Поколения ЭВМ

Введение.

    О том, когда человечество научилось  считать, мы можем строить лишь догадки. Но можно с уверенностью сказать, что для простого подсчета наши предки использовали пальцы рук, способ, который  мы с успехом используем до сих  пор. А как поступить в том  случае если вы хотите запомнить результаты вычислений или подсчитать, то чего больше чем пальцев рук. В этом случае можно сделать насечки  на дереве или на кости. Скорее всего  так и поступали первые люди, о  чем и свидетельствуют археологические  раскопки. Пожалуй, самым древним  из найденных таких инструментов считается кость с зарубками  найденная в древнем поселении  Дольни Вестоници на юго-востоке  Чехии в Моравии. Этот предмет  получивший название «вестоницкая кость» предположительно использовался за 30 тыс. лет до н. э. Несмотря на то, что на заре человеческих цивилизаций, были изобретены уже довольно сложные системы исчисления использование засечек для счета продолжалось еще довольно таки долго. Так, к примеру за 2 тыс. лет до н.э. на коленях статуи шумерского царя Гудеа была высечена линейка, поделенная на шестнадцать равных частей. Одна из этих частей была в свою очередь поделена на две, вторая на три, третья на четыре, четвертая на пять, а пятая на шесть равных частей. При этом в пятой части длина каждого деления составляла 1 мм. 

От  первого до четвертого поколения. 

 

    Немногим  более 50 лет прошло с тех пор, как  появилась первая электронная вычислительная машина. За этот короткий для развития общества период сменилось несколько  поколений вычислительных машин, а  первые ЭВМ сегодня являются музейной редкостью. Сама история развития вычислительной техники представляет немалый интерес, показывая тесную взаимосвязь математики с физикой (прежде всего с физикой  твердого тела, полупроводников, электроникой) и современной технологией, уровнем  развития которой во многом определяется прогресс в производстве средств  вычислительной техники.

Механические  предпосылки. 

    Начало  развития технологий принято считать  с Блеза Паскаля, который в 1642г. изобрел устройство, механически  выполняющее сложение чисел. Его  машина предназначалась для работы с 6-8 разрядными числами и могла  только складывать и вычитать, а  также имела лучший, чем все  до этого, способ фиксации результата.

    Следующего  этапного результата добился выдающийся немецкий математик и философ  Готфрид Вильгельм Лейбниц, высказавший  в 1672 году идею механического умножения  без последовательного сложения. Уже через год он представил машину, которая позволяла механически  выполнять четыре арифметических действия, в Парижскую академию.

    В 1812 году английский математик Чарльз Бэббидж начал работать над так  называемой разностной машиной, которая  должна была вычислять любые функции, в том числе и тригонометрические, а также составлять таблицы. Свою первую разностную машину Бэббидж построил в 1822 году и рассчитывал на ней  таблицу квадратов, таблицу значений функции y=x²+x+41 и ряд других таблиц. Однако из-за нехватки средств эта машина не была закончена, и сдана в музей Королевского колледжа в Лондоне, где хранится и по сей день. Однако эта неудача не остановила Бэббиджа, и в 1834 году он приступил к новому проекту – созданию Аналитической машины, которая должна была выполнять вычисления без участия человека. С 1842 по 1848 год Бэббидж упорно работал, расходуя собственные средства. К сожалению, он не смог довести до конца работу по созданию Аналитической машины – она оказалась слишком сложной для техники того времени. Но заслуга Бэббиджа в том, что он впервые предложил и частично реализовал, идею программно-управляемых вычислений. Именно Аналитическая машина по своей сути явилась прототипом современного компьютера. Эта идея и ее инженерная детализация опередили время на 100 лет! 
 
 
 
 
 
 
 

Основная  часть.

    “РАЗДАН” - семейство цифровых вычислительных машин общего назначения. Создано  в Ереванском научно-исследовательском  институте математических машин  в 1958-1965. Построено по крупноблочному принципу на полупроводниковых элементах  импульсно-потенциального типа.

    ЦВМ “Раздан-2” (серийно выпускается  с 1961) предназначена для решения  научно-технических и инженерных задач, малой производительности (скорость вычислений - до 5 тысяч операций в 1 секунд). Система команд - двухадресная, форма представления чисел - двоичная, с плавающей запятой, количество разрядов кода команды - 36. Диапазон десятичных чисел, с которыми оперирует машина, - от ± 10^-9 до ± 10⁺⁹; емкость оперативного ЗУ - 2048 чисел. Цикл обращения - 20 микросекунд. Емкость внешнего ЭУ на магнитной ленте - 120 тысяч чисел или команд. Емкость зоны и количество зон - переменное. Ввод информации - с фотосчитывающего устройства, со скоростью до 35 чисел в 1 секунду.

    ЦВМ “Раздан-3” серийно выпускается  с 1966, предназначена, для решения  научно-технических, планово-экономических  и статистических задач. Основные особенности: блочное увеличение емкостей оперативного и внешнего ЗУ, развитый внутренний язык, наличие аппаратного контроля с коррекцией одиночной ошибки, возможность  совмещения выполнения команд ввода-вывода и обмена с работой арифметического  устройства. Совместная работа отдельных  узлов и устройств машины обеспечивается развитой системой прерывания. Анализ поступающей команды на прерывание производится в последовательности: ОЗУ - каналы обмена - устройства. Если адреса поступившей команды попадают на занятую обменом область памяти, занятый канал или устройство, то происходит прерывание. Система  команд - двухадресная, форма представления  чисел - двоично-четверичная, с плавающей  запятой, мантисса числа - 40 разрядов, знак числа - 1 разряд, порядок - 6 разрядов, знак порядка - 1 разряд. Диапазон десятичных чисел, которыми оперирует машина, - от ± 10^-39 до ± 10⁺³⁸ с точностью не ниже ±2^±40. Быстродействие - 15 - 20 тысяч операций в 1 секунду. ОЗУ - матричного типа, емкостью 2 X 16 тысяч 50-разрядных слов с циклом обращения 8 микросекунд. Внешнее ЗУ - на магнитной ленте, емкостью 320 тысяч слов, с частотой записи - считывания 20 килогерц, плотностью записи - 10 импульсов на 1 миллиметр, скоростью обмена - 200 тысяч бит/секунду и на магнитном барабане, емкостью 7500 слов, с частотой записи 230 килогерц и плотностью - 10 импульсов на 1 миллиметр. К машине можно подключать до 16 устройств на магнитных барабанах и до 16 устройств на магнитных лентах.   Ввод информации осуществляется с перфорированной 5-дорожечной ленты (скорость -1000 строк в 1 секунду) и с 80-колонных перфокарт (скорость - 700 карт в 1 минуту), вывод - широкоформатным алфавитно-цифровым печатающим устройством (скорость - 400 строк в 1 минуту) и цифровым печатающим устройством (скорость - 20 строк в 1 секунду), перфораторами - на перфоленту (скорость-80 строк в 1 секунду) и на перфокарту (скорость - до 100 карт в 1 минуту).

        

    Математическое  обеспечение состоит из программ типовых математических задач, программ, реализующих стандартные алгоритмы  обработки данных, программ трансляции и управления, диагностических программ и метод, материалов.

    Дальнейшая  модернизация машины в части осуществления  приоритетной системы прерывания и  каналов связи позволила использовать “Раздан-3” в экспериментальной  физике для работы с несколькими  удаленными объектами в реальном масштабе времени и в режиме разделения времени.  

Раздан - 2

    ЭВМ «Раздан-2» (Ереван) пришла на вычислительный центр в 1965 году.

    Универсальная цифровая вычислительная машина "Раздан-2" представляла собой малогабаритную полупроводниковую машину.

    Память  машины состояла из оперативного запоминающего  устройства (3777 36-ти разрядных ячеек), выполненного на ферритовых сердечниках. Для расширения круга решаемых задач, требующих большого объема памяти, в машине было предусмотрено внешнее  запоминающее устройство - накопитель на магнитной ленте. Ввод осуществлялся  с перфоленты. Данные для ввода  подготавливались на отдельных перфораторах. Имелась возможность прогонять  программу вручную и наблюдать  процесс выполнения ее пошагово.

    Oсновные  технические характеристики:

• структура команд - двухадресная;
• система счисления - двоичная;
• способ представления чисел - с плавающей запятой;
• разрядность - 36 двоичных разрядов;
• мантисса числа - 29 разрядов;
• знак мантиссы - 1 разряд;
• порядок - 5 разрядов;
• знак порядка - 1 разряд;
• быстродействие - 5000 операций в секунду;
• количество команд (основных) - 17;
• каждая операция имеет восемь модификаций;
• машина построена на полупроводниковых приборах;
• питание машины от сети трехфазного переменного тока напряжением 220/380 а частотой 50 гц;
• потребляемая мощность - около 3 квт;
• занимаемая площадь - 20 кв.м;
• температурный режим - 10-25°.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вывод. 

    Научные работы велись в направлении разработки новых численных методов решения  задач и стандартных программ с учетом потребности учебного процесса и НИР университета, а также  других вузов, предприятий и научных  учреждений города и региона в  целом. Особое развитие получили теоретические  и конструкторские разработки в  области программного управления технологическими процессами и научными исследованиями, контроля состояния объектов, анализа  состава и структуры веществ. В это время программисты ВЦ были объединены в проблемную лабораторию  программирования. Лаборатория выполняла  заказы университетских ученых. Кроме  этого многие сотрудники физического  и математико-механического факультетов  сами считали на ЭВМ «Раздан-2».

    На  Раздане проводились расчеты  по работам договора со 111-ым полупроводниковым  заводом.

    Программировали в кодах, отладка проводилась  с пульта машины. Результаты моделирования  физических, химических, математических процессов на Раздане давали толчок к научным открытиям.

    Именно  на вычислительном центре под руководством Калечица Виталия Евгеньевича были проведены работы по созданию вспомогательной  составляющей системы для облегчения работы программистов на ЭВМ «Раздан-2».

    Раздан  проработал примерно до 1971 года, до установки  и пуска БЭСМ-4.