· 1951г. МЭСМ
В 1948г. году академик Сергей Алексеевич Лебедев предложил проект первой на континенте Европы ЭВМ - Малой электронной счетно-решающей машины (МЭСМ). В 1951г. МЭСМ официально вводится в эксплуатацию, на ней регулярно решаются вычислительные задачи. Машина оперировала с 20разрядными двоичными кодами с быстродействием 50 операций в секунду, имела оперативную память в 100 ячеек на электронных лампах.
1951 год. Рождение МЭСМ.
4 января специальной комиссии был продемонстрирован действующий макет электронной счетной машины, а в конце декабря малая электронная счетная машина (МЭСМ) была пущена в эксплуатацию. МЭСМ создавалась как полигон для исследования основных принципов построения вычислительных машин, проверки методик решения определенных задач и наработки опыта эксплуатации подобной техники.
МЭСМ воплотила базовые принципы построения вычислительной системы, которые Лебедев разработал сам, т.к о западных образцах ЭВМ было известно мало. Над машиной работали 12 научных сотрудников и 15 техников.
Вначале МЭСМ задумывалась как макет (первая расшифровка буквы «М» в аббревиатуре), который затем предполагалось преобразовать в малую электронную счетную машину. Для того чтобы макет стал полноценной ЭВМ, понадобилось, в частности, организовать автоматический ввод исходных данных и автоматический вывод результатов. В окончательном варианте данные поступали в МЭСМ с перфокарт или посредством набора кодов на штекерном коммутаторе, а снимались путем фотографирования или с помощью электромеханического печатающего устройства.
МЭСМ размещалась на площади 60 кв. метров, имела 6 тыс. электронных ламп, трехадресную систему команд, одно арифметическое устройство параллельного действия на триггерных ячейках, запоминающее устройство емкостью 94 слова по 16 разрядов. Ее быстродействие составляло 3000 операций в секунду, внешняя память отсутствовала. Первая пробная задача для МЭСМ была взята из области баллистики, а после ввода машины в эксплуатацию на нее обрушился поток разнообразных счетных задач.
В своей первой машине Лебедев реализовал основополагающие принципы построения
компьютеров, такие как: > наличие арифметических устройств, памяти, устройств ввода/вывода и управления; > кодирование и хранение программы в памяти, подобно числам; > двоичная система счисления для кодирования чисел и команд; > автоматическое выполнение вычислений на основе хранимой программы; > наличие как арифметических, так и логических операций; > иерархический принцип построения памяти; > использование численных методов для реализации вычислений.
· 1951г. UNIVAC-1. (Англия)
В 1951 г. была создана машина “Юнивак”(UNIVAC) - первый серийный компьютер с хранимой программой. В этой машине впервые была использована магнитная лента для записи и хранения информации.
1953 год. Рождения Большой Электронной Счетной Машины.
После Малой электронной машины была создана и первая Большая – БЭСМ-1,
над которой С.И. Лебедев работал уже в Москве, в ИТМ и ВТ АН СССР.
Эту аббревиатуру расшифровывают также как Быстродействующая электронная счетная машина, что вполне оправданно, поскольку к 1956 году очередное творение Лебедева оказалось самым быстрым не только в СССР, но и в Европе. Однако к моменту ввода в эксплуатацию в начале 1953 года БЭСМ отставала от своей соперницы — «Стрелы». На «Стрелу» работали три вновь созданные организации: НИИСчетмаш, СКБ-245 и завод счетно-аналитических машин (САМ), во главе которых стоял Михаил Авксентьевич Лесечко.
Одновременно с ИТМ и ВТ и конкурируя с ним, разработкой ЭВМ занималось
недавно сформированное СКБ-245 со своей ЭВМ "Стрела".
БЭСМ и "Стрела" составили парк созданного в 1955 году Вычислительного
центра АН СССР, на который сразу легла очень большая нагрузка. Потребность
в сверхбыстрых (по тем временам) расчетах испытывали математики, ученые-
термоядерщики, первые разработчики ракетной техники и многие другие. Когда
в 1954 году оперативная память БЭСМ была укомплектована усовершенствованной
элементной базой, быстродействие машины (до 8 тысяч операций в секунду)
оказалось на уровне лучших американских ЭВМ и самым высоким в Европе.
Доклад Лебедева о БЭСМ в 1956 году на конференции в западногерманском
городе Дармштадте произвел настоящий фурор, поскольку малоизвестная
советская машина оказалась лучшей европейской ЭВМ. В 1958 году БЭСМ, теперь
уже БЭСМ-2, в которой память на потенциалоскопах была заменена ЗУ на
ферритовых сердечниках и расширен набор команд, была подготовлена к
серийному производству на одном из заводов в Казани. Так начиналась история
промышленного выпуска ЭВМ в Советском Союзе!
Итоги поколения:
Элементная база первых вычислительных машин – электронные лампы –
определяла их большие габариты, значительное энергопотребление, низкую
надежность и, как следствие, небольшие объемы производства и узкий круг
пользователей, главным образом, из мира науки. В таких машинах практически
не было средств совмещения операций выполняемой программы и
распараллеливания работы различных устройств; команды выполнялись одна за
другой, АЛУ простаивало в процессе обмена данными с внешними устройствами,
набор которых был очень ограниченным. Объем оперативной памяти БЭСМ-2,
например, составлял 2048 39-разрядных слов, в качестве внешней памяти
использовались магнитные барабаны и накопители на магнитной ленте. Очень
трудоемким и малоэффективным был процесс общения человека с машиной первого
поколения. Как правило, сам разработчик, написавший программу в машинных
кодах, вводил ее в память ЭВМ с помощью перфокарт и затем вручную управлял
ее выполнением. Электронный монстр на определенное время отдавался в
безраздельное пользование программисту, и от уровня его мастерства,
способности быстро находить и исправлять ошибки и умения ориентироваться за
пультом ЭВМ во многом зависела эффективность решения вычислительной задачи.
Ориентация на ручное управление определяла отсутствие каких бы то ни было
возможностей буферизации программ.
II поколение (1958-1964 гг.)
В 1958 г. в ЭВМ были применены полупроводниковые транзисторы, изобретённые в 1948 г. Уильямом Шокли, они были более надёжны, долговечны, малы, могли выполнить значительно более сложные вычисления, обладали большой оперативной памятью. 1 транзистор способен был заменить ~ 40 электронных ламп и работает с большей скоростью.
Во II-ом поколении компьютеров дискретные транзисторные логические элементы вытеснили электронные лампы. В качестве носителей информации использовались магнитные ленты ("БЭСМ-6", "Минск-2","Урал-14") и магнитные сердечники, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски.
В качестве программного обеспечения стали использовать языки программирования высокого уровня, были написаны специальные трансляторы с этих языков на язык машинных команд. Для ускорения вычислений в этих машинах было реализовано некоторое перекрытие команд: последующая команда начинала выполняться до окончания предыдущей.
Появился широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных математических задач. Появились мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ. Из мониторных систем в дальнейшем выросли современные операционные системы.
Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в середине 60-х годов наметился переход к созданию компьютеров, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе.
Эти ЭВМ по сравнению с ЭВМ первого поколения обладали большими
возможностями и быстродействием.
Если говорить в общих чертах о структурных изменениях машин второго
поколения, то это, прежде всего, появление возможности совмещения операций
ввода/вывода с вычислениями в центральном процессоре, увеличение объема
оперативной и внешней памяти, использование алфавитно-цифровых устройств
для ввода и вывода данных. "Открытый" режим использования машин первого
поколения сменился "закрытым", при котором программист уже не допускался в
машинный зал, а сдавал свою программу на алгоритмическом языке оператору
ЭВМ, который и занимался ее дальнейшим пропуском на машине. Большие достижения в архитектуре компьютеров позволило достичь
быстродействия в миллион операций в секунду! Примерами транзисторных
компьютеров могут послужить "Стретч" (Англия), "Атлас" (США). В то время
СССР шел в ногу со временем и выпускал ЭВМ мирового уровня (например "БЭСМ-
6"). БЭСМ-6 стала первой отечественной вычислительной машиной, которая была
принята Государственной комиссией с полным математическим обеспечением. В
ее создании принимали участие многие ведущие специалисты страны. Лебедев
одним из первых понял огромное значение совместной работы математиков и
инженеров в создании вычислительных систем. Значение этого становится
очевидным, когда разработка эффективной вычислительной техники перерастает
из проблемы инженерно-технологической в проблему математическую, которую
можно решить только совместными усилиями инженеров и математиков. Наконец - и это тоже важно, - все схемы БЭСМ-6 по инициативе С.А.Лебедева
были записаны формулами булевой алгебры. Это открыло широкие возможности
для автоматизации проектирования и подготовки монтажной и производственной
документации. Она выдавалась на завод в виде таблиц, полученных на БЭСМ-2,
где проводилось и моделирование структурных схем. В дальнейшем система
проектирования была существенно усовершенствована, благодаря работам Г.Г.
Рябова (система "Пульс").