книги из ГПНТБ / Апокин, И. А. Развитие вычислительных машин

транзисторной системы, как «УНИВАК-ЛАРК» (см. табл. 2),—

всего 2 Мгц, т. е. была на уровне быстродействующих серийных мо­ делей первого поколения [50].

Среди серийных моделей универсальных ЦВМ, разработанных в Западной Европе и оказавших влияние на последующее разви­

тие машин второго поколения, необходимо отметить машины «Гам­

ма-60» и «Атлас».

Машина «Гамма-60» — одна из первых ЦВМ в мире, разработ­ ка структуры которой была подчинена идее максимальной реали­ зации возможностей мультипрограммной работы. Опытный обра­

зец машины был построен французской фирмой «Булль» в 1959 г.

Функционально машина состоит из центрального блока и набора

автономных устройств, не связанных друг с другом и соединенных только с центральным блоком.

Набор автономных устройств включает четыре устройства об­ работки данных (арифметическое, логическое, устройство сравне­

ния и устройство преобразования кодов), внешние запоминающие

устройства на магнитных барабанах и лентах, устройства ввода с

перфокарт и перфолент и устройства вывода на перфокарты и пе­

чать. В состав каждого автономного устройства входит устройство

местного управления, которое посылает центральному блоку зап­ росы на выдачу команд, запросы на обмен информацией с опера­

тивным ЗУ и выполняет последнюю фазу дешифрации полу­

чаемых команд. В состав местных устройств управления входят ре­

гистр для хранения адреса следующей команды, от одного до че­

тырех регистров для хранения адресов исходных чисел и регистр

связи с оперативным ЗУ.

Центральный блок состоит из оперативного ЗУ и центрального

устройства управления. Устройство управления («распределитель программ») получает сигналы об окончании выполнения текущей

команды тем или иным автономным устройством. Эти сигналы яв­ ляются запросами на выдачу новых команд. В случае одновремен­ ного поступления запросов срабатывает схема приоритета. Основ­ ные функции центрального устройства управления заключаются в

считывании команды из оперативного ЗУ, частичной дешифрации команды и передаче ее в соответствующее автономное устройство.

Важной особенностью работы центрального блока является опере­ жающая обработка запросов, в результате которой в оперативном

ЗУ накопляется очередь команд к тому или иному автономному

устройству.

Оперативное ЗУ на ферритовых сердечниках рассчитано на хранение 32 тыс. слов по 27 разрядов (включая три контрольных

разряда). Время выборки (записи) составляет 11 мксек. В состав

устройства оперативной памяти входит «распределитель передач», программа работы которого предусматривает определенную очеред­ ность удовлетворения одновременных запросов автономных

устройств и устройства управления на выборку информации и за­

просов автономных устройств на запись информации.

269

Блок-схема машины «Гамма-60» (из автономных устройств показаны только устройства обработки данных)

ламп). «Гамма-60» явилась одной из первых машин высокого клас­

са, достаточно хорошо приспособленных как для выполнения на­

учно-технических расчетов, так и для обработки экономической ин­

формируются из слов длиной 24 двоичных разряда;

в) возможность обработки как цифровой, так и буквенно-циф­ ровой информации, причем для представления цифровой информа­

ции, обрабатываемой в арифметическом устройстве, используется двоично-десятичная система счисления [51].

Возможности машины при обработке экономической информа­

ции иллюстрируются следующим примером. Первый экземпляр «Гамма-60» в 1960 г. был установлен в вычислительном центре

270

Национального объединения французских железных дорог и стал

использоваться для распета заработной платы для 250 тыс. рабо­ чих и служащих. Ранее подобная работа выполнялась пятью ма­ шиносчетными станциями, в состав оборудования которых входи­

ли 40—50 перфорационных вычислительных комплектов и несколь­

ко ламповых ЦВМ типа «Гамма-ЗБ».

Наиболее крупным проектом в области универсальных ЦВМ

второго поколения, разработанным в Западной Европе, явился проект «Атлас». Разработка проекта началась в 1956 г. под руко­ водством Т. Килбурна и осуществлялась совместно английской

фирмой «Ферранти» и Манчестерским университетом. Первый про­ мышленный образец «Атласа» был изготовлен фирмой «Ферранти»

иустановлен в 1961 г. в Манчестерском университете.

Вмашине «Атлас» впервые была применена страничная орга­

низация машинной памяти, нашедшая в 60-х годах широкое при­

менение в универсальных ЦВМ. Объем массива данных, образую­ щих одну страницу, составлял 512 слов по 60 двоичных разрядов. Для храпения постранично организованных массивов данных ис­

пользовались оперативное ЗУ, выполненное на ферритовых сер­

дечниках и состоящее из модулей емкостью по 4096 слов, ЗУ на магнитных барабанах, емкость каждого из которых составляла 24576 слов (48 страниц), и накопители па магнитных лентах. C целью повышения быстродействия оперативного ЗУ использу­

ется парная организация модулей (четный модуль содержит все регистры с четными адресами). Полный цикл одного модуля со­

ставляет 2 мксек. Всего к машине может быть подключено до 64

модулей оперативной памяти, до 16 магнитных барабанов и до 32

блоков магнитной ленты.

Другой важной особенностью машины является постоянное ЗУ на ферритовых стержнях, максимальная емкость которого состав­

ляет 64 модуля по 8192 слова. Так же как и в других типах ЗУ, в

постоянпой памяти используется страничная организация данных.

Эффективность применения постоянной памяти во многом была

обусловлена высокой скоростью ее работы: время выборки одного

слова (при считывании массива) составляет 0,3 мксек.

вания мультипрограммной работы (в машине могут одновременно выполняться до четырех команд), применения высокочастотных

транзисторов (с предельной частотой усиления по току 70 Мгц) и

высокой скорости работы арифметического устройства, внутрен­

них ЗУ и внешних устройств. Так, средняя скорость выполнения операции сложения с плавающей запятой двух 48-разрядных чи­ сел составляет 1,1 мксек, скорость обмена данными с памятью на магнитных лентах — 90 тыс. знаков/сек, скорость работы печата­

ющего устройства — 1000 строк/мин. В первом экземпляре маши­

ны «Атлас», установленном в Манчестерском университете и со­

держащем ограниченный набор внутренних и внешних устройств

271

(четыре модуля оперативного ЗУ, четыре магнитных барабана, во­

семь лентопротяжных механизмов и т. д.), использовалось 50 тыс транзисторов и 250 тыс. диодов [52].

Вотличие от стран Западной Европы, где производство полу

проводниковых универсальных ЦВМ получило развитие лишь в

нескольких странах, в основном в Великобритании, Франции и

ФРГ, большинство стран, входящих в СЭВ, наладили собственное серийное производство машин второго поколепия. Вслед за Совет­ ским Союзом, где первые безламповые машины («Сетунь», «Раз­ дан», «Раздан-2») были созданы в 1959—'1961 пг., разработка и се­

рийное производство универсальных транзисторных ЦВМ были начаты в Венгрии, Германской Демократической Республике, Pyмыип, Польше и Чехословакпп.

ВСССР в 60-х годах было разработало около 30 моделей полу­ проводниковых ЦВМ, большинство которых стало выпускаться

серийно. Первая серийная универсальная ЦВМ на транзисторах «Раздап-2» (номинйльиое быстродействие 5000 on ceκ) была изго­

товлена в 1961 г. [53]. В 1962 г. были выпущены первые экземп­

ляры малой ЦВМ «Промпнь» (номинальное быстродействие

100 on ceκ) [54]. В 1963 г. был начат выпуск машин серии «Минск»

внесли Г. П. Лопато п В. В. Пржпялковский, в течение ряда лет

(до появления ЕС ЭВМ) играла ведущую роль в процессе внедре­

ния вычислительной техники в пародное хозяйство СССР.

В 1964 г. был начат выпуск серии полупроводниковых машин «Урал», в состав которой вошли три модели: «Урал-11», «Урал-14»

(1965 г.) и «Урал-16» (1967 г.). Отличительной особенностью ма­

шин данной серии (главный конструктор Б. И. Рамеев) является

единая архитектура всех моделей, унифицированный набор внеш­ них устройств и применение однотипных технологических, схемных

и конструкторских решений. Основные технические характеристи­ ки машин полупроводниковой серии «Урал», среди которых наи­

большее распространенпе получила модель «Урал-11», представле­

ны в табл. И.

Широкое применение среди машин среднего класса нашла

также универсальная ЦВМ БЭСМ-4 (18 тыс. отг/сек), выпущен­

ная в 1964 г. и явившаяся полупроводниковым вариантом лампо­ вой машины М-20.

К числу наиболее значительных достижений в области разра­

ботки отечественных универсальных ЦВМ в 60-х годах относится

создание мощной вычислительной системы БЭСМ-6 и малых ЦВМ

«Мир-1» и «Мир-2».

272

Машина «Урал-14»

Машина БЭСМ-6, сконструированная в 1966 г. в Институте

точной механики и вычислительной техники (Москва) под руковод­ ством С. А. Лебедева, до 1973 г. являлась наиболее производитель­ ной универсальной ЦВМ, разработанной в СССР, и входила в

число наиболее производительных систем в мире, имеющих одно­ процессорную организацию. По номинальному быстродействию

(1 млн. on/сек) БЭСМ-6 приблизительно на два порядка вели­ чины превосходит наиболее мощные отечественные ЦВМ первого

поколения (БЭСМ-2 и М-20).

Высокое быстродействие БЭСМ-6 достигнуто при сравнительно

умеренных аппаратурных затратах (в типовом варианте машины

используются 60 тыс. транзисторов и 200 тыс. диодов) и обеспечи­

вается преимущественно за счет различных форм мультипрограм­

мной работы. В машине используется совмещение во времени ра­ боты внешних ЗУ и центрального устройства обработки данных,

перекрытие циклов работы модулей оперативных ЗУ, предвари­

тельная (опережающая) подготовка арифметических команд в уст­

ройстве управления и соответственно совмещение во времени вы­ борки из оперативного ЗУ с работой арифметического, устрой­ ства.

В БЭСМ-6 применена страничная организация машинной па­

мяти (основной формат массива 1024 слова). Оперативное ЗУ со­ стоит из восьт модулей по 4096 слов длиной 50 двоичных разрядов

(включая два контрольных разряда). Обращение к модулям произ-

273

водится последовательно с минимально возможным сдвигом во времени (0,3 мксек), в результате чего среднее время обращения

составляет около 2 мксек. Связь с внешними ЗУ (на магнитных

барабанах и лентах) производится по шести параллельным кана­ лам без прерывания процесса вычислений. Управление связью с

устройствами ввода-вывода (38 каналов) осуществляется програм­

мой-диспетчером, которая при необходимости ввода новых данных

прерывает процесс вычислений на несколько десятков микросекунд

(через интервалы около 1 мсек). В состав устройств ввода-вывода

наряду с обычными ленточными, карточными и печатающими уст­ ройствами входят четыре телеграфных аппарата. Машина обору­ дована также четырьмя независимыми дистанционными пультами

управления.

Среди малых универсальных ЦВМ, выпущенных в Советском Союзе, наибольший интерес представляют машины «Мир» (1966 г.)

и «Мир-2» (1969 г.), разработанные в Институте кибернетики АН УССР под руководством В. Μ. Глушкова. Непосредственным

предшественником машин серии «Мир» явилась машина «Про­

минъ» (1962 г.). Машины «Проминъ», «Мир» и «Мир-2» характе­

ризует высокая эффективность при выполнении инженерных

275

расчетов, достигнутая за счет оригинальной разработки системы

микропрограммного управления и упрощения взаимодействия че­

ловека с машиной.

В машинах серии «Мир» впервые в мировой практике было при­

менено ступенчатое микропрограммирование, позволяющее исполь­

зовать небольшой объем памяти для записи сложных программ и

существенно повысить производительность машин.

Другой важной особенностью машин «Промииь», «Мир» и «Мир-2» является подход к проблеме программирования. Так же

как и в ряде других малых универсальных ЦВМ, выпущенных за рубежом, для автоматизации программирования используется не

трансляция, а интерпретация входного алгоритмического языка, обеспечивающая более близкий контакт с машиной в процессе ре­

шения задачи. При этом впервые была достигнута высокая степень объедпненпя (совмещения) входного алгоритмического языка с языком машины. Входной алгоритмический язык максимально

приближен к «разговорному» языку инженерных расчетов, что су­ щественно упрощает методику программирования [55].

Последняя модель («Мпр-2») отличается от предшествующих машин более развитым языком, более емкой памятью (12 тыс.

символов) и соответственно более высокими вычислительными воз­

можностями. Важной особенностью ЦВМ «Мир-2» является при­ менение устройства визуального отображения информации, в со­ ставе которого используются световое перо и экран на электронно­ лучевой трубке. Световое перо впервые используется для визуаль­

ного контроля преобразований с помощью математических формул,

изображенных на экране ЦВМ. По оценке В. Μ. Глушкова [56],

применение данного устройства особенно эффективно при взаимо­

действии с машиной в режиме диалога и позволяет на 20—30% по­

высить ее производительность.

Существенное развитие в СССР получила также разработка

унпверсальных ЦВМ, ориентированных на применение в систе­ мах управления непрерывными процессами. Важным моментом в развитии отечественных управляющих ЦВМ явилось создание

ских расчетов и обработки экономической информации, так и для управления в реальном масштабе времени [57]. В| аналогичных

целях может использоваться получившая распространение маши­

на «Днепр-2» (50 000 on/сек), выпущенная в 1967 г. и состоя­ щая из центрального устройства обработки данных («Днепр-21»),

управляющего комплекса («Днепр-22») и комплекса периферий­

ных устройств. Управляющий комплекс предназначен для приема

информации от управляемого объекта, выдачи управляющих воз­

действий на объект, а также первичной обработки информации.

276

Машина «Мир»

При компоновке системы из устройства «Днепр-21» и комплекса периферийных устройств ЦВМ «Днепр-2» может использоваться

для научно-технических расчетов и обработки информации [55].

Наряду с машинами среднего класса (серия «Днепр»,

ВНИИЭМ-1, ВНИИЭМ-3 и др.) в СССР было разработано также несколько моделей малых управляющих ЦВМ, в числе которых осо­ бо следует отметить машину УМ-1-НХ (номинальное быстродей­ ствие 1000 on ceκ). Отличительными особенностями машины

(главный конструктор Ф. Г. Старое) являются компактность (га­

бариты машины без блока питания 83,2 X 53 X 33,5 сл(), малая

потребляемая мощность (150 er) и высокие эксплуатационные ха­

рактеристики [35].

Исследование этих и других моделей отечественных управля­

ющих ЦВМ позволяет отметить важную тенденцию, наметившу­

юся в середине 60-х годов,— переход от выпуска единичных се­ рийных моделей к выпуску комплексов средств вычислительной

техники для управления производством. Первой попыткой созда­

ния комплекса универсальных ЦВМ для целей управления яви­ лась начатая в 1963 г. в Институте управляющих вычислительных

машин (г. Северодонецк) работа по проектированию машин для

иерархической системы СОУ-1 (система оперативного управления

производством) [58]. Для систем СОУ-1 были разработаны и стали серийно выпускаться три машины: МППИ-1 (1963) г.), предназ­ наченная для первичной обработки информации, машина УМ-1

(1965 г.), ориентированная на управление в реальном масштабе

времени, и KBM-I (координирующая вычислительная машина),

являющаяся верхней ступенью иерархической системы управле­

277

центрального устройства обработки данных (комплекс ВК-3) явля­

ются емкая оперативная память (127 тыс. слов по 50 двоичных разрядов), развитая система команд (256 операций) и применение мультипрограммирования [55].

Важным моментом развития отечественных управляющих

ЦВМ является разработка комплекса AGBT (агрегатная система

вычислительной техники), начатая в 1966 г. Северодонецким

институтом управляющих вычислительных машин совместно с

другими институтами СССР [58]. В разработке комплекса ACBT

получили развитие тенденции, характерные для современных

ЦВМ третьего поколения, а именно, создание серии машин с еди­

ной архитектурой, совместимым набором периферийного оборудо­

вания, едиными схемами, технологическими и конструкторскими

решениями. В 1969 г. был начат серийный выпуск первой модели,

входящей в данный комплекс (М-1000), с номинальным быстро­ действием 20 тыс. оп/сек [55].

Рассмотренные выше модели отечественных универсальных

ЦВМ второго поколения сыграли важную ролъ в развитии вычис­ лительной техники не только в СССР, но и в других странах СЭВ,

в которые систематически поставлялись советское вычислитель­ ное оборудование (модели серий «Минск», «Урал» и др.) и доку­

ментация. Параллельно развивалось национальное производство полупроводниковых ЦВМ в странах СЭВ, прежде всего в Поль­

ше, которая во второй половине 60-х годов экспортировала 60% продукции универсальных ЦВМ в СССР, Чехословакию и Венгрию.

Разработанные в Польше серийные модели универсальных

ЦВМ выпускаются электронными заводами ЭЛВРО (Вроцлав),

созданными в 1959 г. Первая польская серийная универсальная

ЦВМ УМЦ-1 на электронных лампах была выпущена заводами

ЭЛВРО в 1962 г. В последующие годы был изготовлен ряд се­

рийных полупроводниковых ЦВМ марки ОДРА, в том числе мо­

дели 1003 и 1013 с небольшими оперативными ЗУ (ОЗУ) на ферритовых сердечниках (256 слов по 39 двоичных разрядов) и

основным ЗУ на магнитном барабане, а также модель 1103, пред­ назначенная для совместной работы с перфорационным вычисли­ тельным комплектом типа САМ.

Наиболее производительной моделью, серийно выпускаемой

на заводах ЭЛВРО, является машина ОДРА-1204, ориентирован­ ная на выполнение научно-технических расчетов. В машине ис­

пользуется ОЗУ емкостью 16 тыс. слов по 24 разряда, время об­ ращения к которому составляет 6 мксек. При работе с

фиксированной запятой машина выполняет операцию сложения

за 16 мксек и операцию умножения за 80 мксек. Те же харак-

278