Первая отечественная эвм создана называлась. История развития отечественной компьютерной техники. Область применения: вычисли-тельные центры предприятий, объединений, ведомств; научно-технические и планово-экономические расчеты

Сегодня, когда ЭВМ свободно размещается на письменном столе, в портфеле и даже на ладони, превратившись в предмет бытовой техники подобно радиоприемнику или телевизору, интересно оглянуться на 50 лет назад, в эпоху зарождения электронно-вычислительных машин.

Уже перед окончанием второй мировой войны в ведущих странах мира начались интенсивные научно-исследовательские работы в области автоматизации вычислений. Холодная война! Надо наращивать боевую мощь. Возникла огромная потребность в сложных расчетах. Математика из абстрактной науки превращалась в важное техническое средство. Несмотря на послевоенную разруху, такие работы велись и в СССР. Научно-исследовательские институты Академии наук в Москве и Киеве начали собственными силами создавать макетные образцы отдельных устройств цифровых вычислительных машин.

Конец 40-х - начало 50-х годов. Идут научные споры об элементной базе и принципах построения ЭВМ будущего. Но жизнь требует большего - необходимо организовать серийное производство ЭВМ. Распоряжением правительства создается мощное объединение из СКБ-245 и Московского завода счетно-аналитических машин. В результате в 1953 г. завод САМ выпускает первую пригодную к серийному производству ЭВМ "Стрела". Ее проект был разработан авторским коллективом СКБ-245.

Вспоминают ветераны: "Нас после окончания радиотехнических факультетов московских ВУЗов, в обстановке строжайшей секретности, ничего не говоря о роде будущей деятельности, направили на дополнительное обучение в ИТМ и ВТ АН СССР и на практику на московский завод САМ. Там мы узнали о существовании двоичной системы счисления и зарождении новой отрасли промышленности. Хорошая вузовская подготовка позволила быстро освоить новые премудрости". Оглядываясь назад, поражаешься объему инженерно-технического труда, вложенного в создание этой ЭВМ.

Приведем некоторые характеристики "Стрелы", отражающие смелость технической мысли инженеров середины прошлого века. Все активные элементы были выполнены на обычных для того времени радиолампах типа 6Н8 и 6ПЗ с октальным цоколем. Общее их количество достигало 6000 штук (обычный радиоприемник тех лет содержал 4 радиолампы). По мнению академических скептиков, при гарантийном сроке службы каждой радиолампы 500 часов ЭВМ не должна бы работать вообще из-за отказов ламп, но тем не менее удалось достичь средней продолжительности полезной работы до 20 часов в сутки.

Общая потребляемая ЭВМ мощность составляла 150 кВ-А. Вся она, естественно, превращалась в тепло. Для отвода тепла предназначалась специальная система воздушного охлаждения. Площадь, занимаемая "Стрелой", составляла 300 квадратных метров.

Конструктивная реализация тоже производит впечатление. Вся электрическая схема ЭВМ была разбита на конструктивно законченные стандартные ячейки, содержащие 3 или 9 ламп. Ячейка состояла из лицевой панели, на которой размещались ламповые панельки, и монтажной платы, на которой навесным монтажом крепились радиодетали. Монтажная плата заканчивалась разъемом типа "лист".

Такая конструкция позволяла оперативно устранять неисправности. Ячейки размещались в вертикальных стойках высотой 2,5 м. Лицевые панели ячеек своими краями плотно прилегали друг к другу, отделяя радиолампы от остальных деталей. Межячеечный монтаж проводился с задней стороны стоек. Для придания ЭВМ конструктивной законченности и удобства доступа к монтажу стойки располагались в два ряда, монтажными сторонами друг к другу, образуя коридор, изнутри которого можно было производить профилактические работы. В нижней части стоек размещались десятки трансформаторов и блоков выпрямителей для питания накальных и анодных цепей радиоламп.

Стойки располагались так: представьте себе букву П с длиной сторон около 8 метров. Внутри, вдоль верхней перекладины, находились пульт управления и устройства ввода-вывода. На рис. 1 приведен план размещения ЭВМ. Цифрами обозначены: 1 - арифметическое устройство; 2 - устройство управления и оперативная память; 3 - накопитель на магнитной ленте и блок стандартных программ; 4 - коридоры-проходы в стойках. В ночные часы, когда "Стрела" была выведена на режим автоматической работы и внешнее освещение притушено, свечение 6000 нитей накала ламп и мерцание тысячи неоновых индикаторов производило почти фантастическое впечатление.

Общий вид ЭВМ приведен на фотографии тех лет (рис. 2).

Основные характеристики ЭВМ "Стрела":

• Быстродействие - 2000 операций в секунду.
• Тактовая частота - 50 кГц.
• Оперативная память - 2048 чисел или команд.
• Система команд - трехадресная.
• Длина числа - 43 двоичных разряда.

Внешняя память представляла собой накопитель на магнитной ленте шириной 125 мм. Это не опечатка. Действительно, лента имела ширину 12,5 см. Запись производилась параллельным кодом. Конструкция механизма была предельно простой - лента перематывалась с одной катушки относительно большого диаметра на другую без ведущего вала и прижимного ролика. При работе лента постоянно стремилась сползти вбок, поэтому при обращении к внешней памяти около механизма должен был стоять техник, контролирующий движение ленты. Плотность записи была настолько низкой, что можно было визуально прочитать записанное число или команду, применив специальное "проявление" - погружение ленты во взвесь мелких железных опилок в бензине. Бензин быстро испарялся, а опилки оставались притянутыми к намагниченным участкам ленты.

Блок памяти стандартных программ содержал до 16 программ, которые можно было менять. Он был выполнен на единственных в то время полупроводниках - купроксных (медноокисных) диодах.

Для ввода и вывода информации использовались перфокарты и хорошо освоенные к тому времени электромеханические устройства.

Интересна конструкция оперативной памяти. Она была выполнена на электронно-лучевых трубках. Каждый разряд слова запоминался в одной из трубок. Элементом памяти являлся электростатический заряд одной из 2048 точек экрана. "1" и "0" записывались разнополярными импульсами. Запись и чтение производились электронным лучом. Следует отметить, что память на ЭЛТ оказалась самым ненадежным узлом и впоследствии была заменена устройством памяти на ферритовых сердечниках.

Общий контроль за работой ЭВМ осуществлялся оператором, находящимся на центральном пульте управления. Собственно пульт содержал три ряда по 43 индикатора на неоновых лампах, позволяющих видеть три числа, и ряд индикаторов адреса выполняемой команды. Кроме того, на пульте находилась ЭЛТ, позволяющая видеть содержание любого из 43 разрядов оперативной памяти. Тумблерные регистры, расположенные на горизонтальной панели пульта, позволяли вводить в ЭВМ двоичные коды чисел и производить вычисления в ручном режиме.

Как происходила организация вычислений? Языков программирования в то время еще не было. ЭВМ фактически являлась арифмометром, позволяющим производить вычисления в строгом соответствии с последовательностью команд. В результате сформировалась особая каста посредников между инженером, формулирующим задачу, и ЭВМ - возникла новая профессия - программист. Программист должен был написать программу - последовательность команд, выполняемых ЭВМ. Система команд содержала адреса двух участвующих в операции чисел и адрес, куда надо записать результат. Для защиты от сбоев и повышения вероятности получения правильных результатов применялось контрольное суммирование вводимой информации и двойной просчет.

Уже первые результаты эксплуатации ламповых ЭВМ показали, что наибольшее количество отказов происходит во время включения. Для вывода на режим устойчивой работы требовалось 8-10 часов. По этой причине ЭВМ не выключалась никогда. Она работала 24 часа в сутки без выходных и праздничных дней. Эксплуатирующая смена состояла из 5-7 человек.

Каждое из устройств ЭВМ имело аппаратные средства контроля и диагностики. Кроме того, имелись программы тестового контроля.

Для экстренного вызова из дома и доставки специалистов при возникновении сложных отказов круглосуточно дежурила автомашина.

Безусловно, такие "колоссы" не могли получить широкого распространения. Всего было изготовлено 7 или 8 ЭВМ "Стрела" для самых важных для государства отраслей. Но начало было положено. Началась подготовка специалистов в ВУЗах. Стали создаваться специализированные НИИ и заводы. Процесс пошел!..

как называлась отечественная ЭВМ, разработанная под руководством академика С. А. Лебедева и получил лучший ответ

Ответ от Лорик[гуру]
Биография Академика Сергея Алексеевича Лебедева и его труды:
Под руководством Академика Сергея Алексеевича Лебедева в Украине была создана первая на континенте Европы ЭВМ - Малая электронная счетно-решающая машина (МЭСМ) . Далее было усовершенствование....БЭСМ....И МЭСМ и БЭСМ были выполнены в одном экземпляре. Серийное производство машин, разработанных в ИТМ и ВТ АН СССР, началось с 1958 года.
Источник: работали на таких машинах.... Ростовский государственный университет - кафедра Прикладная математика....

Ответ от 2 ответа [гуру]

Привет! Вот подборка тем с ответами на Ваш вопрос: как называлась отечественная ЭВМ, разработанная под руководством академика С. А. Лебедева

Ответ от Носова Светлана [гуру]
Первой ЭВМ, разработанной под руководством С. А. Лебедева в ИТМ и ВТ (1953) была машина параллельного действия БЭСМ-1 (8-10 тыс оп/сек
разработанная под руководством С. А. Лебедева ЭВМ М-20 (1958) с производительностью 20 тыс. оп/сек имела новые важные структурные особенности - частичное совмещение операций, аппаратную организацию циклов, параллельную работу процессора и устройства вывода информации на печать
Выдающимся достижением С. А. Лебедева и возглавляемого им коллектива разработчиков в ИТМ и ВТ стало создание универсальной быстродействующей ЭВМ БЭСМ-6 (1967), превосходившей по производительности (1 миллион операций в секунду) все ЭВМ, разработанные до этого в СССР.

Первые компьютеры использовались для расчетов в ядерной физике, для проектирования и запуска ракет, поэтому сведения о новых разработках были закрыты. В 1950 г. в Советском Союзе создана первая отечественная электронная цифровая машина МЭСМ (Малая электронная счетная машина), разработанная Институтом электротехники АН УССР под руководством академика С.А. Лебедева (рис. 1.101).

Малая электронная счетная машина - первая отечественная универсальная ламповая ЭВМ (название «компьютер» не было принято в те времена). Начало разработки - 1948 г., 1950 г. - официальный ввод в эксплуатацию. В 1952-1953 гг. МЭСМ считалась самой быстродействующей и практически единственной регулярно эксплуатируемой ЭВМ в Европе.

Принципы построения МЭСМ разрабатывались С.А. Лебедевым независимо от аналогичных работ на Западе.

Рис. 1.101.

Быстродействие ЭВМ составляло 50 оп./с; емкость оперативного ЗУ - 31 число и 63 команды; представление чисел - 16 двоичных разрядов с фиксированной перед старшим разрядом запятой; команды трехадресные длиной 20 двоичных разрядов (из них 4 разряда - код операции); рабочая частота - 5 кГц; была предусмотрена также возможность подключения дополнительного ЗУ на магнитном барабане емкостью 5000 слов.

Потребляемая мощность составляла 15 кВт, машина размещалась на площади 60 кв. м.

В 1952 г. (в том же году, что и ЕЭУАС) создана первая российская ЭВМ общего назначения семейства БЭСМ (Большая электронная счетная машина), разработанная Институтом точной механики и вычислительной техники Академии наук СССР, ориентированная на решение сложных задач науки и техники (рис. 1.102).

В этой трехадресной машине параллельного действия на электронных лампах (4000 ламп) использовалась двоичная система счисления с плавающей точкой. По структуре, конструкции и характеристикам машина стояла на уровне лучших зарубежных компьютеров, БЭСМ оперировала с 39-разрядными данными со средней скоростью 10 тыс. оп./с.

Рис. 1.102.

Интересными особенностями структуры машины стало введение местного управления операциями, выходящими по времени за рамки стандартного цикла, а также автономное управление при переходе на подпрограммы. Машина содержала долговременное ЗУ для подпрограмм, часть которого выполнили сменной. Для контроля применялись как серия тестов, так и специально разработанные методы логического контроля.

БЭСМ превосходила ЕЭУАС по многим параметрам: здесь осуществились решения, вошедшие в практику построения компьютеров только через несколько лет. Например, чтобы уменьшить диспропорцию между быстродействием вычислений и медленным выводом результатов на печать, разработали устройство, дешифрирующее запись на магнитной ленте с отображением десятичных цифр результата на неоновых лампах. Вывод данных осуществлялся фотографированием результата. Скорость выдачи данных с использованием магнитной ленты намного возрастала. Арифметико-логическое устройство БЭСМ, выполненное на ламповых логических схемах, обладало рекордным быстродействием (10 000 оп./с), которое могло быть реализовано только при переходе к технологиям памяти, позволявшим параллельное считывание всех разрядов слова.

Несколько позднее появилось специализированное конструкторское бюро - СКБ-245 Министерства машиностроения и приборостроения под руководством Б.И. Рамеева (рис. 1.103) и Ю.Я. Базилевского (рис. 1.104) для конструирования серийной ЭВМ. В 1953 г. ЭВМ «Стрела» была принята Государственной ко-

Рис. 1.103.

Рис. 1.104. Ю.Я. Базилевский миссией в эксплуатацию, а в 1954 г. начался серийный выпуск. Серия оказалась очень маленькой: всего за четыре года было выпущено семь машин. Одна из машин проработала 15 лет в Энергетическом институте АН СССР.

Построенная на 6000 электронных лампах, ЭВМ «Стрела» имела среднюю производительность вычислений 2 тысячи трехадресных операций с плавающей точкой в секунду, полезное машинное время работы доходило до 18 часов в сутки. «Стрела» отличалась гибкой системой программирования.

Различные виды групповых арифметических и логических операций, условные переходы и сменяемые стандартные программы, а также системы контрольных тестов и организующих программ позволяли создавать библиотеки эффективных программ различного направления, осуществлять автоматизацию программирования и решение широкого круга математических задач.

Типичные представители ЭВМ первого поколения среди отечественных - МЭСМ, Минск1, Урал1, Урал2, Урал4, М1, М3, БЭСМ2, «Стрела» (рис. 1.105) и др. Они были значительных размеров, потребляли большую мощность, имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение. Быстродействие их не превышало 2-3 тыс. оп./с, емкость оперативной памяти - 2048 машинных слов, длина слова - 48 разрядов.

Этот период явился началом коммерческого применения электронных вычислительных машин для обработки данных. В вычислительных машинах этого времени использовались электровакуумные лампы и внешняя память на магнитном барабане. Они были опутаны проводами и имели время доступа 1х10 _3 с. Производственные системы и компиляторы пока не появились.

Рис. 1.105. ЭВМ первого поколения «Стрела>

В конце этого периода стали выпускаться устройства памяти на магнитных сердечниках. Надежность ЭВМ первого поколения была еще крайне низкой.

В 1961 г. в СССР был начат серийный выпуск первой полупроводниковой вычислительной машины «Раздан 2» (рис. 1.106), предназначенной для решения научно-технических и инженерных задач, не требовавших высокой производительности (скорость вычислений - до 5 тыс. оп./с). Оперативное запоминающее устройство было выполнено на ферритовых сердечниках. Для расширения круга решаемых задач, требующих большого объема памяти, в машине предусмотрено внешнее запоминающее устройство - накопитель на магнитной ленте.

В 1967 г. в России создана самая мощная вычислительная машина семейства БЭСМ - БЭСМ6 (рис. 1.107), Эта была вычислительная машина мирового уровня.

В БЭСМ6 использовалось 60 тыс. транзисторов и 200 тыс. полупроводниковых диодов. Для обеспечения высокой надежности

Рис. 1.106.

Рис. 1.107.

использовался режим работы приборов с большим запасом по мощности. БЭСМ6 имела исключительно высокое для своего времени быстродействие - 1 млн оп./с, обладала отличным коэффициентом отношения производительности к стоимости вычислений.

В структуру компьютеров второго поколения был введен специализированный процессор, управляющий обменом данных между устройствами ввода/вывода и основной памятью. Это управление осуществляется программой ввода/вывода, которая считывается из основной памяти и выполняется процессором ввода/ вывода автономно. Для обеспечения возможности совместной работы процессора ввода/вывода и центрального процессора были введены прерывания работы центрального процессора по сигналу от процессора ввода/вывода.

В 1959 г. под руководством Н.П. Брусенцова (рис. 1.108) в вычислительном центре Московского университета была разработана малая цифровая вычислительная машина «Сетунь» (рис. 1.109), предназначенная для решения научно-технических и экономических задач средней сложности. В 1962-1964 гг. ЭВМ выпускалась серийно. Интересной особенностью ЭВМ «Сетунь» является троичная симметричная система представления чисел (цифрами 1, 0, - 1) с фиксированной после второго разряда или плавающей (программированной) точкой с операциями нормализации чисел (приведения к определенному виду) и сдвига. Возможно, это был единственный в мире компьютер, работавший в троичной системе счисления.

Рис. 1.108.

Рис. 10.9.

Считается, что запоминающий элемент с тремя состояниями наиболее оптимален для представления данных, но с машинами, работающими в двоичной системе счисления, работать оказалось проще, несмотря на неоптимальность. Разрядность представления чисел в ЗУ составляла 18 троичных разрядов (длинное слово) или 9 разрядов (короткое слово), разрядность команд составляла 9 разрядов, структура команд была одноадресной с признаком модификации адресной части; количество операций - 24. Особенности структуры «Сетунь» предопределили принципы построения, получившие дальнейшее развитие в миниЭВМ.

К вычислительным машинам второго поколения относятся такие отечественные вычислительные машины, как Урал 14, Урал 16, Минск22, Минск23, Минск32, БЭСМЗ, БЭСМ4, М220, М222, БЭСМ6, МИР2 (рис. 1.110), «Наири» (рис. 1.111) и др.

В 1969 г. Советский Союз заключил соглашение о сотрудничестве в разработке Единой системы ЭВМ (ЕС ЭВМ) и Системы малых ЭВМ (СМ ЭВМ). За образец была взята лучшая в то время американская система 1ВМ/360. Ориентация в дальнейшем советской промышленности на изучение «зарубежных технологий» привела к стойкому отставанию в области вычислительной техники. В 1972 г. были созданы первые аналоги (клоны) компьютеров фирмы 1ВМ, получившие название ЕС ЭВМ. Единая с американской система электронных вычислительных машин была разработана странами СЭВ (Болгарией, Венгрией, ГДР, Польшей, Чехословакией и СССР) и базировалась на архитектуре 1ВМ 360/370.

К отечественным машинам третьего поколения, выполненным на интегральных микросхемах, относятся все ЕС ЭВМ - ЕС-1010 (рис. 1.112), быстродействие до 10 тыс. оп./с, объем опе-

Рис. 1.110.

Рис. 1.111.

Рис. 1.112.

Рис. 1.113.

Рис. 1.114.

ративной памяти от 8 до 64 КБ), ЕС-1020,ЕС-1021, 15 тыс. оп./с, от 16 до 64 КБ, ЕС-1030, ЕС-1033, ЕС-1040, ЕС-1045, ЕС-1050, 500 тыс. оп./с, от 256 до 1024 КБ; ЕС-1055, ЕС-1060 (рис. 1.113) 1,0-1,3 млн оп./с, от 2048 до 8192 Кб), ЕС-1061, ЕС-1066 - более 2 млн оп./с, 8192 КБ и др.

Кроме того, был налажен широкий выпуск микро- и мини- ЭВМ, таких как Электроника-60, Электроника-100/25 (рис. 1.114), Электроника-79, СМ-3, СМ-4 и др. Эти машины, как машины третьего поколения, оперируют с произвольной буквенно-цифровой информацией, единица адресации памяти 1 байт, (длина слова 4 байта), используются полуслова и двойные слова, возможность параллельной работы устройств и работа нескольких пользователей в режиме разделения времени.

Дальнейшее развитие компьютеров этого класса предусматривало преемственность и совместимость, в 1ВМ/370 сохранилась система команд 1ВМ/360, а для повышения производительности компьютера введен принцип конвейерного управления с опережающей обработкой команд.

Введена параллельная и конвейерная обработка данных в операционном блоке, использовалась виртуальная память (особая организация управления памятью, которая позволяет рассматривать всю память компьютера как основную), кэш-память (буферная память, позволяющая согласовать скорости обмена данными быстрых и медленных устройств памяти). На базе универсальных компьютеров стало возможно создание вычислительных систем, обслуживающих удаленных пользователей.

Первой ЭВМ, разработанной в Советском Союзе на интегральных микросхемах, стала построенная в 1970 г. в Ереванском научно-исследовательском институте математических машин, ЭВМ «Наири-3» (рис. 1.115) и ее модификации «Наири-3-1» и «Наири-3-2» (на интегральных гибридных микросхемах).

Электронная цифровая вычислительная машина «Наири-3» предназначалась для решения широкого круга инженерных, научно-технических, планово-экономических и учетно-статистических задач.

В машине использовался упрощенный машинный язык, облегчающий программирование, а также специальный режим автоматического программирования, позволявший вводить задачи на обычном математическом языке. Часто встречающиеся задачи могли выполняться на машине без предварительной подготовки при помощи внутренней библиотеки программ.

Для непосредственного выполнения арифметических операций и вычисления ряда функций предусматривался режим «счетной машины». Основная особенность ЭВМ «Наири-3» - двухсту-

Рис. 1.115.

Рис. 1.116.

пенчатое построение микропрограммного устройства управления, обеспечивающее хранение больших массивов микропрограмм.

Примером отечественных компьютеров четвертого поколения может служить многопроцессорный вычислительный комплекс «Эльбрус». «Эльбрус-1» (рис. 1.116) имел быстродействие до 5,5 млн операций с плавающей точкой в секунду, а объем оперативной памяти до 64 Мбайт. Пропускная способность каналов ввода/вывода достигала 120 Мб/с. Первый компьютер с таким названием появился еще в 1978 г. под руководством В.С. Бурцева и при участии Б. Бабаяна, который был одним из заместителей главного конструктора. Основными заказчиками компьютеров «Эльбрус» были, конечно, военные.

Компьютер имел модульную конструкцию и мог включать от одного до десяти процессоров на базе схем средней интеграции. Быстродействие компьютера достигало 15 млн оп./с. Объем оперативной памяти, общей для всех процессоров, составлял до 2 20 машинных слов, или 64 МБ.

Однако наиболее интересной в «Эльбрусе-1» была архитектура. Советский суперкомпьютер стал первой в мире коммерческой ЭВМ, использующей суперскалярную архитектуру, массовое применение которой за рубежом началось лишь в 1990-х гг. с появлением процессоров Intel Pentium.

В 1978 г. в Советском Союзе начато производство универсальных многопроцессорных комплексов четвертого поколения «Эльбрус-2» (рис. 1.117) производительностью до 120 млн оп./с, емкостью оперативной памяти до 144 Мбайт или 16 мегаслов (слово - 72 разряда).

Рис. 1.117.

Рис. 1.118.

Поиск путей к рекордной производительности вычислительных систем требует нестандартных решений. В 1970-е гг. архитектура вычислительных машин строилась с использованием различных принципов параллелизма, которые позволяли сделать очередной рывок производительности: от миллиона операций в секунду к десяткам и сотне миллионов.

Основными пользователями советских супер-ЭВМ были организации, которые решали секретные задачи обороны, реализовывали атомную и ядерную программы. Но в 1979 г. в стенах Института проблем управления (ИПУ) АН СССР завершается разработка высокопроизводительной вычислительной системы ПС-2000 (рис. 1.118), предназначавшейся для сугубо мирных нужд.

Аббревиатура ПС означает «перестраиваемые структуры». Так называемыми однородными решающими полями - структурами из однотипных процессорных элементов, способных параллельно обрабатывать данные, в ИПУ начали заниматься в конце 1960-х. Лидером этого направления был академик И.В. Прангишвили (рис. 1.119).

Замечательно то, что найденные специалистами из ИПУ принципы однородных решающих полей не требовали сверхмощной элементной базы для создания высокопроизводительной парал

Рис. 1.119.

И.В. Прангишвили лельной машины. Для ПС-2000 и последовавшей за ней системы ПС-3000 электронная промышленность не выпустила ни одной заказной микросхемы.

При этом вычислительные комплексы ПС-2000 обгоняли дорогостоящие «Эльбрусы», обеспечивая быстродействие до 200 млн оп./с. Испытания восьми опытных образцов машины продемонстрировали на геофизических задачах суммарную производительность порядка 1 млрд оп./с.

Были разработаны специальные экспедиционные вычислительные комплексы ЭГВК ПС-2000, отлично приспособленные к работе в условиях геофизических экспедиций: они не занимали большой площади, потребляли мало энергии и не требовали больших расходов на эксплуатацию.

В ПС-2000 реализована архитектура с одним потоком команд и многими потоками данных (81МО). Центральным компонентом системы является мультипроцессор, включавший от 8 до 64 одинаковых процессорных элементов. Процессорные элементы обрабатывали множество потоков данных по программе из общего модуля управления (один модуль на каждые восемь элементов).

Мультипроцессор состоит из набора однотипных процессорных элементов (ПЭ1, ПЭ2, ..., ПЭЛ^> связанных между собой регулярным и магистральным каналом, и общего устройства управления (ОУУ). Каждый ПЭ, а также ОУУ состоят из нескольких функциональных устройств, включающих самую быструю в компьютере программно доступную регистровую память. Совокупность этих устройств (как в ОУУ, так и всех ПЭ) образует разветвленный конвейерный агрегат с программно конфигурируемыми связями. Каждое функциональное устройство составляет конвейерную ступень. Обмен данными между этими устройствами производится через общий для соседних ступеней регистр.

В состав вычислительного комплекса ПС-2000 входит мультипроцессор, мониторная подсистема и от одной до четырех подсистем внешней памяти (СВП), обеспечивающих параллельно-асинхронную работу нескольких каналов ввода/вывода в режиме одновременного функционирования многих магнитных носителей информации.

Наиболее полное развитие принципы перестраиваемости получили в следующей разработке ИПУ - системе ПС-3000 (рис. 1.120), которая была закончена к 1982 г. Здесь уже применялась архитектура множества потоков команд и множества потоков данных (М11УШ). В ПС-3000 аппаратно реализована динамичес-

Рис. 1.120.

кая перестраиваемость структуры машины в зависимости от возможностей распараллеливания конкретного вычислительного процесса.

В отличие от своей предшественницы, ПС-3000 решала в основном управляющие задачи - ее можно было использовать на верхних уровнях иерархических систем управления сложными технологическими процессами и производствами, для прямого управления сложными объектами (например, атомными реакторами) в реальном времени и для моделирования сложных объектов. Разрабатывалась и следующая система - ПС-3100, которая предназначалась для применения на верхних уровнях управления атомным реактором.

К началу 1980-х гг. производительность персональных компьютеров составляла сотни тысяч операций в секунду, производительность суперкомпьютеров достигала сотен миллионов операций в секунду. Мировой парк компьютеров превысил 100 млн. Дальнейшее развитие вычислительной техники привело к широкому использованию ее во всех областях человеческой деятельности.

В 1989 г. была пущена в опытную эксплуатацию векторноконвейерная супер-ЭВМ «Электроника ССБИС» разработки Института проблем кибернетики РАН и предприятий электронной промышленности. Производительность в однопроцессорном варианте составляла 250 Мфлопс, передача данных между массовой интегральной памятью и оперативной памятью осуществлялась под управлением специализированного процессора, реализующего произвольные методы доступа. Разработку супер-ЭВМ вели В.А. Мельников, Ю.И. Митропольский, В.З. Шнитман, В.П. Иванников.

В 1990 г. в Советском Союзе была введена в эксплуатацию векторно-конвейерная супер-ЭВМ «Эльбрус 3.1» на базе модульных конвейерных процессоров (МКП), разработанная в Институте точной механики и вычислительной техники (ИТМ и ВТ) им. С.А. Лебедева группой конструкторов, в которую входили Г.Г. Рябов, А.А. Соколов, А.Ю. Бяков.

Производительность суперкомпьютера в однопроцессорном варианте составляла 400 МФлопс.

На сегодняшний день мощнейший суперкомпьютер России «Ломоносов», установленный в МГУ им. М.В. Ломоносова, занимает 18-е место в рейтинге Топ500 мощнейших вычислительных систем (14 ноября 2011 г. на Международной конференции по высокопроизводительным вычислениям БСП в Сиэтле (США) обнародовали 38-ю редакцию мирового рейтинга). Производительность составляет 1,3 Пфлопс в пике. В ближайшее время планируется очередная модернизация этого суперкомпьютера, по итогам которой его теоретическое быстродействие должно увеличиться примерно до 1,6 Пфлопс.

Принято различать поколения ЭВМ: 1-е поколение- ламповые ЭВМ, 2-е поколение — полупроводниковые ЭВМ, 3-е поколение- ЭВМ с элементной базой на интегральных схемах, 4-е поколение — ЭВМ с элементной базой на БИС и СБИС.

Основные универсальные отечественные ЭВМ первого и второго поколений (разрабатывались по оригинальным проектам отечественных специалистов):

• МЭСМ (рис. 1)- малая электронная счетная машина первого поколения (!951 г.) Быстродействие 100 операций в с, представление чисел — с фиксированной запятой, 16 двоичных разрядов, система команд — трехадресная. Имеются устройства арифметическое, управляющее, ввода/вывода, запоминающее на триггерах (емкость 31 число и 63 команды) и на магнитном барабане. Ввод с перфокарт или с штекерного устройства. 6000 электронных ламп. Занимаемая площадь 60 м 2 . Потребляемая мощность 25 кВт. Создана в Киевском институте электротехники и теплотехники под руководством С.А.Лебедева.

Рис. 1. МЭСМ

• М-1 — одна из первых (1951 г.) отечественных ЭВМ, созданная в энергетическом институте АН СССР под руководством И.С.Брука и Н.Я.Матюхина. Время сложения 20 мс, умножения 2 с. Емкость оперативной памяти — 512 25-разрядных слов. 730 электронных ламп.

• М-2 — малая универсальная вычислительная машина, создана в 1952 г. в Лаборатории управляющих машин и систем под руководством И.С.Брука. Быстродействие — 2 тыс операций/с.

• БЭСМ — (рис. 2) большая электронная счетная машина первого поколения. Одна из первых быстродействующих отечественных ЭВМ, разрабатывавшаяся в ИТМиВТ в 1950-1953 гг. Производительность — 8-10 тыс. операций в с. Представление чисел — с плавающей запятой, 39 двоичных разрядов. В первых моделях БЭСМ память была выполнена на ртутных линиях задержки, затем на потенциалоскопах, и в 1958 г. — на ферритовых элементах (2047 слов), тогда она стала называться БЭСМ-2. Главный конструктор С.А.Лебедев (ИТМиВТ).

Рис. 2. БЭСМ

• М-3 — универсальная вычислительная машина, создана в 1956 г. в Лаборатории управляющих машин и систем под руководством И.С.Брука и Н.Я Матюхина. Быстродействие — 1,5 тыс операций/с (с накопителем на ферритовых сердечниках).
• "Стрела" — одна из первых (наравне с БЭСМ) отечественных ЭВМ, разрабатывавшаяся в СКБ-245 министерства машиностроения и приборостроения СССР в 1950-1953 г.г. под руководством Ю.Я.Базилевского и Б.И.Рамеева. Быстродействие — 2000 операций/с, оперативная память 2048 43-разрядных слов. Машина трехадресная.
• Урал-1 — первая из серии ЭВМ "Урал" , созданная в 1957 г. под руководством Б.И.Рамеева в Пензенском НИИ математических машин. Эта малая машина отличалась дешевизной и потому получила сравнительно широкое распространение в конце 50х годов. Быстродействие — 100 операций/с, оперативная память (1024 слова) — на магнитном барабане.
• Минск-1 — первая ЭВМ из серии машин "Минск" , выпускавшихся на Минском заводе электронных вычислительных машин;

• М-20 — одна из лучших машин первого поколения (1958 г.) Быстродействие — 20 тыс операций/с, разрядность 45. внешняя память — магнитные барабаны и ленты. Первая операционная система ИС-2. Главный конструктор С.А.Лебедев.
• М-40 — компьютер (1959 г.), считающийся первым Эльбрусом (на вакуумных лампах). быстродействие 40 тыс. оп/с. Главный конструктор С.А.Лебедев, его заместитель В.С.Бурцев. В 1961 г. зенитная ракета, управляемая компьютером М-40, успешно сбивает межконтинентальную баллистическую ракету, способную нести ядерное оружие.
• Урал-2 — ЭВМ с быстродействие 5000 операций/с с оперативной памятью на ферритовых сердечниках (1959 г.).
• М-222 — быстродействующая ЭВМ второго поколения, прототипом является М-20. Создана в СКБ-245, руководимом М.К.Сулимом.

• БЭСМ-4 — вариант БЭСМ на полупроводниковой элементной базе. Быстродействие — 20 тыс операций/с, емкость оперативной памяти — 16384 48-разрядных слова. В 1962—1963 гг. — создание прототипа, 1964 г.- начало серийного выпуска. Главный конструктор О.П.Васильев, научный руководитель С.А.Лебедев.
• Урал-11, Урал-14, Урал-16 — серия (ряд) аппаратно и программно совместимых ЭВМ второго поколения разной производительности, созданная в Пензенском НИИММ под руководством Б.И.Рамеева в 1962—64 гг. Эта серия предвосхитившая решения IBM-360 и принятого в дальнейшем для разработки в странах СЭВ ряда ЕС ЭВМ.

• 1964 г. — компьютер 5Э92б на дискретных транзисторах, созданный С.А.Лебедевым и В.С.Бурцевым. Быстродействие 0,5 млн оп/с, емкость оперативной памяти 32 тыс. 48-разрядных слов. Использовался в первой Российской противоракетной системе обороны Москвы.

• БЭСМ-6 (рис. 3)- супер-ЭВМ второго поколения. 1967 г. Быстродействие — 1 млн операций/с, емкость оперативной памяти — 64-128К 50-разрядных слов. Главный конструктор С.А.Лебедев. Всего в базовом варианте было выпущено около 350 компьютеров БЭСМ-6. В 1975 г. управление полетом по программе "Союз-Аполлон" обеспечивал вычислительный комплекс на основе БЭСМ-6.

Примечание 1

В группу разработчиков Стрелы входили Б.В.Анисимов, Д.А.Жучков, Н.В.Трубников, имена которых связаны с подготовкой инженерных кадров в МВТУ им. Н.Э.Баумана, Так, Б.В.Анисимов в 1952 г. основал и до конца жизни (1976 г.) руководил кафедрой "Математические машины".

Рис. 3. БЭСМ-6

Необходимо также отметить малоизвестный (из-за соображений секретности) компьютер 5Э92б на дискретных транзисторах, созданный С.А.Лебедевым и В.С.Бурцевым в 1964 г. Его быстродействие 0,5 млн оп/с, емкость оперативной памяти 32 тыс. 48-разрядных слов. Использовался в первой советской противоракетной системе обороны Москвы.

Нельзя не упомянуть специализированные ЭВМ, разработанные в ЦНИИ "Агат" под руководством Я.А.Хетагурова. Ярослав Афанасьевич родился в 1926 г., окончил МВТУ им. Н.Э.Баумана. В 1962 г. появляется первая отечественная подвижная (в автоприцепе) полупроводниковая машина "Курс-1", предназначенная для работы в системе противовоздушной обороны страны. Эта машина серийно изготавливалась на заводах Минрадиопрома вплоть до 1987 г. В интересах Военно-морского флота страны в "Агат" был создан ряд корабельных цифровых вычислительных систем, в том числе обеспечивавших стрельбу стратегического ракетного комплекса с подводной лодки.

Рис. 5. Г.П.Лопато

В 1961 г. в Ленинграде на базе лаборатории, в которой работали приехавшие из-за рубежа Филипп Георгиевич Старос и Иозеф Вениаминович Берг, было создано конструкторское бюро КБ-2. В 1962 г. в КБ-2 была закончена разработка управляющей ЭВМ УМ1-НХ, нашедшей широкое применение в народном хозяйстве, а в 1964 г. — микроминиатюрная ЭВМ УМ-2, ориентированная на применение в аэрокосмических объектах. Но наиболее значительным результатом деятельности Ф.Г.Староса является его вклад в создание Научного центра микроэлектроники в Зеленограде, где некоторое время он работал главным инженером Центра и где использовались результаты разработки интегральных схем, полученные в КБ-2.

Создание отечественных ЭВМ третьего и четвертого поколения началось с проекта Единой системы ЭВМ. Для реализации проекта создается Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники (НИЦЭВТ), в него переводится Научно-исследовательский институт электронных математических машин (НИЭМ), созданный в 1958 г. на базе СКБ-245. За период 1958-1968 гг. в НИЭМ был разработан ряд ЭВМ как универсальных, так и специализированных для министерства обороны СССР. Одним из главных конструкторов был директор НИЭМ С.А.Крутовских. В 1964 г. в НИЭМ впервые в СССР были развернуты работы по проектированию и производству бортовых ЭВМ, получивших название "Аргон". Первые образцы ЭВМ "Аргон" появились в 1968 г.

Машины ЕС ЭВМ включали большое число моделей и выпускались с 1971 г. до середины 90-х годов. Однако машины ЕС ЭВМ по своему техническому уровню значительно уступают лучшим американским машинам того же времени.

Параллельно, начиная с 1974 г., выпускались компьютеры серии малых машин СМ ЭВМ.

В ИТМиВТ и группе компаний Эльбрус были продолжены работы по созданию отечественных суперкомпьютеров.

Рис. 6. Рост производительности компьютеров в 60-80-е годы

К сожалению, именно с конца 60-х – начала 70-х годов, когда принято решение о построении ЕС ЭВМ на базе IBM-360, начинается отставание отечественной вычислительной техники от зарубежной. Среди причин можно назвать трудности становления НИЦЭВТа, как слаженно работающего коллектива, так как он собран из групп разработчиков нескольких организаций. Возможно, наличие прототипа IBM-360 так или иначе сковывало творческий потенциал разработчиков, направляя его на выяснение чужих решений. Во всяком случае, из рис. 6, на котором показано, как в 60-80-е годы изменялось быстродействие вычислительных систем, видно, что рост производительности ЭВМ в мире в целом подчинялся закону Г.Мура, а в отношении отечественных ЭВМ он был нарушен. Если БЭСМ-6 находилась в общем потоке роста производительности, практически не уступая лучшим зарубежным ЭВМ, то равноценную по производительности ЕС-1060 удалось получить только через 11 лет, когда американские разработчики ЭВМ ушли далеко вперед.

Начиная с середины 70-х годов, когда в мире произошел переход к ЭВМ четвертого поколения, основным фактором нашего отставания следует считать отсутствие элементной базы, сопоставимой по своим характеристикам с зарубежными БИС и СБИС. Об этом свидетельствует тот факт, что линия Эльбрусов (машины Э1 и Э2), разрабатывавшихся в ИТМиВТ, также находится ниже общемировой тенденции роста производительности суперкомпьютеров (рис. 6). А экономическая разруха 90-х годов усугубила ситуацию, отбросив Россию в число стран, отстающих не только от США, но также от многих стран Европы, Азии и даже Африки. Производство ЕС ЭВМ в России окончательно прекратилось в 1995 г.

Беда нашей вычислительной техники — не только значительное отставание само по себе. Как сказал в конце 80-х академик А.П.Ершов: "Мы не отстаем – мы идем не туда".

В последние годы в НИЦЭВТ, потерявшем значительную часть своего потенциала, разрабатываются вычислительные кластеры и серверы на базе современных коммерчески доступных компонентов.

Сегодня выражение ЭВМ «Электронная вычислительная машина» напрочь изжило себя. На замену ему пришло новое, более удобное слово с иноязычными корнями «компьютер». По данным некоторых исследований, по всему миру личным компьютером владеет практически 61% всего населения Земли. А ведь каких-то 50–60 лет назад никто и подумать не мог, что компьютеры смогут стать новой и невероятно огромной нишей в коммерции. Помимо этого, эргономика компьютеров каждое десятилетие менялась.

«ENIAC»

Раньше, в эпоху ранних, еще электронно–механических ЭВМ, которые по своим возможностям мало чем отличались от современного калькулятора занимали огромные, специально отведенные помещения. Вот например, самый первый представитель компьютеров (ЭВМ) ранней эпохи - «ENIAC», разработанный учеными из Пенсильванского университета по заказу Армии Соединенных Штатов. Потреблял он практически 150 киловатт энергии, а весил 30 тонн. На графике вы можете увидеть разницу в производительности между современными вычислительными станциями и «ENIAC»:

Впечатляет. Сегодня даже смартфон, который умещается у нас на ладони, в миллионы раз превосходит то, что было десятки лет назад. Но сегодня не об этом. В этой статье я хочу рассказать вам о заслугах наших отечественных инженеров, о вкладе, который они внесли в развитие всей компьютерной индустрии.

Первая ЭВМ в СССР

Началось все с появления «МЭСМ» (Малой Электронной Счётной Машины), ставшей точкой отсчета в развитии наших вычислительных технологий. Её проект был создан еще в 1948-м году ученым Сергеем Алексеевичем Лебедевым, который являлся одним из основоположников информационных технологий и вычислительной техники в СССР. А также Героем Социалистического труда и Лауреатом премии Ленина.

Машина была сконструирована через два года, в 1950–м. А смонтирована в бывшем двухэтажном общежитии при женском монастыре в Феофании под Киевом. ЭВМ могла выполнять три тысячи операций в секунду, при этом потребляя 25 киловатт электроэнергии. Состояло это все чудо технологического прогресса из шести тысяч вакуумных ламп–проводников. Площадь отведенная под всю систему составляла 60 квадратных метров. Также одной из особенностей «МЭСМ» являлась поддержка трехадресной системы команд и возможность считывания данных не только с перфокарт, но и с магнитных ленточных носителей. Нахождение корня дифференциального уравнения стало первым вычислением, обработанным при помощи «МВЭМ». Спустя год (в 1951–м) инспекцией академии наук, «МЭСМ» Лебедева была утверждена и принята на постоянную эксплуатацию в военной и промышленной сфере.

«БЭСМ–1»

Процесс работы на БЭСМ–1

В 1953 году, снова под крылом Сергея Лебедева была разработана Большая Электронная Счетная Машина первого поколения (БЭСМ–1). К сожалению, выпущена она была лишь в одном экземпляре. Вычислительные возможности «БЭСМ» стали аналогичны вычислительным машинам США того времени, а также «БЭСМ–1» стала самой продвинутой и производительной ЭВМ в Европе. На протяжении практически 6 лет машина неоднократно модернизировалась инженерами. Благодаря чему её производительность смогла достигнуть 10 тысяч операций в секунду. В 1958 году после очередной модернизации было принято решение переименовать «БЭСМ–1» в «БЭСМ–2» и пустить её в серийное производство. Всего было выпущено несколько десятков штук этой ЭВМ.

«Стрела»

Но первой массовой Советской ЭВМ стала легендарная «Стрела», разрабатываемая примерно в тот же период начала 50–х под эгидой главного инженера Юрия Яковлевича Базилевского.

Вычислительная мощность «Стрелы» составляла 2 тыс. операций в секунду. Что немного уступало той же «МЭСМ» Лебедева, но тем не менее это не помешало Стреле стать самой лучшей в сфере промышленных ЭВМ. Всего на свет было выпущено 7 таких экземпляров.

«М–1»

Уже точно ясно, что конец 40–х и начало 50–х были очень плодотворными относительно растущего энтузиазма внедрения компьютерных систем в производственные и военные ниши бывшего Советского Союза. Вот и в Москве сотрудниками Энергетического института Кржижановского разрабатывалась своя ЭВМ, а в 1948–м году даже был подан патент на её регистрацию.

Ключевыми фигурами в этом проекте являлись Башир Рамеев и Исаак Брук. К 1951 г. ЭВМ («М–1») была сконструирована, но по своим возможностям она уступала той же МЭСМ Лебедева в стезе вычислительных мощностей. По сравнению с «МЭСМ», «М–1» ЭВМ могла выполнять лишь 20 операций в секунду, что в 150 раз меньше числа вычислений «МЭСМ». Но этот недостаток компенсировался относительной компактностью всей системы и её энергоэффективностью. Вместо 60 квадратных метров, требуемых для полного монтажа «МЭСМ», «М–1» требовалось около 10 квадратных метров, а потребление тока при работе составляло 29 киловатт. По мнению Исаака Брука, такие вычислительные машины должны быть ориентированы для малых предприятий не оперирующих большим капиталом.

Вскоре «М–1» была значительно усовершенствована. Новое имя, присвоенное второму поколению, было такое же краткое, закономерное, но при этом броское «М–2». Должен сказать, что отношение к названиям техники в Советском Союзе и России у меня особое. И кто бы что не говорил насчет их грубости и неказистости, в сравнении с американскими аналогами, наши мне нравятся больше, и лично я не представляю, чтобы эмблема условных Эльбрусов писалась или называлась иноязычно.

Но давайте вернемся к нашей ЭВМ. «М–2» стала самым лучшим «компьютером» в Советском Союзе по соотношению цены, качества и производительности. К слову, в первом компьютерном шахматном турнире, в котором соревновались множества стран, тем самым презентуя возможности и результаты своих разработок в ИТ–сфере, «М–2» одержала безоговорочную победу.

Из-за своей крайне успешности тройка лучших вычислительных машин - «БЭСМ», «Стрела» и «М–2» встали на службу для решения нужд военной обороны страны, науки и даже народного хозяйства.

Что значит «Ранние ЭВМ»?

Все, о чем я рассказал выше, является вычислительной техникой первого поколения. Определяет эту классификацию то, что все они имели большие габариты, электронные лампы и элементные базы, а также высокое потреблении электроэнергии и, к сожалению, низкую надежность и ориентированность на узкую аудиторию (преимущественно физиков, инженеров и прочих научных деятелей). Магнитные барабаны и магнитные ленты использовались в качестве внешней памяти.

«IBM 701»

Возможно кому-то могло показаться, что так было только у нас, но нет. Например, ознакомившись с разработками своих коллег из Штатов, академик Николай Николаевич Моисеев увидел те же исполинских размеров вычислительные автоматы, вокруг которых копошатся замудренные физики и математики, облаченные в белые халаты, рьяно пытающиеся устранить возникающие одну за другой неполадки. В 50–е года гордостью Америки был «IBM 701», который определенно удостоен отдельного рассказа, но это потом. Его вычислительная мощность составляла 15 тыс. операций в секунду. Чуть позже, Лебедевым была представлена следующая разработка ЭВМ «М–20».

«М–20»

Работа за «М–20»

Число операций, которые могла обрабатывать «М–20» в секунду составляло 20 тыс., что на 5 тыс. больше, чем у западного конкурента. Также было введено некое подобие совмещения параллельных вычислений, благодаря увеличенному в два раза, в сравнении с «БЭСМ», объему оперативной памяти. Иронично, но всего было выпущено 20 единиц системы «М–20». Тем не менее, это не препятствовало тому, что «М–20» смогла зарекомендовать себя как самая производительная и многофункциональная ЭВМ, которая к тому же была самой надежной на фоне остальных. Возможность написания кода в мнемокодах - это лишь немногая часть того, что позволяла делать «М–20». Все научные вычисления, моделирования, проводимые в СССР в XX веке, преимущественно были выполнены именно на этой машине.

ЭВМ «Урал»

Период производства и эксплуатации ранних ЭВМ в Советском Союзе продолжался еще практически 20-30 лет. В начале 60–х было начато производство ЭВМ «Урал». За все время было выпущено порядка 150 единиц техники. Основной областью применения «Урала» стали экономические расчеты.

Заключение

На сегодня это все. Спасибо большое, что дочитали до конца. В следующих частях цикла мы рассмотрим историю ЕС ЭВМ (Единых систем электронных вычислительных машин), а также домашних компьютеров производимых некогда в Советском Союзе, и конечно же не забудем про современную технику Эльбрус.