Компьютеры прошлого

V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Компьютеры прошлого

Горбатенко А.В. 1
1МБОУОдинцовская СОШ №9 им.М.И.Неделина
Горбатенко О.Ф. 1
1МБОУ Одинцовская СОШ №9 им.Н.И.Неделина
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Цели и задачи.

В своей работе я попробовал разобраться, как развивалась электронно-вычислительная техника в Росси (в бывшем СССР). Подробно рассмотрел строение и состав ЭВМ третьего поколения ЕС ЭВМ, которая выпускалась в Советском Союзе и странах социалистического лагеря. Машины этого семейства широко использовались в научно-исследовательских институтах и конструкторских бюро и предназначены для решения широкого класса научных, экономических и информационно-логических задач, а также для работы в автоматизированных системах управления.

В современной разговорной и научной те речи выражение «электронная вычислительная машина» повсеместно изменено на слово «компьютер». Это не совсем верно теоретически – компьютерные вычисления могут быть основаны не на использовании электронных приспособлений. Однако исторически сложилось, что ЭВМ стали основным инструментом для проведения операций с большими объёмами численных данных. А поскольку над их совершенствованием работали исключительно математики, все типы информации стали кодироваться численными «шифрами», и удобные для их обработки ЭВМ из научновоенной экзотики превратились в универсальную широко распространённую технику.

Поколения ЭВМ

В истории развития ЭВМ выделяют четыре этапа, ϲᴏᴏᴛʙᴇᴛϲᴛʙующих четырем поколениям ЭВМ.

Период машин первого поколения начинается с переходом к серийному производству ЭВМ в начале 50-х годов XX в. Технической основой элементной базы процессоров первых ЭВМ были электронные вакуумные лампы (ЭВЛ), а в качестве оперативных запоминающих устройств использовались электронно-лучевые трубки (ЭЛТ)

Второе поколение ЭВМ (конец 50-х — середина 60-х годов) называют транзисторно-ферритовым, так как транзисторы (твердые диоды и триоды) заменили электронные лампы в процессорах, а ферритовые (намагничиваемые) сердечники — электронно-лучевые трубки в оперативных запоминающих устройствах.

Третье поколение ЭВМ (конец 60-х — начало 70-х годов) характеризуется появлением в качестве элементной базы процессора интегральных полупроводниковых схем (вместо отдельных транзисторов), что привело к дальнейшему увеличению скорости до миллиона операций в секунду и памяти до сотен тысяч слов.

Переход к машинам четвертого поколения — ЭВМ на больших интегральных схемах (БИС) — происходил во второй половине 70-х годов и завершился приблизительно к 1980 г. Отметим, что теперь на одном кристалле размером 1 см2 стали размещаться сотни тысяч электронных элементов. Скорость и объем памяти возросли в десятки тысяч раз по сравнению с машинами первого поколения и составили примерно 109 оп/с и 107 слов ϲᴏᴏᴛʙᴇᴛϲᴛʙенно.

Создание семейства совместимых ЭВМ общего назначения

Создание семейства совместимых ЭВМ общего назначения третьего поколения практически началась в СССР в 1968 г., хотя подготовка, обсуждение основных концепций, разработка аванпроекта велись нарастающими темпами в течение 1966 и 1967 гг. К этому периоду в СССР наблюдался довольно бурный рост выпуска ЭВМ второго поколения. В складывающейся отрасли средств вычислительной техники (ВТ) разработкой ЭВМ, их элементов, внешних накопителей, устройств ввода-вывода полностью или частично занимались 26 НИИ и СКБ, выпуск средств ВТ осуществляли более тридцати заводов. Основная часть этих предприятий была сосредоточена в Главном управлении вычислительной техники Министерства радиопромышленности (МРП) СССР, руководил которым М.К. Сулим, затем Н. В. Горшков.

Электронная вычислительная машина ЕС-1020 является одной из младших моделей Единой системы и предназначена для решения широкого класса научных, экономических и информационно-логических задач, а также для работы в автоматизированных системах управления. ЭВМ ЕС-1020 имеет быстродействие порядка 20 тыс. оп/сек.

В этой вычислительной машине полностью реализованы все архитектурные, структурные и конструктивно-технологические концепции ЕС ЭВМ. Для создания систем телеобработки данных и многомашинных комплексов ЕС-1020 может быть оборудована средствами прямого управления. Машина реализует полный состав команд ЕС ЭВМ. Возможность подключения широкой номенклатуры периферийных устройств определяется пропускной способностью и количеством каналов, которые конструктивно входят в процессор.

Электронная вычислительная машина ЕС-1020 является одной из младших моделей ЕС ЭВМ «Ряд-1». Машина предназначена для решения научно-технических, экономических и управленческих задач, а также для работы в составе небольших АСУ, Может работать как в автономном режиме, так и в составе автоматизированных систем обработки информации. Машина реализует полный набор инструкций ЕС ЭМ и программно совместима с другими моделями.

Эффективную организацию вычислительного процесса обеспечивает операционная система ДОС ЕС. При необходимости и при соответствующей конфигурации вычислительная машина ЕС-1020 может работать с большой операционной системой ОС ЕС, значительно расширяющей ее функциональные возможности.

Состав и характеристики ЭВМ ЕС-1020

Машина электронная цифровая вычислительная ЕС-1020 предназначена для решения круга научно-технических, экономических, управленческих и специальных задач, связанных с приемом, хранением, переработкой и выдачей информации как в автономном режиме работы, так и в системах обработки информации, объединяющих несколько ЭВМ и абонентов.

ЭВМ ЕС-1020

Логическая структура и система команд ЕС-1020 обеспечивает программную совместимость с другими моделями ЕС ЭВМ.

Машина ЕС-1020 состоит из функционально оформленных блоков, которые могут настраиваться автономно. Агрегативность конструкции позволяет относительно быстро и легко приспосабливаться к конкретным условиям эксплуатации, что дает возможность повышения производительности модели включением дополнительных блоков. Присоединение периферийного оборудования производится через стандартный интерфейс. В зависимости от объема и сложности решаемых задач потребитель может комплектовать различные конфигурации ЭВМ.

Элементной базой модели являются монолитные интегральные схемы. ЭВМ ЕС-1020 рассчитана на круглосуточную непрерывную эксплуатацию в стационарных отапливаемых помещениях.

В состав ЕС-1020 входят: процессор; внешние запоминающие устройства (ВЗУ); устройства ввода-вывода информации (УВВ).

Структурная схема ЭВМ ЕС-1020

Минимальный состав ЭВМ ЕС-1020

Процессор ЕС-2020

1

Накопитель на магнитной ленте ЕС-5010

4

Накопитель на сменных магнитных дисках ЕС-5056

2

Устройство управления накопителями на магнитной ленте ЕС-5511

1

Устройство управления накопителями на магнитных дисках и барабанах ЕС-5551

1

Устройство ввода с перфокарт ЕС-6012

1

Устройство ввода с перфоленты ЕС-6022

1

Устройство вывода на перфокарты ЕС-7010

1

Устройство вывода на перфоленту ЕС-7022

1

Печатающее устройство ЕС-7030

1

Пишущая машинка с блоком сопряжения со стандартным каналом ЕС-7070

1

Устройство подготовки данных на перфокартах ЕС-9010

2

Устройство подготовки данных на перфоленте ЕС-9020

2

Питание от трехфазной сети 380/220 в; 50 Гц.

Потребляемая мощность - не более 21 КВА.

Занимаемая площадь - 50 кв. м.

Процессор ЕС-2020

Центральным устройством машины является процессор, состоящий из вычислителя, основной оперативной памяти (ООП), каналов мультиплексного (МК) и селекторного (СК) и устройства питания.

Вычислитель процессора характеризуется наличием запоминающих регистров и однобайтного арифметико-логического устройства (АЛУ), широким применением микропрограммного управления, гибкой логикой прерываний и разветвленной системой контроля.

Микропрограммная логика процессора служит для управления исполнением всех конструкций, операций с пульта, процедур обмена данными с внешними устройствами, Структура микрокоманды разрешает задание и выполнение действий над двумя операндами в АЛУ с одновременным обращением к памяти и формированием адреса следующей микрокоманды.

Для хранения микропрограмм в процессоре имеется постоянная память трансформаторного типа с использованием П-образных сердечников и кодовых карт с печатными информационными проводниками. Емкость каждой карты - четыре слова. Карты объединены в модули по 64 карты в каждом.

Основная оперативная память может быть расширена До 256Кбай-тов блоками по 64К байта. Для защиты информации при записи и чтении имеется специальная память ключей защиты, выполненная на туннельных диодах в виде отдельного сменного блока.

Связь процессора с внешними устройствами осуществляется через мультиплексный и селекторный каналы.

Мультиплексный канал обеспечивает подключение к процессору ряда устройств ввода-вывода с относительно малой скоростью передачи данных, например, устройств, оперирующих с перфокартами, перфолентами, устройств печати.

Мультиплексный канал содержит от 48 до 128 подканалов, количество которых зависит от емкости основной памяти. Подканал обеспечивает всю логическую информацию для управления одним устройством ввода-вывода. МК осуществляет работу в двух режимах:

мультиплексном, когда одновременно могут выполняться операции на нескольких подканалах;

монопольном, когда в канале работает только одно устройство.

Селекторные каналы обеспечивают подключение к процессору устройств ввода-вывода с относительно высокой скоростью передачи данных, например, устройств внешней памяти на магнитных лентах, барабанах, дисках. Каждый СК содержит один подканал, что обеспечивает работу только с одним внешним устройством.

К мультиплексному и селекторному каналам возможно подключение до восьми устройств управления внешними устройствами.

Среднее время выполнения операций:

 

сложения, вычитания с фиксированной запятой

20-30 мксек

сложения, вычитания с плавающей за пятой

50-70 мксек

умножения с фиксированной запятой

220-350 мксек

умножения с плавающей запятой

480 мксек

деления с фиксированной запятой

400 мксек

деления с плавающей запятой

400 мксек

коротких операций

20-30 мксек

Основная оперативная память:

 

емкость

64-256 Кбайт

цикл

2 мксек

Система команд

полный список команд ЕС ЭВМ

Способ представления чисел

с фиксированной и плавающей запятой

Система счисления

двоичная и десятичная

Количество каналов:

 

мультиплексных

1

селекторных

2

Скорость передачи данных:

 

для мультиплексного канала

до 16 Кбайт/сек - режим мультиплексный, до 100 Кбайт/сек - режим монопольный

для селекторного канала

300 Кбайт/сек

Накопитель на магнитной ленте ЕС-5010

Емкость

25*106 байт

Плотность

8 бит/мм, 32 бит/мм

Способ записи информации

без возвращения к нулю, с модификацией по единице

Способ считывания информации

при прямом и обратном движении ленты

Скорость перемещения ленты

2 м/сек

Размеры магнитной ленты:

 

длина

750 м

ширина

12,7 мм

Толщина

55 мкм

Потребляемая мощность

2 КВА

Габаритные размеры

1720x710x680 мм

Масса

450 кг

Накопитель на сменных магнитных дисках ЕС-5056

Технические характеристики пакета дисков

Емкость

7,25 Мбайт

Количество дисков

8

Количество дорожек на поверхности диска

203

Количество головок

10

Диаметр диска

356 мм

Покрытие поверхности диска

металлическое

Среднее время доступа к информации

87 мсек

Скорость передачи данных

156 Кбайт/сек

Потребляемая мощность

1,5 КВА

Габаритные размеры

1050x610x1105 мм

Масса

250 кг

Устройство управления накопителями на магнитной ленте ЕС-5511

Количество подключаемых накопителей

до 8

Скорость передачи данных

64 Кбайт/сек

Режим работы с каналом

монопольный

Потребляемая мощность

1 КВА

Габаритные размеры

1200x750x1600 мм

Масса

не более 500 кг

Устройство управления накопителями на магнитных дисках и барабанах ЕС-5551

Количество подключаемых накопителей

до 8

Скорость передачи данных

156 Кбайт/сек

Режим работы с каналом

монопольный

Потребляемая мощность

2 КВА

Габаритные размеры

1200x750x1600 мм

Масса

не более 500 кг

Устройство ввода с перфокарт ЕС-6012

Скорость ввода

500 карт/мин

Емкость кармана:

 

подающего

1000 карт

приемного

1000 карт

Тип перфокарты

43 и 80-колонные

Потребляемая мощность

1 КВА

Габаритные размеры

1200x500x1220 мм

Масса

300 кг

Устройство ввода с перфоленты ЕС-6022

Скорость ввода

1500 строк/сек

Тип перфоленты

5, 6, 7, 8-дорожковая

Ширина перфоленты

17,5 и 25,4 мм

Потребляемая мощность

0,8 КВА

Габаритные размеры

1200x500x1400 мм

Масса

200 кг

Устройство вывода на перфокарты ЕС-7010

Скорость вывода

100 карт/мин

Емкость кармана:

 

подающего

700 карт

приемного

2x500 карт

Тип перфокарты

80-колонная

Потребляемая мощность

1 КВА

Габаритные размеры

1380x550x1285 мм

Масса

360 кг

Устройство вывода на перфоленту ЕС-7022

Скорость вывода

150 строк/сек

Тип перфоленты

5 и 8-дорожковая

Ширина перфоленты

17,5 и 25,4 мм

Потребляемая мощность

0,8 КВА

Габаритные размеры

1200x500x1190мм

Масса

200 кг

Печатающее устройство ЕС-7030

Скорость печати

650-890 строк/мин

Количество печатаемых символов

82

Тип бумаги, используемой для печати

перфорированная, рулонная

Ширина бумаги

100-420 мм

Количество копий

2

Потребляемая мощность

2 КВА

Габаритные размеры

1420x600x1425 мм

Масса

500 кг

Пишущая машинка с блоком сопряжения со стандартным

каналом ЕС-7070

Скорость печати

10 знаков/сек

Количество печатаемых символов

93

Тип бумаги, используемой для печати

рулонная

Ширина бумаги

280 мм

Количество копий

5

Потребляемая мощность

0,2 КВА

Габаритные размеры

1000x620x900 мм

Масса

160 кг

Устройство подготовки данных на перфокартах ЕС- 9010

Предназначено для нанесения информации в виде пробивок на 80-колонные перфокарты в кодах, принятых в ЕС ЭВМ, и расшифровки на верхнем попе перфокарты информации, нанесенной в каждую колонку. Устройство работает в двух режимах: с программным управлением и без программного управления.

Скорость ручной перфорации

15 колонок/сек

Скорость дублирования пробивок

25 колонок/сек

Шаг перфорации:

 

по позициям

6,35 мм

по колонкам

2,21 мм

Емкость карманов:

 

подающего

500 карт

приемного

2x500 карт

Потребляемая мощность

0,6 ква

Габаритные размеры

1370x860x1100 мм

Масса

не более 400 кг

Устройство подготовки данных на перфоленте ЕС-9020

Обеспечивает выполнение следующих основных рабочих операций: нанесения алфавитно-цифровой информации в виде пробивок на перфоленте путем набора на клавиатуре пишущей машинки и печати наносимой информации на бланке; контроля информации на перфоленте путем ее сравнения с информацией, набираемой На пишущей машинке; распечатки информации с перфоленты на бланк; репродукции перфоленты; сравнения двух перфолент; сравнения двух перфолент с ре-перфорацией третьей перфоленты; сравнения двух перфолент с реперфорацией третьей и распечатки на бланке.

В устройстве предусмотрен режим исправления ошибок оператора.

Максимальная скорость обработки данных

50 строк/сек

Потребляемая мощность

0,75 КВА

Габаритные размеры:

 

стола

1420x600x935 мм

шкафа

750x500x970 мм

Масса

не более 300 кг

Система математического обеспечения

Система математического обеспечения (СМО) обеспечивает эффективную работу машин ЕС-1020 и ЕС-1030 и значительно снижает затраты времени и усилий на подготовку, отладку и выполнение программ практически во всех областях применения. Модели ЕС-1020 и ЕС-1030 снабжены дисковой операционной системой (ДОС/ЕС) и комплексами программ технического обслуживания, поставляемыми вместе с машинами, а также пакетами прикладных программ.

Дисковая операционная система обеспечивает:

мультипрограммный режим работы (до трех задач), повышающий эффективность использования ресурсов машины;

развитую систему управления вводом-выводом и средства контроля и диагностики;

удобную связь оператора с ЭВМ;

средства генерации, позволяющие автоматически формировать операционную систему, ориентированную на конкретную конфигурацию технических средств и область применения, и развивать систему при подключении новых устройств; при программировании нет необходимости учитывать конкретные особенности используемых технических средств (программа не меняется при замене типов устройств).

Дисковая операционная система предоставляет пользователю широкий набор трансляторов с наиболее распространенных языков программирования для решения научно-технических и экономических задач:

Алгола, Фортрана, ПЛ/1;

РПГ, Автокода.

РПГ (генератор программ отчетов) служит для генерации программ обработки таблиц и массивов данных в экономических задачах и решения всех задач, которые ранее выполнялись табуляторной техникой, РПГ позволяет очень гибко и просто менять форматы входных и выходных данных, Автокод (Ассемблер) имеет сильно развитые средства макроязыка.

ДОС/ЕС предоставляет пользователю также набор сервисных и вспомогательных программ для сортировки и объединения массивов данных, размещенных на накопителях на магнитной ленте и дисках, и пересылки массивов данных с носителя на носитель (перфокарты, ленты, диски).

ДОС/ЕС имеет средства, которые позволяют составлять программы из частей исходной программы на разных языках и независимо транслированных и объединять их автоматически внутри системы.

Настоящего расцвета советская промышленность средств ВТ достигла только в процессе выполнения государственной программы создания ЕС ЭВМ под руководством Межправительственной комиссии по сотрудничеству в области вычислительной техники стран социалистического содружества.

Тип ЭВМ

1970-1975 гг.

1976-1980 гг.

1980-1985 гг.

1986-1990 гг.

Всего за 1970-1997 гг.

ЕС-1020

595

160

-

-

755

С распадом СССР большая часть действующих машин Единой системы осталась в России. Экономические реформы привели к разрушению системы централизованного технического обслуживания. ВО Союзэвмкомплекс, обслуживающее все машины ЕС ЭВМ в стране, перестало существовать. В связи с этим точных статистических данных о состоянии российских машин, находящихся в эксплуатации в настоящее время, нет. По некоторым оценкам, на начало 1999 г. число работающих в России ЭВМ ЕС близко к 5000. Надо полагать, что для этих пользователей дорого накопленное прикладное ПО и они вынуждены искать пути к его сохранению. Около 2000 пользователей после остановки производства техники ЕС ЭВМ заменили изношенные дисковые накопители ЕС ЭВМ на накопители типа Винчестер, применяемые в ПЭВМ и управляемые или через ПЭВМ, или через специальный контроллер. Около 1500 пользователей заменили машины ЕС ЭВМ на дешевые машины IBM 4381 second hand, поставляемые в Россию несколькими фирмами. Более 100 пользователей купили машины IBM ES-9000. Фирмы “Рестарт” и “ЕС Лизинг”, образованные на базе сотрудников НИЦЭВТ обеспечивают простой и быстрый перенос прикладного МО пользователей ЕС ЭВМ на более современные платформы IBM. Очередное обновление технической базы у многих пользователей предстоит сделать для решения проблемы 2000 года. Таким образом, прикладное ПО, накопленное для платформы ЕС ЭВМ, живет до сих пор и имеются пути обеспечить его дальнейшее функционирование в отсутствии производства техники ЕС ЭВМ. Его дальнейшее сохранение возможно благодаря совместимости архитектуры, а следовательно, и математического обеспечения машин IBM и ЕС ЭВМ и пока еще наличию высококвалифицированных специалистов по обеим платформам.

К 1990 году в эксплуатации находилось порядка 15 тысяч машин ЕС ЭВМ. После прекращения их производства началось естественное вымирание отечественного компьютерного парка. Рассыпались сервисные системы, остановились заводы...Такие вот грустные факты всплывают, когда мы обращаемся к истории создания отечественных персональных компьютеров.

Изучая материал я теперь знаю почему наша огромная страна не выпускает компьютерную технику

В после военные годы Казалось, что нет особых преград для стремительного развития отечественной компьютерной школы и вычислительной техники. Но вот наступил роковой декабрь 1967 года, когда на правительственном уровне было принято решение о разработке единой серии электронно-вычислительных машин (ЕС ЭВМ). Но два года спустя в высших кулуарах власти сочли целесообразным развивать отрасль, опираясь на архитектуру ЭВМ программно-совместимого семейства IBM 360.

Академики Глушков и Лебедев выступали против копирования систем IBM, указывая на то, что в этом случае будет воспроизводиться техника почти десятилетней давности и затормозятся собственные научные разработки. Однако их голоса не были услышаны, что навсегда похоронило мечту ученых и энтузиастов о развитии собственной компьютерной индустрии. В результате вычислительные центры довольно быстро были заполнены компьютерами семейства ЕС ЭВМ, АСВТ, СМ ЭВМ.

Просмотров работы: 157