Спецпроекты

МЭСМ и «Стрела»: Как советские ЭВМ делали первые шаги

Интеграция
В декабре 1951 г. в Советском Союзе были изготовлены и введены в эксплуатацию две первые электронные цифровые машины: АЦВМ М-1 в Москве и малая электронная счетная машина МЭСМ в Киеве. Они положили начало созданию цифровых вычислительных машин в СССР. Через два года была запущена еще одна машина – «Стрела» в Москве.

Независимо от этих двух проектов в 1953 г. под руководством главного конструктора Ю. Я. Базилевского и его заместителя Б. И. Рамеева была завершена разработка и начато серийное изготовление быстродействующей ЭВМ «Стрела». Скорость работы ЭВМ «Стрела» составляла 2000 оп/с. Было изготовлено семь экземпляров машин.

Главный конструктор: Ю. Я. Базилевский, зам. главного конструктора Б. И. Рамеев, Г. М. Прокудаев, А. М. Литвинов, Д. А. Жучков, А. В. Шилейко, основные исполнители: А. П. Цыганкин, Н. В. Трубников, Б. Ф. Мельников, Г. Д. Монахов, И. Ф. Лыгин, Л. А. Ларионова, А. М. Ларионов и др. Организация-разработчик: СКБ 245 (с 1958 г. — Научно-исследовательский институт электронного машиностроения, НИЭМ, с 1986 г. —НИИ «Аргон», Москва). Завод-изготовитель: Московский завод САМ. Ведомство: Министерство приборостроения и средств автоматизации СССР. Год окончания разработки: 1953 г. Год начала выпуска: 1953 г. Год прекращения выпуска: 1956 г. Область применения: научные расчеты в ВЦ АН СССР, ИПМ АН СССР МГУ им. М. В. Ломоносова и в вычислительных центрах некоторых министерств. Элементная база: первого поколения (6200 ламп и 60 000 полупроводниковых диодов). Конструкция: двухрядные стойки с монтажом внутрь межстоечного коридора. Сменные ячейки вставляются с внешней стороны каждого ряда стоек. Технология: применены технологические процессы, существующие на московском заводе САМ, имевшем приборостроительный профиль. Программное обеспечение: библиотека подпрограмм, часть из которых зашита в постоянной памяти.

Описание ЭВМ «Стрела»
ЭВМ «Стрела» имела быстродействие 2000 трехадресных команд/с.
— Основной такт — 500 мкс.
— Операции с плавающей точкой над 43-разрядными числами (35 — мантисса и 6 — порядок; 1 знак). Адреса команд — 12-разрядные.
— Оперативная память на электронно-лучевых трубках с циклом обращения 20 мкс.

Технико-эксплуатационные характеристики:

— Потребляемая мощность 150 кВт (процессор — 75 кВт); кроме того, 25 кВт идет на вентиляцию и еще 50 кВт расходует холодильная установка.
— Среднее время полезной работы машины составляет 15 – 18 ч в сутки.
— Занимаемая площадь 300 кв. м (из них процессор — 150 кв. м).

ЭВМ имела ПЗУ на полупроводниковых диодах емкостью 15 стандартных подпрограмм по 16 команд и 256 операндов. В качестве внешнего ЗУ использовались два накопителя на магнитной ленте. Суммарный объем данных на одной ленте не превышал 100 000 43-битовых чисел. Каждая лента разбивается на зоны (на одной ленте может быть до 511 зон). В каждой зоне может быть записано от 1 до 2048 чисел. Зоны первой магнитной ленты имеют восьмеричные номера от 4001 до 4777, зоны второй ленты — от 5001 до 5777. Чтение и запись информации производится с помощью специальных команд. Данные вводились в «Стрелу» с перфокарт, выводились на перфокарты или на печатающее устройство. На одной перфокарте размещалось 12 43-разрядных чисел.

ЭВМ «Стрела»

ЭВМ «Стрела» обрабатывает числа с плавающей запятой в двоичной и десятичной системах счисления. Двоичное число с плавающей запятой при записи в машинном формате состоит из знака мантиссы (разряд 0), абсолютной величины мантиссы (разряды 1–35), знака порядка (разряд 36) и абсолютной величины порядка (разряды 37–42). Десятичное число с плавающей запятой также состоит из знака мантиссы (разряд 0), абсолютной величины мантиссы (разряды 1–36), знака порядка (разряд 37) и абсолютной величины порядка (разряды 38–42). Каждая десятичная цифра мантиссы записывается в двоично-десятичном коде, по 4 бита на одну цифру. Порядок, однако, хранится в двоичном виде и не должен по абсолютной величине превышать 19. Мантисса всегда имеет величину меньше 1. В памяти хранится только ее дробная часть, а целая считается равной нулю. ЭВМ «Стрела» имеет постоянную память, ячейки которой имеют адреса от 74008 до 77778. В ней хранятся часто используемые константы, поэтому сама память часто называется устройством выдачи констант (УВК).

«Стрела» отличалась гибкостью системы команд. Наличие нескольких типов групповых арифметических и логических операций, условных переходов и сменяемых стандартных программ, а также системы контрольных тестов и организующих программ позволяло создавать библиотеки прикладных программ различного тематического направления объемом до 100 млн команд. В этой ЭВМ были использованы оригинальные решения в элементной базе, а также впервые выполнено матричное исполнение блока умножения на диодах.

«Стрела-1» в вычислительном центре АН СССР в Москве, 1950 г.

Впервые разработано и использовано оперативное ЗУ на 43 специализированных запоминающих электроннолучевых трубках. Кроме того, в последней (3-й) модификации был введен накопитель на магнитном барабане емкостью 4096 слов, имеющий частоту вращения6000 об/мин. Впервые разработаны и производились устройства ввода и вывода информации с перфокарт, накопитель на магнитной ленте и широкоформатное печатающее устройство.

«Стрела» является трехадресной вычислительной машиной, то есть в каждом коде команды указываются три адреса операндов. Структура кода команды такова: разряды 0 – 11 — первый адрес; разряды 12 – 23 — второй адрес; разряды 24 – 35 — третий адрес; разряд 36 — контрольный знак; разряды 37 – 42 — код операции. Контрольный знак, равный 0, игнорируется. Если же он равен 1, то при включении соответствующего тумблера на пульте управления машина останавливается после каждого выполнения команды, содержащей контрольный знак «1».

На «Стрелах» отрабатывались первые отечественные приемы и методы программирования, в том числе и в операторной форме. В 1954 г. разработка была отмечена Государственной премией. В течение нескольких лет «Стрела» была самой производительной ЭВМ в стране.

***

CNews продолжает публиковать главы из книги «Страницы истории отечественных ИТ» – совместного проекта «АйТи» и «Виртуального компьютерного музея» (Сост. Эдуард Пройдаков. – М.: Альпина Паблишер, 2015). Читайте также:

М-1. Как зарождалась ЭВМ

Как Исаак родил советскую информатику


Событие месяца

Вручены награды CNews AWARDS 2019: люди, технологии, проекты

Взгляд месяца

На хайпе часто можно построить только фейк

Сергей Мацоцкий

основатель и член совета директоров IBS