Електронна обчислювальна машина М-20
Зміст
Загальний опис (принцип дії)
M-20 - радянська лампова електронна обчислювальна машина. Розроблена в Інституті точної механіки та обчислювальної техніки (ІТМіВТ) і СКБ-245 під керівництвом С. А. Лебедєва. Заступники головного конструктора - М. К. Сулим та М. Р. Шура-Бура, основні розробники - П. П. Головистиков, В. Я. Алексєєв, В. В. Бардіж, В. Н. Лаут, А. А. Соколов , М. В. Тяпкін, А. С. Федоров. Розробка була розпочата в 1955 році і завершено у 1958 році.
В середині 60-х років минулого століття були широко поширені обчислювальні машини типу М-20, побудовані колективом, очолюваним академіком С. А. Лебедєвим. На ті часи це були цілком сучасні комп'ютери, що володіють продуктивністю близько 20 тис. операцій в секунду. Однак їх оперативна пам'ять була малою і дозволяла вирішувати системи лінійних алгебраїчних рівнянь з щільною матрицею порядку всього лише 50-100.
Вимоги практики змушували шукати шляхи вирішення систем значно більшого порядку. У якості повільної пам'яті на цих машинах використовувалися магнітні барабани. Вони грали тоді таку ж роль, яку зараз в персональному комп'ютері грають жорсткі диски. Зрозуміло, з поправкою на об'єм інформації.
Під цей тип повільної пам'яті була розроблена спеціальна блокова технологія вирішення великих алгебраїчних задач. Вона дозволяла з використанням тільки 300 слів оперативної пам'яті вирішувати системи практично будь-якого порядку. Точніше, такого порядку, при якому матриця і права частина могли цілком розміститися в повільній пам'яті. При цьому системи вирішувалися майже настільки ж швидко, як ніби вся інформація про них насправді була розміщена в оперативній пам'яті. Створені на основі даної технології програми були вельми ефективні. Зокрема, на машинах типу М-20 вони дозволяли вирішувати системи 200-го порядку всього за 9 хвилин.
Історична довідка
ЄОМ М-20 стала однією з найбільш швидкодіючих і надійних машин першого покоління в світі.
Загальне підвищення ефективності роботи машини крім структурних рішень і імпульсного принципу побудови схем досягалося також введенням:
- індексної арифметики, що дозволяє в багатьох випадках позбутися від змінних команд;
- нових логічних операцій в процесорі;
- системи команд з автоматичною модифікацією адреси;
- поєднання роботи АУ з вибіркою команд в пам'яті;
- суміщення виведення інформації на друк з роботою процесора.
Були отримані патенти на ЕОМ М-20, патенти на окремі складові М-20, була велика кількість публікацій.
1. Вперше у вітчизняній практиці застосована автоматична модифікація адреси.
2. Введення буферної пам'яті для масивів, які видаються на друк. Поєднання друку з рахунком.
3. Використання повністю синхронної передачі інформації в логічних ланцюгах.
4. Використання НМЛ з швидким пуском і зупинкою.
5. Для М-20 розроблена одна з перших операційних систем ІС-2 (Інститут прикладної математики АН СРСР).
Быстродействие
У неакадемічних джерелах можна зустріти твердження, що на момент закінчення розробки М-20 була найшвидшим комп'ютером в світі. По всій видимості, це думка грунтується на книзі Б. Н. Малиновського, згідно з якою «вона була успішно прийнята Державною комісією з оцінкою" сама швидкодіюча в світі "». Дане твердження, однак, не відповідає дійсності: швидкодія М-20 становило 20 тис. операцій в секунду, в той час як, наприклад, IBM 704, що випускалася з 1954 року (тобто на 5 років раніше), мала швидкодія 40 тис. операцій в секунду, а представлена 30 грудня 1958 року і поставляється з 1959 року транзисторная ЕОМ IBM 7090 (англ.) - понад 220 тис. операцій в секунду. Найімовірніше, радянські фахівці в той час не мали достатньої інформації про технічні характеристики американського обладнання.
Развитие
Пізніше на заміну M-20 були розроблені напівпровідникові машини БЕСМ-3М, БЕСМ-4, М-220, М-220М, М-222 (останні дві - в СКБ Казанського заводу ЕОМ), програмно сумісні з М-20 і мали більший обсяг пам'яті. Машини М-220М і М-222 набули значного поширення в військово-промисловому комплексі, вони випускалися до 1974 року, всього було випущено більше 800 штук.
Технічні характеристики
Структура ЭВМ
Однопроцессорная, в процессоре реализован ряд структурных решений: совмещение выполнения частей операций, ускорение выполнения операций сложения и умножения за счет совершенствования работы цепей переноса (введение цепи «грубого» переноса, дополняющего сквозной перенос) и умножение сразу на два разряда.
Элементная база
Съемные блоки с двумя электронными лампами. Использовался импульсный принцип (динамические триггеры) для построения схем устройств параллельного действия, что привело к уменьшению числа электронных ламп в машине до 1600. Логические схемы были выполнены на полупроводниковых диодах, что в сочетании с ненагруженным режимом их работы, являющимся также следствием применения импульсного принципа построения схем, обеспечило повышенную надежность работы машины.
Конструкция и технология
Машина собрана в семи шкафах. В каждом шкафу по шесть плат. Использовались 30-контактные ножевые разъемы.
Программное обеспечение
Библиотека стандартных подпрограмм ИС-2.
Технико-эксплуатационные характеристики
ЭВМ М-20 имела память на ферритовых сердечниках объемом 4096 слов, внешняя память располагалась на магнитных барабанах и лентах.
- Средняя производительность – 20 тыс. операций в секунду
- Элементная база: 1600 электровакуумных ламп, полупроводниковые диоды
- Тактовая частота: 666,7 кГц (один импульс за примерно 1,5 мксек)
- Система представления чисел: двоичная с плавающей запятой, 45 разрядов на коды чисел
- Оперативная память: на ферритовых сердечниках, объёмом 4096 45-разрядных слов
- Буферная память: три магнитных барабана по 4096 слов каждый
- Внешняя память: магнитные ленты (4 блока), перфокарты
- Устройство вывода: печатающее устройство
- Производительность: в среднем, 20 тыс. операций в секунду
- Занимаемая площадь: 170—200 кв.м.
- Потребляемая мощность: 50 кВт, не считая системы охлаждения
Сфера застосування
В постановлении президиума АН СССР от 20 февраля 1959 г. говорилось: «… создание машины М-20 является выдающимся достижением в развитии советской техники универсальных цифровых вычислительных машин. По своему быстродействию машина М-20 превосходит существующие отечественные и серийные зарубежные математические вычислительные машины.
Благодаря большому быстродействию, совершенству логической структуры и развитой системе оперативных и внешних запоминающих устройств, а также высокой степени надежности машины, она позволяет решить подавляющее большинство современных сложных задач, выдвигаемых отраслями науки и техники». Введена в действие в 1958 г. Выпускалась серийно до 1964 года, всего было выпущено 20 машин.
Фото, відео-матеріали
Список використаних джерел
1. Воеводин. В. В. Численные методы алгебры (теория и алгоритмы). — М.: Наука, 1966 г. — 248 с.
2. М. Р. Шура-Бура, В. С. Штаркман. Вычислительная машина М-20. Инструкция по математической эксплуатации. — Москва, 1962.
3. В. Ф. Ляшенко. Программирование для ЦВМ с системой команд типа М-20. — Москва: «Советское радио», 1974.
4. П.П. Головистиков. Машина М-20 (рус.). История ИТМиВТ. сайт ИТМиВТ. Проверено 5 августа 2009. Архивировано из первоисточника 11 марта 2012.
Машина электронная вычислительная общего назначения М-20
