В данной статье описывается компьютер М-1 созданный в лаборатории Электросистем Энергетического института АН СССР в 1951 году и предпринята попытка восстановить одну из программ.
Ключевые слова: история, компьютер, программирование
This article describes computer M-1 created in the Laboratory of Electrical Systems of the Energy Institute of the USSR Academy of Sciences in 1951 and attempted to restore one of the programs.
Key words: history, computer, programming
В Российской историографии пока мало работ по первым советским компьютерам, а которые есть, — описывают их очень недостаточно подробно.
АЦВМ М-1 очень интересная со многих сторон ЭВМ. Начиная с того что руководитель разработки И. Брук совместно с тогда инженером Б. Рамеевым разработал в августе 1948 года первый проект компьютера [1, c.1] и получил 4 декабря 1948 первое авторское свидетельство на изобретение [2, c.1]. Разработка была полностью оригинальная, хотя и базировалась, как и положено научной работе, на передовых идеях зарубежных предшественников, так как советских предшественников у этой работы не было.
Если бы этот проект был реализован до 21.07.47 года, до того как была запущена манчестерская SSEM, то эта вычислительная машина была бы самой передовой в мире.
Кроме авторского свидетельства№ 10475 от 4.12.1948 на ЭВМ. И. Брук и Б. Рамеев подавали и другие патентные заявки, внесшие весомый вклад в развитие информатики. В том числе передовые:
Память ЭВМ на ферро магнитных кольцах: Магнитное бесконтактное реле 14/06/1948 И. Брук, Б. Рамеев заявка № 381506 (опубликовано 31/12/1949 № 78060)
В других авторских свидетельствах в место ламповых диодов предлагались полупроводниковые диоды, что положительно повлияло мировую схемотехнику.
По завершению работ в декабре 1951 года, рабочая ЭВМ Брука-Матюхина значительно отличалась от исходного проекта 1948 года. М-1 была принята комиссией в опытную эксплуатацию 15 декабря 1951 года на 10 дней раньше, чем ЭВМ МЭСМ-1 Лебедева, выиграв не гласное, соревнование этих двух проектов. Однако М-1 проиграла МЭСМ-1 промежуточные этапы, такие как первый пуск сумматора МЭСМ, ноябрь 1950 года и отчет комиссии по этому промежуточному этапу 4.01.1951 года.
Рис. 1. Стойка М-1
Рис. 2. Распечатка программы квадратов чисел
Рис. 3. Немецкий телетайп
Технические характеристики:
Система счисления: двоичная, 25 разрядов в машинном слове.
Быстродействие: 15–20 операций в секунду над 25-разрядными словами.
Память: 256 слов на магнитном барабане, 256 слов на электростатических трубках.
Система команд: двухадресная.
Элементная база: 730 электровакуумных ламп; немецкие купроксные выпрямители, полученные по репарациям.
Потребляемая мощность: 8 кВт.
Занимаемая площадь: 4 м².
Конструкция М-1 достаточно описана в разных источниках [3, c.1], но важнейшая часть компьютерной системы, программирование, практически нигде не описана, в описании программирования М-1 основная новизна этой работы. В работе описана система команд ЭВМ, а также программы суммирования и вычисления квадрата числа, которые были тестовыми.
Структура машины М-1 в общем была классической: устройство ввода и вывода, арифметическое устройство, устройство управления и память, на электронных трубках и магнитном барабане.
На этом классика кончается, архитектура команды очень оригинальная, даже не с чем сравнивать. Каждая инструкция состоит из двух частей по 25 бит, первая частичная инструкция и вторая частичная инструкция.
Инструкция в общем случае содержит 4 таких адреса: адреса двух чисел, над которыми должно быть произведено действие, адрес, по которому необходимо записать результат произведенного действия и адрес следующей инструкции. Кроме того, инструкция содержит указание, какую операцию нужно выполнять над данными числами (это указание записывается условно в виде 3-разрядного двоичного числа) и, как будет видно из дальнейшего, один двоичный разряд, необходимый для правильной расшифровки инструкции («шифр»). Таким образом, инструкция содержит вообще 4х8+3+1=36 двоичных разрядов и на одной образующей магнитного барабана, или на одной строке запоминающей трубки поместиться не может.
Поэтому инструкции разбиты на «частичные инструкции». Первая частичная инструкция имеет следующий вид:
|
Адрес первого числа |
Адрес второго числа |
Операция |
|
1–8 разряды |
10–17 разряды |
19–21 разряды |
Вторая частичная инструкция может быть составлена в одном из трех вариантов.
В простейшем случае она имеет вид (вариант А). Рассматривается в статье только он.
|
Адрес результата |
Адрес следующей инструкции |
Операция |
Шифр=1 |
|
1–8 разряды |
10–17 разряды |
19–21 разряды |
22 разр. |
«1» в разряде шифра обозначает, сто вторая частичная инструкция имеет указанный вид.
Система команд состоит из 7 команд:
|
№ |
Название |
19 разряд |
20 разряд |
21 разряд |
22 разряд |
|
1 |
Вычитание |
1 |
0 |
0 |
|
|
2 |
Деление |
0 |
1 |
0 |
|
|
3 |
Сложение |
1 |
1 |
0 |
|
|
4 |
Вывод на печать |
0 |
0 |
1 |
|
|
5 |
Останов |
1 |
0 |
1 |
|
|
6 |
Умножение |
0 |
1 |
1 |
|
|
7 |
Сравнение |
1 |
1 |
1 |
Программа вычисление квадрата числа
По адресу № 1 — число 1, а по адресу № 2 и № 3 сомножители в № 4 квадрат числа.
|
Адрес № |
Адрес 1 |
Адрес 2 |
Операция |
Шифр |
|
|
05 |
2 |
3 |
6 |
0 |
умножить |
|
07 |
4 |
8 |
6 |
1 |
записать |
|
08 |
4 |
9 |
4 |
0 |
печатать |
|
10 |
2 |
1 |
3 |
0 |
сложить |
|
12 |
2 |
13 |
3 |
1 |
записать |
|
13 |
3 |
1 |
3 |
0 |
сложить |
|
15 |
3 |
16 |
3 |
1 |
записать |
|
16 |
2 |
1 |
7 |
0 |
сравнить |
|
18 |
0 |
05 |
7 |
1 |
Если < то 5 |
|
19 |
0 |
0 |
5 |
0 |
стоп |
Разработчики М-1 кроме руководителя И. Брука были: Н.Матюхин, М. Карцев, Т. Александриди, А. Залкид, И. Коколевсий, Л. Журкин, Ю. Рогачев, Р. Шидловский, В. Белынский. Программист Ю. Шрейдер.
М-1 была с печатающим устройством в виде немецкого телетайпа с перфоленточным устройством. Программа набивалась на телетайпе с выводом на перфоленту. Набор шел восьмеричными числами одна ячейка памяти, восемь трех битовых символа. Набранная таким образом лента загружалась аппаратным загрузчиком в память ЭВМ. Данные могли выводиться как на перфоленту так и на печать в восьмеричном формате как на рис. 3. По описанию М-1 в декабре 1951 года печатаются восьмеричные цифры, хотя по проекту была аппаратная десятичная печать. Так было вероятно из-за спешки честолюбивого Брука. Однако для сторонних организаций М-1 стала применяться только с марта 1952 года, вероятно, что с этого времени М-1 работавшая до 1954 года уже печатала десятичные числа. Так как у М-2, которую уже тогда начали разрабатывать. В этом случае на печать выдавались шеснадцетиричные цифры по 4 бита. Числа программно преобразованные в двоично-десятичные, при печати в 16-ном формате получались десятичными.
Печать буквенных символов была невозможна, эта проблема в советских ЭВМ сохранилась надолго.
Выводы можно сделать такие, первый блин не комом, но с шероховатостями. Не случайно, как только началась работа сторонних пользователей, разработчики не только начали работу над новой машиной М-2, но и закончили ее разработку и изготовление менее чем за год, которая проработала 15 лет, а М-1 отключили через 3 года.
Литература:
- Брук И. С., Рамеев Б. И. Автоматическая цифровая вычислительная машина. Проект. Краткое описание. Лаборатория Электросистем Энергетического института АН СССР. –М.: август 1948.
- Рамеев Б. И., Брук И. С. Автоматическая цифровая вычислительная машина. Заявка № 365968 от 4 декабря 1948 г. на изобретение.
- Брук И. С., Александриди Т. М., Залкинд А. Б., Карцев М. А., Матюхин Н. Я., Журкин Л. М., Рогачев Ю. В., Шидловский Р. П. Автоматическая цифровая вычислительная машинаM-1. Отчёт. Лаборатория Электросистем Энергетического института АН СССР. М., 15 дек.1951 г.
