Статья

М-1: Как зарождалась ЭВМ

Интеграция
мобильная версия

Первый шаг на пути создания автоматической цифровой электронной вычислительной машины был сделан (с получением авторского свидетельства на ее изобретение в 1948 году Исааком Семеновичем Бруком и Баширом Искандаровичем Рамеевым. – Прим. CNews). С этого времени И. С. Брука не покидает идея построения электронной цифровой вычислительной машины в своей лаборатории.

В специально отведенной для М-1 комнате был построен постамент площадью около 4 кв. м, в центре которого установили прямоугольную вентиляционную колонну с отверстиями для обдува панелей. Воздух в колонну нагнетал мощный вентилятор, установленный под постаментом. По бокам колонны размещались стойки, предназначенные для крепления на них блоков с электронными схемами узлов. По мере изготовления блоки устанавливались на свои штатные места в стойках для настройки и автономной стыковки.

В сентябре 1950 г. была готова конструкторская документация на блоки МПД АУ. В начале октября М.А. Карцев приступил к разработке главного программного датчика, в результате появилась блок-схема ГПД. В процессе проектирования этого устройства были разработаны конкретные схемы, реализующие принципиально новое техническое решение — двухадресную систему команд, нашедшую впоследствии широкое применение в отечественной и зарубежной вычислительной технике.

Началась разработка и выпуск конструкторской документации (КД) на блоки ГПД. По мере готовности КД на блок его монтажная схема передавалась монтажникам для производства. Завершались работы по магнитной памяти. Проектирование электронных схем записи и чтения магнитных сигналов не составляло трудностей для выпускников радиотехнического факультета МЭИ Н.Я. Матюхина и А.Б. Залкинда. Использование магнитных головок от бытовых магнитофонов решило вопрос и с комплектацией.

В опытном производстве Энергетического института АН СССР были изготовлены механизм и дюралюминиевый цилиндр для магнитного барабана. Покрыть поверхность этого цилиндра ферромагнитным слоем согласились специалисты Всесоюзного радиокомитета. В декабре изготовление блоков арифметического узла завершилось, и начался монтаж плат и блоков других устройств.

Первая программа, выполненная на М-1, 1951 г.

В феврале 1951 г. были изготовлены блоки главного программного датчика, а к весне 1951 г. — изготовлены, отлажены и состыкованы электронные схемы и барабан магнитной памяти. В марте 1951 г. все узлы были полностью укомплектованы блоками. Продолжался монтаж блока трубок электронной памяти. Арифметический узел к этому времени был автономно отлажен и выполнял операцию сложения в автоматическом режиме. В начале апреля результаты работы по созданию М-1 рассматривались комиссией Президиума Академии наук СССР. В ее состав входили академики И.П. Бардин, А.В. Топчиев, Г.М. Кржижановский, М.А. Лаврентьев, С.Л. Соболев и еще ряд представителей АН и промышленности.

Демонстрация автоматической работы арифметического устройства произвела на посетителей огромное впечатление. Световая индикация цифровых регистров визуально показывала автоматический процесс выполнения операции сложения, который особенно ярко выражался при работе устройства в режиме счетчика, когда яркое свечение индикаторных лампочек первых разрядов постепенно снижалось, в средних разрядах превращалось в мигание, которое в каждом следующем разряде становилось все реже и реже.

Основные характеристики М-1
Система счисления — двоичная, с фиксированной запятой.
Количество двоичных разрядов — 24.
Арифметический узел — параллельный.
Система команд — двухадресная.
Объем внутренней памяти: — на магнитном барабане — 256 25-разрядных чисел; — на электростатических трубках — 256 25-разрядных чисел.
Быстродействие: — с магнитной памятью — 20 оп/с; — с электронной памятью операция сложения выполнялась за 50 мкс, операция умножения — за 2000 мкс.
Выполняемые операции: сложение, вычитание, умножение, деление и ряд вспомогательных операций.
Ввод информации и программ — с перфоленты трансмиттером.
Вывод результатов и печать — на широкоформатном телетайпе.
Комплектующие элементы: радиолампы 6Н8С, 6Ж4, 6П6, купроксные выпрямители КВМП-2–7, электростатические трубки ЛО-737.
Количество радиоламп — 730.
Площадь помещения — 15 кв. м.
Потребляемая мощность — 8 кВт.
1951 г.: первая программа, выполненная на М-1.

По результатам этой демонстрации Президиум Академии наук СССР распоряжением № 602 от 16 апреля 1951 г. за успешное выполнение работ по его заданию от 22 апреля 1950 г. премировал десять ведущих разработчиков машины. При вручении премии им были выданы памятные выписки из этого распоряжения. Продолжалась автономная настройка остальных узлов машины и их частичная стыковка. Был подключен к электрическому питанию изготовленный в опытном производстве Энергетического института АН СССР магнитный барабан. На отдельном столе в комнате М-1 были установлены и с помощью кабелей с разъемами подключены к стойке машины трансмиттер, обеспечивающий ввод в машину исходных данных и программы решения задачи с бумажной перфоленты, и широкоформатный телетайп, на котором печатались цифровые таблицы с результатами решения задач.

Началась разработка тестовых программ. Отрабатывалась система команд и технология программирования. В этой работе принимали участие молодой математик к. ф.-м. н. Ю. А. Шрейдер, М. А. Карцев, Н. Я. Матюхин и ряд других потенциальных пользователей машины, среди которых был и академик С. Л. Соболев. Они разрабатывали программы для решения на М-1 конкретных задач, обучали программированию разработчиков машины и ее потенциальных пользователей.

Для контроля правильности работы машины при комплексной стыковке составлялись программы решения простых задач, результаты которых можно было сравнительно легко проверить. Удачной оказалась программа решения уравнения параболы у = х2. Одинаковые результаты решения для положительного и отрицательного значений х давали возможность определить правильность работы машины, сравнивая распечатки симметричных значений результатов решения. Можно считать, что эта программа явилась первой тестовой программой машины М-1.

С конца августа 1951 г. началась комплексная отладка машины — выполнение арифметических и логических операций в автоматическом режиме. К этим работам подключились В. В. Белынский и Ю. Б. Пржиемский. Комплексная настройка и испытания машины завершились в начале декабря 1951 г. решением целого ряда контрольных задач, в том числе задач академика С. Л. Соболева.

Машина вместе с проектом научного отчета о завершении работы, выполненной по распоряжению Президиума Академии наук СССР от 22.04.1950, была предъявлена приемной комиссии. 15 декабря 1951 г. отчет о работе «Автоматическая цифровая вычислительная машина М-1» утвердил директор Энергетического института АН СССР академик Г. М. Кржижановский. Его распоряжением с начала 1952 г. АЦВМ М-1 была введена в постоянную эксплуатацию. На ней производились разнообразные расчеты, отрабатывалась технология программирования, решались многие научные задачи в интересах лаборатории электросистем и других лабораторий ЭНИН. Ученые и инженеры, ранее производившие вычисления на расчетном столе и на механическом интеграторе, переключались на расчеты с использованием АЦВМ М-1.

Сформировалась группа программистов. Специалистами Мосэнерго совместно с учеными лаборатории электросистем производились расчеты режимов работ электрических сетей города. Ученые лаборатории теплотехники А. С. Предводителева начали делать на М-1 первые расчеты нагрева баллистических ракет при движении в атмосфере. Таблицы с результатами расчетов параметров воздуха за ударной волной немедленно передавались конструкторам из ОКБ С. П. Королева, которые определяли необходимое количество теплозащитного материала ракеты.

Использовалась М-1 и для других крупных научных проектов сторонних организаций. Одним из первых решал на ней свои задачи академик С. Л. Соболев, в то время заместитель по научной работе в институте академика И. В. Курчатова. Для его коллектива в самом начале 1952 г. были проведены расчеты по обращению матриц большой размерности. С учетом положительного опыта применения М-1 для решения крупных научных задач, сторонние организации позднее (в 1953–1954 гг.) переключились на работы на введенной в эксплуатацию ЭВМ М-2. В итоге машина М-1 находилась в эксплуатации около трех лет. Первые полтора года М-1 была единственной работающей ЭВМ в России.

***

CNews продолжает публиковать главы из книги «Страницы истории отечественных ИТ» – совместного проекта «АйТи» и «Виртуального компьютерного музея» (Сост. Эдуард Пройдаков. – М.: Альпина Паблишер, 2015). Сегодня мы публикуем статью одного из разработчиков советской вычислительной техники Юрия Рогачева «Автоматическая цифровая вычислительная машина М-1». Первую часть читайте здесь.