Ural-1

"Ural-1"
Elölnézet
Modell	"Ural-1"
Osztály	kicsi
Teljesítmény	100 op/s
Jelölés	bináris
Számábrázolás	fix pont
Bit mélység	36 bit (35 és előjel) vagy 18 bit (17 és előjel).
Tartomány(ok)
Parancs végrehajtási parancs	adott (természetes)
RAM	mágneses dobon (2048 18 bites vagy 1024 36 bites bináris kód), keringési idő 8 ms
ROM	mágnesszalagos meghajtó; akár 40 000 36 bites bináris kód kapacitása; szekvenciális mintavételezési sebesség 75 kód másodpercenként
Beviteli eszközök	Bemenet perforált fóliáról 75 kód/ s sebességgel Nyomtató kimenet akár 100 kód/ perc Kimenet perforált fóliára akár 150 kód/perc sebességgel
Lámpák száma	1000
Energiafelhasználás	7,5 kW [1] (10 kW [2] )
Lábnyom	70-80 m 2
Üzemmód	tetszőleges
A gyártás kezdete	1957
A gyártás vége	1961
Másolatok készültek	183
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

Az "Ural-1"  egy kicsi (az osztályozás létrehozásakor létező besorolás szerint) lámpa, programvezérlésű számítógép az Ural számítógépcsaládból , amelyet kutatóintézetek, tervezőirodák, magasabb szintű mérnöki problémák megoldására terveztek. oktatási intézmények és gyakorlópályák. [3] Az első sorozatgyártású számítógép a Szovjetunió területén (korábban a Strela számítógépmodell volt , 7 darabot gyártottak). A BESM -hez képest lényegesen olcsóbb volt. [1] Anthony Sutton „ A legjobb ellenség pénzért megvehető” című könyve szerint az 1960-as években az Ural sorozatú számítógépek voltak az egyetlen tömeggyártású számítógépek a Szovjetunióban, ami nem igaz, mivel a BESM sorozatú számítógépek tömegesek voltak. gyártottak, beleértve a BESM-6-ot (1968) - a világ egyik legjobbját a 2. generációs számítógépek között, valamint az M-20 és a Minsk sorozatú számítógépeket. [négy]

Történelem

A számítógépet 1954-1955 - ben fejlesztették ki , az első mintát ezzel egy időben (1955-ben) hozták létre a moszkvai számoló- és elemzőgépek üzemében . A beállítást SKB-245 végezte . A részben beállított gépet a penzai kirendeltségbe küldték (a leendő Penza Matematikai Gépek Tudományos Kutatóintézete ). Ott 1957 és 1961 között sorozatgyártás folyt. Összesen 183 autót gyártottak. Az egyik gépet a Bajkonuri kozmodromon használták a rakéták repülésének kiszámításához [5] .

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

Leírás

A 70-80 m 2 -es foglalt területtel a gép 1000 lámpát (főleg 6H8 ) és dióda-ellenállás szelepeket tartalmazott, 7-10  kW teljesítményt fogyasztva.

A legtöbb utasítás két ciklusban futott le, azonban a gép két utasítás végrehajtási idejét kombináló mechanizmust valósított meg [7] , ami lényegében egy kétlépcsős csővezeték volt, így a tényleges sebesség megközelítette a 100 fixpontos műveletet másodpercenként. (az osztási műveletet négyszer hajtották végre, a normalizálás pedig kétszer lassabb).

A RAM kapacitása 1024 teljes gépszó volt ( az 1960-as években "kódoknak" nevezték), vagyis körülbelül 4,5 kB. A RAM-ot mágneses dobokon valósították meg (100 fordulat / másodperc). Ugyanakkor egy memóriacella méretét (36 vagy 18 bites) a cím határozta meg – a mágneses dobon ugyanaz a hely volt olvasható, mint 36 bites szám, vagy két 18 bites szám bármelyike. A memóriában lévő gépi szó elérési ideje 1 ciklust vett igénybe (egyes "sikertelen" esetekben - 2). A szekvenciális olvasási sebesség 75 kód volt másodpercenként. [1] .

A bemenethez-kimenethez perforátort használtak . Perforált szalagként megfeketedett fotófilmet használtak . A bemeneti sebesség 3600  baud (100 szó/másodperc) volt, kimenet - 5600 baud (150 szó/perc). A vezérlőpanel olyan jelzőkből állt, amelyek bináris kódban mutatták a vezérlőegységek és az ALU regisztereinek értékét ( a gépnek nem volt processzora külön eszközként), lehetővé tette a kezelő számára, hogy beállítsa ezeknek a regisztereknek az értékeit, és több hibakeresést végezzen . gombok és váltókapcsolók. A memóriában lévő adatok megmaradtak a gép kikapcsolásakor; a regiszterek értékeinek papírra történő felírásával vagy kinyomtatásával és bekapcsolás utáni beírásával a megszakítási ponttól lehetett a számításokat folytatni. A gép képes volt digitális nyomtatásra is nyomtatóra (100 gépszó percenként). Az Ural-1 mágnesszalagos meghajtóval is rendelkezett, olvasási sebessége 75 szó/másodperc (2700 baud), írási sebessége 150 szó/perc. A filmen lévő adatokat zónák (két egymással párhuzamos zóna) formájában tároltuk, amelyeket perforációval (mágneses filmen) választottunk el egymástól. Annak ellenére, hogy a film lassabb volt, mint a lyukszalag , nagyobb kapacitást biztosított (40 000 szó, azaz 180 kB) [1] .

A későbbi modellek ( Ural-2 , Ural-3 , Ural-4 ) tervezésekor a részleges szoftver és hardver kompatibilitás megmaradt az Ural-1 modellel. [5]

Építészet [1]

• Aritmetikai egység (AU); regiszter AU, privát, bemeneti és kimeneti regiszter.
• Vezérlőeszköz (CU); utasításszámláló regiszter, utasításregiszter, ciklusszámláló regiszter
• RAM
• Szalagos meghajtó
• Bemeneti és kimeneti eszközök

Aritmetikai mértékegységek és regiszterek

Az aritmetikai egység (AU) összetétele a következő fő blokkokat tartalmazza:

• SM 37 bites bináris összeadó (megjelölés a műveleti képletekben - s ), inverz módosított kódban működik;
• DSM további 6 bites összeadó;
• RGAU 36 bites AU regiszter (megjelölés a műveleti képletekben - r ), amelyet segédeszközként használnak az AU-ban kódokkal végzett műveletek végrehajtásához, számkód fogadására a bemeneti regiszterből, közvetlen kódban dolgozva;
• DRG további 6 bites regiszter;
• RGM 9 bites szorzóregiszter;
• MIRV Osztáshoz használt 36 bites hányados regiszter.
• A bemeneti és kimeneti regiszterek egyenként 9 bitesek, és az AU és más eszközök (RAM, mágnesszalagos meghajtók) közötti kódcserére szolgálnak;
• Pr kód konverterek;
• Blokkok ω és φ vezérlőjelek előállítására.

RAM

A véletlen elérésű memória (RAM) egy mágneses dobon készül (az úgynevezett "magnet drum storage" NMB), amely 2048 részcellából áll, kapacitása 18 bit. A cellák számozása 0000 8 -tól 3777 8 -ig terjed (oktális). Két szomszédos hiányos cella kombinálható egy teljes 36 bites cella létrehozásához. A teljes cellák számozottak (oktális számok): 4000 8 + n (ahol n  a teljes cella tárolására használt első hiányos cella száma). A teljes cellák címei 4000 8 és 7776 8 között vannak (2-es lépésekben, azaz 4000 8 , 4002 8 , 4004 8 ...).

Vezérlőeszköz

A vezérlőeszköz (CU) a következőket tartalmazza:

• Parancsszám-számláló regiszter (C, „parancsszámláló”), 11 bit. Annak a RAM-cellának a számának jelzésére szolgál, amelyből az utasítás lekérésre kerül a parancs-összeadó regiszterbe.
• Parancs-összeadó regiszter ("parancsregiszter"), 18 bit. Ez egy összeadó ciklikus átvitellel (magasról alacsonyra). A RAM-ból való lekérésre, a következő parancs módosítására és tárolására szolgál (egy speciális művelettel vagy egy átirányítási számlálóval)
• Forward számlálóregiszter (F, "hurokszámláló"), 11 bit. A végrehajtható utasítás címének automatikus megváltoztatására szolgál (a változást az f trigger vezérli , amely a CU része).

Vezérlőpult

A központ jelző- és parancsrészekből áll. Az első jel egy sor jelzőfény (neonfény), amely megjeleníti az AU összeadó regiszter tartalmát, vezérlőregisztert, parancsregisztert, parancsszámláló regisztert, φ és ω jeleket stb.

A vezérlő rész a következőket tartalmazza:

• Váltókapcsolók, amelyek lehetővé teszik egy memóriacella értékének megadását, amelyek a vezérlőregiszter ablakában jelennek meg (és minden ciklusban frissülnek)
• Két váltókapcsoló: Lock φ és Stop on φ , lehetővé téve a futó program hibakeresését. Amikor a "Lock φ" kapcsoló be van kapcsolva, a következő parancs végrehajtásra kerül, függetlenül a φ értékétől és a "Stop by φ" váltókapcsoló helyzetétől. Ha φ=1, és a "Lock φ" és a "Stop by φ" kapcsolók ki vannak kapcsolva, a következő parancs kimarad (korábbi esetekben a vezérlés a 0001 8 cellába került át ). Ha a blokkoló kapcsolót kikapcsoljuk és a leállító kapcsolót bekapcsoljuk, akkor a következő parancs végrehajtása után leállás következik be.
• Hét váltókapcsoló az ugrási parancsok vezérléséhez (θ=23)
• Két "Erase" gomb egyidejű megnyomásával a RAM mind az 1024 memóriacellája nullára áll vissza.
• A "kezdeti indítás" gomb megnyomásakor a lyukszalagon lévő 0002 8 zóna tartalma a 0002 8 −0010 8 cellákba kerül beolvasásra, és a vezérlés átkerül a 0002 8 cellában lévő parancsra . A lyukszalagon található 0002 8. zónát Initial Entry Zone -nak nevezik .
• Start gomb
• Stop gomb
• "Egyciklusos mód" gomb, amelynek minden megnyomása egy (következő) utasítás végrehajtásához és leállításához vezet
• Váltókapcsolók a leállítási cím megadásához (a gép leáll, mielőtt végrehajtaná az utasítást a megadott cím előtt)
• Két "nyomtatási program" kapcsoló a kimenethez (kimenet közben a gép tovább működik, az I / O eszközök késleltetéséhez igazítva):
  • I mód: a RAM-ba bevitt program kinyomtatása
  • II mód: a parancs címének, a végrehajtandó parancs típusának és az adder regiszter tartalmának kinyomtatása.
• Váltókapcsolók a gép leállításához, amikor hozzáférünk az NML-hez, perforált szalag.
• Billentyűzet (numerikus) számok bevitelére az összeadóba és parancsok a parancsregiszterbe (annak későbbi végrehajtásához). A bevitel oktális számrendszerben történik.

I/O eszközök

Felvétel mágnesszalagos meghajtó (NML) blokkra (zóna). A zónák számozása 0000 és 0177 8 , valamint 1000 8 és 1177 8 között van (összesen 256 zóna). A zóna mérete tetszőleges, elérheti a RAM méretét (1024 db 36 bites kód).

Fizikailag a szalagon a 0000-0177 8 tartomány és az 1000 8 -1777 8 tartomány zónái párban helyezkednek el (az első zóna balra, a második jobbra a szalag szélessége mentén). A szalag jelölése perforációval történik. A szalag egy irányba mozog, a szalag maximális hossza 300 m. A zóna keresési ideje legfeljebb 5 perc.

A bevitelhez perforált szalagot (feketített fóliát) használnak, maximális hossza 300 méter. Az olvasáshoz fotoelektromos olvasót használnak (sebesség 75 kód/másodpercig). Az olvasás blokkokban (zónák) történik, zónaszámok 0000 és 0177 8 között . A zóna maximális kapacitása 1024 36 bites kód vagy 2048 18 bites kód. A perforált szalag fordított mozgása nem biztosított. Keresési idő akár 2 perc.

A kimenet nyomtatón vagy lyukasztón történik. A gyorsítótárazáshoz használt pufferregiszter. A kimenet a gép lelassítása nélkül történik a kimenetek közötti időközönként: 0,64 s nyomtatásnál, 0,46 s lyukasztásnál.

A CU munkavázlata

Az órajel frekvenciáját (a munkaciklus időtartamát) a mágneses dob forgási ideje határozza meg. A ciklus két részre oszlik: az első rész (0,8 dobfordulat) annak a számnak a beolvasása (vagy írása, a parancsregiszter értékétől függően) a RAM-ból/-be, amellyel a műveletet végrehajtják. Ezzel egyidejűleg a következő ciklus utasítása is beolvasásra kerül (az utasítások regiszter-számlálója szerint); a második rész (0,2 dobfordulat) egy aritmetikai (vagy egyéb) művelet végrehajtása annak a műveleti kódnak megfelelően, amely az óra végrehajtása előtt az utasításregiszterben volt. (Ekkor az aktuális parancs egy speciális ötbites regiszterben tárolódik). A ciklus második felében az utasításszámláló is növekszik, és átirányításra kerül az átirányítási regiszter tartalmára, ha a read parancs tartalmazza az átirányítási jelzőt.

A normalizálási és osztási műveletek végrehajtása 4 és 2 ciklust vesz igénybe (a mágneslemez forgása). Ezekben a ciklusokban nem történik utasításlekérés.

Ha az ã utasítás végrehajtási címe C és C + 64 tartományban van (C az utasításszámláló regiszter), akkor az utasítás végrehajtási ideje 1 ciklussal megnőhet.

Parancsok

Az Ural-1 29 különböző utasítást támogat (35-öt, köztük 6 olyan utasítást, amelyek "nem csinálnak semmit", a modern NOP -hoz hasonlóan ). Jelentős különbség a számítógépek modern architektúrájától a regiszterekkel, a RAM-mal és a bemeneti-kimeneti eszközökkel való műveletek egyenlősége.

Aritmetikai utasítások: Írás regisztrálása, összeadás, túlcsordulás összeadás, kivonás, modulus különbség, kétféle szorzás, osztás, előjelváltás, balra és jobbra eltolás (egy utasítás, irányváltás zászlóval), bitenkénti szorzás (kötőszó), bitenkénti összeadás (disjunkció) ), összehasonlítás, reprezentáció normalizálása

Vezérlőparancsok: írás a memóriába, írás egy regiszterbe, cím írása egy összeadóba, feltételes elágazás, feltétel nélküli elágazás, kiválasztási művelet kulccsal (a C betűs eset bezárása), hurokszervezési parancsok, programkód megváltoztató parancs, stop parancs

I/O parancsok: adatcsere lyukszalagról (vagy mágnesszalagról) és RAM-ból, parancs lyukszalagról olvasásra, lyukszalagra írásra, az összeadó tartalmának lyukasztón történő kiadására, lyukszalag "futtatása" parancs.

Alkalmazás

Mérnöki és gazdasági számításokhoz Ural-1 gépeket használtak. Az Ural-1-et különösen a Bajkonurban lévő rakéták repülésének kiszámítására használták , hogy szimulálják a kreatív folyamathoz kapcsolódó tanulási folyamatot. [8] .

Az Ural-1 számítógépeket az iskolákban is használták. Például az 1960-as évek közepén egy ilyen gépet a Leningrádi 30. Matematikai Iskolának adományoztak . [9] . Az Ural-1 számítógépet a leningrádi 239. Fizikai és Matematikai Iskola oktatói számítógépeként is használták, mielőtt 1975-ben új épületbe költöztek, ahol a Minszk-22 számítógépre cserélték, és sajnos nem őrizték meg. 1965-ben a Szaratovi Állami Egyetem gépkocsija (sorozatszáma az első tízben) a leírás után a 13-as [10] középiskolába (ma 1. számú Fizikai-Műszaki Líceum) került, és programozás oktatására használták. iskolásoknak. Ezt követően Ural-3-ra bővítették, majd egy 2. generációs számítógépre (BESM) váltották fel. Sajnos az "Uralt" a helyi helyismereti múzeum nem fogadta el tárolásra, ezért szétszerelték.

További olvasnivalók

• Bondarenko V. N., Plotnikov I. T., Polozov P. P. , Programozási feladatok az "Ural" géphez, Izd. Művészet. eng. akadémia. Dzerzsinszkij, 1957
• Kitov AI Elektronikus digitális gépek. M.: Szovjet rádió, 1956.
• Kitov A. I., Krinitsky N. A. , Elektronikus digitális gépek és programozás, szerk. második, Fizmatgiz, 1961
• Zhdanyuk B.F. Rövid útmutató az Ural számítógép vezérlőpultján végzett munkához. M., 1961;  (lefelé mutató link 2022-12-3-i állapot szerint [226 nap])
• Burakov M. V. Az Ural digitális számítógép üzemeltetési tapasztalata. M., 1962;
• "URAL-1" - az első szovjet soros számítógép

Források

• Szmolnikov N. Ya. , Az Ural digitális gép programozásának alapjai , Szovjet rádió, 1961;
• Zhdanyuk B.F. Rövid útmutató az "Ural" számítógép vezérlőpultján végzett munkához , Moszkva, Kiadó 1961
• Krinitsky N. A., Mironov G. A., Frolov G. D. Programozás (9. fejezet) / szerk. M. R. Shura-Bura , állam. Fizikai és Matematikai Irodalmi Kiadó, Moszkva, 1963   (hozzáférhetetlen hivatkozás 2022. március 12-től [226 nap])
• Szergej Tarhov. "Ural" . Háztartási Számítógépek Történeti Múzeuma . Letöltve: 2012. október 29. (Orosz)   (lefelé mutató 2022. 12-3-i állapot [226 nap])
• Az Ural-1 számítógépről  (lefelé mutató kapcsolat 2013. 10. 05. óta [3306 nap])  (downlink)
• SE Khusid, IA Itskovich, IS Litvak és IM Lobov Az Ural-1 számítógép alkalmazása szűkítő eszközök tervezésére  (hozzáférhetetlen link) //Measurement Techniques, New York, 1972 (fordítva a Measuring Technology magazinból, 1965. 3. szám)
• Smirnov G. S. „Az Ural számítógépek családja”. Fejlesztéstörténeti oldalak. A könyv töredékei
• Smirnov G. S.  Az "Ural" számítógép ferrit memóriája
• Elektronikus digitális számítógép "Ural-1" (ECVM "Ural-1")
• Rameevskaya számítógépes tervező iskola. A fotográfiák fejlődéstörténete 1948-1972
• Rameev B. I. "Ural" típusú univerzális automata digitális gép, " A szovjet gépészet és műszergyártás fejlesztésének útjai" konferencia anyagai, Moszkva 1956

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 3 4 5 N. A. Krinitsky, G. A. Mironov, G. D. Frolov. Programozás, szerk. M. R. Shura-Bura . - Fizikai és matematikai irodalom állami kiadója, Moszkva, 1963.
2. ↑ Az "Ural-1 számítógépről" szerint.
3. ↑ B. I. Rameev . "Ural" típusú univerzális automata digitális gép 2015. december 22-i archív másolat a Wayback Machine -n, a "A szovjet gépészet és műszergyártás fejlődésének útjai" konferencia anyagai, Moszkva 1956, p. 38.
4. ↑ V. FEJEZET: Számítógépek – A Control Data Corporation általi megtévesztés (hivatkozás nem érhető el) . Letöltve: 2009. augusztus 7. Az eredetiből archiválva : 2009. május 2. (határozatlan) 
5. ↑ 1 2 3 VSU Virtuális Múzeum :: Számítógép :: Ural archív másolata 2021. január 26-án a Wayback Machine -nél .
6. ↑ "Ural-1" nagyméretű kis számítógép A Wayback Machine 2021. május 12-i keltezésű archív példánya .
7. ↑ Smolnikov N. Ya. Az Ural digitális gép programozásának alapjai . - Szovjet rádió, 1961. - S. 83.
8. ↑ http://mi.mathnet.ru/uzku230 M.~S.~Rytvinskaya "A kreatív folyamathoz kapcsolódó tanulási séma modellezéséről" (a Valószínűségi módszerek és kibernetika részeként.~IV Academic Zap. Kazan State Univ. - ta), 1965. évf. 125 No. 6, pp. 45-48, Publishing House of Kazan University, Kazan
9. ↑ https://www.youtube.com/watch?v=WpCA1LylZu4 Részlet egy dokumentumfilmből a számítógépek telepítéséről a 30. iskolában
10. ↑ https://www.nvsaratov.ru/nvrubr/?ELEMENT_ID=11534 A 13. számú iskola igazgatójának 2016. április 13-i archív másolata a Wayback Machine Memoirs-ról

Linkek

emural - az Ural számítógépcsalád fejlesztő emulátora