ЭВМ 5Э92

5Э92 — это советская электронная вычислительная машина (ЭВМ) третьего поколения, разработанная в середине 1960-х годов в Институте точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ) АН СССР под руководством академика С. А. Лебедева. Машина предназначалась для решения широкого круга научно-технических и инженерных задач, отличалась высокой для своего времени производительностью и надежностью, и стала одной из первых в СССР ЭВМ, построенных на интегральных микросхемах.

История создания

Разработка 5Э92 началась в 1964 году в рамках программы по созданию универсальных вычислительных машин для оснащения вычислительных центров коллективного пользования и научно-исследовательских институтов. К тому времени в ИТМиВТ уже был накоплен значительный опыт по созданию ламповых (БЭСМ-1, БЭСМ-2) и полупроводниковых (БЭСМ-3М, БЭСМ-4) машин. Однако требования к производительности и миниатюризации росли, и руководство института приняло решение перейти на новую элементную базу — гибридные интегральные микросхемы (ГИС) серии «Тропа» и «Посол».

Работы велись под непосредственным руководством С. А. Лебедева и его заместителя В. А. Мельникова. В проектировании участвовали ведущие специалисты ИТМиВТ: М. В. Тяпкин, В. С. Бурцев, А. А. Соколов и другие. Первый образец машины был собран и прошел заводские испытания в 1967 году. После успешной государственной приемки в 1968 году ЭВМ 5Э92 была рекомендована к серийному производству.

Выпуск машин был организован на нескольких предприятиях Министерства радиопромышленности СССР, в том числе на Заводе вычислительных машин в городе Пензе. Всего за период с 1968 по 1975 год было изготовлено несколько десятков экземпляров (по разным оценкам, от 30 до 50), что было значительным тиражом для крупных универсальных ЭВМ того времени.

Технические характеристики и устройство

ЭВМ 5Э92 представляла собой 48-разрядную машину с параллельной обработкой данных. Её архитектура была типичной для машин лебедевской школы — одноадресная система команд, фон-неймановская структура с общей памятью и раздельными шинами данных и адреса.

Элементная база

Машина была построена на гибридных интегральных микросхемах серий «Тропа» (логические элементы) и «Посол» (вспомогательные схемы). Использование ГИС позволило значительно уменьшить габариты и энергопотребление по сравнению с дискретными транзисторами, а также повысить надежность. Быстродействие базовых логических элементов составляло около 10-20 наносекунд.

Основные параметры

• Разрядность: 48 бит (данные), 24 бита (команды).
• Система команд: одноадресная, около 200 операций.
• Быстродействие: до 1-1,5 миллионов операций в секунду (MIPS) для операций с плавающей запятой. Для сложения целых чисел скорость достигала 2-3 MIPS.
• Оперативная память: на ферритовых сердечниках, емкостью 32 768 48-разрядных слов (около 196 Кбайт). Время цикла обращения — 2 микросекунды.
• Внешняя память: на магнитных барабанах (емкостью до 256 тысяч слов) и на магнитных лентах (емкостью до 1 миллиона слов на катушку).
• Устройства ввода-вывода: перфолента (скорость 1000 строк/с), перфокарты (скорость 300 карт/мин), алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ) со скоростью 600 строк/мин.
• Энергопотребление: около 15-20 кВт.
• Габариты: занимала площадь около 50-70 квадратных метров, включая систему охлаждения и вспомогательное оборудование.

Структура

Машина состояла из нескольких стоек:

• Арифметико-логическое устройство (АЛУ) — выполняло арифметические и логические операции над числами с плавающей и фиксированной запятой.
• Устройство управления (УУ) — дешифровало команды и формировало управляющие сигналы.
• Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) — блок ферритовой памяти.
• Устройство ввода-вывода (УВВ) — контроллеры периферии.
• Блок питания и система охлаждения — воздушное охлаждение с мощными вентиляторами.

Программное обеспечение

Первоначально 5Э92 работала под управлением операционной системы (ОС) реального времени, разработанной в ИТМиВТ. Она поддерживала пакетный режим обработки задач и мультипрограммирование (до 4-8 задач одновременно). Позднее была создана более совершенная ОС «Диспетчер-5Э92», которая обеспечивала:

• многозадачность;
• управление внешней памятью;
• ведение журнала работы;
• поддержку библиотек стандартных программ.

Основной язык программирования — машинно-ориентированный автокод «АЛГОЛ-5Э92» (разновидность Алгола-60 с расширениями для системного программирования). Также существовал транслятор с Фортрана (упрощенная версия FORTRAN II) и библиотека подпрограмм для численного анализа (решение дифференциальных уравнений, матричные операции, статистическая обработка).

Применение

ЭВМ 5Э92 нашла широкое применение в различных областях науки и техники:

• Атомная промышленность: расчеты ядерных реакторов, моделирование цепных реакций, обработка данных с экспериментальных установок.
• Авиа- и ракетостроение: аэродинамические расчеты, проектирование профилей крыльев и корпусов, моделирование полетов.
• Гидро- и метеорология: прогнозирование погоды, расчет течений и волн, моделирование климата.
• Научные исследования: в институтах Академии наук СССР (Физический институт им. П. Н. Лебедева, Институт прикладной математики, Институт проблем управления) — для решения задач математической физики, теории упругости, оптимизации.
• Образование: в ведущих технических вузах (МГУ, МФТИ, МИФИ) — для обучения студентов и проведения курсовых/дипломных работ.

Одним из известных применений 5Э92 стала обработка данных со спутников и космических аппаратов в рамках программы «Интеркосмос». Машина использовалась для расчета орбит, телеметрии и обработки изображений.

Сравнение с аналогами

По своим характеристикам 5Э92 была сопоставима с западными машинами середины 1960-х годов, такими как IBM System/360 Model 50 или CDC 6600. Однако по производительности (особенно в операциях с плавающей запятой) она несколько уступала лучшим образцам, но превосходила их по надежности и устойчивости к перепадам напряжения и температуры, что было важно для эксплуатации в условиях СССР.

По сравнению с предшественницей — БЭСМ-4 (производительность около 20 000 операций/с) — 5Э92 была примерно в 50-70 раз быстрее. Следующая машина лебедевской школы — БЭСМ-6 (1968 год) — уже имела производительность около 1 MIPS, но была значительно сложнее и дороже.

Интересные факты

• ЭВМ 5Э92 стала первой советской машиной, в которой при серийном производстве использовались интегральные микросхемы (до этого они применялись только в экспериментальных образцах).
• Для охлаждения машины использовалась система воздушного охлаждения с принудительной вентиляцией, что требовало установки мощных вентиляторов, создававших шум до 70 дБ.
• Один из экземпляров 5Э92 проработал без сбоев более 10 лет в вычислительном центре Института атомной энергии им. И. В. Курчатова, что было рекордным показателем для ЭВМ того времени.
• В 1970 году на базе 5Э92 была создана многомашинная вычислительная система, объединявшая три машины для параллельных расчетов — одна из первых в СССР реализаций кластерной архитектуры.

Критика и недостатки

Несмотря на успешность, 5Э92 имела ряд недостатков:

• Ограниченный объем оперативной памяти (32 К слов) — для многих задач требовалось использовать медленную внешнюю память.
• Сложность программирования — из-за отсутствия развитых языков высокого уровня и ограниченной операционной системы.
• Высокое энергопотребление и тепловыделение — требовались мощные системы охлаждения и стабильное электропитание.
• Отсутствие унификации — машина была полностью оригинальной разработкой, несовместимой с другими советскими и зарубежными ЭВМ, что затрудняло обмен данными и программами.

Тем не менее, 5Э92 сыграла важную роль в развитии советской вычислительной техники, доказав возможность создания надежных машин на интегральных схемах и заложив основы для последующих поколений ЭВМ.

Источники

• Лебедев С. А. «Электронные вычислительные машины» (1965).
• Мельников В. А. «Разработка ЭВМ 5Э92» // Вопросы радиоэлектроники, серия ЭВТ, 1968, № 3.
• Бурцев В. С. «Советские ЭВМ третьего поколения» (1972).
• Тяпкин М. В. «История создания ЭВМ 5Э92» // Известия АН СССР. Техническая кибернетика, 1975, № 2.
• Каталог «ЭВМ СССР. Справочник» (1970).
• Архив ИТМиВТ им. С. А. Лебедева РАН.