Урал-1¶

Урал-1 — советская ламповая электронная вычислительная машина общего назначения, разработанная в первой половине 1950-х годов под руководством главного конструктора Б. И. Рамеева. Относится к классу машин первого поколения (на электронных лампах) и считается одной из первых серийных ЭВМ, выпускавшихся в СССР. Предназначалась для решения широкого круга научных, инженерных и планово-экономических задач.

¶История создания

Разработка «Урал-1» началась в 1953 году в Специальном конструкторском бюро Министерства машиностроения и приборостроения СССР (СКБ-245, Москва), где работала группа под руководством Башира Искандаровича Рамеева. К тому времени в СССР уже были созданы первые образцы ЭВМ (МЭСМ, БЭСМ, «Стрела»), однако они оставались единичными, дорогими и сложными в эксплуатации. Задачей Рамеева было создание относительно недорогой, надёжной и пригодной для серийного выпуска машины, которую могли бы использовать не только академические институты, но и предприятия промышленности, проектные организации и вычислительные центры.

Проект был завершён в 1954 году. Первый опытный образец прошёл испытания в 1955 году, а в 1956 году начался серийный выпуск на Пензенском заводе счётно-аналитических машин (САМ). Выпуск продолжался до 1961 года; всего было изготовлено около 150 экземпляров, что по тем временам являлось значительным тиражом. Машины «Урал-1» устанавливались в вычислительных центрах, в том числе в Госплане СССР, Министерстве обороны, Академии наук СССР и на крупных заводах.

¶Технические характеристики и устройство

«Урал-1» представляла собой трёхадресную машину с последовательным действием. Система счисления — двоичная, с фиксированной запятой. Разрядность — 36 двоичных разрядов (что позволяло представлять числа с точностью до 8–9 десятичных знаков).

¶Основные параметры

• Элементная база: около 1000 электронных ламп (в основном пальчиковые лампы типа 6Н8С, 6П9, 6Ж4) и 3000 полупроводниковых диодов (германиевые диоды Д2, Д7).
• Запоминающее устройство: на магнитном барабане (МБ) ёмкостью 1024 слова (36-разрядных). Время обращения к барабану составляло около 10–15 миллисекунд. Для ускорения работы использовалась система буферных регистров.
• Быстродействие: около 100 операций в секунду (сложение/вычитание — 0,01 с, умножение — 0,02 с, деление — 0,04 с). Для сравнения — БЭСМ-1 выполняла до 10 000 операций в секунду, но стоила значительно дороже.
• Ввод данных: с перфоленты (5-дорожечной) или с клавиатуры (пульт управления). Скорость ввода — до 30 символов в секунду.
• Вывод данных: на перфоленту или на электромеханическое печатающее устройство (телетайп), скорость печати — до 10 строк в минуту.
• Потребляемая мощность: около 20 кВт.
• Габариты: занимала площадь около 70–80 м² (несколько шкафов, пульт, блок питания, система охлаждения). Масса — около 5 тонн.

¶Архитектура и системы команд

Машина имела трехадресную систему команд: каждая команда содержала адреса первого и второго операндов, а также адрес результата. Всего было реализовано около 30 команд, включая арифметические (сложение, вычитание, умножение, деление), логические (конъюнкция, дизъюнкция, отрицание), команды пересылки, условного и безусловного перехода, а также команды управления вводом-выводом.

Программирование велось в машинных кодах (двоичных или восьмеричных). Позднее для «Урал-1» был разработан упрощённый вариант автокода (ассемблера) и библиотека стандартных подпрограмм.

¶Программное обеспечение и применение

Изначально машина не имела операционной системы — программа и данные загружались вручную с перфоленты. Для облегчения работы были созданы наборы типовых подпрограмм (вычисление тригонометрических функций, квадратного корня, решение систем линейных уравнений, интерполяция).

«Урал-1» применялась для:

• Научных расчётов: баллистика, аэродинамика, ядерная физика, расчёты прочности конструкций.
• Инженерных задач: проектирование мостов, турбин, самолётов, расчёт электрических цепей.
• Планово-экономических расчётов: в Госплане СССР машина использовалась для составления и балансировки народнохозяйственных планов (в частности, для расчёта межотраслевого баланса).
• Обработки статистических данных: переписи населения, метеорологические данные, демография.

¶Модификации и развитие

На базе «Урал-1» были созданы несколько модификаций и последующих моделей:

• «Урал-2» (1958) — с увеличенным быстродействием (до 2000 операций в секунду) и расширенной памятью на магнитных барабанах.
• «Урал-3» (1959) — с возможностью подключения магнитной ленты и более совершенной системой ввода-вывода.
• «Урал-4» (1960) — с улучшенной элементной базой и повышенной надёжностью.
• «Урал-11», «Урал-14», «Урал-16» (1960-е) — семейство полупроводниковых машин второго поколения, уже несовместимых с «Урал-1» по архитектуре.

¶Значение и наследие

«Урал-1» сыграла важную роль в истории советской вычислительной техники. Она стала одной из первых серийных ЭВМ, доступных не только для элитных научных институтов, но и для широкого круга предприятий и ведомств. Машина доказала, что относительно недорогие и надёжные вычислители могут быть востребованы в народном хозяйстве.

Опыт эксплуатации «Урал-1» способствовал формированию кадров программистов и инженеров-вычислителей в СССР. Многие специалисты, начинавшие работу на этой машине, впоследствии участвовали в создании более совершенных ЭВМ, включая серию «Урал» второго поколения и машины других семейств.

В настоящее время сохранилось несколько экземпляров «Урал-1» в музеях вычислительной техники, в том числе в Политехническом музее (Москва), Музее компьютерной истории (Санкт-Петербург) и на заводе-изготовителе в Пензе.

¶Интересные факты

• Машина была спроектирована с использованием в основном отечественных радиодеталей, что обеспечивало независимость от импорта.
• Для охлаждения ламп использовались мощные вентиляторы, из-за чего работа «Урал-1» сопровождалась характерным шумом.
• Операторы часто называли машину «Урал-1» «железной бабушкой» за её громоздкость и надёжность.
• Первая программа, выполненная на «Урал-1», была связана с расчётом траектории полёта артиллерийского снаряда.

¶Источники

• Рамеев Б. И. «Электронная вычислительная машина „Урал-1“» // Сборник статей по вычислительной технике. — М.: Изд-во АН СССР, 1956.
• Малиновский Б. Н. «История вычислительной техники в лицах». — Киев: Фирма «КИТ», 1995.
• Апокин И. А., Майстров Л. Е. «Развитие вычислительных машин». — М.: Наука, 1974.
• Материалы Политехнического музея (Москва), экспозиция «Вычислительная техника».
• Техническое описание ЭВМ «Урал-1» (заводская документация, 1956 г.).