Машина электронная вычислительная общего назначения М-20
ЭВМ М-20
Главный конструктор: академик АН СССР С. А. Лебедев; зам. главного конструктора — к. т. н. М. К. Сулим и д. ф.-м. н. М. Р. Шура-Бура; основные разработчики: к. т. н. П. П. Головистиков, В. Я. Алексеев, к. т. н. В. В. Бардиж, к. т .н. В. Н. Лаут, А. А. Соколов, М. В. Тяпкин, А. С. Федоров.
Организация разработчик: Институт точной механики и вычислительной техники (ИТМ и ВТ) и Специальное конструкторское бюро (СКБ-245).
Завод-изготовитель: Завод вычислительных машин (Казань), Московский завод САМ.
Год окончания разработки: 1958.
Год начала выпуска: 1958.
Год прекращения производства: 1964.
Общее количество изготовленных машин: 70-75 (по данным музея ГК ICL «История вычислительной техники в Казани». Из них 63 изготовлены на Казанском заводе ЭВМ, остальные на заводе САМ).
Область применения: решение задач из многих областей науки и техники.
Описание ЭВМ
Структура ЭВМ
Однопроцессорная, в процессоре реализован ряд структурных решений: совмещение выполнения частей операций, ускорение выполнения операций сложения и умножения за счет совершенствования работы цепей переноса (введение цепи «грубого» переноса, дополняющего сквозной перенос) и умножение сразу на два разряда. Двоичная система представления чисел с плавающей запятой, количество разрядов для кодов чисел – 45. ЭВМ М-20 имела память на ферритовых сердечниках объемом 4096 слов, внешняя память располагалась на магнитных барабанах и лентах.
Элементная база
Съемные блоки с двумя электронными лампами. Использовался импульсный принцип (динамические триггеры) для построения схем устройств параллельного действия, что привело к уменьшению числа электронных ламп в машине до 1600. Логические схемы были выполнены на полупроводниковых диодах, что в сочетании с ненагруженным режимом их работы, являющимся также следствием применения импульсного принципа построения схем, обеспечило повышенную надежность работы машины.
Программное обеспечение
Библиотека стандартных подпрограмм ИС-2.
Технико-эксплуатационные характеристики
Машина собрана в семи шкафах. В каждом шкафу по шесть плат. Использовались 30-контактные ножевые разъемы.
«Они были невероятно громоздкими — один компьютер занимал зал площадью 170–200 кв. м, а в высоту их шкафы достигали 3 метров. А оперативная память М-20 всего в 64 килобайта весила 80 килограммов! Машина производила 18 тыс. операций в секунду. Ее производство продлилось пять лет. За это время на заводе вычислительных машин было выпущено 63 комплекта ЭВМ. Первая ЭВМ на Казанском заводе математических машин была произведена в 1960 году. Собственно рождение завода связано с организацией производства этой серии машин.» — рассказывает сотрудник музея «История вычислительной техники в Казани» Д. Курбский.
Средняя производительность – 20 тыс. операций в секунду. Потребляемая мощность от сети 220 В/50 Гц – 50 кВт (без системы охлаждения).
Особенности машины
ЭВМ М-20 явилась одной из самых быстродействующих и надежных машин первого поколения в мире.
Общее повышение эффективности работы машины помимо структурных решений и импульсного принципа построения схем достигалось также введением:
- индексной арифметики, позволяющей во многих случаях избавиться от переменных команд;
- новых логических операций в процессоре;
- системы команд с автоматической модификацией адреса;
- совмещения работы АУ с выборкой команд из памяти;
- совмещения вывода информации на печать с работой процессора.
Были получены патенты на ЭВМ М-20, патенты на отдельные составляющие М-20, имелось большое количество публикаций.
Об использовании ЭВМ М-20
«В середине 60-х годов прошлого столетия в нашей стране были широко распространены вычислительные машины типа М-20, построенные коллективом, возглавляемым академиком С. А. Лебедевым. По тем временам это были вполне современные компьютеры, обладающие производительностью около 20 тыс. операций в секунду. Однако их оперативная память была малой и позволяла решать системы линейных алгебраических уравнений с плотной матрицей порядка всего лишь 50-100. Требования практики заставляли искать способы решения систем значительно большего порядка. В качестве медленной памяти на этих машинах использовались магнитные барабаны. Они играли тогда такую же роль, какую сейчас в персональном компьютере играют жесткие диски. Естественно, с поправкой на объем хранимой информации. Под этот тип медленной памяти была разработана специальная блочная технология решения больших алгебраических задач. Она позволяла с использованием только 300 слов оперативной памяти решать системы практически любого порядка. Точнее, такого порядка, при котором матрица и правая часть могли целиком разместиться в медленной памяти. При этом системы решались почти столь же быстро, как будто вся информация о них на самом деле была размещена в оперативной памяти. Созданные на основе данной технологии программы были весьма эффективны. В частности, на машинах типа М-20 они позволяли решать системы 200-го порядка всего за 9 минут.» Из книги: В. В. Воеводин, Вл. В. Воеводин «Параллельные вычисления» — СПб.: БХВ-Петербург, 2002. — 608 с. (стр. 29).
Кстати, именно на казанской М-20 разрабатывалась траектория полета корабля «Восток-1» Юрия Гагарина. Отработку программ из 100 задач вычислительный центр №1 министерства обороны СССР производил в стенах казанского завода. «С этим связана такая история. Когда военные приехали забирать машину, они сказали, что сразу ее не заберут, а должны дать ей тестовые задания. Заданий было 100 штук, 99 заданий они прогнали, и тут директор говорит, что не может больше ждать, горит план», — рассказывает сотрудник музея «История вычислительной техники в Казани» Д. Курбский. Директор завода Константин Минеев принял решение работы прекратить, и отправить ЭВМ в Москву. 20 декабря 1960 года машину отправили в столицу вместе с бригадой казанских наладчиков. Там машина справилась с последней задачей. «Потом уже узнали, что это были никакие не тестовые задания, а вполне реальные задачи. Зачем они их хотели посчитать заранее, тоже неизвестно из-за секретности», — говорит Д. Курбский.
В 1964 году было ясно, что эра машин первого поколения в СССР закончилась. ЭВМ М-20 сменила машина второго поколения — ЭВМ М-220.