М-20 (электронно-вычислительная машина)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

M-20 — советская ламповая электронная вычислительная машина. Разработана в Институте точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ) и СКБ-245 под руководством С. А. Лебедева. Заместители главного конструктора — М. К. Сулим и М. Р. Шура-Бура, основные разработчики — П. П. Головистиков, В. Я. Алексеев, В. В. Бардиж, В. Н. Лаут, А. А. Соколов, М. В. Тяпкин, А. С. Федоров. Разработка была начата в 1955 году и завершена в 1958 году. ЭВМ выпускалась с 1959 по 1964 год на Казанском заводе математических машин и Московском заводе САМ, всего в Казани было выпущено 63 комплекта[1].

Основные технические характеристики и данные машины М-20[править | править вики-текст]

  • Элементная база: ~4500 электровакуумных ламп, ~35000 полупроводниковых диодов
  • Тактовая частота: 666,7 кГц (один импульс за примерно 1,5 мксек)
  • Система представления чисел: двоичная с учетом порядка (с плавающей запятой), 45 разрядов на код числа
  • Разрядность вводимых и выводимых десятичных чисел: до 9 разрядов
  • Разрядность в двоичной системе: 36 разрядов (мантисса), 7 разрядов (порядок числа), 1 разряд (знак числа), 1 разряд (признак числа)
  • Диапазон представления чисел: для нормализованных чисел от 2E-64 до 2E+63 (примерно от 10E-19 до 10E+19)
  • Точность вычислений: 10-11 десятичных знаков
  • Система команд: трехадресная с автоматическим изменением адресов
  • Система счисления для чисел при вводе в машину и выводе на печать: десятичная и восьмеричная
  • Система счисления для команд при вводе в машину и выводе на печать: восьмеричная
  • Разряды команды: 6 разрядов (код операции), 3 разряда (признаки адресов), 3 адреса по 12 разрядов (адреса операндов)
  • Скорость выполнения операций (оп/cек): однотактные (40000), сложение (~35000), умножение (~14500), деление(~7500), квадратный корень (~3600)
  • Быстродействие машины при автоматической работе: в среднем 20 тыс. операций в секунду
  • Внутренняя память: магнитное оперативное запоминающее устройство (МОЗУ)
  • Тип МОЗУ: на магнитных (ферритовых) сердечниках, время обращения - 6 микросекунд
  • Емкость МОЗУ: 4095 45-разрядных слов (1 ферритовый куб)
  • Адресация МОЗУ: 4096 слов. Нулевой адрес не используется, а при наличии его в коде команды в МОЗУ поступает машинный ноль.
  • Внешние запоминающие устройства: магнитный барабан (МБ), магнитная лента (МЛ)
  • Емкость накопителей (МБ): 12288 45-разрядных двоичных кодов (3 барабана по 4096 кодов в каждом)
  • Емкость накопителей (МЛ): 300000 45-разрядных двоичных кодов (4 магнитофона по 75000 кодов на каждом магнитофоне, плотность записи 1250 кодов/метр)
  • Скорость записи/записи (МБ): 5000 кодов в секунду
  • Скорость обмена (МБ): 6400 кодов в секунду (без времени поиска)
  • Скорость вращения (МБ): 25 оборотов в секунду
  • Скорость записи/записи (МЛ): 2500-3000 чисел в секунду
  • Скорость движения (МЛ): 2 метра в секунду
  • Устройства ввода: читающее устройство (ЧУ) с перфокарт, пульт управления (ПУ) машиной
  • Скорость ввода исходного материала с перфокарт: 1200 чисел в минуту
  • Ввод чисел и команд в машину: автоматический с ЧУ, ручной с пульта управления
  • Устройства вывода: электромеханическое быстродействующее печатающее устройство (БПУ), перфорирующее устройство (ПфУ)
  • Скорость вывода (БПУ): 1200 чисел в минуту (узкая бумажная лента шириной 80 мм, по одному числу в строке)
  • Скорость вывода (ПфУ): 500-600 чисел в минуту (перфокарты)
  • Перфокарты: 80-ти колонные
  • Буферный регистр (БР): дополнительная специальная секция на одном из МБ емкостью в 512 кодов для автономной печати или перфорации
  • Система контроля работоспособности машины: оперативный контроль и профилактический контроль
  • Оперативный контроль: с помощью тест-программ
  • Профилактический контроль: с помощью изменения режима работы схем
  • Режимы работы машины: автоматический (до останова), циклический (останов после каждой команды), одиночный (по управляющим синхроимпульсам)
  • Режимы работы МОЗУ: I (главный рабочий), II (наладка, тестирование, профилактика)
  • Дополнительное Запоминающее Устройство (ДЗУ): группа из 4-х клавишных регистров на ПУ(применяются для ввода информации в МОЗУ в режиме II)
  • Для обеспечения контроля надежности при чтении и записи применяется контрольное суммирование группы кодов
  • Занимаемая площадь: до 370 кв.м.
  • Потребляемая мощность: 50 кВт, не считая системы охлаждения
  • Электропитание: 3-фазное напряжение 220В/380В с частотой 50 Гц (частота 500 Гц вырабатывается для питания накальных цепей ЦВМ)
  • Система вентиляции и охлаждения: на входе в машину не выше 13 градусов по Цельсию, на выходе не выше 25 градусов по Цельсию
  • Размещение машины (5 залов): главный, устройства подготовки данных, генераторный, устройства охлаждения, лаборатория испытаний и ремонта
  • Системное Программное Обеспечение: тесты, комплексные тесты, контрольные задачи
  • Прикладное Программное Обеспечение: библиотека стандартных программ (БСП), интерпретирующая система версии 2 (ИС-2)
  • БСП: программы вычислений математических функций, ввода/вывода, преобразования форм представления (двоичная, восьмеричная и десятичная), отладки
  • Система Стандартных Программ (ССП): альтернативное название БСП
  • ИС-2: настраивающий загрузчик и библиотекарь для БСП (в абсолютных адресах)

Быстродействие[править | править вики-текст]

В неакадемических источниках[2][3] можно встретить утверждение, что на момент окончания разработки М-20 являлась самым быстрым компьютером в мире. По всей видимости, это мнение основывается на книге Б. Н. Малиновского[4], согласно которой «она была успешно принята Государственной комиссией с оценкой „самая быстродействующая в мире“». Данное утверждение, однако, не соответствует действительности: быстродействие М-20 составляло 20 тыс. операций в секунду, в то время как, например, IBM 704, выпускавшаяся с 1954 года (то есть на 5 лет раньше), имела быстродействие 40 тыс. операций в секунду, а представленная 30 декабря 1958 года и поставлявшаяся с 1959 года транзисторная ЭВМ IBM 7090 (англ.) — более 220 тыс. операций в секунду[5][6]. Вероятнее всего, советские специалисты в то время не располагали достаточной информацией о технических характеристиках американского оборудования.

Развитие[править | править вики-текст]

Позже на замену M-20 были разработаны полупроводниковые машины БЭСМ-3М, БЭСМ-4, М-220, М-220М, М-222 (последние две — в СКБ Казанского завода ЭВМ), программно совместимые с М-20 и имевшие бо́льший объём памяти. Машины М-220М и М-222 получили значительное распространение в военно-промышленном комплексе, они выпускались до 1974 года, всего было выпущено более 800 штук.

Эмуляция[править | править вики-текст]

Сергей Вакуленко написал первый эмулятор М-20 [1]. Частичная эмуляция М-20 (система команд, МОЗУ, МБ). Есть ассемблер и дизассемблер. В качестве примеров программ М-20 используются программы из книги Ляшенко 1974 года. Есть пример использования ИС-2 и СП-05 для вычисления функции синуса. Нет документации. Используемая кодировка для программ М-20: UTF-8. Эмулятор построен на базе SIMH. Эмулятор выполняется в среде Unux/Linux.

Дмитрий Стефанков написал полный эмулятор М-20 [2]. Полная эмуляция М-20 (кроме пульта управления). Реализация системы команд, МОЗУ, МБ, МЛ, ЧУ, БПУ, ПфУ, БР, ДЗУ. Есть автоматическая загрузка машины с перфокарт при включении питания. Есть поддержка вывода на печать и перфорацию. Эмулятор проходит комплексный тест. Расширенные диагностические возможности для поиска ошибок в программе. Есть автокод (ассемблер). Реализовано временное профилирование для оценки скорости исполнения программы. Есть вспромогательные программы выдачи полного дампа МБ и МЛ. Поддержка ИС-2 и CСП/БСП (с подготовленными образами на МБ и МЛ). Большое число демонстрационных примеров (реальных и учебных). Есть полный комплект документации по установке, сборке проекта и работе с эмулятором. Используемые кодировки для программ М-20: ASCII,UTF-8,KOI8-R,CP-866,CP-1251. Эмулятор построен на базе SIMH. Эмулятор выполняется в среде Microsoft Windows и в среде Unix/Linux.

Литература[править | править вики-текст]

  • М. Р. Шура-Бура, В. С. Штаркман. Вычислительная машина М-20. Инструкция по математической эксплуатации. — Москва, 1962.
  • В. Ф. Ляшенко. Программирование для ЦВМ с системой команд типа М-20. — Москва: «Советское радио», 1974.
  • В. Ф. Ляшенко. Программирование для электронной цифровой вычислительной машины М-20. — Москва: «Советское радио», 1963.
  • В.А.Маханова (тех.редактор). Комплексный тест. — Ленинград: Ленинградская Военная Инженерная Академия, 1963.
  • под общей редакцией М.Р.Шура-Бура. Библиотека стандартных программ. — Москва: ЦБТИ, 1961.
  • С.А. Лебедев, М.К. Сулим, А.Ф. Кондрашов, В.И. Левшин, А.А. Соловьев, И.В. Кутеянцев, А.А. Алексеев, Э.И. Кривоносов, М.В. Тяпкин. Универсальная автоматическая быстродействующая цифровая вычислительная машина М-20. Техническое описание. В 4-х томах. — Москва: ЦБТИ, 1961,1962.
  • С.А. Лебедев, М.К. Сулим, А.Ф. Кондрашов, В.И. Левшин, А.А. Соловьев. Универсальная автоматическая быстродействующая цифровая вычислительная машина М-20. Техническое описание. В 2-х томах. — Москва: ЦБТИ, 1965.
  • П.П. Головистиков. Машина М-20 (рус.). История ИТМиВТ. сайт ИТМиВТ. Проверено 5 августа 2009. Архивировано из первоисточника 11 марта 2012.

Примечания[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]