Ural-1

"Ural-1"

Čelní pohled
Modelka "Ural-1"
Třída malý
Výkon 100 ops/s
Notový zápis binární
Číselná reprezentace pevný bod
Bitová hloubka 36 bitů (35 a znaménko) nebo 18 bitů (17 a znaménko).
Rozsah(y)
Příkaz provedení příkazu daný (přirozený)
RAM na magnetickém bubnu (2048 18bitových nebo 1024 36bitových binárních kódů), doba oběhu 8 ms
ROM mechanika magnetické pásky; kapacita až 40 000 36bitových binárních kódů; sekvenční vzorkovací rychlost 75 kódů za sekundu
Vstupní zařízení
  • Vstup z perforované fólie rychlostí 75 kódů/ s
  • Tiskový výstup až 100 kódů/ min
  • Výstup na perforovanou fólii až 150 kódů/min
Počet lamp 1000
Spotřeba energie

7,5 kW [1]

(10 kW [2] )
Stopa 70-80 m2
Pracovní režim libovolný
Zahájení výroby 1957
Konec výroby 1961
Vyrobené kopie 183
 Mediální soubory na Wikimedia Commons

"Ural-1"  je malý (podle klasifikace, která existovala v době vytvoření klasifikace) lampový programově řízený počítač z rodiny počítačů Ural , určený k řešení technických problémů ve výzkumných ústavech, konstrukčních kancelářích a vyšších. vzdělávací instituce a cvičiště. [3] První sériově vyráběný počítač na území SSSR (dříve to byl počítačový model Strela , vyrobený v počtu 7 kusů). Oproti BESM byl výrazně levnější. [1] Podle Anthonyho Suttona ve své knize „Za peníze nejlepšího nepřítele lze koupit“ byly počítače řady Ural jedinými masově vyráběnými počítači v SSSR v 60. letech, což není pravda, protože počítače řady BESM byly masové. vyrobené, včetně včetně BESM-6 (1968) - jeden z nejlepších na světě mezi počítači 2. generace, stejně jako počítače řady M-20 a Minsk . [čtyři]

Historie

Počítač byl vyvinut v letech 1954 - 1955 , první vzorek vznikl ve stejné době (v roce 1955) v moskevském závodě počítacích a analytických strojů . Úpravu provedl SKB-245 . Částečně upravený stroj byl odeslán do pobočky Penza (budoucí Penza Scientific Research Institute of Mathematical Machines ). Tam se od roku 1957 do roku 1961 prováděla sériová výroba. Celkem bylo vyrobeno 183 vozů. Jeden ze strojů sloužil na kosmodromu Bajkonur k výpočtu letu raket [5] .

Hlavní designér - Bashir Iskandarovich Rameev , vývojáři: V.S. Antonov, B.P. Burdakov, A. G. Kalmykov, A. I. Lazarev, V. I. Mukhin, A. N. Něvskij, A. I. Pavlov, D. I. Juditsky [5] [6] .

Popis

Při obsazené ploše 70-80 m 2 stroj obsahoval 1000 lamp (hlavně 6H8 ) a diodo-odporové ventily, spotřeboval 7-10  kW energie.

Většina instrukcí byla prováděna ve dvou cyklech, nicméně stroj implementoval mechanismus pro kombinaci doby provádění dvou instrukcí [7] , což byl v podstatě dvoustupňový pipeline , takže skutečná rychlost se blížila 100 operacím s pevným bodem za sekundu . ( operace dělení byla provedena čtyřikrát a normalizace je dvakrát pomalejší).

Kapacita RAM byla 1024 kompletních strojových slov (v 60. letech nazývaných „kódy“), tedy asi 4,5 kB. RAM byla implementována na magnetických bubnech (100 otáček za sekundu). Přitom velikost paměťové buňky (36 nebo 18 bitů) byla určena adresou - stejné místo na magnetickém bubnu bylo možné přečíst jako 36bitové číslo, nebo jako kterékoli ze dvou 18bitových čísel. Doba přístupu ke strojovému slovu v paměti trvala 1 cyklus (v některých "neúspěšných" případech - 2). Rychlost sekvenčního čtení byla 75 kódů za sekundu. [1] .

Pro vstup-výstup byl použit perforátor . Jako perforovaná páska byl použit začerněný fotografický film . Vstupní rychlost byla 3600  baudů (100 slov za sekundu), výstup - 5600 baudů (150 slov za minutu). Ovládací panel se skládal z indikátorů zobrazujících v binárním kódu hodnotu registrů řídicích jednotek a ALU ( stroj neměl procesor jako samostatné zařízení), umožňoval obsluze nastavovat hodnoty těchto registrů a ladit pomocí několika klávesy a přepínače. Data v paměti byla zachována i po vypnutí stroje; zápisem na papír nebo vytištěním hodnot registrů a jejich zadáním po zapnutí bylo možné pokračovat ve výpočtech od místa přerušení. Stroj byl také schopen digitálního výstupu na tiskárnu (100 strojových slov za minutu). Ural-1 měl také magnetickou páskovou mechaniku s rychlostí čtení 75 slov za sekundu (2700 baudů), rychlostí zápisu 150 slov za minutu. Data na filmu byla uložena ve formě zón (dvě zóny paralelní k sobě), které byly od sebe odděleny perforací (na magnetickém filmu). Navzdory tomu, že byl film pomalejší než děrná páska , poskytoval větší kapacitu (40 000 slov, tedy 180 kB) [1] .

Při návrhu následných modelů ( Ural-2 , Ural-3 , Ural-4 ) byla zachována částečná softwarová a hardwarová kompatibilita s modelem Ural-1. [5]

Architektura [1]

Aritmetická jednotka a registry

Složení aritmetické jednotky (AU) zahrnuje následující hlavní bloky:

RAM

Paměť s náhodným přístupem (RAM) je vytvořena na magnetickém bubnu (tzv. „magnet drum storage“ NMB) sestává z 2048 dílčích buněk s kapacitou 18 bitů. Buňky jsou číslovány od 0000 8 do 3777 8 (osmičkové). Dvě sousední neúplné buňky lze spojit a vytvořit jednu úplnou 36bitovou buňku. Celé buňky jsou číslovány (osmičková čísla): 4000 8 + n (kde n  je číslo první neúplné buňky použité k uložení celé buňky). Celé buňky mají adresy od 4000 8 do 7776 8 (v krocích po 2, tj. 4000 8 , 4002 8 , 4004 8 ...).

Ovládací zařízení

Řídicí zařízení (CU) obsahuje:

Ovládací panel

Ovládací panel se skládá ze signální a povelové části. První signál je řada indikátorů (neonových světel), které zobrazují obsah registru sčítačky AU, řídicího registru, příkazového registru, registru povelového čítače, signálů φ a ω atd.

Ovládací část obsahuje:

I/O zařízení

Záznam na magnetickou páskovou jednotku (NML) blok (zóna). Zóny jsou očíslovány od 0000 do 0177 8 a od 1000 8 do 1177 8 (celkem 256 zón). Velikost zóny je libovolná, může dosahovat velikosti RAM (1024 36bitových kódů).

Fyzicky jsou na pásce zóny rozsahu 0000-0177 8 a rozsahu 1000 8 −1777 8 umístěny ve dvojicích (první zóna je vlevo, druhá vpravo podél šířky kazety). Označení pásky se provádí perforací. Páska se pohybuje jedním směrem, maximální délka pásky je 300 m. Doba hledání zóny je až 5 minut.

Pro vstup je použita perforovaná páska (začerněná fólie), maximální délka je 300 metrů. Pro čtení se používá fotoelektrická čtečka (rychlost až 75 kódů za sekundu). Čtení se provádí v blocích (zónách), čísla zón od 0000 do 0177 8 . Maximální kapacita zóny je 1024 36bitových kódů nebo 2048 18bitových kódů. Zpětný pohyb perforované pásky není zajištěn. Doba vyhledávání až 2 minuty.

Výstup se provádí na tiskárně nebo na děrovači. Použitý vyrovnávací registr pro ukládání do mezipaměti. Výstup probíhá bez zpomalení stroje v intervalech mezi výstupy: 0,64 s pro tisk, 0,46 s pro děrování.

Schéma práce UK

Frekvence hodin (doba trvání pracovního cyklu) je určena dobou otáčení magnetického bubnu. Cyklus je rozdělen na dvě části: první část (0,8 otáčky bubnu) je čtení (nebo zápis, v závislosti na hodnotě příkazového registru) z/do RAM čísla, se kterým se operace provádí. Současně se načte instrukce pro další cyklus (podle registru-počítadla instrukcí); druhá část (0,2 otáčky bubnu) je provedení aritmetické (nebo jiné) operace podle provozního kódu, který byl v registru instrukcí před provedením hodin. (V tuto chvíli je aktuální příkaz uložen ve speciálním pětibitovém registru). Během druhé poloviny cyklu je také inkrementován čítač instrukcí a přesměrován na obsah registru přesměrování, pokud příkaz čtení obsahuje příznak přesměrování.

Provedení operací normalizace a dělení trvá 4 a 2 cykly (otáčení magnetického disku). Během těchto cyklů se načítání instrukcí neprovádí.

Pokud je prováděcí adresa instrukce ã v rozsahu od C do C + 64 (C je registr čítače instrukcí), může se doba provádění instrukce prodloužit o 1 cyklus.

Příkazy

Ural-1 podporuje 29 různých instrukcí (35 včetně 6 instrukcí, které „nic nedělají“, analogicky k modernímu NOP ). Podstatným rozdílem od moderní architektury počítačů je rovnost operací s registry, RAM a vstupně-výstupními zařízeními.

Aritmetické instrukce: Registrujte zápis, sčítání, přetečení sčítání, odečítání, modulový rozdíl, dva druhy násobení, dělení, změna znaménka, posun doleva a doprava (jediná instrukce, směr posunu příznakem), bitové násobení (konjunkce), bitové sčítání (disjunkce ), srovnání, normalizace reprezentace

Řídící příkazy: zápis do paměti, zápis do registru, zápis adresy do sčítačky, podmíněná větev, nepodmíněná větev, operace výběru klávesou (blízká analogie případu v C), příkazy organizace smyčky, příkaz změny programového kódu, příkaz stop

I/O příkazy: výměna dat z děrné pásky (nebo magnetické pásky) a paměti RAM, příkaz ke čtení z děrné pásky, zápis na děrnou pásku, výstup obsahu sčítačky na děrovači, děrná páska "běží" příkaz.

Aplikace

Pro inženýrské a ekonomické výpočty byly použity stroje Ural-1. Zejména Ural-1 byl použit k výpočtu letu raket na Bajkonur , k simulaci procesu učení spojeného s tvůrčím procesem. [8] .

Počítače Ural-1 byly také používány ve školách. Například v polovině 60. let takový stroj byl darován 30. matematické škole v Leningradě . [9] . Počítač Ural-1 byl také používán jako výukový počítač na 239. fyzikálně-matematické škole v Leningradu před přestěhováním do nové budovy v roce 1975, kde byl nahrazen počítačem Minsk-22 a bohužel se nedochoval. V roce 1965 byl vůz Saratovské státní univerzity (sériové číslo do první desítky) po odepsání převeden na střední školu č. 13 [10] (dnes Fyzikálně-technické lyceum č. 1) a sloužil k výuce programování. ke školákům. Následně byl rozšířen na Ural-3 a poté nahrazen počítačem 2. generace (BESM). Bohužel "Ural" nebyl přijat ke skladování místním vlastivědným muzeem a proto rozebrán.

Další čtení

Zdroje

Poznámky

  1. ↑ 1 2 3 4 5 N. A. Krinitsky, G. A. Mironov, G. D. Frolov. Programování, ed. M. R. Shura-Bura . - Státní nakladatelství fyzikální a matematické literatury, Moskva, 1963.
  2. ↑ Podle "O počítači Ural-1".
  3. ↑ B. I. Ramejev . Univerzální automatický digitální stroj typu "Ural" Archivní kopie ze dne 22. prosince 2015 na Wayback Machine , materiály konference "Způsoby rozvoje sovětského strojírenství a výroby nástrojů", Moskva 1956, str. 38.
  4. ↑ KAPITOLA V: Počítače – Klamání společností Control Data Corporation (odkaz není k dispozici) . Získáno 7. srpna 2009. Archivováno z originálu dne 2. května 2009. 
  5. ↑ 1 2 3 Virtuální muzeum VSU :: Počítač :: Archivní kopie Uralu ze dne 26. ledna 2021 na Wayback Machine .
  6. ↑ Velký malý počítač "Ural-1" Archivní kopie ze dne 12. května 2021 na Wayback Machine .
  7. ↑ Smolnikov N. Ya. Základy programování pro digitální stroj Ural . - Sovětský rozhlas, 1961. - S. 83.
  8. ↑ http://mi.mathnet.ru/uzku230 M.~S.~Rytvinskaya "O modelování schématu učení spojeného s tvůrčím procesem" (jako součást Pravděpodobnostních metod a kybernetiky.~IV Academic Zap. Kazan State University - ta), 1965 sv. 125 č. 6, s. 45-48, Nakladatelství Kazaňské univerzity, Kazaň
  9. ↑ https://www.youtube.com/watch?v=WpCA1LylZu4 Ukázka z dokumentu o instalaci počítačů ve škole 30.
  10. ↑ https://www.nvsaratov.ru/nvrubr/?ELEMENT_ID=11534 Archivní kopie z 13. dubna 2016 na Wayback Machine Memoirs ředitele školy č. 13

Odkazy

emural - vývojový emulátor rodiny počítačů Ural