ЭВМ М-3

М-3 реализовала концепцию малогабаритной вычислительной машины, сформулированную И.С. Бруком. Это позволяло применять М-3 в научно-исследовательских организациях и конструкторских бюро без создания специальных помещений. Так, требуемая площадь для установки М-3 составляла 3 кв.м, а для машины «Урал» со сходными возможностями требовалась площадь около 60 кв.м. В отличие от синхронного принципа управления в М-3 последовательность работы отдельных блоков и устройств определялась их взаимодействием типа приказ-ответ. Переход к выполнению следующего элементарного действия происходил только после того, как был получен сигнал об окончании выполнения предыдущего действия. Асинхронный принцип работы устройства управления обеспечивал в значительной степени независимость работы отдельных устройств машины, что облегчало ее наладку и эксплуатацию.

ТЕХНИЧЕСКИЕ  ХАРАКТЕРИСТИКИ 

Система представления чисел в М-3 - двоичная с фиксированной точкой - 30 двоичных разрядов (по модулю < 1) и разряд знака числа. В М-3 была выбрана двухадресная система команд. 
Каждая команда занимает одну ячейку памяти. Разряд кода команды 0 не используется, разряды 1-6 содержат код операции, разряды 7-18 - адрес первого операнда, разряды 19-30 - адрес второго операнда и результата. Арифметическое устройство М-3 имеет сумматор, в который заносится результат последней выполненной операции. Содержимое сумматора может быть использовано при выполнении следующей операции. При получении отрицательного результата, в том числе отрицательного нуля, формируется признак w = 1. При получении положительного результата признак w = 0. Все команды можно разделить на две группы: арифметико-логические и команды управления. Код арифметико-логической команды имеет вид xy, где

x - модификатор операции (одна восьмеричная цифра); 
y - код операции (вторая восьмеричная цифра).

Коды команд представлялись двумя восьмеричными цифрами таким образом, что указывался основной признак — вид арифметической операции и дополнительные признаки, указывающие на вариант выполнения операции. Два из этих вариантов отводились для операций над модулями чисел. Другие варианты использовали возможность сохранения в арифметическом узле результата выполненного действия, который служил в качестве одного из операндов следующего действия (т.е. фактически реализовался режим одноадресной работы для уменьшения количества обращений к памяти).

К логическим и вспомогательным операциям, выполняемым машиной, относились команды условного и безусловного переходов операции ввода с перфоленты, переноса чисел из одной ячейки запоминающего устройства в другую. Признаком для условного перехода являлся знак результата предыдущего действия. Средняя скорость работы - 30 операций/с. В М-3 были широко использованы полупроводниковые элементы. Основным логическим элементом машины являлся дешифратор несоответствия, применявшийся в большинстве арифметических и управляющих схем. Регистры устройства управления (программного датчика) и арифметического узла представляли собой триггеры и клапаны приема информации, выполненные на электронных лампах. В качестве запоминающего устройства машины М-3 применяется вращающийся барабан, покрытый ферромагнитным слоем, с системой головок для записи и чтения сигнала. Это магнитное запоминающее устройство предназначено для хранения инструкций программы, исходных данных вспомогательных чисел, промежуточных и конечных результатов, получаемых в процессе решения задачи. Запоминающее устройство параллельного типа. Запись и чтение производятся одновременно по 31 каналу (30 разрядов числа и один разряд знака) на одной из образующих барабана, местонахождения которой определяется порядковым номером маркерного импульса. Для получения последовательности маркерных импульсов на поверхности барабана по окружности записано 2048 импульсов. Против дорожки, где произведена эта запись, помещается маркерная головка, сигналы которой и формируют маркерные импульсы. Другая головка - нулевая - расположена так, что в слое против неё записан только один сигнал, формирующий импульс нуля, соответствующий по времени промежутку между 2048-ми 1-м маркерными импульсами. Технические данные запоминающего устройства: 

• емкость - 2048 30-разрядных двоичных чисел; 
• среднее время выбора - 10 мс; 
• плотность записи - 3,2 импульсов/мм; 
• число оборотов - 3000 в мин; 
• диаметр барабана - 216 мм; 
• ферромагнитный слой - сплав никель-кобальт толщиной 3-5 мк; 
• частота маркерных импульсов - 108 кГц.

После замены магнитного барабана на разработанную СКБ Минского завода ферритовую память емкостью 2048 чисел, производительность машины была увеличена до 1500 - 2000 операций/с. При испытаниях с приставной диодной памятью арифметический узел и устройство управления обеспечивали производительность 3000 операций/с. Объем памяти М-3 можно было увеличить до 4096 чисел, подключив второй шкаф запоминающего устройства. Устройств внешней памяти М-3 не имела. Конструкция М-3 состояла из трех самостоятельных шкафов: главный шкаф с арифметическим узлом, системами местного и центрального управления и пультом машины, шкаф запоминающего устройства с магнитным барабаном, усилителями записи и считывания и устройства управления выборкой чисел, шкаф питания. Кроме того, был предусмотрен стол для размещения телеграфной аппаратуры используемой в качестве устройств ввода информации с перфоленты и вывода на печать и перфоленту, обеспечивало возможность дистанционной работы машины с помощью обычных телеграфных и телефонных линий связи. Электронные схемы М-3 конструктивно были выполнены в виде съемных двухламповых субблоков с 20 или 14-контактными разъемами. Устройство питания состоит из электромашинного агрегата и шкафа питания. В электромашинный агрегат входят асинхронный двигатель А-62, генератор ЧС-7 повышенной частоты 240 в 200 Гц и генератор ПН-68 постоянного тока, дающий постоянное напряжение 240 В. Агрегат питания расположен в отдельном помещении. В шкафу питания напряжение 240 В 200 Гц преобразуется в постоянные напряжения, необходимые для питания машины, производится стабилизация нескольких напряжений и распределение напряжений по шкафам машины. В шкафу питания размещены выпрямители, стабилизаторы, схемы управления, защиты и сигнализации, приборы контроля. Для питания электронных схем машины используются следующие уровни напряжений (вольт): +70, +120, +150, +240, +350, +450, -170.

Во всех шкафах была предусмотрена принудительная воздушная вентиляция с разомкнутым циклом. В отдельном помещении можно было устанавливать агрегат автономного питания с трехфазным асинхронным двигателем, генераторами переменного и постоянного тока. 

ПРИМЕНЕНИЕ

До начала серийного выпуска несколько экземпляров М-3 по документации НИИ ЭП были изготовлены в 1957-1958 гг. НИИЭП, КБ академика С. П. Королева, Институтом математики АН Армянской ССР. М-3 послужила прототипом двух промышленных серий ЭВМ: «Минск» (Г.П. Лопато, В.В. Пржиялковский) и ГОАР (затем «Раздан»). 
М-3 стала источником для развития школы управляющих машин во ВНИИЭМ.