Велика електронна обчислювальна машина (ВЕОМ)
Зміст
Загальний опис (принцип дії)
Була найшвидкодіючою машиною в Європі і однією з найбільш швидкодіючих електронно обчислювальних машин (ЕОМ) в світі. ВЕОМ-1 була машиною, здатною вирішувати складні математичні завдання, замінюючи тисячі обчислень. Машина безперечно внесла величезний внесок у розвиток атомної енергетики і дослідження космосу. У 1950 роках було створено ще багато радянських ЕОМ, таких як Мінськ, Урал, Дніпро, Мир і т. д, але вони значно поступалися в продуктивності ВЕОМ-1.
У довготривалому запам'ятовуючому пристрою (ДЗП) постійно зберігалися деякі константи і підпрограми які часто зустрічаються. Вміст ДЗП нічого не змінювало під час роботи машини. Крім того, машина мала зовнішній накопичувач на магнітних стрічках (НМС) - чотири блоки по 30 тисяч чисел в кожному, а також проміжний накопичувач на магнітному барабані (НМБ) ємністю 5120 чисел зі швидкістю вибірки до 800 чисел в секунду.
Були отримані патент на машину і патенти на окремі складові ВЕОМ-1. Є велика кількість публікацій.
Найбільш поширена назва «БЭСМ-1»
Історична довідка
Лебедєв працював в інституті електротехніки АН УРСР, де створювався макет електронної лічильної машини (МЕОМ), який згодом був розвинений і перетворений в малу електронну лічильну машину. Робота над МЕОМ добігала кінця: в 1949 році була завершена розробка пристрою, що запам'ятовує і інших основних елементів машини. У Москві Лебедєву було поставлено завдання в найкоротші терміни створити не макет, а повноцінну обчислювальну машину для проведення розрахунків, необхідних для проектування і виробництва ядерної зброї. Такою машиною повинна була стати ВЕОМ - швидкодіюча електронна лічильна машина.
Для роботи над ВЕОМ Лебедєв планував взяти з собою з Києва всіх розробників МЕОМ і навіть домігся надання їм житла в Москві на вулиці Піщана, але в останній момент керівництво дозволило переїзд до Москви тільки його самого. В результаті довелося терміново формувати абсолютно новий колектив, так як робота над МЕОМ в Києві тривала, і Лебедєв одночасно керував двома колективами.
МЕОМ в зв'язку з початком робіт над ВЕОМ стала називатися мала електронна лічильна машина, а з Києва Лебедєв привіз власноруч виконаний проект ВЕОМ, який незабаром став іменуватися як велика електронна лічильна машина. Один з провідних розробників Інституту точної механіки та обчислювальної техніки (ІТМіВТ) Петро Петрович Головистиков згадував: «Існує легенда, що вся схема ВЕОМ у Сергія Олексійовича була записана на цигаркових коробках «Казбек» або окремих аркушах. Це не вірно. Вона полягала в товстих зошитах, в яких найскрупульознішим чином були зображені всі структурні схеми машини, наведені часові діаграми роботи блоків, докладно розписані всі варіанти виконання окремих операцій». Серед документації ІТМіВТ був виявлений один з таких зошитів, що складається з 100 розлінованих сторінок, заповнених особистими записами Лебедєва.
Читання зошитів дозволяє простежити весь процес поступового розуміння структури майбутньої обчислювальної машини. Перша дата в зошиті відноситься до 7 липня 1950 року, коли Лебедєв вже працював над двома проектами - доведенням до робочого стану МЕОМ і розробкою ВЕОМ. Остання дата (12 серпня 1950 роки) позначена на сторінці 46, а всі подальші записи слідують без вказівки дат. Мабуть, друга половина зошити заповнилася до кінця літа 1950 року. За цей час були спроектовані основні вузли майбутньої машини і розроблені алгоритми виконання (виробництва, як написано в зошиті) основних операцій: складання, множення, ділення.
Необхідно було розраховувати все, навіть довжину магнітних стрічок, які передбачалося використовувати в якості зовнішньої пам'яті. Подібний розрахунок також є в зошиті - була обчислена сумарна довжина стрічки (200 метрів) і визначено повний час передачі інформації з стрічки на магнітний барабан (20 хвилин). І тут же позначено: «Час прийняття».
Лебедєв розписував операції і одночасно обчислював час їх виконання, з'ясовуючи для себе основні питання початкового етапу проектування - чи має сенс вводити ту чи іншу операцію, яка буде продуктивність нової машини? Наприклад, після обчислення часу, необхідного для виконання операції отримання зворотної величини з точністю до 2-30, виписаний результат: 1,5 мілісекунди, і в зошити поставлена резолюція: «Задовільно».
Один тільки перелік заголовків в цьому зошиті показує, що Лебедєв вів свою розробку дуже ретельно, вникаючи в усі тонкощі роботи машини, багато хто з яких відкривалися вперше, не забуваючи про важливість правильної організації праці і плануванні. Лебедєв особисто склав план робіт зі створення ВЕОМ і постійно контролював хід його виконання. Робота за цим планом проводилася співробітниками ІТМіВТ, які складали так звану «московську групу». Відповідно до нього завершення розробки ескізного проекту намічалося на I квартал 1951 роки (практично одночасно із завершенням роботи над макетом МЕОМ).
Як результат спільної праці по реалізації розробленого Лебедєвим плану 21 квітня 1951 року почала роботу Державна комісія з приймання ескізного проекту ВЕОМ, а влітку 1952 року було завершено виготовлення ВЕОМ, яка заробила до осені 1952 року. У підсумку в квітні 1953 року Державна комісія під головуванням М. В. Келдиша прийняла до роботи ВЕОМ, в червні 1953 р Лебедєв був призначений директором ІТМіВТ і обраний дійсним членом Академії наук СРСР по Відділенню фiзико-математичних наук, ставши першим академіком за спеціальністю «рахункові пристрої».
Після створення в лютому 1955 року Обчислювального центру АН СРСР перед ІТМіВТ була поставлена задача підготувати ВЕОМ до серійного випуску, що і було зроблено до кінця 1957 року, коли Ульяновський завод почав випускати цю машину під найменуванням ВЕОМ-2. Цими машинами були оснащені практично всі великі обчислювальні центри країни. На ВЕОМ-2 здійснювалися розрахунки запусків штучних супутників Землі і перших космічних кораблів з людиною на борту. ВЕОМ-2 була відтворена в Китаї, куди виїжджала група співробітників ІТМіВТ. До моменту закінчення роботи над ВЕОМ АН Лебедєв вже продумав принципи і архітектуру нової машини М-20, яка повинна була стати найшвидкодіючою в світі.
Технічні характеристики
Структура команд триадресна. Система числення двійкова. Спосіб представлення чисел - з плавуючою комою. Розрядність - 39 двійкових розрядів: мантиса - 32 розряду, знак числа - 1 розряд, порядок - 5 розрядів, знак порядку - 1 розряд. Діапазон подаються чисел: 10-9 ÷ 10 + 10. Швидкодія - 8000 операцій в секунду.
Характеристики ЗУ:
● ємність ферритового ОЗП - 1024 числа; ● ємність ДЗП - 1024 числа; ● ємність зовнішнього НМС - чотири блоки по 30 000 чисел в кожному; ● швидкість обміну з НМС - 350 чисел в секунду; ● ємність зовнішнього НМБ - 5120 чисел; ● швидкість обміну з НМБ - 800 чисел в секунду.
Введення інформації в машину з фотозчитующого пристрою на перфокарті зі швидкістю введення 20 чисел в секунду. Друкування результатів на електромеханічний принтер зі швидкістю 1,5 числа в секунду і на фотодруковному пристрою зі швидкістю 200 чисел в секунду.
Машина побудована на стандартних дво- і чотирьохлампових осередках. Кількість електронних ламп близько 5000. Живлення машини від мережі трифазного змінного струму напругою 220 В ± 10%, частотою 50 Гц. Споживана потужність близько 30 кВт (без системи охолодження).
Займана площа - до 100 м2. Для машини ВЕОМ розроблена система контрольних завдань-тестів, що дозволяють швидко знаходити несправності в машині, а також система профілактичних випробувань, що дозволяють заздалегідь виявляти місця можливих несправностей.
ВЕОМ-1 була машиною паралельної дії, мала розвинену структуру і організацію зв'язків пристроїв і збалансованість їх характеристик. Принципи її організації та конструкції втілилися і удосконалювалися в наступних ЕОМ, розроблених в СРСР.
Сфера застосування
ВЕОМ АН була встановлена на першому поверсі будівлі ІТМіВТ на Ленінському проспекті, і довгий час на ній вирішувалися як наукові, так і прикладні завдання, зокрема було проведено розрахунок траєкторії ракети, що доставила вимпел Радянського Союзу на Місяць. При експлуатації машини за довгі роки виникали різні складні ситуації, адже до складу машини входили 4 тис. Електронних ламп, але інженери і техніки завжди знаходили оригінальні рішення по підтримці її працездатності.
Багато задач, що здавалися до цього нерозв'язними через великий обсяг обчислень, легко вирішувалися на ВЕОМ, що отримала найменування ВЕОМ Академії наук. Сам Лебедєв любив наводити як приклад розрахунок на ВЕОМ траєкторії польоту снаряда, який здійснювався на ВЕОМ швидше, ніж летів сам снаряд.
У 1955 році на основі архітектури ВЕОМ-1 почалася розробка М-20, яка випускалася з 1959 року за участю СКБ-245 Міністерства машинобудування і приладобудування (дослідний зразок і технічна документація).
Фото, відео-матеріали
Список використаних джерел
- История создания МЭСМ в книге Б. Н. Малиновского «История вычислительной техники в лицах»
- Характеристики вычислительных машин, разработанных под руководством Сергея Алексеевича Лебедева
- Первая БЭСМ: начало пути
- Заглядывая в прошлое: История БЭСМ
- ЭВМ «БЭСМ-1»
