ЭВМ Урал-1

Урал-1 — советская электронная вычислительная машина (ЭВМ) первого поколения, разработанная в первой половине 1950-х годов. Предназначалась для решения научных, инженерных и планово-экономических задач. Являлась первой серийной ЭВМ, созданной в Пензенском филиале СКБ-245 под руководством главного конструктора Башира Искандаровича Рамеева. Выпускалась с 1955 по 1961 год, став одной из самых массовых советских ЭВМ первого поколения.

История создания

Разработка «Урала-1» началась в 1954 году в Пензенском филиале Специального конструкторского бюро № 245 (СКБ-245) Министерства приборостроения СССР. Главным конструктором был назначен Б. И. Рамеев, ранее участвовавший в создании ЭВМ «Стрела». Задачей было создание относительно недорогой и надёжной машины, пригодной для серийного производства и эксплуатации в вычислительных центрах различного профиля.

Первый образец машины был изготовлен в 1955 году. Государственные испытания «Урал-1» прошла успешно, и в 1956 году было принято решение о её серийном выпуске. Производство было организовано на Пензенском заводе счётно-аналитических машин (САМ). Всего за годы выпуска (1955—1961) было изготовлено около 150 экземпляров «Урал-1», что сделало её одной из самых распространённых советских ЭВМ первого поколения.

Технические характеристики

«Урал-1» была построена на электронных лампах и относилась к машинам первого поколения. Она имела следующие основные характеристики:

• Элементная база: около 1000 электронных ламп (в основном пальчиковые лампы типа 6Н8С, 6П9, 6Ж4) и около 1000 полупроводниковых диодов.
• Система счисления: двоичная, с плавающей запятой.
• Разрядность: 36 разрядов (включая знак и порядок).
• Быстродействие: около 100 операций в секунду (сложение/вычитание — 100 оп/с, умножение — 20 оп/с, деление — 10 оп/с).
• Оперативная память: на магнитном барабане ёмкостью 1024 36-разрядных слова (около 4,5 Кбайт). Время обращения к барабану составляло около 10 мс.
• Внешняя память: на магнитной ленте (накопители на магнитной ленте — НМЛ) ёмкостью до 100 000 слов на катушку.
• Ввод данных: с перфоленты (фотоперфолента) со скоростью 800 строк в минуту.
• Вывод данных: на электромеханическое печатающее устройство (скорость печати — 1,5 строки в секунду) и перфоленту.
• Потребляемая мощность: около 35 кВт.
• Занимаемая площадь: около 100 м² (включая вспомогательное оборудование).

Устройство и архитектура

Архитектура «Урал-1» была типичной для машин первого поколения. Она состояла из следующих основных блоков:

• Арифметическое устройство (АУ): выполняло арифметические и логические операции над числами с плавающей запятой. Было построено на параллельных регистрах и сумматорах.
• Устройство управления (УУ): обеспечивало последовательное выполнение команд программы, хранящейся в памяти. Команды были трёхадресными (формат: код операции, адрес первого операнда, адрес второго операнда, адрес результата).
• Запоминающее устройство (ЗУ): основная память на магнитном барабане. Для ускорения доступа использовалась система буферных регистров.
• Устройство ввода-вывода (УВВ): обеспечивало связь с внешними носителями — перфолентой и магнитной лентой.

Система команд «Урал-1» включала около 30 команд, в том числе арифметические (сложение, вычитание, умножение, деление), логические, команды пересылки данных, условного и безусловного перехода, а также команды управления вводом-выводом.

Программное обеспечение

Программирование для «Урал-1» велось на машинном языке (в двоичных кодах) или с использованием мнемонических обозначений (автокод). Системного программного обеспечения в современном понимании не существовало. Для упрощения программирования разрабатывались библиотеки стандартных подпрограмм (вычисление тригонометрических функций, логарифмов, решение систем линейных уравнений и т. д.).

Позднее, в 1957 году, для «Урал-1» был создан первый в СССР алгоритмический язык высокого уровня — ППС (Практическая Программирующая Система), разработанный в Пензенском филиале СКБ-245. ППС позволял писать программы в более удобной форме, близкой к математической записи.

Применение

«Урал-1» использовалась в различных отраслях народного хозяйства и науки СССР:

• Научные расчёты: решение задач ядерной физики, аэродинамики, баллистики, механики.
• Инженерные расчёты: проектирование сложных конструкций (мосты, здания, самолёты), расчёт прочности и устойчивости.
• Планово-экономические задачи: расчёты в системе Госплана СССР, составление планов производства, балансов, расчёт заработной платы.
• Образование: обучение студентов и аспирантов основам вычислительной техники и программирования.

Машина устанавливалась в вычислительных центрах крупных предприятий, научно-исследовательских институтов, вузов. Например, «Урал-1» эксплуатировалась в Вычислительном центре Академии наук СССР (Москва), в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова, в Московском государственном университете, в Ленинградском государственном университете, на ряде оборонных предприятий.

Значение и место в истории

«Урал-1» стала важным этапом в развитии советской вычислительной техники. Она была одной из первых серийных ЭВМ, доступных для широкого круга организаций, и способствовала внедрению вычислительной техники в народное хозяйство. Машина отличалась относительно высокой надёжностью и простотой в эксплуатации, что позволило ей проработать в некоторых вычислительных центрах до начала 1970-х годов.

На основе опыта создания «Урал-1» была разработана серия более совершенных машин «Урал» (Урал-2, Урал-3, Урал-4), которые уже относились к поколению полупроводниковых ЭВМ. Конструкторские решения, заложенные в «Урал-1», оказали влияние на последующие разработки советских ЭВМ.

Интересные факты

• Главный конструктор «Урал-1» Башир Рамеев был одним из пионеров советской вычислительной техники. В 1948 году он, совместно с И. С. Бруком, разработал проект первой советской ЭВМ с хранимой программой — М-1.
• «Урал-1» была первой советской ЭВМ, выпускавшейся серийно в течение нескольких лет. До неё серийно выпускались только машины «Стрела» (в очень малых количествах) и «БЭСМ-1» (также в единичных экземплярах).
• Несмотря на использование магнитного барабана в качестве оперативной памяти, «Урал-1» могла решать задачи, требующие высокой точности вычислений, благодаря 36-разрядной системе с плавающей запятой.
• Машина была достаточно громоздкой и требовала специально оборудованного помещения с системой охлаждения и стабилизации напряжения.

Источники

• Рамеев Б. И. Электронная вычислительная машина «Урал-1». — М.: Машгиз, 1958.
• Смирнов В. Н. История вычислительной техники в СССР. — М.: Наука, 1985.
• Материалы Пензенского государственного краеведческого музея.
• Архивные документы СКБ-245 (Пенза).