Статья

Как создавались первые серийные советские ЭВМ

Интеграция
мобильная версия

В конце 1950-х годов после выпуска первых быстродействующих ЭВМ в СССР накопили достаточный опыт, чтобы приступить к мелкосерийному производству собственных вычислительных машин. Сегодня мы расскажем про ламповые «Уралы».

Семейство ЭВМ «Урал» состоит из двух подсемейств: ламповые ЭВМ «Урал-1, 2, 3, 4» и полупроводниковые ЭВМ «Урал-11, 14, 16». Для всех ЭЦВМ, кроме «Урал-1», организацией-разработчиком стал Пензенский НИИ управляющих вычислительных машин (НИИУВМ). Заводом-изготовителем являлся Пензенский завод вычислительных электронных машин (ВЭМ) Министерства радиопромышленности СССР.

ЭЦВМ «Урал-1»

1. Главный конструктор: Б. И. Рамеев. Основные разработчики: В. С. Антонов, А. И. Лазарев, Д. И. Юдицкий, А. Н. Невский, В. И. Мухин, А. И. Павлов, А. Г. Калмыков и др.

2. Организация-разработчик: СКБ-245, доводка и запуск в серийное производство – Пензенский филиал СКБ-245 Министерства приборостроения и средств автоматизации.

3. Завод-изготовитель: Пензенский завод счетных аналитических машин Министерства приборостроения и средств автоматизации.

4. Год окончания разработки: 1955.

5. Год начала выпуска: 1956.

6. Год прекращения выпуска: 1961.

7. Область применения: инженерные расчеты в вычислительных центрах НИИ, КБ и на промышленных предприятиях.

8. Число выпущенных машин (серийность): 183 шт.

Описание машины

«Урал-1» является одноадресной машиной, работающей в двоичной системе и предназначенной для обработки чисел с фиксированной запятой. Двоичные числа, участвующие в операциях, соответствуют приблизительно 11 десятичным разрядам. Машина имеет постоянную длительность такта и работает со скоростью 100 оп/с. Память машины представлена тремя накопителями: накопителем на магнитном барабане (НБМ), накопителем на магнитной ленте (НМЛ) и накопителем на перфоленте (НПЛ).

«Урал-1»

К машине подключаются выходные устройства: печатающее (ПЧУ) и перфорирующее (ПФУ), которые служат для автоматической выдачи результатов на бумажную ленту или перфоленту. Подготовка информации к вводу в машину осуществляется на внешних устройствах: клавишном (КУ), перфорирующем (ПФУ) и контрольно-считывающем (КСУ). Эти устройства работают независимо от машины.

«Урал-1»: блок чтения перфоленты

Машина имеет полностью автоматизированный цикл работы при решении любой задачи. Система команд машины позволяет вести программирование операций с плавающей запятой. Элементная база: ламповые схемы (в основном лампы 6Н8), диоднорезисторные вентили.

Конструкция

Стоечная. Пять стоек основной части ЭВМ сверху наполнены ламповыми ячейками, снизу – блоками питания. Устройства НМЛ и ПФЛ расположены в нижней части средних стоек, слева и справа от кресла оператора.

Технология

Применены традиционные технологические процессы механообработки, обработки пластмассы, сборки. Новыми были технологии наладки и испытаний ЭВМ в целом и отдельных ее узлов.

Программное обеспечение

Тестовое обеспечение, контрольные задачи.

Основные эксплуатационно-технические данные: система счисления – двоичная, количество разрядов ячейки памяти – 36 (имеется возможность работы с 18-разрядными ячейками); диапазон представления чисел –1 < x < +1;

– количество операций – 29;

– принцип работы машины – параллельно-последовательный с фиксированной длительностью такта 10 мс;

– емкость оперативного накопителя (НМБ) – 1024 36-разрядных чисел;

– емкость НПЛ – 10 тыс. 36-разрядных данных; количество зон – 127; скорость ввода – 75 данных/м;

– емкость НМЛ – 40 тыс. 36-разрядных данных; количество зон – 254; скорость записи и воспроизведения с НМЛ – 75 двоичных чисел/м;

– скорость работы печатающего устройства – 100 строк/м;

– скорость вывода на выходной перфоратор – 150 двоичных чисел/м;

– потребляемая мощность – 10 кВт;

– площадь для размещения машины — 75 кв. м.

Особенности ЭВМ

С ЭВМ «Урал-1» началось широкое внедрение ЭВМ на относительно небольших предприятиях, она стала «школьной партой» для многих и многих разработчиков, эксплуатационников и математиков-программистов.

ЭЦВМ «Урал-2»

1. Главный конструктор: Б. И. Рамеев. Основные разработчики: А. Н. Невский, В. И. Мухин, Г. С. Смирнов, А. Г. Калмыков, Л. Н. Богословский, М. Н. Князев, О. Ф. Лобов и др.

2. Год окончания разработки: 1959.

3. Год начала выпуска: 1959.

4. Год прекращения выпуска: 1964.

5. Область применения: решение широкого класса математических задач в вычислительных центрах НИИ, КБ и на промышленных предприятиях.

6. Число выпущенных машин (серийность): 139 шт.

Описание машины

«Урал-2» является одноадресной машиной, работающей в двоичной системе счисления. Структура ЭВМ – параллельная. Длина слова – 40 двоичных разрядов (одно число или две команды). В качестве оперативного накопителя (ОЗУ) использована память на ферритовых сердечниках. Машина «Урал-2» состоит из следующих основных устройств:

– клавишного устройства (КУ);

– контрольно-считывающего устройства (КСУ);

– перфорирующего устройства входного (ПФУ1);

– перфорирующего устройства выходного (ПФУ2);

– печатающего устройства (ПчУ);

– накопителя на перфоленте (НПЛ);

– накопителя на магнитной ленте (НМЛ);

– накопителя на магнитном барабане (НМБ);

– накопителя ферритового (НФ);

– арифметического устройства (АУ);

– устройства управления (УУ);

– устройства питания (УП).

Элементная база

Ламповые схемы (в основном лампы 6Н8), диодно-резисторные вентили.

Конструкция

Конструкция заимствована от ЭВМ «Урал-1». Верхняя часть стоек основной части ЭВМ сверху наполнены ламповыми ячейками, снизу – блоками питания.

Технология

Применены традиционные технологические процессы механообработки, обработки пластмассы, сборки ЭВМ «Урал-1». Новыми были технология изготовления ферритового накопителя и внешних устройств.

Программное обеспечение

Тестовое обеспечение, контрольные задачи.

Основные эксплуатационно-технические данные

– разрядность мантиссы десятичных чисел при вводе в машину и выводе на печать – 8 десятичных разрядов;

– разрядность восьмеричных чисел при вводе в машину и выводе на печать — 14 восьмеричных разрядов;

– диапазон изменений чисел в машине при плавающей запятой 10–19–10+19, при фиксированной запятой –1 – +1;

– система счисления для чисел при вводе в машину и выводе на печать – десятичная и восьмеричная;

– система счисления для команд при вводе в машину и выводе на печать — восьмеричная;

– система счисления для чисел и команд в машине – двоичная;

– разрядность чисел в машине – 40 двоичных разрядов (1 – знак числа, 32 — мантисса числа, 1 – знак порядка, 6 – порядок);

– возможна работа как с 40-разрядными, так и с 20-разрядными ячейками;

– форма представления чисел – возможна работа как с числами с плавающей, так и с фиксированной запятой;

– система команд – одноадресная;

– количество основных команд – 41;

– принцип работы основных устройств – параллельный с переменной длительностью такта;

– система контроля – оперативный контроль с помощью тест-программ и профилактический контроль путем изменения режима работы схем;

– средняя скорость – 5000–6000 оп/с;

– емкость ферритового накопителя – 2043 40-разрядных двоичных числа или 4096 команд;

– емкость накопителя на магнитном барабане – 8192 40-разрядных двоичных числа на одном барабане. Возможно подключение до 8 барабанов;

– средняя скорость ввода чисел с магнитного барабана и вывода на барабан (с учетом времени поиска начальной ячейки) – 3000 чисел/с;

– емкость накопителя на магнитной ленте – 100 000 40-разрядных двоичных чисел;

– скорость ввода чисел с магнитной ленты (без учета времени поиска зоны) — 2000 чисел/с;

– емкость накопителя на перфорированной ленте – 10 000 40-разрядных двоичных чисел;

– скорость ввода чисел с перфорированной ленты – 150 чисел/с; количество выходов для вывода результатов из машины (на печатающее, перфорирующее, записывающее и другие устройства) – 2;

– скорость печатающего устройства – 20 строк/с;

– скорость перфорирования чисел из машины – 160 чисел/мин.

Питание машины осуществляется от сети переменного трехфазного тока напряжением 380/220В и частотой 50 Гц. Нормальная работа ЭВМ обеспечивается при изменении напряжения от 195 до 240 В. Напряжение переменного тока стабилизируется с помощью трехфазного стабилизатора с магнитным управлением мощностью 30 кВА.

«Урал-2»

Возможно размещение полного комплекта машины в одном помещении площадью 90–100 кв. м.

Особенности ЭВМ

Ферритовый накопитель и связанное с ним увеличение скорости вычислений, накопитель на магнитном барабане существенно расширили область эффективного использования ЭВМ для научных и инженерных расчетов.

ЭЦВМ «Урал-3»

1. Главный конструктор: Б. И. Рамеев. Основные разработчики: А. Н. Невский, В. И. Мухин,

Г. С. Смирнов, А. Г. Калмыков, Л. Н. Богословский, М. Н. Князев, О. Ф. Лобов и др.

2. Год окончания разработки: 1961.

3. Год начала выпуска: 1964.

4. Год прекращения выпуска: 1964.

5. Область применения: решение широкого класса математических и планово-производственных задач в вычислительных центрах НИИ, КБ и на промышленных предприятиях.

6. Число выпущенных машин (серийность): 22 шт.

Описание машины

«Урал-3» создана путем добавлений и усовершенствований, произведенных в конструкции «Урала-2». Модификация «Урала-2» проводилась по двум направлениям.

1. Расширен состав и увеличено количество дополнительных устройств для ввода и вывода информации. В «Урале-3» перфоленточные устройства заменены перфокарточными, а цифровое печатающее устройство – алфавитно-цифровым с длиной строки 128 разрядов.

2. Увеличена емкость и повышена надежность работы внешних накопителей.

Новая конструкция накопителя на магнитной ленте позволила значительно увеличить объем хранимой информации. Дублирование записи и хранение контрольных сумм на ленте существенно повысили надежность хранения информации. За счет увеличения плотности записи расширен вдвое объем информации в накопителе на магнитном барабане. Выросла скорость его работы.

Количество команд машины доведено до 51 за счет добавления команд «Урала-2». К машине можно подключить до восьми магнитных барабанов и до 12 шкафов накопителей на магнитной ленте. Элементная база «Урал-3» полностью аналогична базе «Урала-1» и «Урала-2».

Конструкция

Конструкция машины полностью заимствована у ЭВМ «Урал-2». Верхняя часть стоек основной части ЭВМ сверху наполнена ламповыми ячейками, снизу – блоками питания. Конструкция перфокарточных устройств, накопителей на магнитной ленте, алфавитно-цифровой печати разработана вновь.

Технология

Применены традиционные технологические процессы механообработки и обработки пластмассы, сборки ЭВМ «Урал-1» и «Урал-2». Новыми были технологии изготовления ферритового накопителя и внешних устройств.

Основные эксплуатационно-технические данные

«Урал-3» при полной программной совместимости с «Уралом-2» занимал площадь около 250 кв. м и потреблял из сети мощность 60 кВА.

Особенности ЭВМ

За счет увеличения числа внешних устройств существенно расширены возможности «Урала-3» при обработке информации планово-экономического характера. «Урал-3» — это промежуточный между «Урал-2» и «Урал-4» вариант комплектации внешними устройствами.

ЭЦВМ «Урал-4»

1. Главный конструктор – Б. И. Рамеев. Основные разработчики: А. Н. Невский, В. И. Мухин, Г. С. Смирнов, А. Г. Калмыков, А. Я. Пыхтин, В. Д. Борщевский, М. В. Суков, Б. В. Коробов, В. С. Сергеев.

2. Год окончания разработки: 1961.

3. Год начала выпуска: 1962.

4. Год прекращения выпуска: 1964.

5. Область применения: решение широкого класса математических

и планово-производственных задач в вычислительных центрах НИИ,

КБ и на промышленных предприятиях.

6. Число выпущенных машин (серийность): 30 шт.

Описание машины

Машина «Урал-4» создана путем добавлений и усовершенствований, произведенных в конструкции «Урала-2». Модификация «Урала-2» проводилась по двум направлениям.

1. Расширен состав и увеличено количество дополнительных устройств для ввода и вывода информации. В «Урале-4» перфоленточные устройства заменены перфокарточными, а цифровое печатающее устройство заменено алфавитно-цифровым с длиной строки 128 позиций.

2. Увеличена емкость и повышена надежность работы внешних накопителей.

Новая конструкция накопителя на магнитной ленте позволила значительно увеличить объем хранимых данных. Дублирование записи и хранение контрольных сумм на ленте существенно повысили надежность хранения информации. За счет увеличения плотности записи расширен вдвое объем хранимых данных в накопителе на магнитном барабане. Выросла скорость его работы.

«Урал-4»

Количество команд машины доведено до 51 за счет добавления команд к системе команд «Урала-2». К машине можно подключить до восьми магнитных барабанов и до 12 шкафов накопителей на магнитной ленте. Элементная база полностью аналогична базе «Урала-1» и «Урала-2».

Конструкция

Конструкция полностью заимствована у ЭВМ «Урал-2». Верхняя часть стоек основной части ЭВМ сверху наполнена ламповыми ячейками, снизу – блоками питания. Конструкция перфокарточных устройств, накопителей на магнитной ленте, алфавитно-цифровой печати разработана вновь.

Технология

Применены традиционные технологические процессы механообработки и обработки пластмассы, сборки ЭВМ «Урал-1» и «Урал-2». Новыми были технологии изготовления ферритового накопителя и внешних устройств.

Основные эксплуатационно-технические данные

«Урал-4» при полной программной совместимости с «Уралом-2» занимал площадь около 250 кв. м и потреблял из сети мощность 60 кВА.

Особенности ЭВМ

За счет увеличения числа внешних устройств существенно расширены возможности «Урала-4» при обработке информации планово-экономического характера.

***

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:

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

М-1. Как зарождалась ЭВМ

Как Исаак родил советскую информатику

Первые быстродействующие: три советские ЭВМ, которые двигали науку