ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ЭУМ М-4

Система счисления — двоичная, с фиксированной запятой, 23 разряда Скорость работы — 50 тыс. операций сложения или вычитания в секунду; 15 тыс. операций умножения в секунду; 5,2 тыс. операций деления или извлечения квадратного корня в секунду; средняя скорость в режиме универсального счета — 10–15 тыс. операций в секунду.

Объем внутренней памяти: оперативная память — 1024 24-разрядных числа; постоянная память — 1024 23-разрядных числа.

Ввод информации — с перфоленты со скоростью 45–50 чисел в секунду.

Вывод информации — на устройство БП-20 со скоростью 42 слова в секунду.

В качестве элементной базы использовались транзисторы П14, П15, П16, П203, диоды Д2, Д9, Д12 и некоторые другие. Оперативная и постоянная памяти строились на ферритовых сердечниках, в качестве генераторов тока в этих ЗУ использовались радиолампы (всего около 100 штук).

Главный конструктор машины М. А. Карцев, старший конструктор В. В. Белынский.

Участники разработки: ст. научн. сотрудник, д-р. физ. — мат. наук А. Л. Брудно, научный сотрудник, канд. физ. — мат. наук Е. В. Гливенко, научный сотрудник, канд. физ. — мат. наук Д. М. Гробман, ст. научн. сотрудник, канд. техн. наук Ю. В. Поляк; ведущие инженеры Г. И. Танетов, Н. А. Дорохова, Л. В. Иванов, Р. П. Шидловский, Е. Н. Филинов; инженеры: Ю. Н. Глухов, А. Н. Чернов, Л. Я. Чумаков, Ю. В. Рогачев, И. З. Блох, Р. П. Макарова, В. П. Кузнецов, Е. С. Шерихов; конструкторы: Е. И. Цибуль, Ю. И. Ларионов, В. Ф. Сититков, Ю. А. Шмульян.

На различных этапах разработки и настройки принимало участие от 10 до 40 человек научных сотрудников, инженеров, конструкторов, техников и лаборантов ИНЭУМ.

ЭВМ М-4М

Разрядность — 29 двоичных разряда.

Объем внутренней памяти: постоянная память — 819–16 384 слова, оперативная память — 4096–16 384 слова.

Быстродействие — 220 тыс. операций в секунду.

Скорость ввода-вывода при межмашинном обмене — 3125 29-разрядных слов в секунду или 6250 14-разрядных слов в секунду.

Ввод с перфоленты — 500 строк в секунду.

Вывод на печать (БП-20) — 10–12 строк в секунду.

ЭВМ М-10

Среднее быстродействие — 5 млн операций в секунду.

Быстродействие на малом формате (16 разрядов) — около 10 млн операций в секунду.

Общий объем внутренней памяти — 5 млн байт.

Первый уровень — оперативная 0,5 млн байт; постоянная 0,5 млн байт.

Второй уровень — 4 млн байт.

Пропускная способность мультиплексного канала — более 6 млн байт в секунду (при одновременной работе 24 дуплексных направлений связи).

Емкость буферной памяти мультиплексного канала — более 64 тыс. байт.

Система прерывания программ — 72-канальная, с 5 уровнями приоритетов.

Показатели надежности:

• коэффициент готовности — не менее 0,975;

• время (среднее) безотказной работы — не менее 90 часов.

Степень унификации: коэффициент повторяемости — 346, коэффициент применяемости — 46 %.

Обеспечивается одновременная работа восьми пользователей на восьми математических пультах.

Математическое обеспечение машины М-10 включает: операционную систему, обеспечивающую разделение времени и оборудования, диалоговый режим одновременной отладки до 8 независимых программ и мультипрограммный режим автоматического прохождения до 8 независимых задач; систему программирования, включающую машинно-ориентированный язык АВТОКОД и проблемно-ориентированный язык АЛГОЛ-60, соответствующие трансляторы и средства отладки; библиотеку типовых и стандартных программ; диагностические программы; программы контроля функционирования (тесты).

Основные особенности машины

Машина М-10 содержит две линии арифметических процессоров. За один машинный такт одновременно выполняются операции с фиксированной и плавающей запятой, а также целочисленные операции:

• над 16 парами 16-разрядных чисел;

• над 8 парами 32-разрядных чисел;

• над 4 парами 64-разрядных чисел;

• над 2 парами 128-разрядных чисел.

Предусмотрены также векторные операции. Например, за 1 такт может быть произведено вычисление скалярного произведения векторов (в каждой линии процессоров — сумма произведений до 8 пар 16-разрядных или до 4 пар 32-разрядных чисел и, если необходимо, суммирование с результатом аналогичной операции, выполненной в предыдущем такте).

Одновременно с получением результатов основных операций в обеих линиях арифметических процессоров вырабатываются до 5 строк булевых переменных (признаки переполнения, признаки равенства результатов нулю, знаки результатов и т. д.). Специальный процессор, работающий одновременно с арифметическими процессорами, может выполнять логические операции над строками булевых переменных. В свою очередь, строки булевых переменных могут использоваться как маски для линий арифметических процессоров.

Адресация памяти осуществляется в 2 ступени: сначала формируется математический адрес путем суммирования содержимого базового регистра с 22-разрядным смещением: затем с помощью аппарата дескрипторных таблиц математический номер листа (старшие разряды математического адреса) подменяются физическим номером листа, при этом получается физический адрес. В качестве базовых и индексных используются 16 специальных регистров. Каждый пользователь имеет доступ к виртуальной памяти в 8 мегабайт, адресуемый с точностью до полуслова. К аппарату формирования физических адресов имеет доступ только операционная система; с этим аппаратом совмещен также аппарат защиты памяти.

Организация оперативной памяти позволяет за одно обращение выбирать от 2 до 64 байт одновременно, начиная от произвольного адреса.

Ю. В. Рогачев. Биографическая справка

Рогачев Юрий Васильевич родился 18 августа 1925 года в Калининской области. В январе 1943 года был призван в Советскую Армию и направлен на Дальний Восток. В 1945 году принимал участие в войне с Японией. В 1946 году окончил курсы военных радиотехников и до 1950 года занимался обслуживанием и ремонтом радиоаппаратуры в войсках. После демобилизации в июне 1950 года поступил на работу к И. С. Бруку в лабораторию электросистем Энергетического института АН СССР им. Г. М. Кржижановского. Принимал участие в работах по созданию одной из первых ЭВМ — машины М-1. В 1952 году поступил учиться на радиотехнический факультет Московского энергетического института (МЭИ). После окончания МЭИ в марте 1958 года вернулся (по распределению) в тот же коллектив, ставший к этому времени самостоятельной организацией — Институтом электронных управляющих машин (ИНЭУМ). Работал инженером, старшим инженером, старшим конструктором, руководителем лаборатории. Принимал участие под руководством М. А. Карцева в создании машин М-4 и М-4М.

Юрий Васильевич Рогачев, 1980-е годы

Разработка системы логических элементов, внедренная в одну из первых серийных транзисторных ЭВМ М-4М, явилась основой кандидатской диссертации, которую Ю. В. Рогачев успешно защитил в 1967 году.

С 1967 года — главный инженер созданного на базе отдела спецразработок ИНЭУМа Научно-исследовательского института вычислительных комплексов (НИИВК). Принимал участие в создании вычислительных машин М-10, М-10М, М-13 и построении вычислительных комплексов на их основе в качестве заместителя главного конструктора, а с 1983 года — в качестве главного конструктора. В 1977 году за разработку машины М-10 в составе коллектива присуждена Государственная премия СССР.

С 1983 года — директор Научно-исследовательского института вычислительных комплексов. Награжден орденами Отечественной войны, Трудового Красного Знамени, «Знак Почета». В настоящее время пенсионер. Передал автору многочисленные архивные документы (в копии), освещающие жизнь и творчество М. А. Карцева.

Опыт внедрения «Эльбрус-1»

Борис Александрович Андреев

(письмо Ю. Ревичу от 23.04.2012 г.)

От составителя

Я решил включить это письмо именно в этот очерк о М. А. Карцеве, хотя значительная его часть посвящена описанию мытарств эксплуатационщиков при установке ЭВМ «Эльбрус-1» разработки ИТМ И ВТ. С. А. Лебедев не виноват в том, что его ученики не смогли как следует наладить серийный выпуск замечательной в своей задумке машины «Эльбрус». Зато в ее сравнении с карцевскими М-10 и М4-2М очень хорошо видно, насколько был высоким уровень разработок коллектива, возглавляемого М. А. Карцевым. Публикуется с разрешения автора.

Уважаемый Юрий Всеволодович Ревич, в своей статье [6.4] Вы пишете: «„Эльбрус“ так и остался в истории единственным примером конкурентоспособных отечественных разработок после 1970-х годов». Позвольте рассказать Вам, как под моим руководством запускался первый и единственный в Ленинграде 2-х процессорный МВК «Эльбрус-1».

В 1982 году я работал в должности зам. главного инженера подразделения «Объект 6» в Ленинградском производственно-техническом предприятии, которое, в частности, занималось разработкой программного обеспечения для управляющих ЭВМ, входивших в состав супер РЛС комплексов. МВК «Эльбрус-1» и предназначался для управления одной из таких РЛС. Он и ставился на нашем предприятии для предварительной разработки рабочей программы.

Поскольку я в единственном лице разрабатывал планировку помещений для установки оборудования «Эльбрус-1» и лично разрабатывал всю систему энергообеспечения вплоть до шкафов управления агрегатами ПСЧ-50, обеспечивавшими «Эльбрус-1» электропитанием 220 В/400 Гц, а также проектировал систему трубопроводов водяного охлаждения «Эльбруса», я тщательно изучил руководящие технические мероприятия (РТМ) ИТМ и ВТ в части применяемых для этого материалов. В РТМ категорически запрещалось применять в системе водяного охлаждения латунную арматуру и красномедные трубы, а вентили и краны из нержавеющей стали на давление меньше 25 атмосфер в СССР практически не выпускались. Каково же было наше удивление, когда в секции охлаждения в первых пришедших стойках «Эльбруса» мы увидели и латунную арматуру, и красномедные трубы. Казалось бы — проблема решена, но она вылезла через год эксплуатации, когда из-за электрохимической коррозии на дистиллированной воде стали выходить из строя алюминиевые теплообменники, встроенные в шкафы «Эльбруса» из-за появившихся в них дыр. Кстати, ресурс указанных теплообменников равнялся 500 часам. Как же можно было в такую дорогостоящую (22 млн рублей) ЭВМ вставлять такие теплообменники? Но это были пока еще цветочки, ягодки нас ждали впереди.

Наконец установили все шкафы, раскатали кабельное хозяйство и попытались включить «Эльбрус». Не тут-то было. Оказалось, у «Эльбруса» отсутствует центральный пульт (который так и не появился, ну, не смогли в ИТМ и ВТ его разработать). Соединители в шкафах для подключения пульта есть, а пульта нет. Ну разобрались, какие контакты надо замкнуть, чтобы разрешить включение питания, перемкнули их канцелярскими скрепками (я не шучу, ответных-то частей соединителей нет) и начали наладку.

Первое, что выяснилось, никакой постоянной памяти в «Эльбрусе» нет, и чтобы его оживить, необходимо закачать в оперативную память с перфоленты нечто в виде BIOS. А перфолента бумажная, от частого использования рвется. Да и выполнена она была в коде, который устройство подготовки данных ЕС ЭВМ, поставляемое с «Эльбрусом», не поддерживает (код более старого ГОСТ). Пришлось мне бегать по Питеру в поисках пластмассовой перфоленты.

Наконец аппаратные тесты прошли, пора ставить операционную систему. Поехал я в ИТМ и ВТ договариваться о ее поставке. Тут-то меня и огорошили. Ты, говорят, мужик, заводи у себя журнал изменений и отступлений и, либо у тебя «Эльбрус» соответствует электрическим схемам и не работает, либо ты в соответствии со своим пониманием переделываешь электрические схемы, и «Эльбрус» худо-бедно начинает работать. Наш комплект «Эльбруса» имел заводской номер 22. От него, кстати, отказался академик Харитон, иначе не видеть бы нам его, как своих ушей. И везде, где стоял такой «Эльбрус», его ковыряли как кому придется. Загорский завод вконец потерял контроль над схемотехническим решением выпущенных. Пару раз на моей памяти они (загорчане) пытались объявить какой-то комплект «Эльбруса» эталонным, и произвести доработку всех выпущенных «Эльбрусов» к единой схемной реализации, но у них так ничего и не вышло.

Перейдем теперь к операционной системе. В ИТМ и ВТ мне было заявлено, что для того, чтобы установить операционную систему, необходимо привезти в ИТМ и ВТ мастер-диски дисководов, установленных у нас. Они у себя в ИТМ и ВТ отберут наиболее близкий мастер-диск по юстировочным параметрам, а мы у себя отюстируем дисководы по этому отобранному мастер-диску и можем приезжать со стандартным пакетом дисков для закачки на него операционной системы.

Во всех нормальных ЭВМ операционная система поставляется на магнитной ленте. В составе МВК «Эльбрус-1» было аж 8 лентопротяжек ЕС ЭВМ, но для них не был написан, как теперь говорится, драйвер, и они стояли в зале мертвым грузом.

Теперь скажем пару слов о накопителях на магнитных барабанах. Поначалу я никак не мог понять, откуда в ЭВМ 4-го поколения появляются магнитные барабаны, когда весь мир давно от них отказался. И вот, после долгих размышлений, я выскажу свою гипотезу. В ИТМ и ВТ был отдел накопителей на магнитных барабанах и, чтобы его не разгонять, ему поручили поучаствовать в разработке ЭВМ 4-го поколения. Мы, как всегда, идём своим путём.

У нашего предприятия были весьма тесные связи с Загорским электромеханическим заводом (ЗЭМЗ), одним из лучших заводов электроники в Союзе, так вот руководство завода в частных беседах весьма нелестно высказывалось о выпускаемых им «Эльбрусах», а в это время у них в течение 5-ти лет лежала документация на ЭВМ М-13 разработки М. А. Карцева, которая должна была стать сердцем Красноярской РЛС. Таким образом, можно сказать, макет МВК «Эльбрус-1», который выпускал ЗЭМЗ в угоду ИТМ и ВТ, стал причиной, по которой не была построена Красноярская РЛС (это мое личное мнение).

Вся убогость и халтурность МВК «Эльбрус-1» особенно контрастировала по сравнению с ЭВМ М-10 М. А. Карцева, которая стояла в 50-ти метрах у нас на предприятии. Это, кстати, было единственное место в СССР, где обе советские суперЭВМ стояли бок о бок и могли нами сравниваться.

Хочу добавить несколько слов по поводу МВК «Эльбрус-2». По моим сведениям три 10-процессорных МВК «Эльбрус-2» были использованы как управляющие ЭВМ в РЛС ПРО «Дон» под Москвой в Софрино. Мне лично неизвестно, как это удалось, но разработчики из РТИ им. академика Минца добились, чтобы ИТМ и ВТ сделали-таки из «Эльбруса-2» управляющие ЭВМ, тем более, что их прежние разработки РЛС использовали управляющие ЭВМ, разработанные М. А. Карцевым, и они знали, как должны работать управляющие ЭВМ.

Теперь несколько слов насчет ЭВМ М4-2М, год начала выпуска которой — 1964 и год прекращения выпуска — 1984. С 1971 года я лично принимал участие во вводе в эксплуатацию 9-ти этих ЭВМ сначала как инженер, а затем как руководитель пуско-наладочной бригады. Эти ЭВМ были заменены на компьютеры IBM PC к середине 2000 годов. Причем замена была произведена не переписыванием боевых программ, а созданием на IBM PC эмулятора команд ЭВМ М4-2М и загрузкой в IBM PC программ в кодах М4-2М. Дело в том, что архитектура ЭВМ М4-2М предвосхищала архитектуру IBM PC, и это в 1963 году!

Отдельно хочется сказать о последовательном синхронном шлейфе с пропускной способностью 100 Кбит/с ЭВМ М4-2М. Эта синхронная сеть разбивалась на 64, 128 или 256 каналов по 16 разрядов, и все устройства РЛС были синхронно привязаны к своим каналам и принимали или передавали в ЭВМ М4-2М соответствующую информацию в двоичном коде. Таким образом, это была одна из первых, если вообще не первая промышленная сеть обмена информацией между ЭВМ. Кстати, РЛС СПРН «Днепр» на базе ЭВМ М4-2М были полностью автоматическими, то есть обслуживающий персонал только наблюдал за работой РЛС, и все данные о ее работе автоматически пересылались на командный пункт в подмосковный Солнечногорск.

Отсюда можно сделать вывод, что ЭВМ М4-2М за свою долгую жизнь достойна Книги рекордов Гиннесса.