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
Однопроцесорна, в процесорі реалізований ряд структурних рішень: поєднання виконання частин операцій, прискорення виконання операцій додавання і множення за рахунок вдосконалення роботи ланцюгів перенесення (введення ланцюга «грубого» перенесення, що доповнює наскрізне перенесення) і множення відразу на два розряду.
Элементная база
Знімні блоки з двома електронними лампами. Використовувався імпульсний принцип (динамічні тригери) для побудови схем пристроїв паралельного дії, що призвело до зменшення числа електронних ламп в машині до 1600. Логічні схеми були виконані на напівпровідникових діодах, що в поєднанні з ненавантаженим режимом їх роботи, що є також наслідком застосування імпульсного принципу побудови схем, забезпечило підвищену надійність роботи машини.
Конструкция и технология
Машина зібрана в семи шафах. У кожній шафі по шість плат. Використовувалися 30-контактні ножові роз'єми.
Программное обеспечение
Бібліотека стандартних підпрограм ІС-2.
Технико-эксплуатационные характеристики
ЕОМ М-20 мала пам'ять на феритових сердечниках об'ємом 4096 слів, зовнішня пам'ять розташовувалася на магнітних барабанах і стрічках.
- Середня продуктивність - 20 тис. операцій в секунду
- Елементна база 1600 електровакуумних ламп, напівпровідникові діоди
- Тактова частота: 666,7 кГц (один імпульс за приблизно 1,5 мксек)
- Система подання чисел: двійкова з плаваючою комою, 45 розрядів на коди чисел
- Оперативна пам'ять: на феритових сердечниках, об'ємом 4096 45-розрядних слів
- Буферна пам'ять: три магнітних барабана по 4096 слiв кожен
- Зовнішня пам'ять: магнітні стрічки (4 блоки), перфокарти
- Пристрій виведення: принтер
- Займана площа: 170-200 кв.м.
- Потужність: 50 кВт, не рахуючи системи охолодження
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
