Характеристики мэсм:
арифметическое устройство: универсальное, параллельного действия, на триггерных ячейках
представление чисел: двоичное, с фиксированной запятой, 16 двоичных разрядов на число, плюс один разряд на знак
система команд: трёхадресная, 20 двоичных разрядов на команду. Первые 4 разряда — код операции, следующие 5 — адрес первого операнда, ещё 5 — адрес второго операнда, и последние б — адрес для результата операции. В некоторых случаях третий адрес использовался в качестве адреса следующей команды. Операции: сложение, вычитание, умножение, деление, сдвиг, сравнение с учётом знака, сравнение по абсолютной величине, передача управления, передача чисел с магнитного барабана, сложение команд, остановка.
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
тактовая частота: 5 кГц
быстродействие: 3000 операций в минуту (полное время одного цикла составляет 17,6 мс; операция деления занимает от
до 20,8 мс)
количество электровакуумных ламп: 6000 (около 3500 триодов и 2500 диодов)
занимаемая площадь: 60 м2
потребляемая мощность: около 25 кВт
UNIVAC I (UNIVersal Automatic Computer I) — первый коммерческий компьютер, созданный в Соединённых Штатах, и третий коммерческий компьютер в мире (после германского Z4).
В основном спроектирован Джоном Экертом и Джоном Мокли, изобретателями компьютера ENIAC. Первый экземпляр UNIVAC был установлен в Бюро переписи населения США 31 марта 1951 года и запущен 14 июня того же года.
Рис. 2.19. UNIVAC I
Характеристики:
UNIVAC I использовал 5200 электровакуумных ламп, весил 13 тонн, потреблял 125 кВт и мог выполнять около 1905 операций в секунду, работая на тактовой частоте 2,25 МГц. Центральный комплекс (то есть только процессор и память) имел размеры 4.3 х 2.4 х 2.6 метров. Вся система занимала площадь в 35.5 кв. м. Основная память состояла из 1000 слов по 12 символов.
Компьютер Whirlwind - первый компьютер воспроизводящий графику и текст на дисплее (экран большого осциллографа). Он был также первым компьютером, в котором использовалась оперативная память на магнитных сердечниках - кольцах, нанизанных на пересекающиеся металлические проводники. Такая организация оперативной памяти применялась вплоть до 70-х гг.
Изначально система имела 512 байт основной памяти и была способна выполнять 20 тыс. инструкций в секунду, а позже благодаря переходу на память с магнитными сердечниками (ранний вариант RAM) производительность удвоилась, что сделало Whirlwind самым быстродействующим компьютером своего времени. Операция сложения выполнялась за 8 мкс, умножения - 25,5 мкс (при использовании памяти на лампах - 61 мкс), деления - 57 мкс.
Рис. 2.20. Whirlwind 1951 г.
После создания в 1949 г. в Англии модели EDSAC был дан мощный импульс развитию универсальных ЭВМ, стимулировавший появление в ряде стран моделей ЭВМ, составивших первое поколение. На протяжении более 40 лет развития вычислительной техники(ВТ) появилось, сменяя друг друга, несколько поколений ЭВМ.
Урал-1 — малая (по существовавшей на момент создания классификации) ламповая программно-управляемая вычислительная машина из семейства ЭВМ «Урал», ориентированная на решение инженерно-технических и экономических задач. Применялась на производствах, в вычислительных центрах НИИ, конструкторских бюро. Первая серийно производимая ЭВМ на территории СССР.
Рис. 2.21. Урал-1, 1955 г.
ЭВМ первого поколения в качестве элементной базы использовали электронные лампы и реле; оперативная память выполнялась на триггерах, позднее на ферритовых сердечниках; быстродействие было, как правило, в пределах 5—30 тыс. арифметических оп/с; они отличались невысокой надежностью, требовали систем охлаждения и имели значительные габариты. Процесс программирования требовал значительного искусства, хорошего знания архитектуры ЭВМ и ее программных возможностей. На первых порах данного этапа использовалось программирование в кодах ЭВМ (машинный код), затем появились автокоды и ассемблеры. Как правило, ЭВМ первого поколения использовались для научно-технических расчетов, а сам процесс программирования больше напоминал искусство, которым занимался весьма узкий круг математиков, инженеров-электриков и физиков.
ЭВМ 2-го поколения
Создание в США 1 июля 1948 г. первого транзистора не предвещало нового этапа в развитии ВТ и ассоциировалось, прежде всего, с радиотехникой. На первых порах это был скорее опытный образец нового электронного прибора, требующий серьезного исследования и доработки. И уже в 1951 г. Уильям Шокли продемонстрировал первый надежный транзистор. Однако стоимость их была достаточно велика (до 8 долларов за штуку), и только после разработки кремниевой технологии цена их резко снизилась, способствовав ускорению процесса миниатюризации в электронике, захватившего и ВТ.
Применение кремниевых полупроводниковых приборов позволило добиться прорыва в области построения сложных вычислительных систем вследствие технологических и технических преимуществ полупроводников, по сравнению с электронными лампами.
Полупроводниковый транзистор меньше, быстрее, дешевле, проще в изготовлении и менее подвержен механическим воздействиям, нежели вакуумный триод. Указанные преимущества и определили улучшение характеристик ЭВМ при переходе от первого поколения ко второму. В табл. 2.3. приведены сравнительные характеристики ЭВМ 1 и второго поколений.
Табл. 2.3.
Но гораздо более существенным фактором является срок службы ЭВМ. Для ЭВМ первого поколения в основном он определялся сроком службы радиолампы. А он определяется интенсивностью отказов
= 10-5 ч-1
Т.е. из 100 000 радиоламп одна откажет за время 1 час. Или другими словами, срок службы одной радиолампы равен
Т = 1/ = 105 ч
Это много. Действительно, если считать, что в сутках примерно по 25 ч, то это 4 000 дней, или примерно 12 лет работы до отказа. Это неплохо.
Но когда вместо 5-20 радиоламп, установленных в телевизоре или радиоприемнике, в ЭВМ одновременно должны работать 18 000 радиоламп, ситуация резко меняется. Все радиолампы служат 12 лет, но выходят из строя случайно, в любой момент времени. И выход хоть одной радиолампы из строя приводит к выходу всего устройства. В этом случае для всего устройства можно записать:
общ = N * T = 18 000 * 10-5 = 0,18 ч-1
А срок службы всего устройства равен
Т общ = 5 ч
Т.е. срок службы ЭНИАКа всего 5 ч! В среднем через каждые 5 ч какая-то радиолампа выходила из строя. Найти из 18 000 радиоламп неработающую не так-то просто. А после того, как она найдена, надо её заменить, и провести проверку ЭВМ на работоспособность. На всё это уходило ещё около 5 ч.
Но нам надо делать более сложные ЭВМ. Если мы усложним её так, что в ней будет в 10 раз больше радиоламп, срок службы уменьшится в 10 раз, т.е. будет равен 0,5 ч. А на ремонт будет уходить ещё больше времени. Это – катастрофа количеств.
Всё дальнейшее развитие электроники связано с борьбой с катастрофой количеств. Для этого надо было понизить интенсивность отказов радиолампы. Но радиолампа – сложное устройство. Во-первых, внутри неё глубокий вакуум, если он потеряется, анодный ток радиолампы понизится из-за соударений электронов с атомами воздуха и с ионами, получившимися в результате этих столкновений. Сетка лампы – это проволочная спираль, которая намотана вокруг катода. Она слабая, не выдерживает перегрузок, вибраций. Нить накала нагрета до высокой температуры, поэтому испускает не только электроны, но и довольно много атомов, т.е. нить всё время испаряется. Устранить все эти недостатки и повысить срок службы не удалось.
Транзистор представляет собой твердый кристалл в металлическом или пластмассовом корпусе с тремя припаянными к кристаллу выводами. Вакуума нет, стеклянной колбы – тоже, ажурной конструкции анод – сетка – катод – также не имеется. Интенсивность отказов не определяется полупроводниковой структурой, а в основном зависит от числа контактов. Поэтому интенсивность отказов транзистора существенно ниже этого параметра для лампы - примерно 10-7 ч-1 . Соответственно, при таком же количестве элементов, надежность ЭВМ на транзисторах в 100 раз выше, чем надежность ламповой ЭВМ. 5 часов безотказной работы и 500 часов – это две совершенно разные ситуации!
Конечно же, столь радужная картина не совсем соответствует действительности. Во-первых, если надежность самого слабого звена в системе повысить в 100 раз, надежность системе в 100 раз не повысится. Просто слабым звеном станет другой узел или элемент. Во-вторых, увеличение надежности ЭВМ дало возможность создавать более мощные и сложные ЭВМ, с большим числом элементов, что привело к снижению надежности этих ЭВМ. Катастрофа количеств была не преодолена, а просто отсрочена. Через 7-10 лет развития ЭВМ второго поколения вновь была «достигнута» граница, за которой время работы ЭВМ стало меньше, чем время ее простоя в ремонте. Второе поколение ЭВМ исчерпало свои возможности.
Стоит отметить, что замена электронных ламп на новые элементы шла не только в одном направлении (использование транзисторов). Были предприняты и другие способы усовершенствования ЭВМ. Так в Японии в 1958 году серийно выпускались ЭВМ на параметронах.
Параметрон – это электронный элемент, принцип действия которого основан на особенностях параметрического возбуждения и усиления электрических колебаний. Как описано в большой советской энциклопедии, простейший параметрон представляет собой колебательный контур, настроенный на частоту f0. При периодическом изменении под воздействием сигнала накачки с частотой fn, равной примерно 2*f0, одного из энергоёмких параметров контура, в нём возникает колебание с частотой fm = fn/2, когерентное по отношению к возбуждающему колебанию. При этом фаза возбуждённых в параметроне колебаний может принимать одно из двух отличающихся на 180° значений, условно обозначаемых (0, p), и сколь угодно долго находиться в этом состоянии. Именно эта способность параметрона и позволяет использовать его в качестве основы для построения ЭВМ.
Также были выпущены ЭВМ (в СССР – Сетунь, а во Франции - КАБ-500), использующие вместо электронных ламп магнитные элементы (ферритовые сердечники) в качестве логических элементов и запоминающих устройств.
Однако эти направления развития ЭВМ не выдержали конкуренции с транзисторами, так как транзисторы были более технологическими, легче подвергались миниатюризации и позволяли использовать технологии интегральных схем.
Переход от ламп к полупроводниковым приборам произошел, конечно же, не одномоментно, существовал ряд машин «промежуточного» класса, в конструкцию которых входили и лампы и полупроводниковые диоды и транзисторы (хотя, если говорить честно, полностью «ламповых» ЭВМ просто не было – в том же ЭНИАКЕ на 18000 ламп приходилось более 7000 кремниевых диодов.
Одной из интересных машин, которую иногда называют первой ЭВМ второго поколения, является SEAC.
Разработка SEAC началась в июне 1948 г. под руководством Сэмюэля Н. Александера, начальника лаборатории электронных вычислительных машин NBS. Его правой рукой был Ральф Дж. Слуц - один из создателей принстонской ЭВМ IAS, перешедший в 1948 г. в NBS.
Структура SEAC в целом повторяла структуру EDVAC, однако схемотехника машины была совершенной иной. Впервые в мире:
- в АУ использовались так называемые динамические триггеры на пентодах и импульсных трансформаторах, что позволило значительно ускорить выполнение арифметических операций;
- логические цепи были построены исключительно на кристаллических (германиевых) диодах (для усиления сигнала применялись лампы). Такое решение, за редким исключением, стало типовым для последующих ЭВМ.
Нельзя не отметить и важную архитектурную новинку: в машине было два программных счетчика, и содержимое отдельного разряда в командном слове определяло, какой из них должен был быть использован для выборки следующей команды. Это упрощало процедуру программирования (при относительной адресации, обращении к подпрограммам и т. д.).
SEAC была машиной синхронного действия с тактовой частотой в 1 МГц и поразрядно-последовательным АУ, что определялось использованием в качестве внутренней памяти 64 РУЛЗ (общей емкостью в 512 45-разрядных двоичных чисел). Ввод и вывод информации производился с помощью телетайпа. Машина могла работать в трех- или четырехадресном формате (в первом случае осуществлялось естественное управление вычислительным процессом, во втором - четвертый адрес определял местонахождение следующей команды в программной последовательности). Учитывая промежуточный характер SEAC, разработчики ограничили ее командный набор семью операциями над числами с фиксированной запятой: сложение, вычитание, умножение, деление, сравнение, команды ввода и вывода.
SEAC содержала 747 ламп и 10,5 тыс. диодов (после модернизации - соответственно 2300 ламп и 24 тыс. диодов), а среднее время сложения и умножения составляло 0,864 и 2,98 мс.
То, что диодов в этой ЭВМ больше, чем ламп, а также то, что именно на диодах были построены логические цепи Этой ЭВМ и позволяет некоторым исследователям, относить ее к ЭВМ второго поколения.
Впервые машина выполнила тестовую задачу 7 апреля 1950 г., примерно через месяц после этого осуществила первый практический расчет (вычисление траектории прохождения лучей через оптическую систему), а 20 июня состоялось ее официальное представление. SEAC - первая практически эксплуатировавшаяся американская ЭВМ с хранимой программой - работала по 20 ч в сутки семь дней в неделю вплоть до 23 апреля 1964 г.
Правда, обслуживающий персонал ежедневно тратил 4 ч на профилактику машины. Она, в частности, проводилась и так (по воспоминаниям Ральфа Слуца): "У нас было больше проблем из-за плохой пайки, чем из-за ламп, диодов или линий задержки. Я хорошо помню, что использовались два способа обнаружения ошибок (debugging)... Мы запускали тестовую программу, брали нечто вроде деревянной ложки и, идя вдоль машины, обстукивали ложкой все, что попадалось на глаза. Если программа останавливалась, нам иногда удавалось найти бракованный узел. Когда же такой тест проходил благополучно, мы применяли метод "стандартного прыжка": во время работы программы подпрыгивали как можно выше (сантиметров на пятнадцать) на деревянном полу, на котором была установлена машина, и пытались при приземлении как можно сильнее ударить по полу. Благополучное окончание такого испытания означало, что можно было приступать к решению задачи".
Другой оригинальный способ контроля заключался в следующем. К одному из регистров машины через усилитель подключался динамик. По доносящемуся из него набору звуков оператор или инженер, обслуживающий машину, могли судить о сбоях в ее работе, например о зацикливании программы или о ее "зависании" и т. д.*1 Аналогичный "звуковой контроль" использовался затем во многих ламповых ЭВМ - скажем, в JONNIAC и ORDVAC.
Многие литературные источники сообщают, что второе поколение начинается с ЭВМ RCA-501, появившейся в 1959 г. в США и созданной на полупроводниковой элементной базе. Между тем, еще в 1955 г. была создана бортовая транзисторная ЭВМ для межконтинентальной баллистической ракеты ATLAS. Новая элементная технология позволила резко повысить надежность ВТ, снизить ее габариты и потребляемую мощность, а также значительно повысить производительность. Это позволило создавать ЭВМ с большими логическими возможностями и производительностью, что способствовало распространению сферы применения ЭВМ на решение задач планово-экономических, управления производственными процессами и др. В рамках второго поколения все более четко проявляется дифференциация ЭВМ на малые, средние и большие. Конец 50-х годов характеризуется началом этапа автоматизации программирования, приведшим к появлению языков программирования Fortran (1957 г.), Algol-60 и др.
В 1954 году был изготовлен первый в мире компьютер на полупроводниковых транзисторах и диодах без использования электронных ламп - TRADIC (TRAnisitor Digital Computer), данный компьютер был разработан компанией Bell Labs для ВВС США. В компьютере было 700 - 800 транзисторов и 10000 германиевых диодов. За 2 года было изготовлено всего 17 компьютеров TRADIC.
Рис. 2.22. TRADIC
Анонсированный в 1954 году, IBM 704 стал первой крупномасштабной серийно выпускаемой компьютерной системой, использовавшей полностью автоматические арифметические операции с плавающей запятой и память на магнитных сердечниках, разработанную для Whirlwind.
Память на магнитных сердечниках (ферритовая память) состояла из крошечных металлических колец размером примерно с булавочную головку, через которые проходили провода, которые можно было намагничивать в любом направлении, придавая логическое значение 0 или 1.
В качестве долговременного запоминающего устройства в 704 использовался магнитный барабан. Для дополнительного хранения данных использовались ленты, способные вмещать по пять миллионов символов.
TX-0, также упоминаемый как tixo — один из первых компьютеров созданных полностью на транзисторной базе и имевший для своего времени огромный объём памяти на магнитных сердечниках в 64К 18-битных слов. TX-0 был введен в эксплуатацию в 1956 году и непрерывно использовался до 1960-х годов.
Спроектирован в Лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института по большей части как эксперимент в проектировании транзисторных устройств и построении очень больших систем на основе памяти на магнитных сердечниках, TX-0 был по существу транзисторной версией не менее известного компьютера Whirlwind, также созданного в Лаборатории Линкольна. В то время как Whirlwind занимал целый этаж большого здания, TX-0 умещался в одной довольно небольшой комнате и всё равно был немного быстрее. TX-0, как и Whirlwind, был оборудован системой индикации, имея для этого в корпусе 12-дюймовый осциллограф, прицепленный к выводам процессора, позволявший отображать 512 на 512 точек в массиве 7 на 7. Возглавлял проект Кен Олсен, впоследствии основатель Digital Equipment Corporation.
TX-0 был полностью транзисторным 16-битным компьютером с 16-битной адресацией и 16-битными инструкциями. Слова его памяти имели длину в 18 бит, что допускало запись 16 бит данных и 2 бит инструкций. Комбинируя эти 2 бита, можно было вызывать 4 возможные инструкции, среди которых были сохранение, сложение и команда перехода в базовом наборе. Четвёртая инструкция «выполнять», брала дополнительные операнды и позволяла доступ к числам «микропорядка», которые могли использоваться отдельно или совместно для предоставления многих других полезных функций. Операция сложения занимала 10 микросекунд.
Рис. 2.23. Компьютер ТХ-0.
В периферийное оборудование TX-0 входил так называемый флексорайтер - устройство, подобное пишущей машинке, которое одновременно с перфорированием кодовых отверстий на бумажной ленте печатало символы. В действительности флексорайтеры изначально предназначались для печати писем-формуляров, предшественников современной массовой официальной почты с ее псевдоперсональными обращениями. Специальные коды, пробитые на' перфоленте, автоматически останавливали машинку во время печати, давая возможность оператору вставить конкретные имена, адреса и приветствия в идентичные, составленные по шаблону письма.
Рис. 2.24. Флексорайтер
Рис. 2.25. IBM 704
Компьютер 704 был довольно быстрым и мог выполнять 4000 целочисленных умножений или делений в секунду. Впрочем, как мы уже говорили, 704 мог изначально выполнять арифметические операции с плавающей запятой: почти 12 000 сложений или вычитаний чисел с плавающей запятой в секунду. Более того, 704 применял индексные регистры, которые не только сильно ускоряли ветвления, но и снижали время написания программы (поскольку теперь присутствовала их аппаратная реализация).
Эта ЭВМ должна быть также отнесена к ЭВМ «промежуточного» поколения, т.к. она использовала и лампы и полупроводники. В дальнейшем фирма IBM сделала ставку на транзисторы.
Первым "скороспелым" детищем научных исследований IBM был проект STRETCH (IBM 7030), обошедшийся компании в 20 млн. долл. и потерпевший неудачу, тем не менее IBM извлекла из него полезные уроки и бесценный опыт. В этой ЭВМ были собраны практически все известные на 1960 год достижения в области вычислительной техники. Широкое использование принципов параллельной работы, большой набор команд (свыше 600), огромное количество высококачественных элементов (169000 транзисторов) позволили достичь небывалой производительности. Так операция сложения 64-разрядных чисел с плавающей запятой выполнялась за 1,5 мкс, а операция умножения – за 2,7 мкс. Всего было выпущено 5 экземпляров этой машины.
В 1959 г. IBM выпустила IBM 1401 - коммерческую машину на транзисторах. Она была поставлена более чем в 10 тысячах экземпляров.
Рис. 2.26. IBM 1401.
В том же году IBM создала свой первый мэйнфрейм модели IBM 7090, полностью выполненный на базе транзисторов, с быстродействием 229 тыс. оп./c.
Новая разработка была находкой для военно-воздушных сил США, которые создавали систему раннего предупреждения о нападении баллистических ракет.
А в 1964 году авиакомпанией SABRE на основе двух 7090-х создается автоматизированная система продажи и бронирования авиабилетов в 65 городах мира.
В Англии транзисторная ЭВМ «Elliot-803» была выпущена в 1958 году, в ФРГ — «Simens-2002» и в Японии H-1 — в 1958 году, во Франции и Италии — в 1960 году. В СССР группа разработчиков во главе с Е. Л. Брусиловским в 1960 году в НИИ математических машин в Ереване завершила разработку полупроводниковой ЭВМ «Раздан-2», её серийный выпуск начат в 1961 году.
Компьютеры второго поколения обычно состояли из большого количества печатных плат, каждая из которых содержала от одного до четырёх логических вентилей или триггеров.
В 1960 году DEC выпустила свою первую модель — PDP-1, предназначенную для использования техническим персоналом в лабораториях и для исследований.
Рис. 2.27. PDP-1.
PDP-1 имел 18-битное машинное слово и 4 килослова основной памяти (эквивалентно 9 КБ) с возможностью расширения до 64 килослов (144 КБ). Цикл перемагничивания памяти на ферритовых элементах занимал 5 микросекунд (примерно соответствуеттактовой частоте 200 КГц); соответственно большинство арифметических операций занимали 10 микросекунд (100 000 операций в секунду), потому что они имели два обращения к памяти: одно для инструкции, другое для операндов.
В 1961 году Burroughs Corporation выпустила B5000, первый двухпроцессорный компьютер с виртуальной памятью. Другими уникальными особенностями были стековая архитектура, адресация на основе дескрипторов, и отсутствие программирования напрямую на языке ассемблера.
Применение полупроводников позволило улучшить не только центральный процессор, но и периферийные устройства. Второе поколения устройств хранения данных позволяло сохранять уже десятки миллионов символов и цифр. Появилось разделение на жёстко закреплённые (fixed) устройства хранения, связанные с процессором высокоскоростным каналом передачи данных, и сменные (removable) устройства. Замена кассеты дисков в сменном устройстве требовала лишь несколько секунд. Хотя ёмкость сменных носителей была обычно ниже, но их заменяемость давала возможность сохранения практически неограниченного объёма данных. Магнитная лента обычно применялось для архивирования данных, поскольку предоставляла больший объём при меньшей стоимости.
Во многих машинах второго поколения функции общения с периферийными устройствами делегировались специализированным сопроцессорам. Например, в то время как периферийный процессор выполняет чтение или пробивку перфокарт, основной процессор выполняет вычисления или ветвления по программе. Одна шина данных переносит данные между памятью и процессором в ходе цикла выборки и исполнения инструкций, и обычно другие шины данных обслуживают периферийные устройства. На PDP-1 цикл обращения к памяти занимал 5 микросекунд; большинство инструкций требовали 10 микросекунд: 5 на выборку инструкции и ещё 5 на выборку операнда.
Первыми советскими серийными полупроводниковыми ЭВМ стали «Весна» и «Снег», выпускаемые с 1964 по 1972 год. Пиковая производительность ЭВМ «Снег» составила 300 000 операций в секунду. Машины изготавливались на базе транзисторов с тактовой частотой 5 МГц. Всего было выпущено 39 ЭВМ.
«Се́тунь» — малая ЭВМ на основе троичной логики, разработанная в вычислительном центре Московского государственного университета в 1959 г. Единственная в своём роде ЭВМ, не имеющая аналогов в истории вычислительной техники.
Руководитель проекта — Н. П. Брусенцов, основные разработчики: Е. А. Жоголев, В. В. Веригин, С. П. Маслов, А. М. Тишулина. Разработка машины была предпринята по инициативе и осуществлялась при активном участии виднейшего советского математика С. Л. Соболева.
Казанским заводом математических машин было произведено 46 компьютеров Сетунь, 30 из них использовались в университетах СССР.
Рис. 2.28. Опытный экземпляр ЭВМ «Сетунь»
На основе двоичной ферритодиодной ячейки Гутенмахера, которая представляет собой электромагнитное бесконтактное реле намагнитных усилителях трансформаторного типа, Н. П. Брусенцов разработал троичную ферритодиодную ячейку[1][2], которая работала в двухбитном троичном коде, т.е. один трит записывался в два двоичных разряда, четвёртое состояние двух двоичных разрядов не использовалось. Состояние каждого разряда на пульте управления отображалось двумя лампочками, четвёртая комбинация (1,1) не использовалась.
Технические характеристики
Тактовая частота процессора – 299 кГц
АЛУ последовательное.
Обрабатываемые числа: с фиксированной запятой.
Производительность – 4500 оп/сек.
ОЗУ на ферритовых сердечниках — 162 9-разрядных ячейки, время обращения 45 мкс.
ЗУ — магнитный барабан ёмкостью 3888 9-разрядные ячейки, скорость вращения 6000 об/мин, время обращения 7,5 мс для обработки зоны (группы из 54х 9ти разрядных ячеек).
Потребляемая мощность — 2,5 кВт.
Устройство ввода: электромеханическое, 7 знаков в сек; фотоэлектрическое, 800 знаков в секунду, перфорированная бумажная пятипозиционная лента.
Устройство вывода: телетайп, 7 знаков в секунду (одновременно производит печать и перфорацию).
Количество электронных ламп: 20
DSSP (Dialog System for Structured Programming) — язык программирования, разработанный для Сетуни. Он был разработан студентами лаборатории Николая Брусенцова на ВМК МГУ. 32-битная версия была создана в 1989.
DSSP похож на язык Forth, оба — примеры стековых языков программирования.
Система команд одноадресная. Представление чисел — с фиксированной запятой, одинарной (9 трит) и двойной (18 трит) точности. Прямо адресуемое адресное пространство — 243 ячейки. Обмен информацией между ОЗУ и ЗУ на магнитном барабане осуществляется страницами (зонами) по 54 9-разрядных ячейки.
Лучшей отечественной ЭВМ 2-го поколения считается БЭСМ-6.
Разработка БЭСМ-6 завершена в конце 1965 года. Главный конструктор — Сергей Алексеевич Лебедев, заместители главного конструктора — В. А. Мельников, Л. Н. Королёв. В 1968 году начат выпуск на заводе Счётно-аналитических машин (САМ) в Москве.
Рис. 2.29. БЭСМ-6.
Особенности БЭСМ-6:
Элементная база — транзисторный парафазный усилитель с диодной логикой на входе
Тактовая частота — 10 МГц
48-битное машинное слово
Быстродействие — около 1 млн операций в секунду (наиболее производительная американская система CDC 6600 (англ.), выпускавшаяся с 1964 года, обеспечивала быстродействие того же порядка)
Конвейерный центральный процессор (ЦП) с отдельными конвейерами для устройства управления (УУ) и арифметического устройства (АУ). Конвейер позволял совмещать обработку нескольких команд, находящихся на разных стадиях выполнения.
8-слойная физическая организация памяти
Виртуальная адресация памяти и расширяемые регистры страничной приписки.
Совмещённое АУ для целой и плавающей арифметики.
Кеш на 16 48-битных слов: 4 чтения данных, 4 чтения команд, 8 — буфер записи
Система команд включала в себя 50 24-битных команд (по две в слове).
По мнению некоторых иностранных специалистов, архитектура БЭСМ-6 в значительной степени воспроизводила архитектуру системы CDC 1604 (англ.) фирмы Control Data Corporation (англ.) (главный конструктор — Сеймур Крей), серийно выпускавшейся с 1960 года (совпадали некоторые технические характеристики, такие как уникальная для этих двух систем разрядность слова и адреса и разрядность машинных команд в слове, использование одноадресных команд с индексным регистром, регистра скрытых разрядов, кодировка символов и пр., также идентичная тех. документация на обе машины), а также ряд архитектурных решений системы Atlas, хотя детали собственно машинной архитектуры и различались. На уровне прикладных программ, разработчикам, адаптировавшим транслятор Фортрана для БЭСМ-6, была поставлена задача обеспечения полной совместимости с CDC 1604.
Прямое сравнение спецификаций БЭСМ-6 и CDC-1604 не позволяет выявить каких-либо ощутимых сходств в архитектуре этих машин. В частности:
Набор команд полностью различен;
Формат команд полностью различен;
Подход к работе с целыми числами полностью отличается (у CDC — отдельные команды для работы с целыми, у БЭСМ — отключение нормализации);
Представление числа — отлично (36 бит мантиссы у CDC, 40 у БЭСМ);
Система прерываний БЭСМ включает множество различных источников прерываний и раздельное их маскирование;
Индексные регистры: 6 у CDC, 15 у БЭСМ;
БЭСМ имеет стековый режим адресации (индексный регистр 15), у CDC стека нет;
БЭСМ имеет признак «омега», влияющий на режим работы условных команд, у CDC нет ничего похожего;
В отличие от CDC, БЭСМ-6 имела виртуальную память, режимы пользователя и супервизора, защиту от исполнения привилегированных команд в режиме супервизора и набор операций для осуществления системных вызовов (экстракоды);
БЭСМ имеет кеш-память, предварительную загрузку команд в кеш и механизм асинхронной отложенной записи результатов;
БЭСМ-6 выпускалась серийно с 1968 по 1987 год, всего было выпущено 355 машин. В начале 1980-х в составе поставки Эльбрус-1 выпускалась в 2,5—3 раза более быстрая версия БЭСМ-6, на интегральных микросхемах — Эльбрус-1К2 или СВС(Система, Воспроизводящая Систему, неофициальное название)[7]. В качестве периферийных устройств использовались компоненты Эльбрус. Также в систему был введён интерфейс EC ЭВМ, что позволяло подключать соответствующую периферию.
ЭВМ 3-го поколения
Третье поколение связывается с появлением ЭВМ с элементной базой на интегральных схемах (ИС). В январе 1959 г. Джеком Килби была создана первая ИС, представляющая собой тонкую германиевую пластинку длиной в 1 см. Для демонстрации возможностей интегральной технологии фирма Texas Instruments создала для ВВС США бортовой компьютер, содержащий 587 ИС, и объемом (40см3) в 150 раз меньшим, чем у аналогичной ЭВМ старого образца. Но у ИС Килби был ряд существенных недостатков, которые были устранены с появлением в том же году планарных ИС Роберт Нойса. С этого момента ИС-технология начала свое триумфальное шествие, захватывая все новые разделы современной электроники и, в первую очередь, вычислительную технику.
Широкое применение интегральных схем началось в начале 70-х годов. Микросхемы (чипы) навсегда изменили образ вычислительных машин. В компьютерах третьего поколения, одна интегральная схема могла заменить до тысячи транзисторов и других базовых элементов. А каждый такой элемент мог заменять до нескольких десятков электронных ламп. Это давало огромную миниатюризацию и снижение себестоимости производства ЭВМ.
Для массового производства микросхем начали создавать отдельные производственные лини. Качество конечного продукта было достигнуто не сразу. По мере накопления опыта, наладили полный технологический процесс. Размер чипа может составлять несколько миллиметров. А размеры элементов измеряются в микронах.
Такое достижение в области миниатюризации дало возможность создавать компьютеры, размер которых был как письменный стол. Не нужны были отдельные помещения и целые залы. Весь вычислительный центр мог вмещаться в одной комнате. И для обеспечения питания таких ЭВМ достаточно два – четыре киловатта. И самое главное, что надежность компьютеров третьего поколения не намного уступает сегодняшней технике.
Как уже говорилось выше, надежность полупроводникового устройства определяется в основном количеством выводом. Микросхема с тысячей элементов (диодов и транзисторов), имеющая 14-48 выводов и транзистор с тремя выводами имеют сравнимое время наработки на отказ. Создание ЭВМ и других сложных электронных систем на микросхемах, если и не полностью преодолело катастрофу количеств, то серьезно сдвинуло ее границу. Надежность ЭВМ, начиная с третьего поколения, практически не определяется надежностью ее компонентов. Гораздо большее влияние начинают играть условия эксплуатации техники. Встретить сейчас образец техники, у которого электронный компонент вышел из строя «потому что устал», а не вследствие, например, броска напряжения питания, практически невозможно.
ЭВМ третьего поколения можно было встретить на борту самолета, корабля, подводной лодке, спутнике. Размеры и стоимость таких ЭВМ позволяли использовать и в массовом масштабе. Появились ЭВМ, встраиваемые в сложные технические и технологические системы. И наоборот, появилась возможность резкого увеличения вычислительных мощностей отдельных ЭВМ, создания супер-ЭВМ, объединения ЭВМ сначала в вычислительные, а затем и в информационные сети.
Значительно более мощным становится программное обеспечение, обеспечивающее функционирование ЭВМ в различных режимах эксплуатации. Появляются развитые системы управления базами данных (СУБД), системы автоматизирования проектных работ (САПР); большое внимание уделяется созданию пакетов прикладных программ (ППП) различного назначения. По-прежнему появляются новые и развиваются существующие языки и системы программирования.
Компьютеры третьего поколения перестали быть роскошью для предприятий. Первое и второе поколение машин использовали только военные, государственные ведомства и институты. Теперь они становятся доступными даже для не больших компаний. Средняя цена машины третьего поколения составляет 20-30 тыс. долларов, что вполне под силу многим организациям. Появляются автоматизированные системы проектирования.
Серийный выпуск интегральных схем был налажен в 1961 году, тогда же была создана фирмой " Texas Instruments" по заказу ВВС США первая экспериментальная ЭВМ на интегральных схемах. Разработка велась 9 месяцев и была завершена в 1961г. ЭВМ имела всего 15 команд, была одноадресной, тактовая частота была 100 КГц, емкость запоминающего устройства – всего 30 чисел, для представления чисел использовалось 11 двоичных разрядов, потребляемая мощность составляла всего 16Вт, вес – 585гр, занимаемый объем – 100 кубических сантиметров.
Наиболее известным представителем компьютеров 3 поколения является серия ЭВМ IBM 360.
IBM System/360 (S/360) — семейство компьютеров классамейнфреймов, которое было анонсировано 7 апреля1964 года. Это был первый ряд компьютеров, в котором проводилось чёткое различие между архитектурой и реализацией.
В отличие от предыдущих серий, IBM создала линейку компьютеров, от малых к большим, от низкой к высокой производительности, все модели которой использовали один и тот же набор команд (с двумя исключениями из правила — для специфичных рынков). Эта особенность позволяла заказчику использовать недорогую модель, после чего обновиться до более крупной системы, с ростом компании — без необходимости переписывать программное обеспечение. Для обеспечения совместимости IBM впервые применила технологию микрокода, который применялся во всех моделях серии, кроме самых старших.
Рис. 2.30. IBM 360.
Затраты на разработку System/360 составили около 5 млрд долларов США (что соответствует 30 млрд в ценах 2005 г., если сравнивать с 1964). Таким образом, это был второй по стоимости проект НИОКР 1960-х годов после программы «Аполлон».
Дальнейшим развитием IBM/360 стали системы 370, 390 и System z. Архитектура IBM/360 была настолько удачной, что стала де-факто промышленным стандартом вплоть до сегодняшнего дня. Многие другие фирмы стали выпускать совместимые с IBM/360 компьютеры, например, — семейство 470 фирмы Amdahl (англ.), мейнфреймы Hitachi, UNIVAC 9200/9300/9400 и др. В СССР аналогом IBM/360 были машины серии ЕС ЭВМ.
Благодаря широкому распространению IBM/360, изобретённые для неё 8-битные символы и 8-битный байт как минимально адресуемая ячейка памяти стали стандартом для всей компьютерной техники. Также IBM/360 была первой 32-разрядной компьютерной системой.
Шестнадцатеричная система счисления, широко применявшаяся в документации IBM/360, практически вытеснила ранее доминировавшую восьмеричную.
Старшие модели семейства IBM/360 и последовавшее за ними семейство IBM/370 были одними из первых компьютеров с виртуальной памятью (соответственно, со страничной и сегментной адресацией памяти) и первыми серийными компьютерами, поддерживающими реализацию виртуальных машин.
ЕС ЭВМ (Единая система электронных вычислительных машин, произносится «еэ́с эвээ́м») — советская серия компьютеров. Аналоги серий System/360 и System/370 фирмы IBM, выпускавшихся в США c 1964 года. Программно и аппаратно (аппаратно — только на уровне интерфейса внешних устройств) совместимы со своими американскими прообразами.
В середине 1960-х годов в СССР в области вычислительной техники выявился ряд проблем, а именно:
общее количество ЭВМ было явно недостаточным;
производились десятки различных несовместимых друг с другом моделей ЭВМ, что затрудняло решение крупных вычислительных и организационных задач; для осуществления проектов АСУ (автоматизированных систем управления) была крайне желательна унификация компьютерных средств;
ориентация советских ЭВМ того времени исключительно на численные расчёты и отчасти на управление оборудованием, а также ориентация вычислительной техники на специалистов в области математики и физики;
значительным было отставание в области системного программирования: в то время в СССР всё ещё нормой были работа без операционной системы и программирование непосредственно в машинных кодах (даже без ассемблера);
бедность периферийного оборудования.
Назревала необходимость «большого скачка» — перехода к массовому производству унифицированных ЭВМ, оснащённых большим количеством стандартизированного программного обеспечения и периферийного оборудования. Для решения этой задачи в 1966 году в народнохозяйственном плане появилось задание Министерства радиопромышленности разработать аванпроект по опытно-конструкторской работе (ОКР) «Ряд», сформулированное начальником Главного управления по вычислительной технике МРП М. К. Сулимом.
Первоначально разработка аванпроекта была поручена Институту точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ). Отчёт, представленный институтом в середине 1966 года, не удовлетворил министерство, поскольку показал отсутствие интереса авторов отчёта к созданию такого ряда машин в СССР. В результате Министерство радиопромышленности приказом от 22 февраля 1967 года поручило руководство разработкой аванпроекта конструкторскому бюро промышленной автоматики (КБПА), проявившему гораздо больший интерес.
С вопросами по составу и характеристикам периферийного оборудования было всё более-менее ясно: материалы по этим вопросам, представленные НИИСчётМаш ещё для отчёта ИТМ, практически не вызвали дискуссий. Наибольшие споры вызвали принципы организации будущего «ряда»: логическая структура процессоров, система команд, принципы связи с внешними устройствами - то, что позднее стали называть «архитектурой ЭВМ».
В целом результаты дискуссии сводились к тому, что целесообразно взять за основу архитектуру широко распространённой на Западе системы System/360:
Архитектура ЭВМ в то время не подлежала патентованию, патентовалось лишь её конкретное исполнение, которое — по причине действовавшего эмбарго на экспорт вычислительной техники[2] — предполагалось создать самостоятельно.
Большинство элементов этой архитектуры были уже известны советским разработчикам.
Данную архитектуру приняли и успешно разрабатывали независимо уже несколько ведущих зарубежных фирм — RCA(США), ICL (Англия) и Siemens (ФРГ), и даже ROBOTRON в ГДР.
Согласно исследованиям ИПМ АН СССР, программы, составленные для IBM/360, требовали в 1,5—2 раза меньше памяти, чем аналогичные для БЭСМ-6, «Весна», М-20.
В серии System/360 был впервые реализован ряд уникальных для того времени перспективных решений: универсальная архитектура, ориентированная как на расчёты, так и на обработку данных; линейка совместимых моделей ЭВМ различной производительности; байтовая адресация памяти, микрокод. Кроме того, System/360 была одной из первых систем свиртуальной памятью (в отдельных моделях System/360, а позже во всех моделях System/370) и первой системой (не считая исследовательских прототипов), в которой была реализована концепция виртуальных машин.
Главный вопрос для сторонников клонирования, фактически, был в том, возможно ли скопировать аппаратную часть системы без полной технической документации, или же её целесообразнее реализовать заново «с нуля», одновременно дополнив и улучшив.
В качестве альтернативных вариантов рассматривалось сотрудничество на равноправных условиях с какой-либо из западноевропейских фирм. Академик А. А. Дородницын, сторонник этого варианта, в качестве партнёра рассматривал английскую фирму ICL.
Руководство IBM, которое он же принимал в стенах ВЦ РАН, от подобного сотрудничества отказалось.
Свою роль сыграла и презентация, сделанная в США для советской правительственной делегации во главе с премьер-министром А. Н. Косыгиным в 1971 году, демонстрировавшая успешное повсеместное использование линии System/360.
Специально для этого проекта был создан Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники (НИЦЭВТ). Значительная часть работы НИЦЭВТа состояла в клонировании оригинального программного обеспечения System/360, множество сотрудников были заняты исследованием дизассемблированного машинного кода оригинального компьютера и его адаптацией.
К счастью, фирма IBM поставляла значительную часть ОС в виде исходных текстов, что дало возможность доработать систему, устранить многие ошибки в коде системы и ввести дополнительные возможности
В ЕС ЭВМ скопирована была только архитектура системы, аппаратная же реализация была создана заново. На надёжность и эксплуатационные характеристики этой серии отрицательно влияло низкое качество советских компонентов.
Первые компьютеры появились в 1971 году. Выпускались, в частности на заводах в Казани (Казанский завод ЭВМ), Минске иПензе. Последние машины были выпущены в 1998 году (ЕС-1220). Всего было выпущено свыше 15 тыс. машин ЕС ЭВМ.
Рис. 2.31. ЭВМ из серии ЕС
Компьютеры серии ЕС ЭВМ условно относили, в соответствии с их архитектурой, к т. н. «Ряду 1», «Ряду 2», «Ряду 3», «Ряду 4».
К «Ряду 1» (аналог серии System/360) принадлежали модели 1020, 1030, 1032, 1040, 1050, 1060 (на самом деле выпускалась в рамках Ряд 2) и основанные на них усовершенствованные модели, напр., ЕС-1022.
К «Ряду 2» (аналог серии System/370) принадлежали модели 1025, 1035, 1045, 1055, 1065.
К «Ряду 3» принадлежали модели 1036, 1046, 1066, 1068.
Разработанные и выпускавшиеся в Венгерской Народной Республике модели 1010, 1011, 1012 и 1015 номинально относились к Ряду 1 и Ряду 2, соответственно, но имели архитектуру французских мини-ЭВМ Mitra.
В сериях устройств Ряд 3 и особенно Ряд 4 был запланирован и частично реализован ряд технических усовершенствований, не имевших аналогов в IBM-овской серии машин. Реализовывались специализированные вычислительные блоки, такие как векторные и матричные процессоры, процессоры, работавшие на иных физических принципах (например оптический) и т. д.
Практически все эти разработки были остановлены в 1990-х годах после распада СССР.
Последние машины серии ЕС выпускались уже под лицензией и с использованием оборудования IBM.
PDP-8 — первый успешный коммерческий миникомпьютер, производившийся корпорацией Digital Equipment Corporation (DEC) в 1960-х. DEC представила его 22 марта 1965 и продала более 50 тысяч штук, самое большое количество компьютеров для того времени. Это был первый широко продаваемый компьютер серии DEC PDP(PDP-5 являлся компьютером для решения специфических задач).
Ранняя модель PDP-8 (неофициально называвшаяся «Straight-8») была построена на диодно-транзисторной логике, упакованной на картах Flip Chip, и достигала размеров холодильника.
Далее последовала модель PDP-8/s для настольного использования. Она была меньше по размеру, менее дорогой, но и значительно более медленной машиной.
Системы среднего класса (PDP-8/I, /L, /E, /F, /M и /A) были достаточно производительными, при этом использовали менее дорогую транзистор-транзисторную логику MSI. Большинство сохранившихся до наших дней машин относятся именно к этим семействам. Наиболее широко применялся PDP-8/E в качестве компьютера общего назначения.
В 1975 ранние персональные компьютеры, основанные на недорогих микропроцессорах, такие как MITS Altair иApple II, стали доминировать на рынке небольших компьютеров общего назначения.
Последняя модель PDP-8 была произведена в 1979 и называлась «CMOS-8s», потому что использовала микропроцессоры КМОП (англ. CMOS). Они имели неконкурентоспособную цену, и проект провалился.
Рис. 2.32. PDP-8.
ЭВМ 4-го поколения
Конструктивно-технологической основой ВТ 4-го поколения становятся большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы, созданные соответственно в 70—80-х гг. Такие ИС содержат уже десятки, сотни тысяч и миллионы транзисторов на одном кристалле (чипе). При этом БИС-технология частично использовалась уже и в проектах предыдущего поколения (IВМ/360, ЕС ЭВМ ряд-2 и др.). Наиболее важный в концептуальном плане критерий, по которому ЭВМ 4-го поколения можно отделить от ЭВМ 3-го поколения, состоит в том, что первые проектировались уже в расчете на эффективное использование современных ЯВУ и упрощения процесса программирования для проблемного программиста. В аппаратном отношении для них характерно широкое использование ИС-технологии и быстродействующих запоминающих устройств. Наиболее известной серией ЭВМ четвертого поколения в большом количестве литературных источников называется IВМ/370, которая в отличие от не менее известной серии IВМ/360 3-го поколения, располагает более развитой системой команд и более широким использованием микропрограммирования. В старших моделях 370-й серии был реализован аппарат виртуальной памяти, позволяющий создавать для пользователя видимость неограниченных ресурсов оперативной памяти.
Понятие 4 поколения компьютеров вообще достаточно размыто, «классические литературные» представители 3 и 4 поколений – IBM 360 и IBM 370 отличаются слишком мало, чтобы всерьез полагать их представителями разных поколений. При описании компьютеров 4 поколения в литературе наиболее часто упоминаются связанные с этим поколением понятия (кстати, IBM 370 практически не связана ни с одним из этих понятий):
- многопроцессорные системы;
- персональные компьютеры;
- использование БИС и СБИС.
Анализ литературы позволяет сделать выводы о том, что большинство литературных источников относят к ЭВМ 4 поколения следующие компьютеры:
Персональные компьютеры (ПК);
Менфреймы (мощные компьютеры коллективного пользования);
Суперкомпьютеры (многопроцессорные мощные вычислительные системы с параллельной обработкой информации).
Оставив ПК за рамками этого раздела (рассмотрим их отдельно), приведем несколько примеров компьютеров 4 поколения.
IBM ESA/390 является развитием архитектур System/360 и System/370; о её выпуске было объявлено в 1990 году, который кроме того, что поддерживал совместимость прикладных программ «снизу-вверх», явился своего рода реализацией концепции системной интеграции. Система оказалась настолько приближенной к пользователю, стабильной и детально описанной, что считается сегодня открытой. В результате пересмотра бизнес инфраструктуры в 2000 году, дальнейшее развитие архитектуры линии IBM S/390 получило название z/Architecture, а мэйнфреймы — zSeries и System z9. Одним из последних вариантов этой линейки менфреймов стал сервер Z10, анонсированный в феврале 2008 года.
Рис. 2.33. IBM System Z 10.
По оценкам специалистов Z10 по совокупности показателей превосходит предыдущую модель Z9 в 1.7 раза.
Объём доступной основной памяти увеличен с 512 GB до 1.5 TB.
Максимальное количество процессоров увеличено с 64 до 77.
Пропускная способность канала ввода-вывода выросла с 172.8 до 288 GB/сек.
Энергопотребление снижено на 14 %.
Cray-2 — векторный суперкомпьютер, выпускаемый компанией Cray Research с 1985 года. Он стал самым производительным компьютером своего времени, обогнав по производительности другой суперкомпьютер, Cray X-MP. Пиковая производительность Cray-2 составляла 1,9 GFLOPS. Только в 1990 году этот рекорд был побит суперкомпьютером ETA-10G.
Cray-2 изначально разрабатывался для Министерства обороны и Министерства энергетики США. Предполагалось использовать его для исследований в области ядерных вооружений и океанографии. Однако, Cray-2 применялся и в мирных целях, например в NASA, университетах и корпорациях по всему миру.
Рис. 2.34. Cray-2 в NASA.
PDP-11 — серия 16-разрядных мини-ЭВМ компании DEC, серийно производившихся и продававшихся в 1970—80-х годах. Развитие серии PDP-8 из общей линейки компьютеров PDP. В PDP-11 появилось несколько уникальных технологических инноваций, эта серия была проще в программировании, чем её предшественники. Но, несмотря на её всеобщее признание со стороны программистов, PDP-11 со временем была вытеснена персональными компьютерами, включая IBM PC и Apple II.
Рис. 2.35. Мини-ЭВМ PDP-11.
Программисты полюбили PDP-11 за её «ортогональную» систему команд: можно было отдельно запоминать команды, и отдельно — методы доступа к операндам. Можно было считать, что любой метод доступа (режим адресации) будет работать с любой операцией; не нужно было запоминать список исключений и особых случаев, в которых операция имеет ограниченный набор режимов адресации, все регистры (R0…R7) могли использоваться с любой командой.
В отличие от многих других компьютеров своего времени, первые модели PDP-11 не имели отдельной шины ввода/вывода — только шину памяти Unibus. Все регистры устройств ввода/вывода имели свои адреса, аналогичные адресам памяти, поэтому отдельные инструкции ввода/вывода были не нужны. Система прерываний была сделана максимально простой, но достаточно гибкой. Каждое устройство имело свой вектор прерывания, которое при необходимости сообщало процессору, поэтому не было жёсткого ограничения на количество векторов, доступных для использования устройствами.
И наконец, компьютеры PDP-11 были разработаны для производства на заводах с низкоквалифицированной рабочей силой. Размеры всех конструктивных частей были относительно некритичными. При сборке печатные платы подключались к общей плате, на которой применялся монтаж навивкой. Соединительные блоки были очень похожи на те, которые уже давно применялись в телефонии.
В СССР и других странах восточного блока было разработано и выпускалось несколько машин, совместимых по системе команд и частично по архитектуре с серией PDP-11:
СМ-3, СМ-4, СМ-1420, СМ-1600 — в СССР
ДВК — персональный компьютер на основе К1801ВМ1/ВМ2/ВМ3 и сопроцессора ВМ4
Электроника-60 — клон LSI-11 (PDP-11/06)
Электроника-79 — аналог DEC PDP-11/70.
Электроника 85 — клон DEC Pro-350 на основе КН1831
Электроника 87, СМ-1425 — клон Micro PDP 11/73
Электроника 100-16
Электроника 100-25 — Почти 100 % аналог (не только архитектурного уровня, но и аппаратного) DEC PDP-11/40. Выпускался для собственных нужд Минэлектронмаш, ПО «Кварц» г. Калининград.