Характеристики М-4 – ЭВМ

М-4 – ЭВМ

1. арифметическое устройство;
2. устройство управления;
3. оперативная память (ферритовая);
4. постоянная память (ферритовая);
5. устройство приема и выдачи информации;
6. устройство сопряжения с РЛС;
7. устройство отображения информации.

Основные технические характеристики:

Система счисления – двоичная.

Представление чисел – с фиксированной запятой

Среднее быстродействие – 20 тыс. оп./с (50 тыс. сложений или вычитаний в секунду, 15 тыс. умножений в секунду, 5,2 тыс. делений или извлечений квадратного корня в секунду).

Объем оперативной памяти – 1024 23-разрядных чисел.

Объем постоянной памяти – 1024 23-разрядных чисел.

Электронные схемы машины строились на германиевых транзисторах и диодах. Элементную базу М-4 составляла импульсно-потенциальная система элементов. Потенциальные элементы – диодная логика, импульсно-потенциальные элементы – клапан (двухвходовое И), один вход и выход которого были импульсные, а второй вход – потенциальный, и триггер (входы – импульсные, выход – потенциальный).

В ЭВМ М-4 была осуществлена первая в мире аппаратная реализация вычисления квадратного корня.

Аппаратура М-4 размещалась в трех шкафах и двух стойках:

шкаф № 1 – арифметическое устройство;
шкаф № 3 – устройство управления, оперативная память, постоянная память и электронные схемы управления входными и выходными устройствами;
стойка № 5 – устройство отображения информации;
стойка № 6 – устройство сопряжения с РЛС.
Для ввода информации использовалось фотосчитывающее устройство. Вывод информации на печать осуществлялся с помощью устройства БП-20 разработки Загорского электромеханического завода.

Для М-4 разрабатывались два варианта арифметических устройств: АУ параллельного типа с использованием статических триггеров на транзисторах П16 (шкаф № 1) и АУ последовательного типа на динамических триггерах с линиями задержки и использованием высокочастотных диффузионных транзисторов П-403 (шкаф № 2). В эксплуатацию ЭВМ М-4 была введена с АУ параллельного типа.

Конструктивно машина содержала три уровня: субблок, блок, шкаф.

На субблоке монтировались все электронные схемы машины и ферритовые матрицы запоминающих устройств. Размещение элементов на плате субблока было комбинированным: часть радиоэлементов находилась непосредственно на этой плате, а унифицированные узлы (триггеры, сумматоры и др.) устанавливались на ней в виде отдельных подсборок. Электрические соединения осуществлялись проводным монтажом. На переднюю панель субблока выводились контрольные точки и устанавливались лампочки индикации. С помощью двух 20-контактных разъемов, установленных на задней панели, субблок электрически соединялся с монтажом блока. Размеры субблока – 288х266 мм. Всего в машине имелось 344 субблока.

В блоке размером 275х270х485 мм устанавливалось 9 субблков.

Типовой шкаф включал три секции с блоками, в которых размещались съемные субблоки, и две секции с блоками контроля и профилактики. Габариты типового шкафа 2300х2120х600 мм; габариты вспомогательного шкафа (для стоек № 5 и № 6) – 850х700х640 мм.

Для питания машины использовался трехфазный генератор 400 Гц, 200 В, 4,5 кВА, а также нестабилизированное трехфазное напряжение 50 Гц, 220 В, 1 кВА.

Головной образец (первый комплект) ЭВМ М-4 в июле 1962 г. успешно выдержал Государственные испытания совместно с РЛС, и М-4 была предложена для серийного изготовления. Однако главный конструктор М. А. Карцев предложил для запуска в серийное производство новую машину с более высокими техническими и эксплуатационными характеристиками – ЭВМ М4-2М.

Второй комплект машины М-4, доукомплектованный устройством первичной обработки (разработчики Ю. В. Рогачев, В. М. Емелин), находился в опытной эксплуатации с модернизированной РЛС и обозначался как ЭВМ М4-М. В устройство первичной обработки информации входили переключатель секторов, преобразователь кодов, накопитель, пороговое устройство, буферная память, устройство перекодирования, устройство определения координат, буферные регистры и др.

ЭВМ М4-М находилась в эксплуатации до 1966 г.

Материалы данного раздела получены из открытых источников и опубликованы в информационных целях. В случае неосознаного нарушения авторских прав, информация будет убрана, после получения соответсвующей просьбы, от авторов или издателей, в письменном виде.

ЭВМ М-4

ОСНОВНЫЕ РАЗРАБОТЧИКИ
Карцев М.А, Танетов Г.И., Иванов Л.В., Шидловский Р.П., Рогачев Ю.В., Гливенко Е.В., Филинов Е.Н., Шерихов Е.С., Кузнецова В.П.

Область применения:
управление в реальном масштабе времени экспериментальным комплексом радиолокационных станций контроля космического пространства.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Электронные схемы машины строились на появившихся в СССР в 1957-1958 гг. германиевых транзисторах и диодах. В ИНЭУМ были проведены исследования характеристик транзисторов в различных режимах их работы в электронных схемах ЭВМ (надёжность, стабильность параметров, скорость работы и др.). Исследования показали возможность построить электронные схемы для вычислительных машин с быстродействием свыше 10 тысяч операций в секунду. Элементную базу М-4 составляла импульсно-потенциальная логика, в значительной мере явившаяся данью традициям ламповой техники. Импульсно-потенциальные элементы -клапан (двухвходовое И), один вход и выход которого были импульсные, а второй вход – потенциальный, и триггер (входы – импульсные, выход – потенциальный). С точки зрения быстродействия импульсная система на транзисторах оказалась хуже, чем потенциальная, поскольку при равных частотах в импульсной системе требуется вдвое больше переключений транзистора, чем в потенциальной схеме. При изготовлении М-4 это привело к тому, что оказалось невозможным обойтись без специального отбора транзисторов и диодов. Были разработаны и изготовлены два типа арифметических устройств:

У-1 с использованием импульсно-потенциальной системы элементов на транзисторах П-16Б;
У-2 с использованием чисто импульсной системы на динамическом элементе с диффузионными транзисторами П­403 и линиями задержки.

При проектировании для машины М4-М устройства первичной обработки информации была разработана принципиально новая потенциальная система логических элементов, что обеспечило высокую технологичность в изготовлении, надежность в работе, удобство в эксплуатации.

• арифметическое устройство;
• устройство управления;
• оперативная память (ферритовая);
• постоянная память (ферритовая);
• устройство приема и выдачи информации;
• устройство сопряжения с РЛС;
• устройство отображения информации.

• система счисления – двоичная;
• представление чисел – с фиксированной запятой;
• среднее быстродействие – 20 000 операций/с;
• объем оперативной памяти – 1024 23-разрядных чисел;
• объем постоянной памяти – 1024 23-разрядных чисел.

Особенности аппаратуры М-4 были связаны с ее назначением: аппаратная реализация некоторых сложных операций, разделение памяти программ и констант и памяти данных, функциональное распараллеливание обработки информации благодаря использованию специализированных процессоров ввода-вывода, первичной обработки входных данных. В ЭВМ М-4 была осуществлена первая в мире аппаратная реализация вычисления квадратного корня. Конструктивно машина содержала три уровня:

На субблоке монтировались все электронные схемы машины и ферритовые матрицы запоминающих устройств. Размещение элементов на плате субблока было комбинированным: часть радиоэлементов находилась непосредственно на этой плате, а унифицированные узлы (триггеры, сумматоры и др.) устанавливались на ней в виде отдельных подсборок. Электрические соединения осуществлялись проводным монтажом. На переднюю панель субблока выводились контрольные точки и устанавливались лампочки индикации. С помощью двух 20-контактных разъемов, установленных на задней панели, субблок электрически соединялся с монтажом блока. Размеры субблока — 288 х 266 мм. Всего в машине имелось 344 субблока. В блоке размером 275 х 270 х 485 мм устанавливалось 9 субблоков. Типовой шкаф включал три секции с блоками, в которых размещались съемные субблоки, и две секции с блоками контроля и профилактики. Габариты типового шкафа 2300 х 2120 х 600 мм. Для питания машины использовался трехфазный генератор 400 Гц, 200 В, 4,5 кВА, а также нестабилизированное трехфазное напряжение 50 Гц, 220 В, 1 кВА.

ПРИМЕНЕНИЕ
Головной образец (первый комплект) ЭВМ М-4 в июле 1962 г. успешно выдержал Государственные испытания совместно с РЛС и М-4 была предложена для серийного изготовления. Однако М.А. Карцев предложил для запуска в серийное производство новую машину с более высокими техническими и эксплуатационными характеристиками – ЭВМ М4-2М. Второй комплект машины М-4, доукомплектованный устройством первичной обработки, находился в эксплуатации до 1966 г. с модернизированной РЛС и обозначался как ЭВМ М4-М.

1958-1962 гг. Одна из первых машин использовавшихся для управления в реальном масштабе времени экспериментальным комплексом радиолокационных станций контроля космического пространства. Элементную базу М-4 составляла импульсно-потенциальная логика.

История ЭВМ: от перфокарт до персональных компьютеров

Ровно 33 года назад, 12 августа 1981 года, на свет появился первый массовый персональный компьютер IBM PC, который со временем стали называть просто PC (ПК). То, что для нас уже давно стало привычным делом, в то время было настоящей революцией. M24.ru выделило основные этапы развития электронно-вычислительных машин.

Электронные вычислительные машины того времени представляли из себя массивные конструкции весом в несколько тонн. Каждый новый этап развития ЭВМ был связан не только с техническим прогрессом, но и с программным. Взять хотя бы Windows, который пришел на смену “бездушному” DOS.

Именно IBM, годом основания которой считается 1889 год, внесла огромный вклад в развитие компьютерной техники. Ее прародительница, корпорация CTR (Computing Tabulating Recording) включала в себя сразу три компании и выпускала самое различное электрическое оборудование: весы, сырорезки, приборы учета времени. После смены директора в 1914 году компания начала специализироваться на создании табуляционных машин (для обработки информации). Спустя 10 лет CTR поменяло свое название на International Business Machines или IBM.

M24.ru выделило основные этапы развития ЭВМ и их основных представителей, давших толчок к развитию современных компьютеров.

Еще в 1888 году инженер Герман Холлерит, основатель IBM, создал первую электромеханическую счетную машину – табулятор, который мог считывать и сортировать данные, закодированные на перфокартах (бумажных карточках с отверстиями). Его даже использовали при переписи населения в 1890 году в США.

При этом история компьютеров IBM началась спустя более полувека, в 1941 году, когда был разработан и создан первый программируемый компьютер “Марк 1” весом порядка 4,5 тонн, 17 метров в длину, 2,5 метра – в высоту. Президент IBM вложил в него 500 тысяч долларов. Впервые “Марк 1” был запущен в Гарвардском университете в 1944 году. Чтобы понять, насколько сложна была конструкция машины, достаточно сказать, что общая длина проводов составила 800 км. При этом компьютер осуществлял три операции сложения и вычитания в секунду.

Первое поколение ЭВМ

Первая ЭВМ, основанная на ламповых усилителях, под названием “Эниак” была создана в США в 1946 году. По размерам она была больше, чем “Марк 1”: 26 метров в длину, 6 метров в высоту, а ее вес составлял около 30 тонн. При этом по производительности “Эниак” в 1000 раз превышала “МАРК-1”, а на ее создание ушло почти 500 тысяч долларов. Но у нее были существенные недостатки: очень мало памяти для хранения данных и долгое время перепрограммирования – от нескольких часов и до нескольких дней.

Кстати, среди создателей “Эниак” был ученый Джон фон Нейман, предложивший архитектуру ЭВМ, заложенную в компьютерах с конца 1940-х до середины 1950-х годов. Именно он осуществил переход к двоичной системе счисления и хранению полученной информации.

В 1951 году появился первый коммерческий компьютер UNIVAC, и уже в 1952 году вышел “IBM 701”. Это был первый крупный ламповый научный коммерческий компьютер, причем создали его достаточно быстро – в течение двух лет. Его процессор работал значительно быстрее, чем у UNIVAC – 2200 операций в секунду против 455. В одну секунду процессор “IBM 701” мог выполнять почти 17 тысяч операций сложения и вычитания.

Второе поколение ЭВМ

Второе поколение ЭВМ использовало в своей основе транзисторы, созданные в 1947 году. Это была очередная революция, в результате которой существенно уменьшились размеры и энергопотребление компьютеров, так как сами биполярные транзисторы в разы меньше вакуумных ламп.

В 1959 году появились первые компьютеры IBM на транзисторах. Они были надежны, и ВВС США стали использовать их в системе раннего оповещения ПВО. А в 1960 году IBM разработала мощную систему Stretch или “IBM-7030”. Она была и вправду сильна – создатели добились 100-кратного увеличения быстродействия. В течение трех лет он был самым быстрым компьютером в мире. Однако со временем IBM уменьшила его стоимость, а вскоре и вовсе сняла с производства.

Третье поколение ЭВМ

Третье поколение компьютеров связано с использованием интегральных схем (в которых используется от десятков до сотен миллионов транзисторов), впервые изготовленных в 1960 году американцем Робертом Нойсом.

В 1964 году IBM объявила о начале работы над целой линейкой IBM System/360.

System/360 хорошо продавалась даже спустя шесть лет после анонса системы. За 6 лет IBM выпустила более 30 тысяч машин. Однако затраты на разработку System/360 были очень велики – около пяти миллиардов долларов. Таким образом, System/360 заложила фундамент для следующих поколений, первым из которых был System/370.

Четвертое поколение ЭВМ

Четвертое поколение связано с использованием микропроцессоров. Первый такой микропроцессор под названием “Intel-4004” был создан в 1971 году компанией Intel, до сих пор остающейся в лидерах. Спустя 10 лет IBM выпустила первый персональный компьютер, который так и назывался IBM PC. Самая дорогая конфигурация стоила 3000 долларов и предназначалась для бизнеса, а конфигурация за 1500 долларов – для дома.

Процессор Intel 8088 работал на частоте 4,77 МГц (сейчас этот показатель в тысячи раз больше), а объем ОЗУ – 64 кбайта (сейчас – в миллионы раз больше). Для хранения информации использовались 5,25-дюймовые флоппи-дисководы. Жесткий диск нельзя было установить из-за недостаточной мощности блока питания.

Интересно, что разработкой компьютера занимались всего четыре человека. Причем IBM не запатентовала ни операционную систему DOS, ни BIOS, что породило огромное количество клонов. Уже в 1996 году IBM уступило первое место по продажам ПК на ею же основанном рынке.

Несмотря на то, что современные гаджеты сильно отличаются по характеристикам от своего предшественника, все они относятся к тому же поколению ЭВМ.

Основные толчки для развития компьютеров дала наука (появление ламп, а затем транзисторов). В настоящее время распространяется ввод информации с голоса, общения с машиной на человеческом языке (приложение Siri в iPhone) и активная работа над роботами. Основное мнение, что будущее – за квантовыми компьютерами, которые будут использовать в своей основе молекулы и нейрокомпьютерами, использующими центральную нервную систему человека и непосредственно его мозг. Однако для того, чтобы эти технологии появились, необходимо досконально изучить эти системы.