cand_orel

Categories:

День информатики

4 декабря мы отмечаем День информатики в России. Один из первых проектов отечественной вычислительной техники связан с именами двух изобретателей — Исаака Брука и Башира Рамеева. 4 декабря 1948 года Государственный комитет Совета министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство зарегистрировал изобретение ученых: цифровую электронную вычислительную машину. 

И как-то стало забываться или у человечества поменялись приоритеты (с технических на гламурные), но наша страна была в своё время не последней в области вычислительной техники.

Мой интерес к вычислительной технике, впоследствии определивший, наверное, и профессиональный выбор, и отчасти образ жизни и увлечений, возник в детстве после чтения научно-фантастических книг в целом и советской фантастики в частности. Но о фантастике, советской фантастике я уже писал, поэтому ностальгировать вновь здесь не буду.

Так же не буду сильно углубляться в совсем-совсем историю вычислительных устройств. Про всякие счетные палочки, арифмометры, логарифмические линейки, если кому хочется обширную и проверенную информацию можно найти в Википедии. 

С моей точки зрения фактически развитие вычислительной техники началось с трех последовательных составляющих — формулирование законов и правил алгебры логики; схемотехническая реализация блоков логических вентилей; формирование принципов цифровой электроники, включая полупроводниковую, и включая микроэлектронику.

Или формальное определение. Электронно-вычислительная машина (сокращённо ЭВМ) — комплекс технических, аппаратных и программных средств, предназначенных для автоматической обработки информации, вычислений, автоматического управления; при этом основные функциональные элементы (логические, запоминающие, индикационные и др.) выполнены на электронных элементах. 

Пунктирно в общемировом масштабе начальные этапы большого, но короткого (по времени) пути можно обозначить следующим образом.

— первые гражданские ЭВМ Z1 и Z2 были созданы в конце 1930-х годов в Германии;

— 1941 год — Конрад Цузе создал вычислительную машину Z3, которая имела все свойства современного компьютера;

— 1942 год — в Университете штата Айова разработали первую в США электронную цифровую вычислительную машину прототип ЭНИАК;

— в начале 1943 года успешные испытания прошла первая американская вычислительная машина Марк I, предназначенная для выполнения сложных баллистических расчётов для ВМС США;

— в 1943 года заработала английская вычислительная машина специального назначения «Колосс» для расшифровки секретных кодов Третьего Рейха;

— в 1944 году Конрад Цузе разработал ещё более быструю вычислительную машину — Z4;

— 1946 год стал годом создания первой американской гражданской универсальной электронной цифровой вычислительной машины ЭНИАК;

— в 1950 году в Москве под руководством академика И. С. Брука была создана первая советская ЭВМ М-1, являющаяся первым компьютером в континентальной Европе.

Далее я в плане исторической справки приведу информацию по развитию вычислительной техники в нашей стране.

В 1945 году работала первая в СССР аналоговая вычислительная машина. До войны же были начаты исследования и разработки быстродействующих триггеров — основных элементов цифровых ЭВМ. В 1948 года Председатель Совета Министров СССР И. В. Сталин подписал постановление, в соответствии с которым создавался Институт точной механики и вычислительной техники. В этом же году под началом доктора физико-математических наук С. А. Лебедева в Киеве начинаются работы по созданию МЭСМ (малой электронной счётной машины). 25 декабря 1951 года комиссия АН СССР под председательством академика Келдыша приняла машину МЭСМ, которая была передана в эксплуатацию. В конце 1948 года сотрудники Энергетического института им. Крижижановского И. С. Брук и Б. И. Рамеев получают авторское свидетельство на ЭВМ с общей шиной, а в 1950—1951 гг. создают её. В этой машине впервые в мире вместо электронных ламп используются полупроводниковые диоды. С 1948 г. Брук вёл работы по электронным ЦВМ и управлению с применением средств вычислительной техники. В начале 1949 года в Москве на базе завода САМ были созданы СКБ-245 и НИИ Счетмаш. Создаются заводы «Счётмаш» в Курске, Пензе, Кишинёве. 

В начале 50-х в Алма-Ате была создана лаборатория машинной и вычислительной математики. В конце 1951 г. вступила в эксплуатацию ЭВМ М-1, разработанная в лаборатории Энергетического института АН СССР. Осенью 1952 года была завершена разработка Большой электронно-счётной машины — БЭСМ-1, построенной на электронных лампах. Опытная эксплуатация началась с 1952 года. Советские учёные из ИТМиВТ АН СССР создавали сети компьютерной связи с 1952 года в рамках работ по созданию автоматизированной системы противоракетной обороны (ПРО). В 1953 в СССР начали серийно выпускать машину «Стрела», в 1954 для нужд Министерства обороны СССР основан первый советский вычислительный центр ВЦ-1 (эксплуатировавший ЭВМ «Стрела»). С 1956 И. Берг и Ф. Старос возглавляют в Ленинграде лабораторию СЛ-11, которая впоследствии была преобразована в КБ-2. Там они создают первую в СССР настольную ЭВМ УМ-1 и её модификацию УМ-1НХ, за что им присуждена Государственная премия. В 1957 в серию запустили машину «Урал-1». Всего было выпущено 183 машины.

В 1958 г. в ВЦ № 1 МО СССР (п/я 01168) под руководством А. И. Китова была создана самая быстродействующая в мире ламповая ЭВМ «М-100» (сто тысяч операций в секунду) для использования в военных целях. Коллективу разработчиков во главе с А. И. Китовым было выдано Авторское свидетельство № 19628 с приоритетом от 27 июня 1958 г. на изобретение метода параллельной обработки машинных команд Арифметическим устройством ЭВМ (принцип макроконвейерной обработки или параллелизма вычислений). Данный метод, в настоящее время, используется в современных компьютерах. Рекордному быстродействию ЭВМ «М-100» также способствовала разработанная под руководством А. И. Китова система двухуровневой оперативной памяти (кэш-память и ОЗУ) и ряд других новшеств. 

В июле 1961 года в СССР запустили в серию первую полупроводниковую универсальную управляющую машину «Днепр». Первыми советскими серийными полупроводниковыми ЭВМ стали «Весна» и «Снег», выпускавшиеся с 1964 по 1972 год. Первыми в мире серийными ЭВМ на интегральных схемах стали советские ЭВМ «Гном», выпускавшиеся с 1965 года. В 1966 году создана БЭСМ-6, лучшая отечественная ЭВМ 2-го поколения. На тот момент она была самой быстрой не только в СССР, но и в Европе. В архитектуре БЭСМ-6 впервые был широко использован принцип совмещения выполнения команд (до 14 одноадресных машинных команд могли находиться на разных стадиях выполнения). Механизмы прерывания, защиты памяти и другие новаторские решения позволили использовать БЭСМ-6 в мультипрограммном режиме и режиме разделения времени. ЭВМ имела 128 Кб оперативной памяти на ферритовых сердечниках и внешнюю память на магнитных барабанах и ленте. БЭСМ-6 работала с тактовой частотой 10 МГц и рекордной для того времени производительностью — около 1 млн операций в секунду. Всего было выпущено 355 ЭВМ. 

В начале 1970-х — разработка систем серии «Эльбрус». «Эльбрус-2» использовался в ядерных центрах, системах противоракетной обороны и других отраслях «оборонки». В 1972 году были введены в строй железнодорожная система «комплексной автоматизации билетно-кассовых операций» АСУ «Экспресс» и система резервирования авиабилетов «Сирена», обеспечивавшие передачу и обработку больших массивов информации. В 1972 года Минский завод им. Г. К. Орджоникидзе приступил к серийному выпуску ЭВМ третьего поколения ЕС-1020. Пятилетний производственный план предусматривал производство от 12 до 15 тыс. машин указанной модели в 1972—1975 гг. для удовлетворения потребностей советской науки и промышленности в вычислительной технике.

Что касается технических характеристик ЭВМ, находящихся на слуху и популярных в литературе и научно популярных источниках. 

МЭСМ (Малая электронная счётная машина) — одна из первых в СССР и континентальной Европе электронно-вычислительных машин. Первоначально МЭСМ задумывалась как макет или модель Большой электронной счётной машины (БЭСМ), первое время буква «М» в названии означала «модель». Работа над машиной носила исследовательский характер, в целях экспериментальной проверки принципов построения универсальных цифровых ЭВМ. После первых успехов и с целью удовлетворения обширных потребностей в вычислительной технике, было принято решение доделать макет до полноценной машины, способной решать реальные задачи. 

Макет МЭСМ-1 был изготовлен в ноябре 1950 года, первые биты информации МЭСМ-1 обработала 25 декабря 1950 года. 

Собственно характеристики МЭСМ-1:

— арифметическое устройство: универсальное, параллельного действия, на триггерных ячейках;

— представление чисел: двоичное, с фиксированной запятой, 16 двоичных разрядов на число, плюс один разряд на знак;

— система команд: трёхадресная, 20 двоичных разрядов на команду (первые 4 разряда — код операции, следующие 5 — адрес первого операнда, ещё 5 — адрес второго операнда, и последние 6 — адрес для результата операции);

— операции: сложение, вычитание, умножение, деление, сдвиг, сравнение с учётом знака, сравнение по абсолютной величине, передача управления, передача чисел с магнитного барабана, сложение команд, остановка;

— оперативная память: на триггерных ячейках, для данных — на 31 число, для команд — на 63 команды;

— постоянная память: штекерная, для данных — на 31 число, для команд — на 63 команды;

— тактовая частота: 5 кГц;

— быстродействие: 3000 операций в минуту (полное время одного цикла составляет 17,6 мс; операция деления занимает от 17,6 до 20,8 мс);

— количество электровакуумных ламп: 6000 (около 3500 триодов и 2500 диодов);

— занимаемая площадь: 60 м²;

— потребляемая мощность: около 25 кВт.

Данные считывались с перфокарт или набирались с помощью штекерного коммутатора. Также мог использоваться магнитный барабан, хранящий до 5000 кодов чисел или команд. Для вывода использовалось электромеханическое печатающее устройство. 

БЭСМ-6 (Большая электронно-счётная машина) — советская электронная вычислительная машина серии БЭСМ, первая советская суперЭВМ на элементной базе второго поколения — полупроводниковых транзисторах. БЭСМ-6 была разработана в середине 1960 годов и сдана Госкомиссии в 1967 году. С 1968 года начат серийный выпуск на заводе Счётно-аналитических машин (САМ) в Москве. Производство шло вплоть до 1987 года, и за это время было выпущено 355 машин. 

Особенности БЭСМ-6: 

— элементная база — транзисторный парафазный усилитель с диодной логикой на входе (в электронных схемах использовалось 60 000 транзисторов и 180 000 полупроводников-диодов);

— тактовая частота — 9 МГц;

— 48-битное машинное слово;

— быстродействие — около 1 млн операций в секунду;

— конвейерный центральный процессор (ЦП) с отдельными конвейерами для устройства управления (УУ) и арифметического устройства (АУ) (конвейер позволял совмещать обработку нескольких команд, находящихся на разных стадиях выполнения);

— 8-слойная физическая организация памяти;

— виртуальная адресация памяти и расширяемые регистры страничной приписки;

— совмещённое АУ для целой и плавающей арифметики;

— кеш на 16 48-битных слов: 4 чтения данных, 4 чтения команд, 8 — буфер записи;

— система команд — 50 24-битных команд (по две в слове);

— потребляемая мощность — 50 кВт;

 — площадь, необходимая для размещения машины — 225 кв. м.

В середине 1960-х годов в СССР в области вычислительной техники выявился ряд проблем, а именно: 

— общее количество ЭВМ было явно недостаточным;

— производились десятки различных несовместимых друг с другом моделей ЭВМ, что затрудняло решение крупных вычислительных и организационных задач; для осуществления проектов АСУ (автоматизированных систем управления) была крайне желательна унификация компьютерных средств;

— ориентация советских ЭВМ того времени исключительно на численные расчёты и отчасти на управление оборудованием, а также ориентация вычислительной техники на специалистов в области математики и физики;

— значительным было отставание в области системного программирования (в то время в СССР всё ещё нормой были работа без операционной системы и программирование непосредственно в машинных кодах);

— бедность периферийного оборудования.

Назревала необходимость «большого скачка» — перехода к массовому производству унифицированных ЭВМ, оснащённых большим количеством стандартизированного программного обеспечения и периферийного оборудования. Специально для этого проекта был создан Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники (НИЦЭВТ). 

ЕС ЭВМ (Единая система электронных вычислительных машин) — советская серия компьютеров. Аналоги серий System/360 и System/370 фирмы IBM, выпускавшихся в США c 1964 года. Программно и аппаратно совместимы со своими американскими прообразами. Активно эксплуатировались в СССР и странах СЭВ с 1971 по 1990 годы, после чего стали выходить из эксплуатации, и примерно к 2000-м практически исчезли. Всего было выпущено свыше 15 тыс. машин ЕС ЭВМ. 

Всего же в 1950 — 1960-х годах выпускалось более 40 семеств ЭВМ; в 1970 — 1990-х  их уже было больше сотни разной степени мощности и популярности. А потом мы все организованно перешли на персональные ЭВМ.

При написании поста использованы данные Википедии.

Buy for 20 tokens
Беда не приходит одна Если кто ещё помнит одного из самых ярких блогеров Живого Журнала Рому Петрова romapetrov, то этот пост для вас. Ромы с нами уже нет, однако в его семье продолжают происходить неприятные вещи, так год назад папа Ромы перенес инсульт и мы с вами помогли ему…

Error

Anonymous comments are disabled in this journal

default userpic

Your reply will be screened

Your IP address will be recorded