IN La macchina MEPhI utilizzava un sistema esadecimale con codice binario per rappresentare i numeri con un punto decimale mobile. Questa rappresentazione ha ridotto significativamente il tempo di esecuzione delle operazioni di allineamento degli ordini e di normalizzazione della mantissa durante l'esecuzione di operazioni aritmetiche.
R La griglia di bit del numero era composta da 42 cifre: una cifra è il segno dell'ordine, tre cifre sono il codice dell'ordine, una cifra è il segno del numero, le restanti 37 cifre sono la mantissa del numero. Per rappresentare gli ordini negativi (di stoccaggio), viene adottato codice aggiuntivo, e gli ordini positivi e le mantisse, indipendentemente dal segno, sono diretti. Quest'ultimo è stato fatto per semplificare le operazioni di moltiplicazione e divisione.
UN Il dispositivo rimetico (AU) della macchina, secondo il principio dell'esecuzione delle operazioni, era seriale-parallelo. La ricezione dei dati iniziali e l'output del risultato sono stati effettuati in sequenza, l'esecuzione dell'operazione stessa è stata eseguita in parallelo. Questa scelta è stata determinata dal fatto che era la prima opzione memoria ad accesso casuale era un tamburo magnetico. L'AC comprendeva tre registri e un sommatore.
CON Il sistema di comando conteneva 66 comandi. Sono stati utilizzati due tipi di indirizzamento: indirizzamento a tre indirizzi con possibilità di modifica e indirizzamento unicast. Il sistema unicast ha permesso di lavorare in modalità con un sommatore di accumulo e un AC, nonché di eseguire comandi in modalità di gruppo (ripetere i comandi un certo numero di volte).
R anche la griglia di bit del comando conteneva 42 bit. Tra questi: 3 categorie di segni (per cambio automatico indirizzi che utilizzano un modificatore), 6 bit di codice operativo, 11 bit per indirizzo in un comando a tre indirizzi o 13 bit per indirizzo in un comando unicast. IN quest'ultimo caso 2 comandi unicast sono stati inseriti in una parola.
UN Operazioni ritmiche e logiche eseguite in centrale (nei comandi unicast e a tre indirizzi):

aggiunta, sottrazione, sottrazione di moduli, moltiplicazione, divisione, aggiunta logica, moltiplicazione logica, confronto, addizione sull'intera griglia di bit, sottrazione sull'intera griglia di bit, assegnare un segno numerico a un dato, selezionando una parte intera aggiunta di ordini, sottrazione di ordini, spostamento logico.

IN Il set di comandi del computer MEPhI includeva anche 6 comandi di salto condizionali e incondizionati, comandi di input, comandi di output, scrittura su RAM, arresto e operazioni con un modificatore di indirizzo.
IN Il computer MEPhI ha adottato un principio di controllo semisincrono. Il dispositivo di controllo è miscelato con un ciclo flottante. La combinazione dei dispositivi di controllo delle operazioni centrali e locali era dovuta al fatto che il tempo di esecuzione di una serie di microoperazioni (normalizzazione, allineamento degli ordini, ecc.) dipendeva dai codici dei numeri originali. Quelle micro-operazioni il cui tempo non è fisso erano controllate da un dispositivo di controllo locale. Questo ci ha permesso di ridurre i tempi medi di completamento delle operazioni. Il ciclo del dispositivo centrale variava da 1 a 15 cicli a seconda dell'operazione e dei numeri iniziali. Per eseguire calcoli simili con un gruppo numeri diversi Il dispositivo di controllo aveva una modalità per la modifica automatica degli indirizzi, per la quale veniva utilizzato uno speciale registro (modificatore) di modifica degli indirizzi a 13 bit.
E La VM MEPhI non aveva un sistema operativo comprensione moderna. Il controllo della macchina durante la sua configurazione, il monitoraggio del corretto funzionamento e il debug del programma sono stati effettuati tramite il pannello di controllo. Sul pannello della console è montato uno schema mnemonico della macchina e viene visualizzata l'indicazione dei registri AC e dei vari componenti dei dispositivi di controllo. È stato possibile operare nelle seguenti modalità:
- modalità impulso singolo;
- modalità di funzionamento in cicli (serie di operazioni elementari associate ad un dispositivo separato);
- modalità operativa per le operazioni;
- modalità di funzionamento automatica.
B Era possibile controllare un arresto tramite un numero o un indirizzo di comando. Le routine standard venivano memorizzate su nastri perforati separati.
N Nella prima fase della creazione e del funzionamento della macchina, come RAM è stato utilizzato un tamburo magnetico. Utilizzando 6 blocchi di testine di lettura-scrittura, il tempo necessario per accedere al tamburo è stato notevolmente ridotto. Quando si lavora con un tamburo magnetico, il computer MEPhI esegue fino a 300 comandi a tre indirizzi al secondo.
IN Come supporto informazioni per il computer MEPhI è stato utilizzato il nastro di carta perforata a 5 tracce, utilizzato nelle macchine telegrafiche Teletype. Sul nastro perforato i numeri venivano scritti nel sistema decimale binario. Per preparare i dati è stata utilizzata l'attrezzatura telegrafica standard:
- 2 dispositivi di input primari - dispositivi telegrafici STA, costituiti da un dispositivo STA-35, dotato di accessori di automazione di tipo STAP, tra cui un perforatore e un trasmettitore;
- riproforatore per la duplicazione di nastri perforati;
- ispettore della correttezza della perforazione dei nastri perforati.
CON Gli effettivi dispositivi di input/output della macchina includevano:
- due dispositivi di input-output ad alta velocità, realizzati sotto forma di meccanismi autonomi contenenti lettura fotoelettrica da nastro perforato e una macchina BP-20 per la stampa ad alta velocità (velocità di stampa - 20 numeri / s). Il meccanismo di lettura e la macchina BP-20 sono stati sviluppati e prodotti presso EPM MEPhI. Il metodo di input fotoelettrico è avvenuto ad una velocità di 5040 parole/min;
- quadro ingressi elettromeccanici con installato il dispositivo STA. Velocità di ingresso: 28 parole/min;
- Rack I/O su cui è montato il dispositivo di controllo degli ingressi.
E Il MEPhI VM conteneva 1160 tubi elettronici della serie ottale (6N8S, 6P9, n5S, ecc.) e diverse migliaia di diodi al germanio. L'area occupata era di 100 mq.

| 7 ° grado | Lezioni di pianificazione per l'anno accademico (FSES) | Componenti base del computer e loro funzioni

Lezione 10
Componenti base del computer e loro funzioni

2.1.1. Computer

Parole chiave:

processore del computer memoria dispositivi di input dispositivi di output delle informazioni

Uno degli oggetti importanti studiati nelle lezioni di informatica è un computer, che prende il nome dalla sua funzione principale: eseguire calcoli (eng. computer - calcolatrice).

Il primo computer fu creato nel 1945 negli Stati Uniti. Puoi conoscere la storia dei computer facendo un tour virtuale dei musei informatica. Tanto informazione interessante Puoi conoscere i computer visitando. Si prega di notare che per indicare apparecchiature informatiche 1940-1970, l'abbreviazione COMPUTER (elettronico Calcolatrice).

Un computer moderno è un dispositivo elettronico universale controllato da programmi per lavorare con le informazioni.

Dispositivo universale si chiama computer perché può essere utilizzato per molti scopi: elaborare, archiviare e trasmettere un'ampia varietà di informazioni ed essere utilizzato da una persona in diversi tipi di attività.

I computer moderni possono processi tipi diversi informazione: numeri, testo, immagini, suoni. Informazione di qualsiasi tipo è rappresentato sul computer in modulo codice binario - sequenze di zeri e uno. In qualche modo codifica binaria sono presentati in Fig. 2.1.

Le informazioni destinate all'elaborazione su un computer e presentate sotto forma di codice binario sono solitamente chiamate dati binari o semplicemente dati. Uno dei principali vantaggi dei dati binari è che vengono copiati, archiviati e trasmessi utilizzando gli stessi metodi universali, indipendentemente dal tipo di informazione della fonte.

Metodi per la codifica binaria di testi, suoni (voce, musica), immagini (foto, illustrazioni), sequenze di immagini (cinema e video), nonché oggetti tridimensionali sono stati inventati negli anni '80 del secolo scorso. Successivamente esamineremo i metodi di codifica binaria per numeri, testo, grafica e informazioni sull'audio nei dettagli. Ora la cosa principale è sapere a cosa corrispondono le sequenze 1 e 0 nella rappresentazione del computer segnali elettrici- "acceso e spento". Viene chiamato il computer dispositivo elettronico , perché è composto da molti componenti elettronici, elaborando questi segnali.

Il computer elabora i dati in conformità con programma- una sequenza di comandi che devono essere eseguiti sui dati per risolvere il compito. Come i dati, i programmi sono rappresentati in un computer come codice binario. Controllato dal software Un computer è chiamato dispositivo perché il suo funzionamento viene effettuato sotto il controllo dei programmi installati su di esso. Questo principio del programma funzionamento del computer.

I computer moderni sono disponibili in una varietà di varietà: da potenti sistemi informatici, occupando intere stanze e garantendo il lavoro simultaneo di molti utenti, a mini-computer che stanno nel palmo di una mano (Fig. 2.2).

Oggi, il tipo più comune di computer è il personal computer (PC), un computer progettato per essere utilizzato da una sola persona.

Dedico il gruppo 8-EVM-49 ai miei compagni studenti.

4 dicembre 1948 Il Comitato statale per le invenzioni dell'URSS (allora chiamato "Comitato statale del Consiglio dei ministri dell'URSS per l'introduzione della tecnologia avanzata nell'economia nazionale") ha registrato l'invenzione di un computer elettronico digitale (CEVM) di B.I. Rameev e I.S. Brook con il numero 10475. Questo giorno può essere giustamente considerato il compleanno dei computer sovietici.

I computer sono entrati nelle nostre vite molto più tardi; sono nipoti e pronipoti di quegli enormi computer che consumavano kilowatt di elettricità, occupavano stanze enormi e le riscaldavano, poiché erano costruiti su tubi radio elettronici. Era il cosiddetto prima generazione di computer .

Brook, Isaac Semyonovich (1902 - 1974). Scienziato sovietico nel campo dell'ingegneria elettrica e della tecnologia informatica, membro corrispondente dell'Accademia delle scienze dell'URSS. Presso l'Istituto per l'Energia dell'Accademia delle Scienze dell'URSS organizzò il Laboratorio dei sistemi elettrici, dove effettuò calcoli sulle modalità dei sistemi energetici. È stato creato da lui calcolatore analogico . Sulla base dei risultati del suo lavoro, nel 1936 I.S. Bruk ricevette il titolo accademico di Candidato in Scienze Tecniche senza difendere una tesi, e nello stesso anno difese la sua tesi di dottorato. Durante il Grande Guerra Patriottica Brook ha condotto ricerche nel campo dell'ingegneria elettrica e ha lavorato anche su sistemi di controllo antincendio antiaerei. Ha inventato un cannone aereo sincronizzato che poteva sparare attraverso l'elica di un aereo.

Prima generazione

I primissimi computer apparvero alla fine degli anni '40 del secolo scorso, utilizzavano tubi a vuoto (diodi e triodi) e relè e la velocità era in media di 2-10 mila operazioni aritmetiche (elementari) al secondo. Questi computer avevano una bassa affidabilità. L'inserimento dei dati veniva effettuato manualmente da una tastiera (plug-in o interruttori a pulsante), oppure utilizzando nastri perforati o schede perforate, e la programmazione veniva effettuata in codici macchina.

Seconda generazione

La seconda generazione è iniziata con il computer RCA-501, creato negli Stati Uniti utilizzando semiconduttori nel 1959. I semiconduttori, che hanno sostituito i tubi a vuoto, hanno permesso di aumentare notevolmente l'affidabilità del computer, ridurre il consumo energetico e aumentare significativamente le prestazioni, fino a un milioni di operazioni al secondo. Ciò ha contribuito alla diffusione dell'ambito di applicazione dei computer per la risoluzione di problemi di pianificazione ed economici, di gestione processi di produzione(ad esempio, la gestione della centrale elettrica del distretto statale di Shchekino), nell'industria spaziale e altri compiti.

Rameev, Bashir Iskandarovich (1918 - 1994). Scienziato-inventore sovietico, sviluppatore dei primi computer sovietici (Strela, Ural-1). Dottore in scienze tecniche, vincitore del Premio Stalin. All'inizio del 1947, ascoltando i programmi della BBC, B. Rameev venne a conoscenza del computer ENIAC creato negli Stati Uniti e cominciò a desiderare di iniziare a creare computer. L'accademico A.I. Berg, sotto la cui guida lavorò, lo raccomandò al membro corrispondente dell'Accademia delle scienze dell'URSS I.S. Brook, e nel maggio 1948 fu accettato come ingegnere progettista presso il Laboratorio di sistemi elettrici dell'Istituto energetico dell'Accademia delle scienze dell'URSS, e tre mesi dopo Brook e Rameev presentarono il primo progetto in URSS, "Automatic Digital macchina elettronica». Tra i numerosi sviluppi di Rameev figurano il computer Strela e la serie di computer Ural. BI. Rameev non aveva un'istruzione superiore, il che non gli ha impedito non solo di diventare ingegnere capo e vicedirettore della lavoro scientifico Penza Research Institute of Mathematical Machines (ora JSC NPP Rubin), ma anche diventare dottore in scienze tecniche senza difendere una tesi.

La divisione dei computer in grandi (BESM-4, BESM-6), medi (Minsk-2, Minsk-22, Minsk-32) e piccoli (Nairi, Promin, Mir) era più chiaramente evidente.

Di norma, i nuclei di ferrite venivano utilizzati come memoria ad accesso casuale (RAM), ad esempio nel computer Minsk-2 era un "cubo magnetico" con un volume totale di 4096 cifre binarie (bit). Per memoria a lungo termine Sono stati utilizzati nastri magnetici, nastri perforati e schede perforate.

La programmazione ha subito cambiamenti significativi: poi sono comparsi i primi autocodici e gli assemblatori linguaggi algoritmici programmazione Fortran (1957), ALGOL-60, COBOL e altri.

Nell’Unione Sovietica, quello era il periodo di massimo splendore della tecnologia informatica. I VVM sono stati esposti alla VDNKh, dove per loro è stato costruito un padiglione speciale. Computer medi e piccoli venivano forniti ai centri informatici (centri informatici) di ministeri, istituti di ricerca, grandi fabbriche e istituti di istruzione.

Terza generazione

I circuiti integrati (IC) hanno dato vita alla terza generazione di computer, riducendone significativamente le dimensioni e il consumo energetico.

Il software è diventato molto più potente, sono comparsi nuovi linguaggi e sistemi di programmazione. Apparvero i pacchi programmi applicativi(PPP) per vari scopi, sistemi di automazione lavoro di progettazione(CAD) e sistemi di gestione di database (DBMS).

Lebedev, Sergej Alekseevich (1902 - 1974). Fondatore dell'informatica nell'URSS, direttore di IT&VT, accademico dell'Accademia delle scienze dell'URSS e dell'Accademia delle scienze ucraina, eroe del lavoro socialista. Vincitore dei premi Stalin, Lenin e di Stato. Sotto la sua guida furono creati 15 tipi di computer, iniziando con i computer a tubi (BESM-1, BESM-2, M-20) e finendo con i moderni supercomputer su circuiti integrati. Il supercomputer Elbrus è l'ultima macchina, le cui disposizioni fondamentali sono state sviluppate da lui. L'accademico S.A. Lebedev si oppose fermamente alla copia del sistema americano IBM 360, che nella versione sovietica era chiamato ES Computer.

Da ora in poi Unione Sovietica, purtroppo, ha cominciato a rimanere sempre più indietro rispetto ai paesi occidentali nello sviluppo della tecnologia informatica.

Quarta generazione

La tecnologia informatica di quarta generazione si basa su circuiti integrati su larga scala (LSI) e su larga scala (VLSI). L'avvento di LSI ha permesso di creare un processore universale su un singolo chip (microprocessore).

Il primo microprocessore Intel-4004 fu creato nel 1971 e nel 1974 - Intel-8080, il primo microprocessore universale, che divenne lo standard per la tecnologia dei microcomputer e la base per la creazione del primo computer personale(PC).

Nel 1981, IBM iniziò a produrre la popolare serie di personal computer IBM PC/XT/AT e PS/2, e successivamente IBM/360 e IBM/370, in cui fu prestata molta attenzione all'unificazione e al software avanzato.

Sulla base del progetto di un computer digitale automatico di B.I. Rameev e I.S. Bruk (certificato 10475, vedi sopra), il 22 aprile 1950, il Presidium dell'Accademia delle Scienze dell'URSS emanò una risoluzione per iniziare lo sviluppo della macchina M-1 . Lo sviluppo, l'assemblaggio e la messa in servizio hanno avuto luogo nel laboratorio dei sistemi elettrici dell'Istituto per l'Energia dell'Accademia delle Scienze dell'URSS. Krzhizhanovsky.

Già nell'estate del 1951, l'M-1 poteva funzionare in modo basilare operazioni aritmetiche e nel gennaio 1952 iniziò l'operazione di prova.

I primi problemi su M-1 furono risolti da S.L. Sobolev, vice accademico I.V. Kurchatov per il lavoro scientifico per la ricerca nel campo della fisica nucleare.

"M-1" è stato realizzato in un'unica copia.

Utilizzava 730 tubi a vuoto, oltre a raddrizzatori tedeschi in cuprox ottenuti come riparazioni nel dopoguerra, che permisero di ridurre notevolmente il numero di tubi.

Il sistema numerico è binario, 25 bit in una parola macchina, il sistema di comando è a due indirizzi.

Le prestazioni sono di circa 15-20 operazioni aritmetiche al secondo su parole a 25 bit.

La RAM è progettata per 512 numeri da 25 bit: 256 su tamburo magnetico (memoria “lenta”) e 256 su tubi elettrostatici (memoria “veloce”)

Consumo energetico: 8 kW. Area occupata: "M-1" stesso - 4 mq e tenendo conto della manutenzione - circa 15 mq.

Strutturalmente, "M-1" è realizzato in la forma di tre rack (senza armadi protettivi), che ospitavano: un dispositivo di controllo della macchina, un'unità aritmetica e dispositivi di memorizzazione. I dispositivi di input e output delle informazioni (fototrasmettitore per input da nastro perforato e telescrivente) erano situati su un tavolo separato.

MESM

Quasi parallelamente allo sviluppo e all'assemblaggio dell'M-1, a Kiev è nata la MESM (Small Electronic Computing Machine). La parola “piccolo” nel nome è apparsa più tardi, al posto della parola “modello”.

Quando S.A. Lebedev fu eletto membro a pieno titolo dell'Accademia delle Scienze della SSR ucraina, si trasferì a Kiev e divenne direttore dell'Istituto di ingegneria elettrica dell'Accademia delle Scienze della SSR ucraina, dove iniziò anche a dirigere il laboratorio di modellizzazione e informatica. Fu lì, secondo l’idea di Lebedev, che iniziò la creazione del MESM alla fine del 1948, come Modelli la futura grande macchina informatica elettronica (BESM). Ma dopo aver ricevuto risultati positivi, si è deciso di trasformare il modello in una macchina a tutti gli effetti in grado di risolvere problemi reali.

Lo sviluppo, l'assemblaggio e la messa in servizio del MESM sono stati effettuati a un ritmo più veloce rispetto all'M-1, pertanto il MESM è considerato il primo computer elettronico nell'URSS e nell'Europa continentale.

Nell'Unione Sovietica a quel tempo gli unici computer funzionanti erano M-1 E MESM.

Il MESM è stato utilizzato fino al 1957, dopodiché è stato trasferito al KPI per scopi didattici. Come ha ricordato l'accademico Boris Malinovsky: "L'auto è stata fatta a pezzi, sono stati organizzati diversi stand e poi... gettati via".

A proposito, un atteggiamento così barbaro nei confronti della propria storia non è l’unico. Alla fine degli anni ’60, l’autore osservò personalmente come all’Istituto di ingegneria forestale di Mosca fossero amaramente “orgogliosi” dei blocchi di computer che raccoglievano polvere sul mezzanino: “Questa macchina lanciò Gagarin”.

Freccia

Questo computer è stato sviluppato a Mosca SKB-245 (dal 1958 è l'Istituto di ricerca sulle macchine matematiche elettroniche - NIEM, dal 1968 - NICEVT). Il capo progettista era Yu.Ya. Bazilevskij e il suo assistente era B.I. Rameev.

Dal 1953 al 1956 venne prodotta una serie di sette vetture. presso lo stabilimento di macchine calcolatrici e analitiche di Mosca (impianto "SAM"). Nel dipartimento è stato installato il primo computer "Strela". matematica applicata Steklov Mathematical Institute (Istituto di matematica dell'Accademia delle scienze dell'URSS), dove è stato risolto, tra le altre cose. problemi balistici in preparazione al lancio del Primo Satellite della Terra, altri furono installati presso l'Università Statale di Mosca, presso il centro di calcolo dell'Accademia delle Scienze dell'URSS, in centri di calcolo diversi ministeri, incl. MO.

Lo Strela utilizzava 6.200 tubi a vuoto e 60.000 diodi semiconduttori.

La RAM consisteva di 2048 numeri (parole) di 43 bit binari, integrati tubi a raggi catodici.

Memoria: ROM attivata diodi semiconduttori, dove venivano memorizzate subroutine, costanti e memoria esterna da due unità a nastro magnetico.

La velocità della macchina è di 2000 op/s.

Gli sviluppatori della Strela ricevettero il Premio Stalin nel 1954 e il capo progettista della macchina, Yu.Ya. Bazilevskij è stato insignito del titolo di Eroe del lavoro socialista.

Ural-1

Era considerato un piccolo computer ed era destinato a risolvere problemi ingegneristici, tecnici ed economici.

Fu sviluppato nel 1954-55 presso SKB-245 sotto la guida del capo progettista B.I. Rameeva, ed era passo successivo dopo il computer Strela.

Il primo campione fu creato nel 1955 nello stabilimento SAM di Mosca e la regolazione fu effettuata in SKB-245. Ma, senza completare la regolazione del primo campione, fu inviato alla filiale di Penza (il futuro Penza Research Institute of Mathematical Machines) per organizzare la produzione di massa. Lì, dal 1957 al 1961, furono prodotte 183 automobili.

Il computer Ural è stato utilizzato nella produzione, nei centri informatici di vari istituti di ricerca e uffici di progettazione. Uno dei computer degli Urali è stato utilizzato al cosmodromo di Baikonur per calcolare le traiettorie di volo dei razzi. Nella foto: il computer “Ural” al Museo Politecnico.

BESM-1

Quando S.A. Lebedev completò il lavoro principale sul MESM, si trasferì all'Istituto di meccanica di precisione e tecnologia informatica di Mosca (ITM e VT), dove creò laboratorio speciale per lo sviluppo del BESM.

Tuttavia, il "BESM-1" entrò in servizio nel 1953 utilizzo effettivo iniziò già nel 1952. La sua velocità era di 8-10 mila op/s.

Strutturalmente, la macchina era costruita su celle a due e quattro tubi (trigger, valvole, amplificatori, ecc.). In totale, BESM-1 aveva circa 5mila tubi elettronici.

Le informazioni venivano inserite nella macchina utilizzando un fototrasmettitore da nastro perforato. I risultati sono stati inviati a un dispositivo di stampa elettromeccanico a una velocità massima di 20 numeri al secondo.

La memoria esterna era costituita da unità a tamburo magnetico (2 tamburi da 5120 parole ciascuna) e unità a nastro magnetico (4 tamburi da 30.000 parole ciascuna).

"BESM-1" consumava una potenza di circa 35 kW e occupava un'area fino a 100 mq.

Durante il lavoro, la macchina è stata costantemente migliorata. Nel 1953, per la RAM furono utilizzati tubi elettroacustici al mercurio (1024 parole), che fornivano bassa velocità (in media 1mila op/s). All'inizio del 1955, la RAM sui potenzialioscopi (tubi a raggi catodici) permise di aumentare la velocità fino a 10mila op/s, e nel 1957, la RAM sui nuclei di ferrite raddoppiò la memoria (2047 parole).

Per la macchina BESM-1 è stato sviluppato un sistema di attività di controllo (test) per individuare rapidamente i guasti nella macchina, nonché un sistema di test preventivi per rilevare possibili malfunzionamenti. Successivamente questo divenne obbligatorio per i computer seriali.

Il primo problema risolto al BESM-1 è stato il calcolo della pendenza ottimale del canale idraulico, che all'epoca era di grande importanza economica. Durante la risoluzione di questo problema, sono stati impostati i parametri di fluidità del suolo, profondità del canale e alcuni altri. poi sono stati risolti vari problemi, incl. furono calcolate le orbite di movimento di 700 pianeti minori del sistema solare, furono eseguiti ingombranti calcoli geodetici, ecc.

"BESM-1" è stato prodotto in un unico esemplare, la sua versione modificata era già chiamata "BESM-2". Successivamente, la parola "grande" nel nome della macchina è stata giustamente sostituita dalla parola "veloce". "BESM-1" è stata la prima macchina domestica ad alta velocità (8-10mila operazioni al secondo), la più veloce d'Europa, seconda solo all'americana IBM 701.

Un elemento importante di un computer è la memoria esterna. Gli inventori e i progettisti dei primi computer hanno provato di tutto, ma i nastri magnetici, le schede perforate e i nastri di carta perforata sono diventati la base memoria esterna per un paio di decenni.

La parola “computer” è da tempo saldamente radicata nel cervello anche dei segmenti più “oscuri” della popolazione. Cos'è questo, almeno oggi? schema generale Anche i Papuani della Nuova Guinea lo rappresentano, per non parlare degli abitanti della nostra vasta patria. Tuttavia, le frasi “processore russo” o “computer sovietico”, purtroppo, evocano una serie di associazioni specifiche. I dispositivi antidiluviani, ingombranti, deboli, scomodi e, in generale, la tecnologia domestica sono sempre motivo di sarcasmo e ironia. Sfortunatamente, poche persone sanno che l’URSS in certi momenti della storia della tecnologia informatica era “in vantaggio rispetto agli altri”. E troverai ancora meno informazioni sul moderno sviluppi interni in quest 'area.

"Non c'è nessun profeta nella sua patria"

L’Unione Sovietica è definita un paese che aveva una delle scuole scientifiche più potenti del mondo, non solo dai patrioti “lievitati”. Questo è un fatto oggettivo basato su analisi profonda sistema educativo da parte di esperti della British Association of Teachers. Storicamente, in URSS, è stata posta particolare enfasi sulla formazione di specialisti nel campo delle scienze naturali, ingegneri e matematici. A metà del XX secolo nel paese dei sovietici esistevano diverse scuole per lo sviluppo della tecnologia informatica e per loro non mancava personale qualificato. Decine di scienziati e ingegneri di talento hanno partecipato alla creazione vari sistemi macchine calcolatrici elettroniche.

Gli sviluppi sono stati effettuati in diverse direzioni contemporaneamente, dalla tecnologia informatica alte prestazioni prima di introdurre nuovi metodi di archiviazione dei dati. Qui possiamo anche notare il lavoro dell'eccezionale scienziato V.M. Glushkov, che per primo avanzò l'idea di creare un pianeta globale infrastruttura informativa, e la progettazione di computer altamente specializzati da parte di N.Ya. Matyukhin e M.A. Kartsev, e la creazione di architetture informatiche non tradizionali, incluso l'esclusivo computer "Setun" basato su logica ternaria, sviluppato sotto la guida di N.P. Brusnetsov.

Sergei Alekseevich Lebedev (1902-1974) è giustamente chiamato il fondatore dello sviluppo della tecnologia informatica nell'Unione Sovietica: sotto la sua guida furono sviluppati 15 tipi di computer, dai più semplici computer a tubi ai supercomputer su circuiti integrati.

L'alba di una nuova era

I primi esemplari di computer elettronici furono creati più o meno nello stesso periodo negli Stati Uniti e in Gran Bretagna. Poco dopo, i computer apparvero in URSS. Naturalmente, gli scienziati sovietici sapevano che tale tecnologia esisteva già in Occidente, ma, come ogni altra informazione trapelata in Russia durante il periodo guerra fredda, questi dati erano molto scarsi e poco chiari. La maggior parte delle informazioni proveniva da ufficiali dell’intelligence, ma a quei tempi la loro priorità era lo spionaggio militare e la ricerca nel campo delle armi nucleari. Erano interessati solo ai computer perché erano sotto il controllo del complesso militare-industriale americano ed erano rigorosamente classificati. Pertanto, dire che la tecnologia informatica sovietica è stata copiata dai modelli occidentali non è altro che un'insinuazione. E di che tipo di "campioni" possiamo parlare se i modelli computerizzati esistenti a quel tempo occupassero due o tre piani e solo una cerchia molto ristretta di persone vi avesse accesso? Il massimo da cui le spie domestiche potevano ottenere erano informazioni frammentarie documentazione tecnica e trascrizioni di convegni scientifici.

Alla fine degli anni '40 nell'URSS si formarono le principali scuole scientifiche, creando computer di prima e seconda generazione, apparvero i primi progetti e la loro attuazione pratica. Questo è il Penza Research Institute of Mathematical Machines, sotto la guida di B.I. Rameev, impegnato nello sviluppo della tecnologia informatica universale scopo generale. Questa è la scuola di I.S. Brook, sotto la cui guida furono creati computer piccoli e di controllo. E, naturalmente, la squadra dell'eccezionale scienziato accademico S.A. Lebedev, che è il fondatore dei computer centrali nel nostro paese.

Fu sotto la guida di Lebedev che nacque l'elettronica universale calcolatrice- il primo in Europa.

MESM E BESM

In URSS, si sapeva della creazione da parte degli americani nel 1946 della macchina ENIAC, il primo computer al mondo con tubi elettronici come base dell'elemento e automatico controllato dal programma. Alla fine del 1948 Lebedev iniziò a lavorare sulla sua macchina. Un anno dopo è stata sviluppata l'architettura (praticamente da zero, senza alcun prestito), così come gli schemi dei singoli blocchi. Nel 1950 il computer fu installato in tempi record con soli 12 ricercatori e 15 tecnici.

Lebedev chiamò la sua idea "Piccola macchina informatica elettronica", o MESM. Il “bambino”, composto da seimila tubi a vuoto, occupava un’intera ala di un edificio a due piani. In realtà, questo fu solo il primo pallone di prova nella creazione di computer sovietici, si potrebbe dire un modello (a proposito, la lettera "M" nell'abbreviazione "MESM" originariamente significava "modello"). Tuttavia, la potenza di calcolo di questa macchina si è rivelata immediatamente richiesta: intere code di matematici si sono messe in fila con vari problemi, la cui soluzione richiedeva un computer ad alta velocità.

Durante la creazione del MESM sono stati utilizzati tutti i principi fondamentali della creazione di computer, come la presenza di dispositivi di input e output, la codifica e la memorizzazione dei programmi in memoria, esecuzione automatica calcoli basati su un programma memorizzato in memoria, ecc. Infine, era un computer basato sulla logica binaria, utilizzata ancora oggi nell'informatica (l'ENIAC utilizzava il sistema decimale).

La piccola calcolatrice elettronica è stata seguita da una grande: BESM-1. Lo sviluppo fu completato nell'autunno del 1952, dopo di che Lebedev divenne membro a pieno titolo dell'Accademia delle scienze dell'URSS.

IN nuova autoÈ stata presa in considerazione l'esperienza nella creazione del MESM ed è stata applicata una base di elementi migliorata. Il computer aveva una velocità di 8-10mila operazioni al secondo (contro solo 50 operazioni al secondo del MESM), i dispositivi di memorizzazione esterni erano realizzati sulla base di nastri magnetici e tamburi magnetici. Un po' più tardi, gli scienziati sperimentarono dispositivi di memorizzazione utilizzando tubi di mercurio, potenzialioscopi e nuclei di ferrite.

Se in URSS si sapeva poco dei computer occidentali, in Europa e negli Stati Uniti circa Computer sovietici non sapeva praticamente nulla. Pertanto, il rapporto di Lebedev su convegno scientifico a Darmstadt divenne una vera sensazione: si è scoperto che BESM-1, assemblato in Unione Sovietica, è il massimo computer produttivo in Europa e uno dei più potenti al mondo.

I primi computer dell'Unione funzionavano senza sosta. Matematici, progettisti, scienziati termonucleari e moltissimi altri specialisti richiedevano calcoli ultraveloci.

Il risultato ulteriori lavori Il team sotto la guida di Lebedev ha iniziato lo sviluppo e il miglioramento del BESM-1. È stato creato un modello seriale del supercomputer M-20, che ha eseguito fino a 20mila operazioni al secondo. Inoltre, sono stati sviluppati diversi modelli di computer con prestazioni più elevate appositamente per le esigenze dei militari, anche per il Centro di controllo spaziale.

L’anno 1958 fu un’altra pietra miliare importante, anche se poco conosciuta, nello sviluppo della tecnologia informatica. Sotto la guida di V.S. Burtsev, uno studente di Lebedev, il complesso, che consisteva di diversi veicoli M-40 e M-50 (profonda modernizzazione dell'M-20), compresi quelli situati su una piattaforma mobile, fu unito tra loro in rete senza fili, operando a distanze fino a 200 km. Allo stesso tempo, è ufficialmente considerato il primo al mondo rete di computer Cominciò a funzionare solo nel 1965, quando furono collegati i computer TX-2 del Massachusetts Institute of Technology e i computer Q-32 della SDC Corporation di Santa Monica.

Seconda generazione

Alla fine degli anni '50 (con un grave ritardo rispetto agli Stati Uniti), si era affermata l'URSS produzione seriale transistor, che sono diventati la base di un nuovo elemento base del computer invece di lampade ingombranti e inaffidabili. Le prime macchine a semiconduttore furono BESM-3M e BESM-4. È vero, hanno copiato quasi completamente l'architettura dell'M-20, l'unica differenza era nell'uso dei transistor invece delle lampade.

Il primo veicolo a tutti gli effetti della seconda generazione fu il BESM-6. Questa macchina aveva una velocità record per quel tempo: circa un milione di operazioni al secondo. Molti principi della sua architettura e organizzazione strutturale divennero una vera rivoluzione nella tecnologia informatica di quel periodo e, di fatto, erano già un passo verso la terza generazione di computer.

BESM-6 ha implementato la stratificazione della RAM in blocchi che hanno consentito il recupero simultaneo di informazioni, consentendo di aumentare notevolmente la velocità di accesso al sistema di memoria. Per la prima volta è stato introdotto il metodo del buffering delle richieste, è stato creato il prototipo di una moderna memoria cache e sistema efficiente multitasking e accesso dispositivi esterni e molte altre innovazioni, alcune delle quali sono ancora in uso oggi. Il BESM-6 si è rivelato un tale successo che è stato prodotto in serie per 20 anni e ha funzionato efficacemente in varie agenzie e istituzioni governative.

Conquista dell'Elbrus

La fase successiva fu il lavoro sulla creazione di supercomputer, la cui famiglia si chiamava "Elbrus". Questo progetto è stato avviato da Lebedev e dopo la sua morte è stato diretto da Burtsev.

Primo multiprocessore complesso informatico Elbrus-1 è stato lanciato nel 1979. Comprendeva 10 processori e aveva una velocità di circa 15 milioni di operazioni al secondo. Questa macchina era diversi anni avanti rispetto ai principali modelli di computer occidentali. Elbrus-1 è stato il primo al mondo a implementare il cosiddetto sistema multiprocessore simmetrico memoria condivisa, il cui principio è utilizzato ancora oggi nei moderni supercomputer.

"Elbrus" ha generalmente introdotto una serie di innovazioni rivoluzionarie nella teoria dei computer. Si tratta della superscalarità (elaborazione di più istruzioni in un ciclo di clock), dell'implementazione della programmazione sicura con tipi di dati hardware, del pipelining (elaborazione parallela di più istruzioni), ecc. Tutte queste funzionalità sono apparse per la prima volta nei computer sovietici. Un'altra differenza principale tra il sistema Elbrus e quelli simili prodotti nell'Unione in precedenza è la sua attenzione ai linguaggi di programmazione alto livello. Linguaggio di base("Autocode Elbrus El-76") è stato creato da V. M. Pentkovsky, che in seguito divenne il capo architetto dei processori Pentium.

Nuovi tempi, nuove realtà

Da tutto quanto sopra, si può avere l'impressione che la storia della tecnologia informatica sovietica sia una serie di vittorie e conquiste epocali. Tuttavia non lo è. Gli ingegneri, gli scienziati e i progettisti che hanno creato i computer nell'URSS, ovviamente, sono stati fatalmente sottovalutati sia dalla storia in generale che dal loro stato natale in particolare. Il principale cliente del computer era il complesso militare-industriale con i suoi compiti specifici, e da esso nacquero molti geni soluzioni tecniche ed esempi davvero eccezionali di tecnologia informatica. Ma, sfortunatamente, si trattava spesso di macchine altamente specializzate e i requisiti imposti dallo Stato ai computer erano di natura dichiarativa.

La transizione del Paese verso una nuova era si è completamente trasformata in un terribile incubo per istituti di ricerca e scienziati. Il lavoro dei team coinvolti nello sviluppo della tecnologia informatica si è effettivamente interrotto per diversi anni. Molti scienziati andarono all'estero, dove i loro talenti servirono a svilupparsi informatica altri paesi.

Secondo Keith Diffendorf, redattore della newsletter Microprocessor Report, Pentkovsky ha portato con sé un patrimonio di esperienza e tecnologie avanzate sviluppate in Unione Sovietica, compresi i principi fondamentali delle architetture moderne come SMP (symmetric multiprocessing), superscalare ed EPIC (Explicitly Parallel Codice di istruzione - codice con parallelismo esplicito delle istruzioni) architettura. Sulla base di questi principi, nell’Unione venivano già prodotti i computer, mentre negli Stati Uniti queste tecnologie erano solo “aleggianti nella mente degli scienziati”.

Ma la storia non tollera il congiuntivo, quindi è successo come è successo, e oggi il mondo usa i Pentium anziché l'Elbrus.

Tuttavia, non tutto è perduto. La tecnologia informatica è ancora in fase di sviluppo in Russia. Le informazioni su di loro sono frammentarie e contraddittorie. Pertanto, molte copie sono già state rotte attorno a Elbrus, che continua la sua storia.

Ad entusiasmare il pubblico è stato l’articolo dello stesso Keith Diffendorff “The Russians Are Coming”, pubblicato nel 1999, in cui elogiava lo sviluppo Compagnia russa MCST (Centro di Mosca per le tecnologie SPARC), creato sulla base dei dipartimenti dell'Istituto di meccanica di precisione e informatica intitolato a S. A. Lebedev. Riguarda sul microprocessore Elbrus-2000.

Di base caratteristica distintiva Questo prodotto offre la più profonda parallelizzazione delle risorse fino ad oggi per l'esecuzione simultanea delle istruzioni. In generale, ci sono molte ambiguità e contraddizioni in questo sviluppo. Versione ufficiale afferma che MCST non disponeva di fondi sufficienti per realizzare il progetto. Allo stesso tempo, le caratteristiche intriganti del processore non realizzato hanno entusiasmato le menti del consiglio di amministrazione di Intel. Così, nel 2002, Boris Babayan (il capo del team di sviluppo) in un'intervista con ExtremeTech affermò che "con standard tecnologici di 0,1 micron, il processore avrà una frequenza di clock di 3 GHz e fornirà prestazioni di circa 500 SPECint95 e 1200 SPECfp95." D'accordo, nel 2002 frequenza dell'orologio a 3 GHz non poteva fare a meno di attirare l'attenzione. E gli indicatori di prestazione dichiarati sono sorprendenti. Non è noto quanto siano accurate queste informazioni, ma presto Intel Corporation stipulò un accordo con la società Elbrus MCST e annunciò l'iscrizione dei propri dipendenti al proprio staff.

Tuttavia, la storia di Elbrus non è finita qui. È apparso il 27 ottobre 2007 informazioni ufficiali che il microprocessore russo Elbrus E3M ha superato i test di stato. La parte più intrigante è la seguente: “Secondo architettura, logica e soluzioni software Il complesso informatico Elbrus-3M1 è al livello del mondo moderno e in una serie di soluzioni lo supera." Si afferma che in termini di prestazioni assolute nuovo processore L'EZM è in media simile ad un Pentium 4 con una frequenza di 2 GHz. Per quanto riguarda le prestazioni architetturali, il nuovo sviluppo supera di 2,5 volte il famoso Itanium e di 6,5 volte Pentium 4 e Xeon.

Come al solito, il tempo dirà quale sarà il destino futuro di Elbrus.

Il 4 dicembre 1948, il Comitato di Stato del Consiglio dei Ministri dell'URSS per l'introduzione della tecnologia avanzata nell'economia nazionale registrò con il numero 30 10475 l'invenzione di un computer elettronico digitale da parte di I. S. Brook e B. I. Rameev.

Nella letteratura scientifica e tecnica sovietica, il termine “informatica” è apparso nel 1968, e nelle scuole il corrispondente disciplina accademica apparso nel 1985.

All'inizio del 1947, ascoltando i programmi della BBC, B.I. Rameev venne a sapere che il computer ENIAC era stato creato negli Stati Uniti e decise di lavorare su questo nuovo campo della scienza e della tecnologia. Su raccomandazione di A.I. Berga B.I. Rameev si è rivolto al membro corrispondente dell'Accademia delle scienze dell'URSS I.S. Brook e nel maggio 1948 fu accettato come ingegnere progettista presso il Laboratorio di sistemi elettrici dell'Istituto per l'energia dell'Accademia delle scienze dell'URSS.

Già nell'agosto 1948 I.S. Brook e B.I. Rameev ha presentato il primo progetto in URSS, "Macchina elettronica digitale automatica". Conteneva una descrizione diagramma schematico macchine, le operazioni aritmetiche sono definite in sistema binario notazione, controllo del funzionamento della macchina dal sensore del programma principale, che legge il programma registrato su un nastro perforato e garantisce che i risultati vengano emessi sullo stesso nastro e che i numeri risultanti vengano nuovamente immessi da esso nella macchina per i calcoli successivi . Continua collaborazioni con I.S. Brook BI Rameev fallì a causa del fatto che all'inizio del 1949 fu nuovamente arruolato nell'esercito come specialista radar che lavorava presso l'Istituto centrale di ricerca n. 108 sotto A.I. Berg, e fu iscritto come insegnante in una scuola di sottomarini in Estremo Oriente.

All'inizio del 1950, sulla base dello stabilimento SAM di Mosca, fu creato l'SKB-245, a cui fu affidata la creazione di computer digitali. BI è stato invitato alla posizione di capo di uno dei laboratori SKB-245. Rameev, tornato dall'esercito su richiesta del ministro dell'ingegneria meccanica e della costruzione di strumenti dell'URSS P.I. Parshina. Allo stesso tempo, il ministro ha firmato una dichiarazione di sua responsabilità personale per le attività di B.I. Rameev, richiesta dalle regole per lo svolgimento di ricerche segrete, che in quegli anni si applicavano allo sviluppo dei computer.

BI. Rameev ha proposto un progetto preliminare della macchina, utilizzando una serie di idee che aveva precedentemente avanzato insieme a I.S. Ruscello. Questo progetto è stato approvato Consiglio tecnico SKB-245 è stata la base per la macchina Strela, il primo computer padroneggiato nella produzione industriale nell'URSS. In qualità di vice capo progettista di Strela B.I. Rameev ha partecipato alla creazione della macchina nel suo insieme. Sotto la sua guida e con la sua diretta partecipazione furono sviluppati il ​​dispositivo aritmetico della macchina e la memoria su un tamburo magnetico. Decisione sulla scelta dell'elemento base per tubi a vuoto(e non sul relè) è stato proposto da B.I. Rameev.