Ural-1

"Ural-1"
Forfra
Model	"Ural-1"
Klasse	lille
Ydeevne	100 ops/s
Notation	binær
Talrepræsentation	fast punkt
Lidt dybde	36 bit (35 og fortegn) eller 18 bit (17 og fortegn).
Område(r)
Kommandoudførelsesrækkefølge	givet (naturlig)
vædder	på en magnetisk tromle (2048 18-bit eller 1024 36-bit binære koder), cirkulationstid 8 ms
Rom	magnetisk tape drev; kapacitet op til 40.000 36-bit binære koder; sekventiel samplingshastighed 75 koder pr. sekund
Input-enheder	Input fra perforeret film ved 75 koder/ s Printer output op til 100 koder/ min Output til perforeret film med op til 150 koder/min
Antal lamper	1000
Strømforbrug	7,5 kW [1] (10 kW [2] )
Fodspor	70-80 m 2
Driftstilstand	vilkårlig
Start af produktion	1957
Slut på produktion	1961
Fremstillede kopier	183
Mediefiler på Wikimedia Commons

"Ural-1"  er en lille (ifølge klassifikationen, der eksisterede på tidspunktet for oprettelsen af ​​klassifikationen) lampeprogramstyret computer fra Ural-familien af ​​computere , designet til at løse tekniske problemer i forskningsinstitutter, designbureauer, højere uddannelsesinstitutioner og uddannelsessteder. [3] Den første masseproducerede computer på USSR 's territorium (tidligere var det Strela -computermodellen , produceret i mængden af ​​7 stykker). Sammenlignet med BESM var det væsentligt billigere. [1] Ifølge Anthony Sutton i sin bog "The best enemy money can buy", var Ural-seriens computere de eneste masseproducerede computere i USSR i 1960'erne, hvilket ikke er sandt, eftersom BESM-seriens computere var masse- produceret, inklusive BESM-6 (1968) - en af ​​de bedste i verden blandt computere af 2. generation, samt computere i M-20- og Minsk -serien. [fire]

Historie

Computeren blev udviklet i 1954 - 1955 , den første prøve blev skabt på samme tid (i 1955) på Moskva-fabrikken af ​​beregnings- og analysemaskiner . Justering blev udført af SKB-245 . Den delvist justerede maskine blev sendt til Penza-afdelingen (det fremtidige Penza Scientific Research Institute of Mathematical Machines ). Der blev der fra 1957 til 1961 udført serieproduktion. I alt blev der produceret 183 biler. En af maskinerne blev brugt på Baikonur Cosmodrome til at beregne raketters flyvning [5] .

Chefdesigner - Bashir Iskandarovich Rameev , udviklere: V.S. Antonov, B.P. Burdakov, A. G. Kalmykov, A. I. Lazarev, V. I. Mukhin, A. N. Nevsky, A. I. Pavlov, D. I. Yuditsky [5] [6] .

Beskrivelse

Med et besat areal på 70-80 m 2 indeholdt maskinen 1000 lamper (hovedsageligt 6H8 ) og diode-modstandsventiler, der forbrugte 7-10  kW strøm.

De fleste instruktioner blev eksekveret i to cyklusser, men maskinen implementerede en mekanisme til at kombinere udførelsestiden for to instruktioner [7] , som i det væsentlige var en to-trins pipeline , så den faktiske hastighed var tæt på 100 fixpunkt operationer pr. ( delingsoperationen blev udført fire gange, og normaliseringen er dobbelt så langsom).

RAM-kapaciteten var 1024 komplette maskinord (kaldet "koder" i 1960'erne), eller omkring 4,5 kB. RAM blev implementeret på magnetiske tromler (100 omdrejninger pr. sekund). Samtidig blev størrelsen af ​​en hukommelsescelle (36 eller 18 bit) bestemt af adressen - det samme sted på den magnetiske tromle kunne læses som et 36-bit tal, eller som et hvilket som helst af to 18-bit tal. Adgangstiden til et maskinord i hukommelsen tog 1 cyklus (i nogle "mislykkede" tilfælde - 2). Den sekventielle læsehastighed var 75 koder i sekundet. [1] .

En perforator blev brugt til input-output . Sortfarvet fotografisk film blev brugt som perforeret tape . Indgangshastigheden var 3600  baud (100 ord pr. sekund) output - 5600 baud (150 ord pr. minut). Kontrolpanelet bestod af indikatorer, der i binær kode viste værdien af ​​registrene for kontrolenheder og ALU ( maskinen havde ikke en processor som en separat enhed), gjorde det muligt for operatøren at indstille værdierne for disse registre og fejlfinde ved hjælp af flere taster og vippekontakter. Data i hukommelsen blev bevaret, da maskinen blev slukket; ved at skrive ned på papir eller udskrive værdierne af registrene og indtaste dem efter tænding, var det muligt at fortsætte beregningerne fra afbrydelsespunktet. Maskinen var også i stand til digital output til en printer (100 maskinord i minuttet). Ural-1 havde også et magnetbåndsdrev med en læsehastighed på 75 ord i sekundet (2700 baud), en skrivehastighed på 150 ord i minuttet. Dataene på filmen blev lagret i form af zoner (to zoner parallelt med hinanden), som var adskilt fra hinanden ved perforering (på en magnetisk film). På trods af at filmen var langsommere end stanset tape , gav den en større kapacitet (40.000 ord, dvs. 180 kB) [1] .

Ved design af efterfølgende modeller ( Ural-2 , Ural-3 , Ural-4 ) blev delvis software- og hardwarekompatibilitet med Ural-1-modellen bibeholdt. [5]

Arkitektur [1]

• Aritmetisk enhed (AU); registre AU, private, input og output register.
• Kontrolanordning (CU); instruktionstællerregister, instruktionsregister, cyklustællerregister
• vædder
• Bånddrev
• Input og output enheder

Aritmetiske enhed og registre

Sammensætningen af ​​den aritmetiske enhed (AU) inkluderer følgende hovedblokke:

• SM 37-bit binær adder (betegnelse i formlerne for operationer - s ), der arbejder i den omvendte modificerede kode;
• DSM ekstra 6-bit adder;
• RGAU 36-bit register AU (betegnelse i formlerne for operationer - r ), som bruges som et hjælpemiddel, når der udføres operationer på koder i AU, til at modtage en nummerkode fra inputregisteret, der arbejder i en direkte kode;
• DRG ekstra 6-bit register;
• RGM 9-bit multiplikatorregister;
• MIRV Et 36-bit kvotientregister, der bruges til division.
• Indgangs- og udgangsregistrene har 9 bit hver og bruges til at udveksle koder mellem AU'en og andre enheder (RAM, magnetbåndsdrev);
• Pr -kode konvertere;
• Blokke til generering af styresignaler ω og φ.

RAM

Random access memory (RAM) er lavet på en magnetisk tromle (kaldet "magnet drum storage" NMB) består af 2048 delceller med en kapacitet på 18 bit. Celler er nummereret fra 0000 8 til 3777 8 (oktal). To tilstødende ufuldstændige celler kan kombineres for at skabe en komplet 36-bit celle. Fuld celler er nummererede (oktale tal): 4000 8 + n (hvor n  er nummeret på den første ufuldstændige celle, der bruges til at gemme den fulde celle). Fuld celler har adresser fra 4000 8 til 7776 8 (i trin på 2, dvs. 4000 8 , 4002 8 , 4004 8 ...).

Kontrolenhed

Styreenheden (CU) indeholder:

• Kommandonummertællerregister (C, "kommandotæller"), 11 bit. Bruges til at angive nummeret på den RAM-celle, hvorfra instruktionen hentes til kommandoadderregistret.
• Kommandoadderregister ("kommandoregister"), 18 bit. Det er en hugorm med cyklisk overførsel (fra høj til lav). Bruges til at hente fra RAM, ændre og gemme den næste kommando (udført ved en speciel handling eller af en omdirigeringstæller)
• Fremadrettede tællerregister (F, "sløjfetæller"), 11 bit. Bruges til automatisk at ændre adressen på den eksekverbare instruktion (ændringen styres af triggeren f , som er en del af CU).

Kontrolpanel

Kontrolpanelet består af signal- og kommandodele. Signal en er en række indikatorer (neonlys), der viser indholdet af AU-adderregisteret, kontrolregisteret, kommandoregisteret, kommandotællerregisteret, signalerne φ og ω osv.

Kontroldelen indeholder:

• Skiftekontakter, der giver dig mulighed for at angive værdien af ​​en hukommelsescelle, som vises i kontrolregistervinduet (og opdateres hver cyklus)
• To vippekontakter: Lås φ og Stop på φ , så du kan fejlsøge det kørende program. Når vippekontakten "Lås φ" er tændt, udføres den næste kommando uanset værdien af ​​φ og positionen af ​​vippekontakten "Stop ved φ". For φ=1 og vippekontakterne "Lås φ" og "Stop ved φ" slået fra, springes den næste kommando over (i tidligere tilfælde blev kontrollen overført til celle 0001 8 ). Hvis blokeringsvippekontakten er slået fra, og stopvippekontakten er tændt, sker der et stop efter udførelsen af ​​den næste kommando.
• Syv vippekontakter til at styre springkommandoer (θ=23)
• To "Slet"-knapper, når de trykkes ned samtidigt, nulstilles alle 1024 hukommelsesceller i RAM.
• "Initial start"-knappen, når der trykkes på , læses indholdet af zone 0002 8 på det udstansede bånd ind i cellerne 0002 8 −0010 8 og kontrollen overføres til kommandoen i celle 0002 8 . Zone 0002 8 på det udstansede bånd kaldes Initial Entry Zone .
• Start-knap
• Stop knap
• Knap "Enkeltcyklustilstand", som hvert tryk fører til udførelse af en (næste) instruktion og stop
• Skiftekontakter til angivelse af stopadressen (maskinen stopper, før den udfører instruktionen før den angivne adresse)
• To "udskrivningsprogram"-omskiftere til output (under output fortsætter maskinen med at arbejde, justeret for latens for I/O-enheder):
  • I-tilstand: udskrivning af programmet, der er indtastet i RAM
  • II-tilstand: udskrivning af kommandoadressen, typen af ​​kommandoen, der udføres, og indholdet af adderregisteret.
• Vippekontakter til standsning af maskinen ved adgang til NML, perforeret tape.
• Tastatur (numerisk) til indtastning af tal i adderen og kommandoer i kommandoregisteret (til efterfølgende udførelse). Indtastning udføres i oktaltalssystem.

I/O-enheder

Optagelse på en magnetisk båndstation (NML) blok (zone). Zoner er nummereret fra 0000 til 0177 8 og fra 1000 8 til 1177 8 (256 zoner i alt). Størrelsen af ​​zonen er vilkårlig, den kan nå størrelsen af ​​RAM (1024 36-bit koder).

Fysisk, på båndet, er zonerne i området 0000-0177 8 og området 1000 8 -1777 8 placeret i par (den første zone er til venstre, den anden til højre langs båndets bredde). Mærkningen af ​​et bånd udføres ved perforering. Båndet bevæger sig i én retning, den maksimale længde af båndet er 300 m. Søgetiden for zonen er op til 5 minutter.

Perforeret tape (sorteret film) bruges til input, den maksimale længde er 300 meter. Til læsning bruges en fotoelektrisk læser (hastighed op til 75 koder pr. sekund). Aflæsning sker i blokke (zoner), zonenumre fra 0000 til 0177 8 . Den maksimale zonekapacitet er 1024 36-bit koder eller 2048 18-bit koder. Den omvendte bevægelse af den perforerede tape er ikke tilvejebragt. Søgetid op til 2 minutter.

Outputtet udføres på en printer eller på en hulmaskine. Brugt bufferregister til caching. Output sker uden at bremse maskinen med intervaller mellem output: 0,64 s til udskrivning, 0,46 s til stansning.

Arbejdsplan for CU

Klokkefrekvensen (varigheden af ​​arbejdscyklussen) bestemmes af rotationstiden for den magnetiske tromle. Cyklussen er opdelt i to dele: den første del (0,8 tromleomdrejning) er at læse (eller skrive, afhængigt af kommandoregisterværdien) fra/til RAM af det nummer, som operationen udføres med. Samtidig læses instruktionen for den næste cyklus (ifølge registertælleren af ​​instruktioner); den anden del (0,2 tromleomdrejninger) er udførelsen af ​​en aritmetisk (eller anden) operation i henhold til den operationskode, der var i instruktionsregisteret, før uret blev udført. (På dette tidspunkt er den aktuelle kommando gemt i et særligt fem-bit register). I løbet af anden halvdel af cyklussen bliver instruktionstælleren også inkrementeret og omdirigeret til indholdet af omdirigeringsregisteret, hvis læsekommandoen indeholder omdirigeringsflaget.

Udførelse af normaliserings- og divisionsoperationer tager 4 og 2 cyklusser (omdrejning af den magnetiske disk). Under disse cyklusser udføres instruktionshentning ikke.

Hvis udførelsesadressen for instruktionen ã er i området fra C til C + 64 (C er instruktionstællerregisteret), så kan udførelsestiden for instruktionen øges med 1 cyklus.

Kommandoer

Ural-1 understøtter 29 forskellige instruktioner (35 inklusive 6 instruktioner, der "gør ingenting", analogt med moderne NOP ). En væsentlig forskel fra den moderne arkitektur af computere er ligheden mellem operationer med registre, RAM og input-output-enheder.

Aritmetiske instruktioner: Registrer Skriv, Add, Overløb Add, Subtraher, Modulus Difference, To Slags Multiplikation, Division, Fortegnsændring, Skift til venstre og højre (Enkelt instruktion, Skift Retning efter Flag), Bitvis Multiplikation (Konjunktion), Bitwise Addition (Disjunktion) ), sammenligning, repræsentationsnormalisering

Kontrolkommandoer: skrivning til hukommelsen, skrivning til et register, skrivning af en adresse til en adderer, betinget gren, ubetinget gren, valgoperation med tast (luk analog med tilfælde i C), sløjfeorganiseringskommandoer, programkodeændringskommando, stopkommando

I/O-kommandoer: dataudveksling fra et hulbånd (eller magnetbånd) og RAM, en kommando til at læse fra et hulbånd, skrive til et hulbånd, udlæse indholdet af addereren på en hulmaskine, et hulbånd "køre" kommando.

Ansøgning

Ural-1 maskiner blev brugt til tekniske og økonomiske beregninger. Især blev Ural-1 brugt til at beregne missilers flyvning ved Baikonur for at simulere læringsprocessen forbundet med den kreative proces. [8] .

Ural-1-computere blev også brugt i skoler. For eksempel i midten af ​​1960'erne sådan en maskine blev doneret til den 30. matematiske skole i Leningrad . [9] . Ural-1-computeren blev også brugt som undervisningscomputer i den 239. Fysik- og Matematikskole i Leningrad, før den flyttede til en ny bygning i 1975, hvor den blev erstattet af Minsk-22-computeren og desværre ikke blev bevaret. I 1965 blev bilen fra Saratov State University (serienummer inden for de første ti) efter at være blevet afskrevet overført til gymnasiet nr. 13 [10] (nu Physical-Technical Lyceum nr. 1) og blev brugt til at undervise i programmering til skolebørn. Efterfølgende blev den udvidet til Ural-3, og derefter erstattet af en 2. generations computer (BESM). Desværre blev "Ural" ikke accepteret til opbevaring af det lokale museum for lokal viden og blev derfor demonteret.

Yderligere læsning

• Bondarenko V. N., Plotnikov I. T., Polozov P. P. , Programmeringsopgaver til maskinen "Ural", Izd. Kunst. eng. akademi. Dzerzhinsky, 1957
• Kitov AI Elektroniske digitale maskiner. M.: Sovjetisk radio, 1956.
• Kitov A. I., Krinitsky N. A. , Elektroniske digitale maskiner og programmering, red. andet, Fizmatgiz, 1961
• Zhdanyuk B.F. En kort guide til at arbejde ved kontrolpanelet på Ural-computeren. M., 1961;  (downlink pr. 12-3-2022 [226 dage])
• Burakov M. V. Operationel erfaring med Ural digital computer. M., 1962;
• "URAL-1" - den første sovjetiske seriel computer

Kilder

• Smolnikov N. Ya. , Fundamentals of programmering for Ural digital maskine , sovjetisk radio, 1961;
• Zhdanyuk B.F. Kort guide til at arbejde ved kontrolpanelet på computeren "Ural" , Moskva, udgiver 1961
• Krinitsky N. A., Mironov G. A., Frolov G. D. Programmering (kapitel 9) / red. M. R. Shura-Bura , stat. Publishing House of Physical and Mathematical Literature, Moskva, 1963   (utilgængeligt link fra 12-3-2022 [226 dage])
• Sergei Tarkhov. "Ural" . Museum for indenlandske computeres historie . Hentet 29. oktober 2012. (Russisk)   (downlink pr. 12-3-2022 [226 dage])
• Om Ural-1-computeren  (downlink siden 05-10-2013 [3306 dage])  (downlink)
• SE Khusid, IA Itskovich, IS Litvak og IM Lobov Anvendelse af Ural-1-computeren til at designe indsnævre enheder  (utilgængeligt link) //Measurement Techniques, New York, 1972 (oversat fra magasinet Measuring Technology, nr. 3, 1965
• Smirnov G. S. "Familien af ​​computere "Ural". Udviklingshistoriesider. Brudstykker af bogen
• Smirnov G. S.  Ferrit hukommelse af computeren "Ural"
• Elektronisk digital computer "Ural-1" (ECVM "Ural-1")
• Rameevskaya skole for computerdesign. Historie om udviklingen i fotografier 1948-1972
• Rameev B. I. Universal automatisk digital maskine af typen "Ural" , materialer fra konferencen "Måder til udvikling af sovjetisk maskinteknik og instrumentfremstilling", Moskva 1956

Noter

1. ↑ 1 2 3 4 5 N. A. Krinitsky, G. A. Mironov, G. D. Frolov. Programmering, red. M. R. Shura-Bura . - Statens forlag for fysisk og matematisk litteratur, Moskva, 1963.
2. ↑ Ifølge "Om Ural-1-computeren".
3. ↑ B. I. Rameev . Universal automatisk digital maskine af typen "Ural" Arkivkopi dateret 22. december 2015 på Wayback Machine , materialer fra konferencen "Måder til udvikling af sovjetisk maskinteknik og instrumentfremstilling", Moskva 1956, s. 38.
4. ↑ KAPITEL V: Computere - Bedrag af Control Data Corporation (link ikke tilgængeligt) . Hentet 7. august 2009. Arkiveret fra originalen 2. maj 2009. (ubestemt) 
5. ↑ 1 2 3 VSU Virtual Museum :: Computer :: Ural Arkivkopi dateret 26. januar 2021 på Wayback Machine .
6. ↑ Storstilet lille computer "Ural-1" Arkivkopi dateret 12. maj 2021 på Wayback Machine .
7. ↑ Smolnikov N. Ya. Grundlæggende om programmering for Ural digital maskine . - Sovjetisk radio, 1961. - S. 83.
8. ↑ http://mi.mathnet.ru/uzku230 M.~S.~Rytvinskaya "Om modellering af læringsskemaet forbundet med den kreative proces" (som en del af Probabilistic Methods and Cybernetics.~IV Academic Zap. Kazan State Univ. - ta), 1965 bind. 125 nr. 6, s. 45-48, Publishing House of Kazan University, Kazan
9. ↑ https://www.youtube.com/watch?v=WpCA1LylZu4 Et uddrag fra en dokumentar om installation af computere i den 30. skole
10. ↑ https://www.nvsaratov.ru/nvrubr/?ELEMENT_ID=11534 Arkiveksemplar af 13. april 2016 på Wayback Machine Memoirs of the director of school No. 13

Links

emural - udviklende emulator af Ural-computerfamilien