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
ЭВМ М-20 явилась одной из самых быстродействующих и надежных машин первого поколения в мире.
Общее повышение эффективности работы машины помимо структурных решений и импульсного принципа построения схем достигалось также введениeм:
- индексной арифметики, позволяющей во многих случаях избавиться от переменных команд;
- новых логических операций в процессоре;
- системы команд с автоматической модификацией адреса;
- совмещения работы АУ с выборкой команд из памяти;
- совмещения вывода информации на печать с работой процессора.
Были получены патенты на ЭВМ М-20, патенты на отдельные составляющие М-20, имелось большое количество публикаций.
1. Впервые в отечественной практике применена автоматическая модификация адреса.
2. Совмещение работы АУ и выборки команд из памяти.
3. Введение буферной памяти для массивов, выдаваемых на печать. Совмещение печати со счетом.
4. Использование полностью синхронной передачи информации в логических цепях.
5. Использование НМЛ с быстрым пуском и остановом.
6. Для М-20 разработана одна из первых операционных систем ИС-2 (Институт прикладной математики АН СССР).
Быстродействие
В неакадемических источниках можно встретить утверждение, что на момент окончания разработки М-20 являлась самым быстрым компьютером в мире. По всей видимости, это мнение основывается на книге Б. Н. Малиновского, согласно которой «она была успешно принята Государственной комиссией с оценкой „самая быстродействующая в мире“». Данное утверждение, однако, не соответствует действительности: быстродействие М-20 составляло 20 тыс. операций в секунду, в то время как, например, IBM 704, выпускавшаяся с 1954 года (то есть на 5 лет раньше), имела быстродействие 40 тыс. операций в секунду, а представленная 30 декабря 1958 года и поставлявшаяся с 1959 года транзисторная ЭВМ IBM 7090 (англ.) — более 220 тыс. операций в секунду. Вероятнее всего, советские специалисты в то время не располагали достаточной информацией о технических характеристиках американского оборудования.
Развитие
Позже на замену M-20 были разработаны полупроводниковые машины БЭСМ-3М, БЭСМ-4, М-220, М-220М, М-222 (последние две — в СКБ Казанского завода ЭВМ), программно совместимые с М-20 и имевшие бо́льший объём памяти. Машины М-220М и М-222 получили значительное распространение в военно-промышленном комплексе, они выпускались до 1974 года, всего было выпущено более 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
