ЭВМ «Урал-2

ЭВМ «Урал-2» — советская ламповая электронно-вычислительная машина общего назначения, разработанная в Пензенском научно-исследовательском электротехническом институте (ПНИЭИ) под руководством главного конструктора Башира Искандаровича Рамеева. Относится к семейству машин «Урал» и является первой серийной ЭВМ второго поколения в СССР, выпускавшейся с 1959 по 1964 год. Предназначалась для решения широкого круга научных, инженерных и планово-экономических задач.

История создания

Разработка «Урал-2» началась в 1957 году как продолжение работ над первой отечественной серийной ЭВМ «Урал-1». Главный конструктор Б. И. Рамеев поставил задачу создать машину, значительно превосходящую предшественницу по быстродействию, объёму памяти и надёжности, при этом сохранив преемственность в системе команд и совместимость с периферийным оборудованием. В отличие от «Урал-1», которая использовала магнитный барабан в качестве основной памяти, новая машина должна была получить ферритовую оперативную память.

Первый образец ЭВМ был изготовлен в 1958 году, а в 1959 году машина прошла государственные испытания и была рекомендована к серийному производству. Выпуск осуществлялся на Пензенском заводе счётно-аналитических машин (САМ). Всего за годы производства было изготовлено несколько десятков экземпляров «Урал-2», которые поставлялись в вычислительные центры крупных промышленных предприятий, научно-исследовательских институтов и учебных заведений СССР.

Технические характеристики

«Урал-2» представляла собой трёхадресную машину с параллельным принципом действия. Основные параметры:

• Система счисления: двоичная, с плавающей запятой.
• Разрядность: 36 разрядов (36 бит).
• Быстродействие: около 5000–6000 операций в секунду над числами с плавающей запятой.
• Оперативная память: на ферритовых сердечниках, объёмом 2048 36-разрядных слов (около 9 Кбайт). Время обращения к памяти — 15 мкс.
• Постоянная память: на магнитных барабанах, объёмом до 4096 слов (дополнительно).
• Внешние запоминающие устройства: накопители на магнитной ленте (НМЛ) и перфоленте.
• Ввод данных: с перфоленты (5- и 8-дорожной) и перфокарт.
• Вывод данных: на перфоленту, перфокарты и электромеханическое печатающее устройство (скорость печати — до 10 строк в секунду).
• Элементная база: около 8000 электронных ламп (в основном пальчиковые лампы типа 6Н1П, 6П3С, 6Ж4П) и около 4000 полупроводниковых диодов.
• Потребляемая мощность: около 50 кВт.
• Площадь размещения: около 100–120 м² (включая систему охлаждения и вспомогательное оборудование).

Архитектура и система команд

Архитектура «Урал-2» была разработана с учётом опыта эксплуатации «Урал-1» и зарубежных машин того времени. Машина имела трехадресную систему команд: каждая команда содержала три адреса — первого операнда, второго операнда и результата. Адресация была прямой и косвенной.

Система команд включала:

• арифметические операции (сложение, вычитание, умножение, деление);
• логические операции (конъюнкция, дизъюнкция, отрицание);
• операции сравнения;
• операции с плавающей запятой;
• операции ввода-вывода;
• операции управления (условные и безусловные переходы, останов).

Машина поддерживала работу с числами в формате с плавающей запятой (мантисса — 30 разрядов, порядок — 6 разрядов) и с фиксированной запятой (36 разрядов). Особенностью было наличие аппаратной поддержки операций с плавающей запятой, что ускоряло научные расчёты.

Программное обеспечение

Для «Урал-2» был разработан базовый набор системного и прикладного программного обеспечения:

• Математическое обеспечение: библиотека стандартных подпрограмм (вычисление элементарных функций, решение систем линейных уравнений, интерполяция, численное интегрирование).
• Алгоритмические языки: использовался автокод (машинно-ориентированный язык) и интерпретатор для языка Алгол-60 (один из первых в СССР).
• Операционная система: отсутствовала в современном понимании; работа велась в режиме пакетной обработки с использованием загрузчика и монитора.

Программирование велось в машинных кодах (трёхадресных командах) или на автокоде. Для упрощения работы были разработаны подпрограммы ввода-вывода и отладки.

Применение

«Урал-2» использовалась в следующих областях:

• Научные расчёты: решение задач ядерной физики, аэродинамики, баллистики, расчёта ядерных реакторов.
• Инженерные расчёты: проектирование авиационных и ракетных двигателей, расчёт прочности конструкций, оптимизация технологических процессов.
• Планово-экономические задачи: расчёт производственных планов, материальных балансов, транспортных задач (например, в системе Госплана СССР).
• Обработка данных: ведение кадрового учёта, расчёт заработной платы, статистическая обработка результатов экспериментов.

Машины устанавливались в вычислительных центрах крупных предприятий, таких как:

• Институт атомной энергии имени И. В. Курчатова;
• Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ);
• Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова;
• Пензенский завод САМ (для отладки и тестирования).

Сравнение с аналогами

«Урал-2» была сопоставима по характеристикам с зарубежными ЭВМ того времени, такими как IBM 704 (США, 1954 г.) и Ferranti Pegasus (Великобритания, 1956 г.). Однако по быстродействию и объёму памяти она несколько уступала IBM 704 (до 12 000 операций в секунду и 32 768 слов памяти). В то же время «Урал-2» была более компактной и экономичной по сравнению с ламповыми аналогами, а также имела более развитую систему команд для научных расчётов.

Внутри семейства «Урал» машина занимала промежуточное положение между «Урал-1» (1955 г., быстродействие 1000 оп/с) и «Урал-4» (1962 г., быстродействие до 12 000 оп/с, полупроводниковая элементная база). «Урал-2» стала первой серийной машиной с ферритовой памятью в СССР, что обеспечило ей более высокую надёжность по сравнению с предшественницами.

Наследие

«Урал-2» внесла значительный вклад в развитие вычислительной техники в СССР. Она стала основой для подготовки первых поколений советских программистов и инженеров-вычислителей. На её базе были разработаны методы численного решения сложных научных задач, которые впоследствии применялись на более совершенных машинах.

Несколько экземпляров «Урал-2» сохранились до настоящего времени и находятся в музеях:

• Политехнический музей (Москва);
• Музей вычислительной техники (Пенза);
• Музей истории вычислительной техники (Казань).

Машина является памятником истории науки и техники, демонстрирующим уровень развития советской электронной промышленности в конце 1950-х — начале 1960-х годов.

Интересные факты

• Разработка «Урал-2» велась параллельно с созданием первых советских полупроводниковых машин (например, «Проминь»), но из-за нехватки транзисторов было решено сохранить ламповую элементную базу.
• Машина могла работать в непрерывном режиме до 100 часов без сбоев, что для ламповой техники того времени было высоким показателем.
• В 1961 году на «Урал-2» в Институте атомной энергии были выполнены расчёты, использованные при проектировании первой советской термоядерной установки «Токамак».

Источники

• Рамеев Б. И. «Электронные вычислительные машины „Урал“». — М.: Советское радио, 1962.
• Апокин И. А., Майстров Л. Е. «История вычислительной техники». — М.: Наука, 1990.
• Малиновский Б. Н. «История вычислительной техники в лицах». — Киев: Фирма «КИТ», 1995.
• Техническое описание ЭВМ «Урал-2». — Пенза: ПНИЭИ, 1959.
• Ревич Ю. В. «Информационные технологии в СССР. Создатели советской вычислительной техники». — СПб.: БХВ-Петербург, 2014.