Ural-1
| "Ural-1" | |
|---|---|
| Vedere din față | |
| Model | "Ural-1" |
| Clasă | mic |
| Performanţă | 100 ops/s |
| Notaţie | binar |
| Reprezentarea numerelor | punct fix |
| Adâncime de biți | 36 de biți (35 și semn) sau 18 biți (17 și semn). |
| Interval(e) | |
| Ordinul de executare a comenzii | dat (natural) |
| Berbec | pe un tambur magnetic (2048 coduri binare pe 18 biți sau 1024 pe 36 biți), timp de circulație 8 ms |
| ROM | unitate de bandă magnetică; capacitate de până la 40.000 de coduri binare pe 36 de biți; rata de eșantionare secvențială 75 de coduri pe secundă |
| Dispozitive de intrare | |
| Numărul de lămpi | 1000 |
| Consumul de energie |
7,5 kW [1] (10 kW [2] ) |
| Amprenta la sol | 70-80 m 2 |
| Mod de operare | arbitrar |
| Începutul producției | 1957 |
| Sfârșitul producției | 1961 |
| Copii produse | 183 |
| Fișiere media la Wikimedia Commons | |
„Ural-1” este un computer mic (conform clasificării existente la momentul creării clasificării) cu lampă, controlat prin program, din familia de calculatoare Ural , conceput pentru a rezolva problemele de inginerie din institutele de cercetare, birourile de proiectare, instituții de învățământ și centre de antrenament. [3] Primul computer produs în serie de pe teritoriul URSS (anterior era modelul computerizat Strela , produs în cantitate de 7 bucăți). În comparație cu BESM , a fost semnificativ mai ieftin. [1] Potrivit lui Anthony Sutton în cartea sa „Cel mai bun inamic pe care banii îl pot cumpăra”, calculatoarele din seria Ural erau singurele computere produse în masă în URSS în anii 1960, ceea ce nu este adevărat, deoarece calculatoarele din seria BESM erau în masă- produse, inclusiv BESM-6 (1968) - unul dintre cele mai bune din lume între computerele din a 2-a generație, precum și computerele din seria M-20 și Minsk . [patru]
Istorie
Calculatorul a fost dezvoltat în 1954 - 1955 , primul eșantion a fost creat în același timp (în 1955) la uzina de mașini de calcul și analitice din Moscova . Ajustarea a fost efectuată de SKB-245 . Mașina parțial ajustată a fost trimisă la filiala Penza (viitorul Institut de Cercetare Științifică a Mașinilor Matematice Penza ). Acolo, din 1957 până în 1961, s-a realizat producția de serie. Au fost produse în total 183 de mașini. Una dintre mașini a fost folosită la Cosmodromul Baikonur pentru a calcula zborul rachetelor [5] .
Designer șef - Bashir Iskandarovich Rameev , dezvoltatori: V.S. Antonov, B.P. Burdakov, A. G. Kalmykov, A. I. Lazarev, V. I. Mukhin, A. N. Nevsky, A. I. Pavlov, D. I. Yuditsky [5] [6] .
Descriere
Cu o suprafață ocupată de 70-80 m 2 , mașina conținea 1000 de lămpi (în principal 6H8 ) și supape cu diodă-rezistoare, consuma 7-10 kW de putere.
Majoritatea instrucțiunilor au fost executate în două cicluri, cu toate acestea, mașina a implementat un mecanism pentru combinarea timpului de execuție a două instrucțiuni [7] , care era în esență o conductă în două etape , astfel încât viteza reală era aproape de 100 de operații în punct fix pe secundă. (operația de divizare a fost efectuată de patru ori, iar normalizarea este de două ori mai lentă).
Capacitatea memoriei RAM era de 1024 de cuvinte mașini complete (numite „coduri” în anii 1960), sau aproximativ 4,5 kB. RAM a fost implementat pe tamburi magnetici (100 de rotații pe secundă). În același timp, dimensiunea unei celule de memorie (36 sau 18 biți) a fost determinată de adresă - același loc de pe tamburul magnetic putea fi citit ca un număr de 36 de biți sau ca oricare dintre cele două numere de 18 biți. Timpul de acces la un cuvânt de mașină din memorie a durat 1 ciclu (în unele cazuri „nereușite” - 2). Viteza de citire secvențială a fost de 75 de coduri pe secundă. [1] .
A fost folosit un perforator pentru intrare-ieșire . Filmul fotografic înnegrit a fost folosit ca bandă perforată . Viteza de intrare a fost de 3600 baud (100 de cuvinte pe secundă) de ieșire - 5600 baud (150 de cuvinte pe minut). Panoul de control era format din indicatori care arătau în cod binar valoarea registrelor unităților de control și ALU ( mașina nu avea un procesor ca dispozitiv separat), a permis operatorului să seteze valorile acestor registre și să depaneze folosind mai multe taste și comutatoare basculante. Datele din memorie au fost păstrate atunci când aparatul a fost oprit; notând pe hârtie sau imprimând valorile registrelor și introducându-le după pornire, a fost posibilă continuarea calculelor din punctul de întrerupere. Mașina a fost, de asemenea, capabilă de ieșire digitală către o imprimantă (100 de cuvinte pe minut). Ural-1 avea, de asemenea, o unitate de bandă magnetică cu o viteză de citire de 75 de cuvinte pe secundă (2700 baud), o viteză de scriere de 150 de cuvinte pe minut. Datele de pe film au fost stocate sub formă de zone (două zone paralele una cu cealaltă), care au fost separate una de cealaltă prin perforare (pe un film magnetic). În ciuda faptului că filmul a fost mai lent decât banda perforată , a oferit o capacitate mai mare (40.000 de cuvinte, adică 180 kB) [1] .
La proiectarea modelelor ulterioare ( Ural-2 , Ural-3 , Ural-4 ), a fost păstrată compatibilitatea parțială software și hardware cu modelul Ural-1. [5]
Arhitectură [1]
- Unitate aritmetică (AU); înregistrează AU, privat, registru de intrare și de ieșire.
- Dispozitiv de control (CU); registru de contor de instrucțiuni, registru de instrucțiuni, registru de contor de cicluri
- Berbec
- Unitate de banda
- Dispozitive de intrare și ieșire
Unitate aritmetică și registre
Compoziția unității aritmetice (AU) include următoarele blocuri principale:
- Adder binar SM pe 37 de biți (desemnare în formulele operațiilor - s ), care lucrează în codul modificat invers;
- Adder suplimentar pe 6 biți DSM ;
- Registrul RGAU pe 36 de biți AU (desemnare în formulele operațiunilor - r ), care este folosit ca auxiliar atunci când se efectuează operațiuni pe coduri în AU, pentru a primi un cod numeric din registrul de intrare, lucrând într-un cod direct;
- registru suplimentar DRG pe 6 biți;
- Registrul multiplicator RGM pe 9 biți;
- MIRV Un registru de coeficient de 36 de biți utilizat pentru divizare.
- Registrele de intrare și de ieșire au câte 9 biți fiecare și sunt folosite pentru a schimba coduri între AU și alte dispozitive (RAM, unități de bandă magnetică);
- convertoare de cod pr ;
- Blocuri pentru generarea semnalelor de control ω și φ.
RAM
Memoria cu acces aleatoriu (RAM) se realizează pe un tambur magnetic (numit „magnet drum storage” NMB) este format din 2048 de celule parțiale, cu o capacitate de 18 biți. Celulele sunt numerotate de la 0000 8 la 3777 8 (octal). Două celule incomplete adiacente pot fi combinate pentru a crea o celulă completă de 36 de biți. Celulele complete sunt numerotate (numere octale): 4000 8 + n (unde n este numărul primei celule incomplete folosită pentru a stoca celula completă). Celulele complete au adrese de la 4000 8 la 7776 8 (în pași de 2, adică 4000 8 , 4002 8 , 4004 8 ...).
Dispozitiv de control
Dispozitivul de control (CU) conține:
- Registrul numărătorului de comenzi (C, „contor de comenzi”), 11 biți. Folosit pentru a indica numărul celulei RAM de la care instrucțiunea este preluată în registrul de adunare de comenzi.
- Registrul sumator de comenzi („registru de comandă”), 18 biți. Este un sumator cu transfer ciclic (de la mare la mic). Folosit pentru a prelua din RAM, a schimba și a stoca următoarea comandă (efectuată printr-o operațiune specială sau printr-un contor de redirecționare)
- Registrul contorului direct (F, „contor bucle”), 11 biți. Folosit pentru a schimba automat adresa instrucțiunii executabile (modificarea este controlată de declanșatorul f , care face parte din CU).
Panou de control
Panoul de control este format din părți de semnal și comandă. Cel de semnal este o serie de indicatoare (lumini de neon) care afișează conținutul registrului sumator AU, registru de control, registru de comandă, registru contor de comenzi, semnale φ și ω etc.
Partea de control conține:
- Comutatoare comutatoare care vă permit să specificați valoarea unei celule de memorie, care sunt afișate în fereastra registrului de control (și actualizate la fiecare ciclu)
- Două comutatoare comutatoare: Lock φ și Stop on φ , permițându-vă să depanați programul care rulează. Când comutatorul basculant „Blocare φ” este pornit, următoarea comandă este executată indiferent de valoarea lui φ și de poziția comutatorului comutator „Oprire cu φ”. Pentru φ=1 și comutatoarele comutatoare „Lock φ” și „Stop by φ” sunt dezactivate, următoarea comandă este omisă (în cazurile anterioare, controlul a fost transferat în celula 0001 8 ). Dacă comutatorul de blocare este oprit și comutatorul de oprire este pornit, atunci după executarea următoarei comenzi, are loc o oprire.
- Șapte comutatoare pentru a controla comenzile de sărituri (θ=23)
- Două butoane „Șterge”, atunci când sunt apăsate simultan, toate cele 1024 de celule de memorie din RAM sunt resetate la zero.
- Butonul „pornire inițială”, când este apăsat , conținutul zonei 0002 8 de pe banda perforată este citit în celulele 0002 8 −0010 8 și controlul este transferat la comanda din celula 0002 8 . Zona 0002 8 de pe banda perforată se numește Zona de intrare inițială .
- Butonul de start
- Buton de oprire
- Buton „Mod cu ciclu unic”, fiecare apăsare a cărui apăsare duce la executarea unei (următoare) instrucțiuni și oprire
- Comutatoare comutatoare pentru specificarea adresei de oprire (mașina se oprește înainte de a executa instrucțiunea înainte de adresa specificată)
- Două comutatoare comutatoare „program de imprimare” pentru ieșire (în timpul ieșirii, aparatul continuă să funcționeze, ajustat pentru latența dispozitivelor I/O):
- Modul I: imprimarea programului introdus în RAM
- Modul II: tipărirea adresei comenzii, tipul comenzii care se execută și conținutul registrului de adunare.
- Comutatoare basculante pentru oprirea mașinii la accesarea NML, bandă perforată.
- Tastatură (numerică) pentru introducerea numerelor în sumator și a comenzilor în registrul de comenzi (pentru executarea lui ulterioară). Introducerea se realizează în sistem de numere octale.
Dispozitive I/O
Înregistrare pe o unitate de bandă magnetică (NML) bloc (zonă). Zonele sunt numerotate de la 0000 la 0177 8 și de la 1000 8 la 1177 8 (256 de zone în total). Dimensiunea zonei este arbitrară, poate ajunge la dimensiunea RAM (1024 coduri pe 36 de biți).
Fizic, pe bandă, zonele din intervalul 0000-0177 8 și intervalul 1000 8 −1777 8 sunt situate în perechi (prima zonă este în stânga, a doua în dreapta de-a lungul lățimii benzii). Marcarea unei benzi se realizează prin perforare. Banda se deplasează într-o direcție, lungimea maximă a benzii este de 300 m. Timpul de căutare pentru zonă este de până la 5 minute.
Pentru intrare se folosește bandă perforată (film înnegrit), lungimea maximă este de 300 de metri. Pentru citire se folosește un cititor fotoelectric (viteză de până la 75 de coduri pe secundă). Citirea se face în blocuri (zone), numere de zonă de la 0000 la 0177 8 . Capacitatea maximă a zonei este de 1024 coduri pe 36 de biți sau 2048 coduri pe 18 biți. Mișcarea inversă a benzii perforate nu este prevăzută. Timp de căutare până la 2 minute.
Ieșirea se realizează pe o imprimantă sau pe un perforator. Registrul tampon folosit pentru stocarea în cache. Ieșirea are loc fără încetinirea mașinii la intervale dintre ieșiri: 0,64 s pentru imprimare, 0,46 s pentru perforare.
Schema de lucru a CU
Frecvența ceasului (durata ciclului de lucru) este determinată de timpul de rotație al tamburului magnetic. Ciclul este împărțit în două părți: prima parte (0,8 rotație a tamburului) este citirea (sau scrierea, în funcție de valoarea registrului de comandă) din/în RAM a numărului cu care se efectuează operația. Totodată, se citește instrucțiunea pentru ciclul următor (conform registrului-contor de instrucțiuni); a doua parte (0,2 rotații tambur) este executarea unei operații aritmetice (sau de altă natură) conform codului de operație care se afla în registrul de instrucțiuni înainte ca ceasul să fie executat. (În acest moment, comanda curentă este stocată într-un registru special de cinci biți). În timpul celei de-a doua jumătăți a ciclului, contorul de instrucțiuni este, de asemenea, incrementat și redirecționat către conținutul registrului de redirecționare, dacă comanda de citire conține indicatorul de redirecționare.
Efectuarea operațiunilor de normalizare și divizare durează 4 și 2 cicluri (revoluția discului magnetic). În timpul acestor cicluri, preluarea instrucțiunilor nu este efectuată.
Dacă adresa de execuție a instrucțiunii ã este în intervalul de la C la C + 64 (C este registrul contorului de instrucțiuni), atunci timpul de execuție al instrucțiunii poate crește cu 1 ciclu.
Comenzi
Ural-1 acceptă 29 de instrucțiuni diferite (35 inclusiv 6 instrucțiuni care „nu fac nimic”, analog cu NOP modern ). O diferență semnificativă față de arhitectura modernă a computerelor este egalitatea operațiunilor cu registre, RAM și dispozitive de intrare-ieșire.
Instrucțiuni aritmetice: Înregistrare Scriere, Adunare, Depășire Adăugarea, Scăderea, Diferența de modul, Două tipuri de înmulțire, Împărțire, Schimbare de semn, Deplasare la stânga și la dreapta (Instrucțiune unică, Schimbare direcție după steag), Înmulțire pe biți (Conjuncție), Adunare pe biți (disjuncție) ), comparație, normalizarea reprezentării
Comenzi de control: scrierea în memorie, scrierea într-un registru, scrierea unei adrese la un sumator, ramură condiționată, ramură necondiționată, operație de selecție prin tastă (închidere analogul majusculului în C), comenzi de organizare a buclei, comandă de schimbare a codului programului, comandă de oprire
Comenzi I/O: schimb de date de pe o bandă perforată (sau bandă magnetică) și RAM, o comandă pentru a citi de pe o bandă perforată, a scrie pe o bandă perforată, a scoate conținutul agregatorului pe un perforator, o bandă perforată „rulează” comanda.
Aplicație
Mașinile Ural-1 au fost folosite pentru calcule inginerești și economice. În special, Ural-1 a fost folosit pentru a calcula zborul rachetelor la Baikonur , pentru a simula procesul de învățare asociat cu procesul creativ. [8] .
Calculatoarele Ural-1 au fost folosite și în școli. De exemplu, la mijlocul anilor 1960 o astfel de mașină a fost donată școlii a 30-a de matematică din Leningrad . [9] . Calculatorul Ural-1 a fost folosit și ca computer de predare în Școala 239 de Fizică și Matematică din Leningrad înainte de a se muta într-o clădire nouă în 1975, unde a fost înlocuit cu computerul Minsk-22 și, din păcate, nu a fost păstrat. În 1965, mașina Universității de Stat din Saratov (număr de serie în primele zece) după ce a fost anulată a fost transferată la școala secundară nr. 13 [10] (acum Liceul fizico-tehnic nr. 1) și a fost folosită pentru a preda programare la şcolari. Ulterior, a fost extins la Ural-3 și apoi înlocuit cu un computer de a doua generație (BESM). Din păcate, „Uralul” nu a fost acceptat pentru depozitare de către muzeul local de tradiție locală și, prin urmare, a fost demontat.
Lectură suplimentară
- Bondarenko V. N., Plotnikov I. T., Polozov P. P. , Sarcini de programare pentru mașina „Ural”, Izd. Artă. ing. academie. Dzerjinski, 1957
- Kitov AI Mașini digitale electronice. M.: Radio sovietică, 1956.
- Kitov A. I., Krinitsky N. A. , Mașini electronice digitale și programare, ed. al doilea, Fizmatgiz, 1961
- Zhdanyuk B.F. Un scurt ghid pentru lucrul la panoul de control al computerului Ural. M., 1961; (link descendent din 12-3-2022 [226 de zile])
- Burakov M. V. Experiența operațională a computerului digital Ural. M., 1962;
- "URAL-1" - primul computer serial sovietic
Surse
- Smolnikov N. Ya. , Fundamentele programării pentru mașina digitală Ural , Radio sovietică, 1961;
- Zhdanyuk B.F. Scurt ghid pentru lucrul la panoul de control al computerului "Ural" , Moscova, Editura 1961
- Krinitsky N. A., Mironov G. A., Frolov G. D. Programare (Capitolul 9) / ed. M. R. Shura-Bura , Stat. Editura de literatură fizică și matematică, Moscova, 1963 (link inaccesibil din 12-3-2022 [226 zile])
- Serghei Tarhov. „Ural” . Muzeul de Istorie a Calculatoarelor domestice . Preluat la 29 octombrie 2012. (link descendent din 12-3-2022 [226 de zile])
- Despre computerul Ural-1 (link descendent din 05-10-2013 [3306 zile]) (link descendent)
- SE Khusid, IA Itskovich, IS Litvak și IM Lobov Aplicația computerului Ural-1 pentru proiectarea dispozitivelor de constrângere (link inaccesibil) //Measurement Techniques, New York, 1972 (tradus din revista Measuring Technology, nr. 3, 1965)
- Smirnov G. S. „Familia de calculatoare „Ural”. Pagini de istorie de dezvoltare. Fragmente din carte
- Smirnov G. S. Memoria de ferită a computerului „Ural”
- Calculator digital electronic „Ural-1” (ECVM „Ural-1”)
- Școala Rameevskaya de design computerizat. Istoria evoluțiilor în fotografii 1948-1972
- Rameev B. I. Mașină digitală automată universală de tip „Ural” , materiale ale conferinței „Căi de dezvoltare a ingineriei mecanice sovietice și fabricarea instrumentelor”, Moscova 1956
Note
- ↑ 1 2 3 4 5 N. A. Krinitsky, G. A. Mironov, G. D. Frolov. Programare, ed. M. R. Shura-Bura . - Editura de stat de literatură fizică și matematică, Moscova, 1963.
- ↑ Conform „Despre computerul Ural-1”.
- ↑ B. I. Rameev . Mașină digitală automată universală de tip „Ural” Copie de arhivă din 22 decembrie 2015 pe Wayback Machine , materiale ale conferinței „Moduri de dezvoltare a ingineriei mecanice sovietice și fabricarea instrumentelor”, Moscova 1956, p. 38.
- ↑ CAPITOLUL V: Calculatoare - Deception by Control Data Corporation (link nu este disponibil) . Preluat la 7 august 2009. Arhivat din original la 2 mai 2009.
- ↑ 1 2 3 VSU Virtual Museum :: Computer :: Ural Archival copie din 26 ianuarie 2021 la Wayback Machine .
- ↑ Computer mic la scară mare „Ural-1” Copie de arhivă din 12 mai 2021 la Wayback Machine .
- ↑ Smolnikov N. Ya. Fundamentele programării pentru mașina digitală Ural . - Radio sovietică, 1961. - S. 83.
- ↑ http://mi.mathnet.ru/uzku230 M.~S.~Rytvinskaya „Cu privire la modelarea schemei de învățare asociată cu procesul creativ” (ca parte a Metodelor probabilistice și cibernetică.~IV Zap. Academic. Kazan State Univ. - ta), 1965 vol. 125 Nr. 6, p. 45-48, Editura Universității din Kazan, Kazan
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=WpCA1LylZu4 Un fragment dintr-un documentar despre instalarea calculatoarelor în școala a 30-a
- ↑ https://www.nvsaratov.ru/nvrubr/?ELEMENT_ID=11534 Copie de arhivă din 13 aprilie 2016 pe Memoriile Wayback Machine ale directorului școlii nr. 13
Link -uri
emural - emulator de dezvoltare al familiei de calculatoare Ural
| Calculatoarele din URSS | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||
| ||||||||||||||||