История создания отечественной ЭВМ первого поколения — М-1

М-1 Первая отечественная ЭВМ И.С. Брука, 1951 г.

Основные разработчики первой ЭВМ — М-1

Брук И.С., Матюхин Н.Я., Карцев М.А., Александриди Т.М., Лавренюк Ю.А., Залкинд А.Б., Белынский В.В., Карибский В.В., Шидловский Р.П.

Одна из первых цифровых вычислительных машин с программой, хранимой в оперативной памяти. Отчет Принстонского университета, в котором были сформулированы архитектурные принципы Дж. фон Неймана, в то время не был известен разработчикам М-1.
ЭВМ М-1 имела двухадресную систему команд в отличие от общепринятой в то время и считавшейся наиболее естественной трехадресной.

ЭВМ М-1 — первая отечественная малогабаритная ЭВМ с использованием полупроводниковых диодов в логических схемах и памяти на обычных осциллографических электронных трубках.

Технические характеристики первой ЭВМ — М-1

Серьёзные трудности при проектировании ЭВМ М-1 и реализации проекта создавало почти полное отсутствие комплектующих изделий. И. С. Брук нашёл оригинальный выход, воспользовавшись имуществом со складов военных трофеев. С этих складов в лабораторию электросистем поступили некоторые наиболее дефицитные и необходимые для работы приборы и комплектующие элементы (осциллографы, генераторы импульсов, радиолампы, купроксные выпрямители и др.). В одном из своих авторских свидетельств на изобретение — “Однозначный сумматор двоичных чисел” (№ 366940 от 7.02.1949 г.) И. С. Брук указывал на возможность использования селеновых или германиевых выпрямителей в качестве элементов, выполняющих логические и арифметические операции в цифровых вычислительных машинах.

Для представления чисел с фиксированной точкой использовалась двоичная система счисления (24 разряда — модуль числа и 1 разряд — знак числа). Оперативная память М-1 емкостью 512 25-разрядных чисел была реализована в виде быстродействующего электростатического запоминающего устройства из 8 электронно-лучевых трубок ЛО-737 и блоков развертки и управления. Эффект запоминания основывался на явлении вторично-электронной эмиссии. При определённой величине ускоряющего напряжения коэффициент вторичной эмиссии экрана больше единицы, т. е. при бомбардировке экрана лучом число вторичных электронов, покидающих экран, больше числа первичных электронов, попадающих на него. Вследствие этого облучаемый участок экрана приобретает положительный заряд. Для записи двоичной информации использовалась система чтения-записи “фокус-дефокус”, при котором «1» записывалась сфокусированным лучом, «0» - расфокусированным лучом. Считывание выполнялось расфокусированным лучом. При считывании «1» появлялся положительный сигнал, но при этом информация стиралась. Поэтому после чтения выполнялась регенерация, т. е. снова записывалась «1». На экране каждой трубки размещались 32 строки, в каждой из которых содержалось 25 точек, т. е. одно число или команда (всего 256 чисел).В запоминающем устройстве на магнитном барабане (также 256 чисел) использовался дюралюминиевый цилиндр, покрытый ферромагнитным слоем и магнитные головки от бытовых магнитофонов. Производительность М-1 составляла 20 операций/с (операций сложения двух чисел). Для контроля правильности работы машины при комплексной стыковке составлялись программы решения простых задач, результаты которых можно было сравнительно легко проверить. Удачной оказалась программа решения уравнения параболы У=Х^2 .

Одинаковые результаты решения для положительного и отрицательного значений Х давали возможность определить правильность работы машины, сравнивая распечатки симметричных значений результатов решения. Можно считать, что эта программа явилась первой тестовой программой машины М-1.

Элементная база:

лампы 6Н8С, 6Ж4, купроксные выпрямители КВМП-2-7.

Параметры купроксного выпрямителя КВМП-2-7:

допустимый прямой ток 4 мА;
прямое сопротивление (при величине тока 3—4 мА) 3...5 кОм;
допустимое обратное напряжение 120 В;
обратное сопротивление 0,5...2 МОм.

Монтаж всех электронных схем машины осуществлялся на стандартных панелях двух типов (десяти- и двадцати двухламповые панели). Общее количество электронных ламп в М-1 — 730 шт. Число ламп уменьшено благодаря использованию полупроводниковых диодов в логических схемах.

Конструктивно ЭВМ М-1 была выполнена в трех стойках, расположенных по бокам прямоугольной вентиляционной колонны, и содержащими:

главный программный датчик (устройство управления), арифметический узел;
запоминающие устройства двух видов.

Устройства ввода и вывода информации — немецкий рулонный телетайп и фототрасмиттер ввода с перфоленты — располагались на отдельном столе и при помощи разъемных кабелей соединялись со стойками. Питание ЭВМ М-1 осуществлялось от 4-х машинного агрегата постоянного тока. Блоки электростатического запоминающего устройства и некоторые узлы памяти на магнитном барабане имели питание от электронных стабилизаторов напряжения. Площадь, занимаемая ЭВМ М-1, составляла 9 кв.м. 15 декабря 1951 г. отчёт о работе «Автоматическая цифровая вычислительная машина М – 1» был утвержден директором Энергетического института АН СССР академиком Г. М. Кржижановским.

ПРИМЕНЕНИЕ. Одним из первых решал на ЭВМ M-1 свои задачи академик С. Л. Соболев, в то время заместитель по научной работе у академика И. В. Курчатова. Для его коллектива требовалось провести расчеты по обращению матриц большой размерности, что было выполнено на М-1 в самом начале 1952 года. Свои расчеты осуществляли сотрудники академика А. И. Берга. Решали на этой машине свои задачи и ученые ряда институтов Академии наук СССР. ЭВМ М-1 находилась в эксплуатации более трех лет.