМ - первая промышленная электронно-счетная машина

В марте 1949 г. начались исследования по проектированию электронных схем элементов арифметического устройства с использованием радиоламп (триггеров, генераторов импульсов, счетчиков, разрешающих схем). В ноябре 1950 г. был изготовлен макет арифметического устройства машины, в декабре отработаны арифметические операции.

4 января 1951 г. проведены испытания действующего макета. 8 января 1951 г. С.А.Лебедев на заседании ученого совета доложил о результатах испытаний макета. «Принцип работы быстродействующей машины – принцип арифмометра. Основное требование к такой машине – ускорение и автоматизация счёта. Перед лабораторией была поставлена задача, создать работающий макет электронной быстродействующей счётной машины. При разработке макета нами был принят ряд ограничений.

25 декабря 1951 г. была принята комиссией Академии наук СССР под председательством академика М.В. Келдыша и передана в эксплуатацию МЭСМ - Малая Электронно-Счетная Машина. МЭСМ имела следующие основные параметры:

Скорость – 100 операций в секунду.

Количество знаков ограничено пятью в десятичной системе (16 знаков двоичной системы).

Оперативная память на триггерных ячейках, для данных — на 31 число, для команд — на 63 команды.

Постоянная память: штекерная, для данных — на 31 число, для команд — на 63 команды.

Машина производила операции - сложение, вычитание, умножение, деление, сравнение, сдвиг, останов.

Основным элементом электронной счётной машины является элемент, позволяющий производить суммирование. Применены электронные реле (триггерные ячейки, а так же около 3500 триодов и 2500 диодов), в которых осуществляется перебрасывание тока из одной лампы в другую путём подачи импульсов на сетку. Это дает возможность производить действие сложения, из которого образуются и все остальные действия. Вместо десятичной системы применяется двоичная система, что определяется свойствами триггерных ячеек (С.А. Лебедев поясняет работу машины по схеме). Кроме элементов для счёта, машина должна иметь элементы, которые управляют процессом вычислений. Такими элементами являются разрешающие устройства и элементы запоминания.

ЭВМ "Стрела"

В конце 40-х — начале 50-х гг. на базе Московского завода счетно-аналитических машин (САМ) было создано СКБ-245. Данная аббревиатура расшифровывалась, как специальное конструкторское бюро разработки и обеспечения изготовления средств вычислительной техники и систем управления военного назначения.

В «Стреле» использовалось около 6000 электронных ламп и несколько десятков тысяч полупроводниковых выпрямителей (диодов).

Машина «Стрела» была собрана на трех основных стойках, расположенных в виде буквы «П». Она делилась на стойку арифметического устройства (справа), стойку внешнего накопителя и некоторых вспомогательных устройств (слева) и стойку оперативного запоминающего устройства и управления (посередине). Пульт ручного управления, устройства ввода данных и вывода результатов размещался по центру. Он позволял оператору запускать и останавливать машину, следить за ходом выполнения команд программы, а также вводить в оперативное запоминающее устройство и выводить из него отдельные числа (данные и команды) во время остановки машины.

Производительность машины достигала 2000 трехадресных операций в секунду. Арифметическое устройство выполняло арифметические операции (сложение, вычитание, умножение) и ряд дополнительных операций (вычитание модулей чисел, сдвиг числа, выделение части числа и др.). На внешнем накопителе имелось два блока с магнитной лентой шириной 125 мм и длиной до 100 м. Числа располагались на магнитной ленте группами по зонам. То есть на каждой ленте могли быть 253 зоны различного размера, при этом на каждой ленте размещалось до 100 000 чисел. Всего внешний накопитель мог вмещать до 200 000 чисел.

<<== (Принцип взаимодействия узлов ЭВМ (Журнал «Знание-сила» №7, 1956 г.))

У памяти ЭВМ “Стрела” был объем 2048 ячеек по 43 разряда, нумеруемых слева направо от 0 до 42. В результате у старшего разряда номер 0, а у младшего 43. Доступ к ячейкам памяти осуществлялся с помощью 2-разрядные адреса. Когда старший разряд адреса равнялся нулю, выполнялся доступ к соответствующей ячейке. Единичное значение этого разряда использовалось при работе с внешними устройствами и для обращения к постоянной памяти. В каждой ячейке памяти размещалось число или код команды. В «нулевых» ячейках содержалось нулевое значение, соответственно запись в эту ячейку игнорировалась.

Характеристики ЭВМ «Стрела»:

Быстродействие: до 2000 трехадресных оп/сек;

Основной такт: 500 мкс;

Адреса команд: 12-ти разрядные;

Операции с плавающей точкой (35 — мантисса, 6 — порядок; 1 знак);

Потребляемая мощность: 150 кВт (75 кВт — процессор);

ПЗУ: на полупроводниковых диодах емкостью 15 стандартных подпрограмм по 16 команд и 256 операндов;

Оперативная память: 20 мкс;

Занимаемая площадь: 300 м2 (из которых 150 м2 — процессор);

Среднее время полезной работы: 15-18 часов в сутки;

Внешнее ЗУ: 2 накопителя на магнитной ленте емкостью 1,5 миллиона слов;

Элементная база: 6200 ламп и 60 000 полупроводниковых диодов;

Программное обеспечение: библиотека подпрограмм, часть из которых зашита в постоянной памяти.

БЭСМ 1 - быстродействующая электронно-счетная машина

БЭСМ имела 39 двоичных разрядов для представления чисел в виде «мантисса – поря- док», из них 32 разряда отводилось для значащей части и 5 для порядка. Еще по одному разряду отводилось для знаков мантиссы и порядка. 5 двоичных разрядов со знаком могут представлять числа от –32 до +32, то есть общий диапазон представленных в машине чисел находился от 2^–32 до 2^32, или примерно от 10^–9 до 10^9

Дополнительно к основной (оперативной) памяти была предусмотрена внешняя память на магнитных барабанах (2 штуки по 512 39-разрядных слова) и магнитных лентах (4 штуки по 30 тыс. слов), устройство ввода с перфоленты (1200 чисел в минуту). Для вывода результатов была предусмотрена цифропечать (1200 чисел в минуту) и быстродействующее фотопечатающее устройство (200 чисел в секунду). Всего в составе БЭСМ использовалось 4 тыс. электронных ламп и 5 тыс. полупроводниковых диодов.

Летом 1952 года изготовление машины в основном было завершено. В I квартале 1953 года БЭСМ была налажена, а в апреле была принята Государственной комиссией в эксплу- атацию. Интересно, что в комиссию под председательством М. В. Келдыша в числе других входил и Исаак Семенович Брук, создатель первой ЭВМ в Москве под названием М-1.

Награды коллективу ИТМ и ВТ последовали лишь в 1956 году: когда БЭСМ, уже снаб- женная памятью на потенциалоскопах и достигшая своего расчетного быстродействия в 8– 10 тыс. операций/с, была принята Государственной комиссией вторично. Вот тогда С. А. Лебедеву присвоили звание Героя Социалистического Труда, а основные разработчики были награждены орденами.

Наверное, одним из высших взлетов в жизни Лебедева следует считать международ- ную конференцию в Дармштадте в октябре 1955 года, где ему довелось сделать доклад о БЭСМ. Выступление произвело сенсацию – никому не известная за пределами СССР БЭСМ оказалась самой быстродействующей ЭВМ в Европе. Это почти через три года после ввода ее в эксплуатацию!

БЭСМ 6 - быстродействующая электронно-счетная машина

БЭСМ-6 была разработана группой инженеров под руководством С.А. Лебедева в 1965г., поступила в производство в 1968 году. Всего было выпущено 367 моделей. БЭСМ-6 – это первая суперЭВМ, сконструированная на элементной базе второго поколения.

Для БЭСМ-6 существовало много реализаций популярных на то время языков программирования (для мониторной системы Дубна), таких как: Алгол, Фортран, Паскаль, АПЛ, Лисп, Плэнер и т.д. кодировка символов в БЭСМ-6 и система команд выглядит следующим образом.

На основе БЭСМ-6 были созданы известные компьютеры на интегральных микросхемах серии Эльбрус. Во второй половине 80-х была разработана 64-разрядная машина БЭСМ-6 (Эльбрус-Б), включающая собственную систему команд и два режима совместимости с БЭСМ.

На основе БЭСМ-6 был создан тестовый эмулятор.

БЭСМ-6 имеет достойные технические показатели:

- быстродействие – около 1 млн. операций/с.;

- объем ОЗУ – от 32 до 128 тысяч слов;

- тактовая частота – 9 МГц;

- элементная база – 60 тыс. транзисторов;

- время умножения – 1,9 мкс;

- время деления – 4,9 мкс;

- время выполнения логических поразрядных операций – 0,5 мкс.