Страница:
Разработка системы логических элементов, внедренная в одну из первых серийных транзисторных ЭВМ М-4М, явилась основой кандидатской диссертации, которую Ю.В.Рогачев успешно защитил в 1967 году.
С 1967 года - главный инженер созданного на базе отдела спецразработок ИНЭУМа Научно-исследовательского института вычислительны* комплексов (НИИВК). Принимал участие в создании вычислительных машин М-10, М-10М, М-13 и построении вычислительных комплексов на их основе в качестве заместителя главного конструктора, а с 1983 года - в качестве главного конструктора. В 1977 году за разработку машины М-10 в составе коллектива присуждена Государственная премия СССР.
С 1983 года - директор Научно-исследовательского института вычислительных комплексов. Награжден орденами Отечественной войны, Трудового Красного Знамени, Знак почета. В настоящее время пенсионер. Передал автору многочисленные архивные документы (в копии), освещающие жизнь и творчество М.А. Карцева.
Приложение 12
Проектные соображения
по организации лаборатории при Институте точной
механики и вычислительной техники для разработки
и строительства автоматической цифровой вычислительной
машины (печатаются первые 13 страниц из 34)
Член-корр. АН СССР
И.С.Брук
Инженер
Б.И.Рамеев
Москва, октябрь 1948 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Общая часть
2. Программа научно-исследовательских, конструкторских и производственных работ
3. Научные и производственные связи с другими НИИ и заводами
4. Основные принципы и этапы разработки
5. Состав лаборатории
6. Методика определения количества оборудования и рабочей силы
7. Характеристика основных и вспомогательных отделений лаборатории
8. Сводная ведомость рабочей силы
9. Сводная ведомость оборудования
10. Сводная ведомость капитальных затрат
11. Материалы и детали
12. Годовой фонд заработной платы
13. Сводная ведомость годовых расходов лаборатории
14. Строительная часть
1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
Предлагаемый проект организации лаборатории при Институте точной механики и вычислительной техники для разработки и строительства автоматической цифровой вычислительной машины является предварительным и'предназначен для ориентировочного определения объема необходимых ^атрат, количества различного лабораторного и станочного оборудования, структуры, количества научных и инженерно-технических работников и рабочей силы, принципов конструирования, организации работ и т.д.
Строительство электронных цифровых вычислительных машин является новой областью электронной техники, и поэтому совершенно отсутствует какой-либо опьгг как у нас в Советском Союзе, так и за рубежом. Это обстоятельство потребует выполнения значительного объема научно-исследовательских и конструкторских работ большим коллективом специалистов: математиков, радиотехников, электротехников, конструкторов и т.д. В силу этого же обстоятельства затрудняется и проектирование лаборатории для разработки и строительства таких машин, так как отсутствуют соответствующие укрупненные измерители.
Настоящим проектом предусматривается создание лаборатории, состоящей из научно-исследовательского, конструкторского отделений, собственных производственных мастерских, способных выполнить весь основной объем работ по изготовлению машины, и соответствующих вспомогательных отделов.
Ввиду исключительной важности быстродействующих вычислительных машин для разработки основных военных объектов необходимо срочно начать разработку и строительство этих машин. Поэтому данный проект предусматривает выделение каким-либо министерством соответствующих мастерских с зданиями и сооружениями, достаточными и подходящими для переоборудования, так как новое строительство потребовало бы значительного времени. Из нового строительства проект предусматривает только жилищное строительство, как один из основных факторов, определяющих успешное обеспечение лаборатории необходимыми кадрами. Ввиду этого в проекте не учитываются капитальные затраты на строительство производственных зданий, сооружений, по снабжению электроэнергией, водоснабжению, канализации, отоплению и т.п.
Для облегчения выбора соответствующих мастерских для переоборудования, в проекте приводятся цифры необходимых производственных площадей, количество и структура основного оборудования, раб.силы и т.п.
В течение времени, порядка 1-1,5 лет, производственные мастерские не будут заняты изготовлением основных объектов разработки, так как в это время будут вестись исследования, конструирование и изготовление макетов отдельных узлов машин, поэтому целесообразно, в порядке перестройки существующих мастерских, обучения производственных кадров и освоения новой технологии электронной аппаратуры, производить в производственных мастерских, по чертежам других институтов некоторые измерительные приборы, которые в настоящее время невозможно приобрести готовыми, но без ко!орых немыслима успешная разработка основного объекта. В первую очередь имеются в виду осциллографы со ждущей разверткой для наблюдения и измерения импульсов, импульсные генераторы разработки НИИ-17 МАП и некоторые другие.
Проектом не предусматриваются дополнительные капитальные затраты, связанные с производством измерительной аппаратуры в течение периода развертывания работ лаборатории, так как по характеру аппаратуры в этом нет необходимости.
При проектировании научно-исследовательского и конструкторского отделений лаборатории были использованы некоторые относительные показатели научно-исследовательских институтов, занимающихся разработкой радиолокационной аппаратуры, как наиболее соответствующие по тематике. При проектировании производственных мастерских были использованы некоторые опытные данные ГСПИ-5 для заводов, производящих радиоаппаратуру.
Проект составлен по ориентировочной программе научно-исследовательских, конструкторских и производственных работ. Более точно программа должна быть определена после составления эскизного проекта машины.
2. ПРОГРАММА НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ, КОНСТРУКТОРСКИХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ РАБОТ
Необходимо в течение 2,5 лет разработать, сконструировать и построить одну автоматическую цифровую вычислительную машину общего назначения, работающую по релейно кодовому принципу со скоростью до 2000 арифметических операций в секунду.
Так как эта машина строится по новым схемам, требующим значительного объема научных и экспериментальных работ, не представляется возможным в настоящий момент точно определить время, необходимое для разработок и строительства. Ориентировочно принимается 2,5 года.
Проектирование конструкторского бюро и производственных мастерских производится на основании приведенной программы.
В качестве изделия-представителя взята 20-ламповая электронная схема средней сложности (приемник радиолокационной установки), для которой имеются опытные данные по трудоемкости конструкторских и сборочно-монтаж-ных работ для условий опытного завода научно-исследовательского института и которая наиболее подходит по характеру работы.
Таблица No 1
Приведенная программа
No
п/п Наименование основного изделия Колич. по заданию Тип изделия-представителя Коэф., приведен. с учетом зап. частей Колич.
по приведен. программе Примечание
1 Автоматическая цифровая вычислительная машина 1 20-ламповая электронная схема средней сложности 200 200
Итого 200
3. НАУЧНЫЕ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СВЯЗИ С ДРУГИМИ НИИ И ЗАВОДАМИ
Научно-исследовательские и производственные работы лаборатории организованы на основе кооперирования с другими НИИ и заводами, которые проводят разработку некоторых специальных устройств и материалов, а также поставляют готовые детали и полуфабрикаты.
Разработки, выполняемые другими НИИ, а также детали и полуфабрикаты, поставляемые другими заводами, указаны в таблице No 2.
Таблица No 2
NoNo п/п Наименование Исполнители или поставщики Министерство Примечание
1
2
3
Разработка электронно-лучевого накопительного устройства Изготовление электронно-лучевого накопительного устройства
Разработка специальных магнитных материалов Ин-т телевидения НИИ
НИИ
МПСС
МПСС
МПСС
4 Получение германия повышенной чистоты
5 Разработка германиевых детекторов с высоким обратным пробивным напряжением ЦНИИ- 108 Комитет No 3
6 Изготовление германиевых детекторов Зав. No МПСС
7 Исследование магнитной записи коротких импульсов ВНА ИЗ Комитет
по дел.
искусств
8 Лампы Зав. No МПСС
9 Конденсаторы постоянной и переменной емкости Зав. No. МПСС
10 Сопротивления постоянные и переменные Зав. No МПСС
11 Кабельные изделия Зав. No
12 Литье Зав. No
13 Пластмасса Зав. No
14 Нормализованные крепежные изделия Зав. No
4. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ
Машина, подлежащая разработке, конструированию и изготовлению в лаборатории, представляет собой уникальное, в целом очень сложное электронное устройство. Она составлена из большого количества нескольких основных типов схем и элементов. Кроме чисто электронных и магнитных узлов имеются также электромеханические узлы. Машина отличается не только конструктивной и схемной сложностью, но и новизной принципов действия и схем, поэтому требуется выполнить большой объем как производственных, так и научно-исследовательских работ. Это обстоятельство, а также характер конструкций и схем машины определили основную структуру лаборатории.
Лаборатория проектируется в составе научно-исследовательского отделения, конструкторского бюро, производственных мастерских и административно-хозяйственных служб.
Научно-исследовательское отделение состоит из нескольких групп, разрабатывающих отдельные сходные между собой по принципу действия или назначения элементы машины.
В задачу этих групп входит разработка, изготовление и испытание макетов отдельных элементов и узлов. Для ускорения и облегчения экспериментов, по опыту других лабораторий в некоторых группах предусматривается станочное оборудование для механических работ по макетированию.
Как уже упоминалось выше, разрабатываемая машина составлена из нескольких основных типов блоков и узлов. Из этих же блоков и узлов в дальнейшем могут быть составлены цифровые вычислительные машины для других специальных назначений. Поэтому на разработку и исследование их должно быть обращено особое внимание. Для этих основных блоков должна быть определена зависимость всех технических и конструктивных показателей от разброса параметров деталей, нестабильности источников питания, влияния температуры, влажности и т.д.
Должны быть составлены таблицы и монограммы для выбора деталей в зависимости от различных условий: скорости работы, длительности импульса, входных и выходных напряжений, стабильности источников питания и т.д.
На основании результатов разработок и испытаний макетов конструкторское бюро конструирует и составляет рабочие чертежи для изготовления машины в производственных мастерских.
При конструировании должно быть обращено особое внимание на нормализацию и взаимозаменяемость деталей, блоков и узлов. Те из готовых деталей и изделий, которые подвержены износу, должны быт исключительно отечественного "производства из числа освоенных или намечаемых к освоению.
При конструировании отдельных блоков, узлов и всей машины в целом должно быть обращено внимание на легкость доступа к деталям для осмотра и замены их.
Габариты и вес машины не лимитируются.
Производственные мастерские в целом носят характер индивидуального, опытноЬо производства, но в то же время некоторые элементы могут изготовляться мелкими сериями. Значительную долю трудозатрат составляют сборочные и монтажные работы.
Изделия, в основном простой формы и невысокой точности, монтируются в отдельные блоки, собираемые на каркасном основании в сложные и деликатные устройства, требующие тщательной настройки и регулировки. Изготовление некоторых деталей небольшими сериями потребует специального инструмента и приспособлений.
Работы по разработке, конструированию и изготовлению делятся на два этапа:
1. Разработка и составление эскизного проекта
2. Разработка и изготовление машины.
Эти два этапа делятся на следующие подэтапы:
1. Разработка и составление эскизного проекта:
а) составление общей блок-схемы машины;
б) составление блок-схемы отдельных узлов;
в) заполнение блок-схемы старыми и вновь сочиненными схемами; ' г) теоретический анализ вновь сочиненных схем;
д) экспериментальная проверка некоторых схем;
е) составление эскизного проекта и детализация объема дальнейших работ.
2. Разработка и изготовление машины:
а) экспериментальная проверка отдельных схем;
б) экспериментальная проверка отдельных узлов;
в) экспериментальная проверка совместной работы узлов;
г) экспериментальное исследование с целью определения допустимого разброса деталей, стабильности в рабочих условиях, требуемой стабильности напряжения, требуемой мощности, рассеиваемой мощности и т.д.;
д) корректировка схемы с целью устранения нерационально использованных ламп, деталей и т.д.;
е) рациональная разбивка схемы на электрические подузлы;
ж) составление заданий для конструирования и конструирование машины;
з) изготовление машины;
и) налаживание, регулировка и испытание машины;
к) составление методики обнаружения и устранения неисправностей;
л) составление отчета и инструкции к пользованию машиной;
м) предварительные эксплуатационные испытания машины;
о) внесение изменений и исправление недостатков;
п) государственные испытания и сдача машины.
6. СОСТАВ ЛАБОРАТОРИИ
На основании анализа научно-исследовательских и конструкторских работ, а также видов обработки изделий в производственных мастерских и опыта других НИИ и лабораторий, проектом установлен состав Лаборатории, указанный в таблице No 3.
Таблица No 3
NoNo п/п Наименование Полезная площадь в м2
А.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Научно-исследовательское отделение
Группа по разработке общих вопросов
" шифровально-кодовых устройств
" арифметических устройств
" накопительных устройств
" специальных измерительных приборов
" оконечных устройств
" сверхскоростных способов записи
" источников питания
БИП
137
111
172
122
124
122
92
92
72
Итого: 1054 м2
Б. Конструкторское бюро
10.
11.
12.
Конструкторская группа
Копировальная группа
Архив
160
55
25
Итого: 240 м2
В.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
Производственные мастерские
Механическое отделение
Намоточное отделение
Гальваническое и малярное отделение
Сборочно-монтажное отделение
Ремонтное отделение
Инструментальная
390
52
51
133
151
59
Итого:
Всего:
836 м2
2500 м2
В эту таблицу не включено энергетическое и складское хозяйство (котельные, трансформаторная подстанция), так как проектом предусматривается не новое строительство, а только переоборудование готовых помещений и мастерских.
Приложение 13
Характеристики "Уралов"
"Урал" - семейство цифровых вычислительных машин общего назначения, ориентированных на решение инженерно-технических и планово-экономических задач. Первые четыре модели семейства - "Урал-1", "Урал-2", "Урал-3" и "Урал-4." - были ламповыми, "Урал-П", "Урал-14" и "Урал-16" - на полупроводниковых элементах.
Созданная в 1957 г. "Урал-1" по производительности относилась к малым машинам (в основном инженерного применения) и отличалась дешевизной. Машина имела развитую систему команд (несколько минимальных форматов) с безусловной и условной передачей управления, систему сигнализации и ручное управление, позволявшее следить за исполнением программы и вмешиваться в ход ее выполнения для внесения исправлений в процессе отладки. Основные технические характеристики машины: система счисления - двоичная, форма представления чисел - с фиксированной запятой, разрядность - 36, система команд - одноадресная, быстродействие - 100 операций в 1 сек. Оперативное ЗУ машины - на магнитном барабане, объемом 1024 слова (скорость вращения 6000 об/мин), дополнялось внешним ЗУ на магнитной ленте (40 тыс. слов) и перфоленте (10 тыс. слов). В качестве устройства ввода-вывода использовались клавишное печатающее устройство и устройство на перфоленте.
В дальнейших моделях -"Урал-2", "Урал-3", "Урал-4" было введено феррит-ное ЗУ, расширена емкость внешних ЗУ на барабане (8x8192 слов) и магнитной ленте (12x260 тыс. слов), а также значительно расширен набор устройств ввода-вывода. Характерно, что уже машины "Урал-2", "Урал-3", "Урал-4" образовывали ряд программно и аппаратно совместимых моделей с комплектуемым по потребностям применения составом устройств, позволяющим в некото-рьЬс пределах варьировать производительность машины.
Ц 1964-72 гг. создан ряд также программно и аппаратно совместимых моделей "Убал-П", "Урал-14" и "Урал-16", на единой конструктивной, технологической и схемной базе, обладающих следующими чертами. Машины образуют конст-рук-гивно, схемно и математически совместимый ряд ЭЦВМ с различной проивводительностью, гибкой блочной структурой, с широкой номенклатурой устройств со стандартизированным способом подключения, позволяющим составлять ! комплект машины, наиболее подходящий для данного конкретного применения; предусмотренные конструктивные и схемные возможности позволяют комплектовать вычислительные системы, состоящие из нескольких машин; предусмотренные возможности резервирования отдельных устройств машин позволяют создавать системы повышенной надежности: система схемной защиты данных, независимость программ от их места в памяти, система относительных адресов, развитая система прерываний и соответствующая система команд позволяют организовать одновременное решение нескольких задач; возможность работы в режимах с плавающей и фиксированной запятой, в двоичной и десятичной системах счисления, выборка и выполнение операций со словами фиксированной и переменной длины позволяют эффективно решать как планово-экономические, так и научно-технические задачи; система аппаратного контроля обеспечивает контроль хранения, адресации, передачи, ввода, вывода и обработки данных; большая емкость оперативного ЗУ с непосредственной выборкой слов переменной длины, эффективные аппаратные средства контроля и защиты памяти, ступенчатая адресация, развитая система прерываний и приостановок, возможность подключения памяти большой емкости с произвольной выборкой на магнитных барабанах и дисках, наличие датчика времени, аппаратуры сопряжения с каналами связи и пультов операторов для .связи с машиной дает возможность строить различные системы обработки данных коллективного пользования, работающие в режиме разделения времени; унификация элементов, блоков и устройств обеспечивает хорошую технологичность серийного производства машин. Последние три модели семейства построены на полупроводниковых элементах модульной конструкции, и по чисто формальным признакам (элементная база) их надо отнести к электронным вычислительным машинам второго поколения, хотя в архитектуре их имеется много черт, присущих машинам третьего поколения.
Основные технические характеристики последней модели семейства - машины "Урал-16" таковы: представление данных - слова переменной длины, числа с плавающей запятой, числа с фиксированной запятой переменной разрядности, символы; длина слова (в битах) - 1, 2, ... , 48; длина массива информации (в битах) - 24, 48, ... ,98303; разрядность чисел с фиксированной запятой - 1, 2, ... , 48, с плавающей запятой - мантиса 39, порядок 7; система счисления двоичная; система команд - 300 одноадресных команд; система адресации относительная, ступенчатая (номер массива - начало подмассива - относительный адрес слова заданной длины); время выполнения операций сложения 48-разрядных слов - 10 икс, умножения - З0 мкс; количество каналов сигналов прерывания - 64 + 24; количество уровней прерывания - 64. Оперативное ЗУ - на ферритовых сердечниках, емкостью 131 - 524 тыс. слов, внешние ЗУ на магн. барабане 98-784 тыс. слов, на магнитных дисках - 5 - 40 млн. слов, на магнитных лентах - 8 - 48 млн. слов (слова длиной 24-2 бита). В качестве устройства ввода используют устройство на перфокартах - 700 карт в 1 мин., на перфоленте - 1000 строк в 1 сек, ввод с каналов связи - до 2,2 млн. бит в 1 сек. В качестве устройств вывода используют печатающее устройство, производительностью 400 строк (по 128 знаков) в 1 мин., устройство на перфокартах - ПО карт в 1 мин., выходной перфоратор - 80 строк в 1 сек, вывод в каналы связи - до 2,2 млн. бит в 1 сек., алфавитно-цифровое печатающее устройство 800 строк в 1 мин. Имеется также экранный пульт - устройство индикации, предназначенное для реализации диалога режима - с максимальным объемом воспроизводимых данных - 2048 символов. Основу системы математического обеспечения последних моделей семейстйа "Уралов" составляет универсальная программа-диспетчер, выполняющая фуйк-ции операционной системы. В состав математического обеспечения входит также автокод АРМУ, обеспечивающий полную совместимость программ от меньшей модели к большей и запись на нем алгоритмов решения определенного круга задач. АРМУ обеспечивает запись программ для работы со словами и массивами переменной длины, выполнение операций над числами в двоичной и десятичной системах счисления с плавающей и фиксированной запятой. В системе математического обеспечения предусмотрен транслятор с АРМУ на машинный язык. Имеются программы отладки на уровне языков машин и автокода АРМУ, для обнаружения неисправностей набор тест-программ. Библиотека программ, содержащая стандартные программы и программы решения различных задач, комплектуется из программ, написанных на языках отдельных ЭЦВМ, АРМУ, АЛГОЛ-60, АЛГАМС и АЛГЭК. Предусмотрено расширение библиотеки за счет программ, написанных на других языках и автокодах, после разработки соответствующих трансляторов с этих языков на язык АРМУ.
Приложение 14
Копия титульного листа аванпроекта Государственный комитет по радиоэлектронике СССР
УНИВЕРСАЛЬНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ ЦИФРОВЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
"УРАЛ-11", "УРАЛ-12", "УРАЛ-13", "УРАЛ-14", "УРАЛ-15"
Аван-проект
Часть 1
Элементы, узлы и блоки. ПС0071000Д-1 на 148 листах.
Главный конструктор машин "Урал"
главный инженер НИИУВМ Б. РАМЕЕВ
27 апреля 1963 г.
Выдержки из Введения к 1 части Аван-проекта
ВВЕДЕНИЕ
На основании изучения типовых применений, организационных форм использования, изучения технических заданий на ряд систем переработки и материалов по зарубежным машинам разработчики пришли к выводу, что для удовлетворения основных потребностей народного хозяйства достаточен небольшой набор вычислительных машин и машины могут быть в значительной степени унифицированы с точки зрения конструкции, технологии, схем, структуры, входных языков, систем автоматизации программирования и условий эксплуатации.
Как известно, вычислительная техника принадлежит к тем отраслям науки и техники, которые развиваются особенно быстро, поэтому вычислительные машины очень быстро морально стареют. Они становятся все более сложными, в связи с этим требуют значительного времени для разработки и освоения в серийном производстве.
Выход из этого положения, очевидно, нужно искать в унификации.
Унификация элементов, устройств и машин позволит сократить сроки разработки и освоения в производстве. Унификация входных языков, систем команд позволит сократить сроки внедрения и резко повысить эффективность использования вычислительных машин в народном хозяйстве.
Унификация даст возможность сократить номенклатуру и увеличить количество изделий вычислительной техники, окажется целесообразной организация специализированных производств для выпуска унифицированных элементов, узлов и устройств, что даст возможность повысить качество изготовления и снизить стоимость.
Ограниченный типаж машин облегчит условия технической и математической эксплуатации большого парка машин (обеспечение запасными частями, обучение кадров обслуживающего персонала и программистов, модернизация машин и т.д.).
Ограниченный набор вычислительных машин и устройств различной производительности и назначения, могущих обмениваться информацией, позволяет создавать крупные системы для переработки информации, состоящие из многих машин, соединенных линиями связи. Различные ступени такой системы могут быть оборудованы машинами соответствующей производительности и сложности.
С 1967 года - главный инженер созданного на базе отдела спецразработок ИНЭУМа Научно-исследовательского института вычислительны* комплексов (НИИВК). Принимал участие в создании вычислительных машин М-10, М-10М, М-13 и построении вычислительных комплексов на их основе в качестве заместителя главного конструктора, а с 1983 года - в качестве главного конструктора. В 1977 году за разработку машины М-10 в составе коллектива присуждена Государственная премия СССР.
С 1983 года - директор Научно-исследовательского института вычислительных комплексов. Награжден орденами Отечественной войны, Трудового Красного Знамени, Знак почета. В настоящее время пенсионер. Передал автору многочисленные архивные документы (в копии), освещающие жизнь и творчество М.А. Карцева.
Приложение 12
Проектные соображения
по организации лаборатории при Институте точной
механики и вычислительной техники для разработки
и строительства автоматической цифровой вычислительной
машины (печатаются первые 13 страниц из 34)
Член-корр. АН СССР
И.С.Брук
Инженер
Б.И.Рамеев
Москва, октябрь 1948 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Общая часть
2. Программа научно-исследовательских, конструкторских и производственных работ
3. Научные и производственные связи с другими НИИ и заводами
4. Основные принципы и этапы разработки
5. Состав лаборатории
6. Методика определения количества оборудования и рабочей силы
7. Характеристика основных и вспомогательных отделений лаборатории
8. Сводная ведомость рабочей силы
9. Сводная ведомость оборудования
10. Сводная ведомость капитальных затрат
11. Материалы и детали
12. Годовой фонд заработной платы
13. Сводная ведомость годовых расходов лаборатории
14. Строительная часть
1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
Предлагаемый проект организации лаборатории при Институте точной механики и вычислительной техники для разработки и строительства автоматической цифровой вычислительной машины является предварительным и'предназначен для ориентировочного определения объема необходимых ^атрат, количества различного лабораторного и станочного оборудования, структуры, количества научных и инженерно-технических работников и рабочей силы, принципов конструирования, организации работ и т.д.
Строительство электронных цифровых вычислительных машин является новой областью электронной техники, и поэтому совершенно отсутствует какой-либо опьгг как у нас в Советском Союзе, так и за рубежом. Это обстоятельство потребует выполнения значительного объема научно-исследовательских и конструкторских работ большим коллективом специалистов: математиков, радиотехников, электротехников, конструкторов и т.д. В силу этого же обстоятельства затрудняется и проектирование лаборатории для разработки и строительства таких машин, так как отсутствуют соответствующие укрупненные измерители.
Настоящим проектом предусматривается создание лаборатории, состоящей из научно-исследовательского, конструкторского отделений, собственных производственных мастерских, способных выполнить весь основной объем работ по изготовлению машины, и соответствующих вспомогательных отделов.
Ввиду исключительной важности быстродействующих вычислительных машин для разработки основных военных объектов необходимо срочно начать разработку и строительство этих машин. Поэтому данный проект предусматривает выделение каким-либо министерством соответствующих мастерских с зданиями и сооружениями, достаточными и подходящими для переоборудования, так как новое строительство потребовало бы значительного времени. Из нового строительства проект предусматривает только жилищное строительство, как один из основных факторов, определяющих успешное обеспечение лаборатории необходимыми кадрами. Ввиду этого в проекте не учитываются капитальные затраты на строительство производственных зданий, сооружений, по снабжению электроэнергией, водоснабжению, канализации, отоплению и т.п.
Для облегчения выбора соответствующих мастерских для переоборудования, в проекте приводятся цифры необходимых производственных площадей, количество и структура основного оборудования, раб.силы и т.п.
В течение времени, порядка 1-1,5 лет, производственные мастерские не будут заняты изготовлением основных объектов разработки, так как в это время будут вестись исследования, конструирование и изготовление макетов отдельных узлов машин, поэтому целесообразно, в порядке перестройки существующих мастерских, обучения производственных кадров и освоения новой технологии электронной аппаратуры, производить в производственных мастерских, по чертежам других институтов некоторые измерительные приборы, которые в настоящее время невозможно приобрести готовыми, но без ко!орых немыслима успешная разработка основного объекта. В первую очередь имеются в виду осциллографы со ждущей разверткой для наблюдения и измерения импульсов, импульсные генераторы разработки НИИ-17 МАП и некоторые другие.
Проектом не предусматриваются дополнительные капитальные затраты, связанные с производством измерительной аппаратуры в течение периода развертывания работ лаборатории, так как по характеру аппаратуры в этом нет необходимости.
При проектировании научно-исследовательского и конструкторского отделений лаборатории были использованы некоторые относительные показатели научно-исследовательских институтов, занимающихся разработкой радиолокационной аппаратуры, как наиболее соответствующие по тематике. При проектировании производственных мастерских были использованы некоторые опытные данные ГСПИ-5 для заводов, производящих радиоаппаратуру.
Проект составлен по ориентировочной программе научно-исследовательских, конструкторских и производственных работ. Более точно программа должна быть определена после составления эскизного проекта машины.
2. ПРОГРАММА НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ, КОНСТРУКТОРСКИХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ РАБОТ
Необходимо в течение 2,5 лет разработать, сконструировать и построить одну автоматическую цифровую вычислительную машину общего назначения, работающую по релейно кодовому принципу со скоростью до 2000 арифметических операций в секунду.
Так как эта машина строится по новым схемам, требующим значительного объема научных и экспериментальных работ, не представляется возможным в настоящий момент точно определить время, необходимое для разработок и строительства. Ориентировочно принимается 2,5 года.
Проектирование конструкторского бюро и производственных мастерских производится на основании приведенной программы.
В качестве изделия-представителя взята 20-ламповая электронная схема средней сложности (приемник радиолокационной установки), для которой имеются опытные данные по трудоемкости конструкторских и сборочно-монтаж-ных работ для условий опытного завода научно-исследовательского института и которая наиболее подходит по характеру работы.
Таблица No 1
Приведенная программа
No
п/п Наименование основного изделия Колич. по заданию Тип изделия-представителя Коэф., приведен. с учетом зап. частей Колич.
по приведен. программе Примечание
1 Автоматическая цифровая вычислительная машина 1 20-ламповая электронная схема средней сложности 200 200
Итого 200
3. НАУЧНЫЕ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СВЯЗИ С ДРУГИМИ НИИ И ЗАВОДАМИ
Научно-исследовательские и производственные работы лаборатории организованы на основе кооперирования с другими НИИ и заводами, которые проводят разработку некоторых специальных устройств и материалов, а также поставляют готовые детали и полуфабрикаты.
Разработки, выполняемые другими НИИ, а также детали и полуфабрикаты, поставляемые другими заводами, указаны в таблице No 2.
Таблица No 2
NoNo п/п Наименование Исполнители или поставщики Министерство Примечание
1
2
3
Разработка электронно-лучевого накопительного устройства Изготовление электронно-лучевого накопительного устройства
Разработка специальных магнитных материалов Ин-т телевидения НИИ
НИИ
МПСС
МПСС
МПСС
4 Получение германия повышенной чистоты
5 Разработка германиевых детекторов с высоким обратным пробивным напряжением ЦНИИ- 108 Комитет No 3
6 Изготовление германиевых детекторов Зав. No МПСС
7 Исследование магнитной записи коротких импульсов ВНА ИЗ Комитет
по дел.
искусств
8 Лампы Зав. No МПСС
9 Конденсаторы постоянной и переменной емкости Зав. No. МПСС
10 Сопротивления постоянные и переменные Зав. No МПСС
11 Кабельные изделия Зав. No
12 Литье Зав. No
13 Пластмасса Зав. No
14 Нормализованные крепежные изделия Зав. No
4. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ
Машина, подлежащая разработке, конструированию и изготовлению в лаборатории, представляет собой уникальное, в целом очень сложное электронное устройство. Она составлена из большого количества нескольких основных типов схем и элементов. Кроме чисто электронных и магнитных узлов имеются также электромеханические узлы. Машина отличается не только конструктивной и схемной сложностью, но и новизной принципов действия и схем, поэтому требуется выполнить большой объем как производственных, так и научно-исследовательских работ. Это обстоятельство, а также характер конструкций и схем машины определили основную структуру лаборатории.
Лаборатория проектируется в составе научно-исследовательского отделения, конструкторского бюро, производственных мастерских и административно-хозяйственных служб.
Научно-исследовательское отделение состоит из нескольких групп, разрабатывающих отдельные сходные между собой по принципу действия или назначения элементы машины.
В задачу этих групп входит разработка, изготовление и испытание макетов отдельных элементов и узлов. Для ускорения и облегчения экспериментов, по опыту других лабораторий в некоторых группах предусматривается станочное оборудование для механических работ по макетированию.
Как уже упоминалось выше, разрабатываемая машина составлена из нескольких основных типов блоков и узлов. Из этих же блоков и узлов в дальнейшем могут быть составлены цифровые вычислительные машины для других специальных назначений. Поэтому на разработку и исследование их должно быть обращено особое внимание. Для этих основных блоков должна быть определена зависимость всех технических и конструктивных показателей от разброса параметров деталей, нестабильности источников питания, влияния температуры, влажности и т.д.
Должны быть составлены таблицы и монограммы для выбора деталей в зависимости от различных условий: скорости работы, длительности импульса, входных и выходных напряжений, стабильности источников питания и т.д.
На основании результатов разработок и испытаний макетов конструкторское бюро конструирует и составляет рабочие чертежи для изготовления машины в производственных мастерских.
При конструировании должно быть обращено особое внимание на нормализацию и взаимозаменяемость деталей, блоков и узлов. Те из готовых деталей и изделий, которые подвержены износу, должны быт исключительно отечественного "производства из числа освоенных или намечаемых к освоению.
При конструировании отдельных блоков, узлов и всей машины в целом должно быть обращено внимание на легкость доступа к деталям для осмотра и замены их.
Габариты и вес машины не лимитируются.
Производственные мастерские в целом носят характер индивидуального, опытноЬо производства, но в то же время некоторые элементы могут изготовляться мелкими сериями. Значительную долю трудозатрат составляют сборочные и монтажные работы.
Изделия, в основном простой формы и невысокой точности, монтируются в отдельные блоки, собираемые на каркасном основании в сложные и деликатные устройства, требующие тщательной настройки и регулировки. Изготовление некоторых деталей небольшими сериями потребует специального инструмента и приспособлений.
Работы по разработке, конструированию и изготовлению делятся на два этапа:
1. Разработка и составление эскизного проекта
2. Разработка и изготовление машины.
Эти два этапа делятся на следующие подэтапы:
1. Разработка и составление эскизного проекта:
а) составление общей блок-схемы машины;
б) составление блок-схемы отдельных узлов;
в) заполнение блок-схемы старыми и вновь сочиненными схемами; ' г) теоретический анализ вновь сочиненных схем;
д) экспериментальная проверка некоторых схем;
е) составление эскизного проекта и детализация объема дальнейших работ.
2. Разработка и изготовление машины:
а) экспериментальная проверка отдельных схем;
б) экспериментальная проверка отдельных узлов;
в) экспериментальная проверка совместной работы узлов;
г) экспериментальное исследование с целью определения допустимого разброса деталей, стабильности в рабочих условиях, требуемой стабильности напряжения, требуемой мощности, рассеиваемой мощности и т.д.;
д) корректировка схемы с целью устранения нерационально использованных ламп, деталей и т.д.;
е) рациональная разбивка схемы на электрические подузлы;
ж) составление заданий для конструирования и конструирование машины;
з) изготовление машины;
и) налаживание, регулировка и испытание машины;
к) составление методики обнаружения и устранения неисправностей;
л) составление отчета и инструкции к пользованию машиной;
м) предварительные эксплуатационные испытания машины;
о) внесение изменений и исправление недостатков;
п) государственные испытания и сдача машины.
6. СОСТАВ ЛАБОРАТОРИИ
На основании анализа научно-исследовательских и конструкторских работ, а также видов обработки изделий в производственных мастерских и опыта других НИИ и лабораторий, проектом установлен состав Лаборатории, указанный в таблице No 3.
Таблица No 3
NoNo п/п Наименование Полезная площадь в м2
А.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Научно-исследовательское отделение
Группа по разработке общих вопросов
" шифровально-кодовых устройств
" арифметических устройств
" накопительных устройств
" специальных измерительных приборов
" оконечных устройств
" сверхскоростных способов записи
" источников питания
БИП
137
111
172
122
124
122
92
92
72
Итого: 1054 м2
Б. Конструкторское бюро
10.
11.
12.
Конструкторская группа
Копировальная группа
Архив
160
55
25
Итого: 240 м2
В.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
Производственные мастерские
Механическое отделение
Намоточное отделение
Гальваническое и малярное отделение
Сборочно-монтажное отделение
Ремонтное отделение
Инструментальная
390
52
51
133
151
59
Итого:
Всего:
836 м2
2500 м2
В эту таблицу не включено энергетическое и складское хозяйство (котельные, трансформаторная подстанция), так как проектом предусматривается не новое строительство, а только переоборудование готовых помещений и мастерских.
Приложение 13
Характеристики "Уралов"
"Урал" - семейство цифровых вычислительных машин общего назначения, ориентированных на решение инженерно-технических и планово-экономических задач. Первые четыре модели семейства - "Урал-1", "Урал-2", "Урал-3" и "Урал-4." - были ламповыми, "Урал-П", "Урал-14" и "Урал-16" - на полупроводниковых элементах.
Созданная в 1957 г. "Урал-1" по производительности относилась к малым машинам (в основном инженерного применения) и отличалась дешевизной. Машина имела развитую систему команд (несколько минимальных форматов) с безусловной и условной передачей управления, систему сигнализации и ручное управление, позволявшее следить за исполнением программы и вмешиваться в ход ее выполнения для внесения исправлений в процессе отладки. Основные технические характеристики машины: система счисления - двоичная, форма представления чисел - с фиксированной запятой, разрядность - 36, система команд - одноадресная, быстродействие - 100 операций в 1 сек. Оперативное ЗУ машины - на магнитном барабане, объемом 1024 слова (скорость вращения 6000 об/мин), дополнялось внешним ЗУ на магнитной ленте (40 тыс. слов) и перфоленте (10 тыс. слов). В качестве устройства ввода-вывода использовались клавишное печатающее устройство и устройство на перфоленте.
В дальнейших моделях -"Урал-2", "Урал-3", "Урал-4" было введено феррит-ное ЗУ, расширена емкость внешних ЗУ на барабане (8x8192 слов) и магнитной ленте (12x260 тыс. слов), а также значительно расширен набор устройств ввода-вывода. Характерно, что уже машины "Урал-2", "Урал-3", "Урал-4" образовывали ряд программно и аппаратно совместимых моделей с комплектуемым по потребностям применения составом устройств, позволяющим в некото-рьЬс пределах варьировать производительность машины.
Ц 1964-72 гг. создан ряд также программно и аппаратно совместимых моделей "Убал-П", "Урал-14" и "Урал-16", на единой конструктивной, технологической и схемной базе, обладающих следующими чертами. Машины образуют конст-рук-гивно, схемно и математически совместимый ряд ЭЦВМ с различной проивводительностью, гибкой блочной структурой, с широкой номенклатурой устройств со стандартизированным способом подключения, позволяющим составлять ! комплект машины, наиболее подходящий для данного конкретного применения; предусмотренные конструктивные и схемные возможности позволяют комплектовать вычислительные системы, состоящие из нескольких машин; предусмотренные возможности резервирования отдельных устройств машин позволяют создавать системы повышенной надежности: система схемной защиты данных, независимость программ от их места в памяти, система относительных адресов, развитая система прерываний и соответствующая система команд позволяют организовать одновременное решение нескольких задач; возможность работы в режимах с плавающей и фиксированной запятой, в двоичной и десятичной системах счисления, выборка и выполнение операций со словами фиксированной и переменной длины позволяют эффективно решать как планово-экономические, так и научно-технические задачи; система аппаратного контроля обеспечивает контроль хранения, адресации, передачи, ввода, вывода и обработки данных; большая емкость оперативного ЗУ с непосредственной выборкой слов переменной длины, эффективные аппаратные средства контроля и защиты памяти, ступенчатая адресация, развитая система прерываний и приостановок, возможность подключения памяти большой емкости с произвольной выборкой на магнитных барабанах и дисках, наличие датчика времени, аппаратуры сопряжения с каналами связи и пультов операторов для .связи с машиной дает возможность строить различные системы обработки данных коллективного пользования, работающие в режиме разделения времени; унификация элементов, блоков и устройств обеспечивает хорошую технологичность серийного производства машин. Последние три модели семейства построены на полупроводниковых элементах модульной конструкции, и по чисто формальным признакам (элементная база) их надо отнести к электронным вычислительным машинам второго поколения, хотя в архитектуре их имеется много черт, присущих машинам третьего поколения.
Основные технические характеристики последней модели семейства - машины "Урал-16" таковы: представление данных - слова переменной длины, числа с плавающей запятой, числа с фиксированной запятой переменной разрядности, символы; длина слова (в битах) - 1, 2, ... , 48; длина массива информации (в битах) - 24, 48, ... ,98303; разрядность чисел с фиксированной запятой - 1, 2, ... , 48, с плавающей запятой - мантиса 39, порядок 7; система счисления двоичная; система команд - 300 одноадресных команд; система адресации относительная, ступенчатая (номер массива - начало подмассива - относительный адрес слова заданной длины); время выполнения операций сложения 48-разрядных слов - 10 икс, умножения - З0 мкс; количество каналов сигналов прерывания - 64 + 24; количество уровней прерывания - 64. Оперативное ЗУ - на ферритовых сердечниках, емкостью 131 - 524 тыс. слов, внешние ЗУ на магн. барабане 98-784 тыс. слов, на магнитных дисках - 5 - 40 млн. слов, на магнитных лентах - 8 - 48 млн. слов (слова длиной 24-2 бита). В качестве устройства ввода используют устройство на перфокартах - 700 карт в 1 мин., на перфоленте - 1000 строк в 1 сек, ввод с каналов связи - до 2,2 млн. бит в 1 сек. В качестве устройств вывода используют печатающее устройство, производительностью 400 строк (по 128 знаков) в 1 мин., устройство на перфокартах - ПО карт в 1 мин., выходной перфоратор - 80 строк в 1 сек, вывод в каналы связи - до 2,2 млн. бит в 1 сек., алфавитно-цифровое печатающее устройство 800 строк в 1 мин. Имеется также экранный пульт - устройство индикации, предназначенное для реализации диалога режима - с максимальным объемом воспроизводимых данных - 2048 символов. Основу системы математического обеспечения последних моделей семейстйа "Уралов" составляет универсальная программа-диспетчер, выполняющая фуйк-ции операционной системы. В состав математического обеспечения входит также автокод АРМУ, обеспечивающий полную совместимость программ от меньшей модели к большей и запись на нем алгоритмов решения определенного круга задач. АРМУ обеспечивает запись программ для работы со словами и массивами переменной длины, выполнение операций над числами в двоичной и десятичной системах счисления с плавающей и фиксированной запятой. В системе математического обеспечения предусмотрен транслятор с АРМУ на машинный язык. Имеются программы отладки на уровне языков машин и автокода АРМУ, для обнаружения неисправностей набор тест-программ. Библиотека программ, содержащая стандартные программы и программы решения различных задач, комплектуется из программ, написанных на языках отдельных ЭЦВМ, АРМУ, АЛГОЛ-60, АЛГАМС и АЛГЭК. Предусмотрено расширение библиотеки за счет программ, написанных на других языках и автокодах, после разработки соответствующих трансляторов с этих языков на язык АРМУ.
Приложение 14
Копия титульного листа аванпроекта Государственный комитет по радиоэлектронике СССР
УНИВЕРСАЛЬНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ ЦИФРОВЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
"УРАЛ-11", "УРАЛ-12", "УРАЛ-13", "УРАЛ-14", "УРАЛ-15"
Аван-проект
Часть 1
Элементы, узлы и блоки. ПС0071000Д-1 на 148 листах.
Главный конструктор машин "Урал"
главный инженер НИИУВМ Б. РАМЕЕВ
27 апреля 1963 г.
Выдержки из Введения к 1 части Аван-проекта
ВВЕДЕНИЕ
На основании изучения типовых применений, организационных форм использования, изучения технических заданий на ряд систем переработки и материалов по зарубежным машинам разработчики пришли к выводу, что для удовлетворения основных потребностей народного хозяйства достаточен небольшой набор вычислительных машин и машины могут быть в значительной степени унифицированы с точки зрения конструкции, технологии, схем, структуры, входных языков, систем автоматизации программирования и условий эксплуатации.
Как известно, вычислительная техника принадлежит к тем отраслям науки и техники, которые развиваются особенно быстро, поэтому вычислительные машины очень быстро морально стареют. Они становятся все более сложными, в связи с этим требуют значительного времени для разработки и освоения в серийном производстве.
Выход из этого положения, очевидно, нужно искать в унификации.
Унификация элементов, устройств и машин позволит сократить сроки разработки и освоения в производстве. Унификация входных языков, систем команд позволит сократить сроки внедрения и резко повысить эффективность использования вычислительных машин в народном хозяйстве.
Унификация даст возможность сократить номенклатуру и увеличить количество изделий вычислительной техники, окажется целесообразной организация специализированных производств для выпуска унифицированных элементов, узлов и устройств, что даст возможность повысить качество изготовления и снизить стоимость.
Ограниченный типаж машин облегчит условия технической и математической эксплуатации большого парка машин (обеспечение запасными частями, обучение кадров обслуживающего персонала и программистов, модернизация машин и т.д.).
Ограниченный набор вычислительных машин и устройств различной производительности и назначения, могущих обмениваться информацией, позволяет создавать крупные системы для переработки информации, состоящие из многих машин, соединенных линиями связи. Различные ступени такой системы могут быть оборудованы машинами соответствующей производительности и сложности.