Ural-1

"Ural-1"

Vista frontal
Modelo "Ural-1"
Clase pequeña
Actuación 100 operaciones/s
Notación binario
Representación de números punto fijo
Profundidad de bits 36 bits (35 y signo) o 18 bits (17 y signo).
Rango(s)
Orden de ejecución de comandos dado (natural)
RAM en un tambor magnético (2048 códigos binarios de 18 bits o 1024 de 36 bits), tiempo de circulación 8 ms
ROM unidad de cinta magnética; capacidad de hasta 40.000 códigos binarios de 36 bits; frecuencia de muestreo secuencial 75 códigos por segundo
Los dispositivos de entrada
  • Entrada de película perforada a 75 códigos/ s
  • Salida de impresora hasta 100 códigos/ min
  • Salida a película perforada hasta 150 códigos/min
Número de lámparas 1000
El consumo de energía

7,5 kilovatios [1]

(10 kilovatios [2] )
Huella 70-80m2 _
Modo operativo arbitrario
Inicio de producción 1957
Fin de producción 1961
Copias producidas 183
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"Ural-1"  es una computadora pequeña (según la clasificación que existía en el momento de la creación de la clasificación) controlada por programa de la familia de computadoras Ural , diseñada para resolver problemas de ingeniería en institutos de investigación, oficinas de diseño, superior instituciones educativas y campos de entrenamiento. [3] La primera computadora producida en masa en el territorio de la URSS (anteriormente era el modelo de computadora Strela , producido en la cantidad de 7 piezas). Comparado con BESM , era significativamente más barato. [1] Según Anthony Sutton en su libro “El mejor enemigo que el dinero puede comprar”, las computadoras de la serie Ural fueron las únicas computadoras producidas en masa en la URSS en la década de 1960, lo cual no es cierto, ya que las computadoras de la serie BESM se fabricaron en masa. producido, incluido el BESM-6 (1968), uno de los mejores del mundo entre las computadoras de la segunda generación, así como las computadoras de la serie M-20 y Minsk . [cuatro]

Historia

La computadora se desarrolló en 1954-1955 , la primera muestra se creó al mismo tiempo (en 1955) en la planta de Moscú de máquinas de cálculo y análisis . El ajuste fue realizado por SKB-245 . La máquina parcialmente ajustada fue enviada a la sucursal de Penza (el futuro Instituto de Investigación Científica de Máquinas Matemáticas de Penza ). Allí, desde 1957 hasta 1961, se llevó a cabo la producción en serie. Se produjeron un total de 183 coches. Una de las máquinas se utilizó en el cosmódromo de Baikonur para calcular el vuelo de los cohetes [5] .

Diseñador jefe - Bashir Iskandarovich Rameev , desarrolladores: 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] .

Descripción

Con un área ocupada de 70-80 m 2 , la máquina contenía 1000 lámparas (principalmente 6H8 ) y válvulas de diodo-resistencia, consumía 7-10  kW de potencia.

La mayoría de las instrucciones se ejecutaban en dos ciclos, sin embargo, la máquina implementó un mecanismo para combinar el tiempo de ejecución de dos instrucciones [7] , que era esencialmente una canalización de dos etapas , por lo que la velocidad real era cercana a las 100 operaciones de punto fijo por segundo . (la operación de división se realizó cuatro veces y la normalización es el doble de lenta).

La capacidad de RAM era de 1024 palabras de máquina completas (llamadas "códigos" en la década de 1960), o alrededor de 4,5 kB. La memoria RAM se implementó en tambores magnéticos (100 revoluciones por segundo). Al mismo tiempo, el tamaño de una celda de memoria (36 o 18 bits) estaba determinado por la dirección: el mismo lugar en el tambor magnético podía leerse como un número de 36 bits o como cualquiera de los dos números de 18 bits. El tiempo de acceso a una palabra de máquina en la memoria tomó 1 ciclo (en algunos casos "sin éxito" - 2). La velocidad de lectura secuencial fue de 75 códigos por segundo. [1] .

Se utilizó un perforador para la entrada-salida . Se utilizó película fotográfica ennegrecida como cinta perforada . La velocidad de entrada fue de 3600  baudios (100 palabras por segundo) de salida - 5600 baudios (150 palabras por minuto). El panel de control consistía en indicadores que mostraban en código binario el valor de los registros de las unidades de control y ALU ( la máquina no tenía un procesador como dispositivo separado), permitía al operador configurar los valores de estos registros y depurar usando varios teclas e interruptores de palanca. Los datos en la memoria se retuvieron cuando se apagó la máquina; al escribir en papel o imprimir los valores de los registros e ingresarlos después del encendido, era posible continuar los cálculos desde el punto de interrupción. La máquina también tenía capacidad de salida digital a una impresora (100 palabras de máquina por minuto). Ural-1 también tenía una unidad de cinta magnética con una velocidad de lectura de 75 palabras por segundo (2700 baudios), una velocidad de escritura de 150 palabras por minuto. Los datos de la película se almacenaban en forma de zonas (dos zonas paralelas entre sí), que estaban separadas entre sí por perforación (en una película magnética). A pesar de que la película era más lenta que la cinta perforada , ofrecía una mayor capacidad (40.000 palabras, es decir, 180 kB) [1] .

Al diseñar modelos posteriores ( Ural-2 , Ural-3 , Ural-4 ), se mantuvo la compatibilidad parcial de software y hardware con el modelo Ural-1. [5]

Arquitectura [1]

Unidad aritmética y registros

La composición de la Unidad Aritmética (AU) incluye los siguientes bloques principales:

Memoria RAM

La memoria de acceso aleatorio (RAM) está hecha en un tambor magnético (llamado "almacenamiento de tambor magnético" NMB) que consta de 2048 celdas parciales, con una capacidad de 18 bits. Las celdas están numeradas del 0000 8 al 3777 8 (octal). Se pueden combinar dos celdas incompletas adyacentes para crear una celda completa de 36 bits. Las celdas completas están numeradas (números octales): 4000 8 + n (donde n  es el número de la primera celda incompleta utilizada para almacenar la celda completa). Las celdas completas tienen direcciones desde 4000 8 hasta 7776 8 (en pasos de 2, es decir, 4000 8 , 4002 8 , 4004 8 ...).

Dispositivo de control

El dispositivo de control (CU) contiene:

Panel de control

El panel de control consta de partes de señal y comando. El de señal es una serie de indicadores (luces de neón) que muestran el contenido del registro sumador AU, registro de control, registro de comando, registro de contador de comando, señales φ y ω, etc.

La parte de control contiene:

Dispositivos de E/S

Grabación en un bloque (zona) de unidad de cinta magnética (NML). Las zonas están numeradas del 0000 al 0177 8 y del 1000 8 al 1177 8 (256 zonas en total). El tamaño de la zona es arbitrario, puede alcanzar el tamaño de la RAM (1024 códigos de 36 bits).

Físicamente, en la cinta, las zonas del rango 0000-0177 8 y el rango 1000 8 −1777 8 están ubicadas en pares (la primera zona está a la izquierda, la segunda a la derecha a lo largo del ancho de la cinta). El marcado de una cinta se realiza mediante perforación. La cinta se mueve en una dirección, la longitud máxima de la cinta es de 300 m El tiempo de búsqueda de la zona es de hasta 5 minutos.

Se utiliza cinta perforada (película ennegrecida) para la entrada, la longitud máxima es de 300 metros. Para la lectura se utiliza un lector fotoeléctrico (velocidad de hasta 75 códigos por segundo). La lectura se realiza en bloques (zonas), números de zona del 0000 al 0177 8 . La capacidad máxima de zona es de 1024 códigos de 36 bits o 2048 códigos de 18 bits. No se proporciona el movimiento inverso de la cinta perforada. Tiempo de búsqueda de hasta 2 minutos.

La salida se realiza en una impresora o en una perforadora. Registro de búfer utilizado para el almacenamiento en caché. La salida se produce sin ralentizar la máquina a intervalos entre salidas: 0,64 s para impresión, 0,46 s para perforación.

Esquema de trabajo de CU

La frecuencia del reloj (duración del ciclo de trabajo) está determinada por el tiempo de rotación del tambor magnético. El ciclo se divide en dos partes: la primera parte (0,8 revoluciones del tambor) es la lectura (o escritura, según el valor del registro de comando) de/a la RAM del número con el que se realiza la operación. Al mismo tiempo, se lee la instrucción para el próximo ciclo (según el registro-contador de instrucciones); la segunda parte (0,2 revoluciones del tambor) es la ejecución de una operación aritmética (u otra) según el código de operación que estaba en el registro de instrucciones antes de que se ejecutara el reloj. (En este momento, el comando actual se almacena en un registro especial de cinco bits). Durante la segunda mitad del ciclo, el contador de instrucciones también se incrementa y se redirige al contenido del registro de redirección, si el comando de lectura contiene la bandera de redirección.

Realizar operaciones de normalización y división toma 4 y 2 ciclos (revolución del disco magnético). Durante estos ciclos, no se realiza la búsqueda de instrucciones.

Si la dirección de ejecución de la instrucción ã está en el rango de C a C + 64 (C es el registro del contador de instrucciones), entonces el tiempo de ejecución de la instrucción puede aumentar en 1 ciclo.

Comandos

Ural-1 admite 29 instrucciones diferentes (35 que incluyen 6 instrucciones que "no hacen nada", de forma análoga al NOP moderno ). Una diferencia significativa con la arquitectura moderna de las computadoras es la igualdad de operaciones con registros, RAM y dispositivos de entrada y salida.

Instrucciones aritméticas: escritura de registro, suma, suma de desbordamiento, resta, diferencia de módulo, dos tipos de multiplicación, división, cambio de signo, desplazamiento a la izquierda y a la derecha (instrucción única, dirección de desplazamiento por bandera), multiplicación bit a bit (conjunción), suma bit a bit (disyunción) ), comparación, normalización de representación

Comandos de control: escribir en la memoria, escribir en un registro, escribir una dirección en un sumador, bifurcación condicional, bifurcación incondicional, operación de selección por tecla (cerrar análogo del caso en C), comandos de organización de bucle, comando de cambio de código de programa, comando de parada

Comandos de E / S: intercambio de datos desde una cinta perforada (o cinta magnética) y RAM, un comando para leer desde una cinta perforada, escribir en una cinta perforada, enviar el contenido del sumador a un perforador, "ejecutar" una cinta perforada dominio.

Aplicación

Las máquinas Ural-1 se utilizaron para cálculos económicos y de ingeniería. En particular, Ural-1 se utilizó para calcular el vuelo de misiles en Baikonur , para simular el proceso de aprendizaje asociado con el proceso creativo. [8] .

Las computadoras Ural-1 también se utilizaron en las escuelas. Por ejemplo, a mediados de la década de 1960 tal máquina fue donada a la 30ª Escuela Matemática de Leningrado . [9] . La computadora Ural-1 también se usó como computadora de enseñanza en la 239.ª Escuela de Física y Matemáticas de Leningrado antes de mudarse a un nuevo edificio en 1975, donde fue reemplazada por la computadora Minsk-22 y, desafortunadamente, no se conservó. En 1965, el automóvil de la Universidad Estatal de Saratov (número de serie dentro de los primeros diez) después de ser cancelado se transfirió a la escuela secundaria No. 13 [10] (ahora el Liceo Físico-Técnico No. 1) y se usó para enseñar programación. a los escolares. Posteriormente, se expandió a Ural-3 y luego se reemplazó por una computadora de segunda generación (BESM). Desafortunadamente, el "Ural" no fue aceptado para el almacenamiento por parte del museo local de tradiciones locales y, por lo tanto, fue desmantelado.

Lecturas adicionales

Fuentes

Notas

  1. ↑ 1 2 3 4 5 N. A. Krinitsky, G. A. Mironov, G. D. Frolov. Programación, ed. M. R. Shura-Bura . - Editorial estatal de literatura física y matemática, Moscú, 1963.
  2. ↑ Según "Acerca de la computadora Ural-1".
  3. ↑ BI Rameev . Máquina digital automática universal del tipo "Ural" Copia de archivo fechada el 22 de diciembre de 2015 en Wayback Machine , materiales de la conferencia "Formas de desarrollo de la ingeniería mecánica soviética y fabricación de instrumentos", Moscú 1956, p. 38.
  4. ↑ CAPÍTULO V: Computadoras - Engaño por parte de Control Data Corporation (enlace no disponible) . Consultado el 7 de agosto de 2009. Archivado desde el original el 2 de mayo de 2009. 
  5. ↑ 1 2 3 VSU Virtual Museum :: Computer :: Ural Archive con fecha del 26 de enero de 2021 en Wayback Machine .
  6. ↑ Computadora pequeña a gran escala "Ural-1" Copia de archivo fechada el 12 de mayo de 2021 en Wayback Machine .
  7. ↑ Smolnikov N. Ya. Fundamentos de programación para la máquina digital Ural . - Radio soviética, 1961. - S. 83.
  8. ↑ http://mi.mathnet.ru/uzku230 M.~S.~Rytvinskaya "Sobre el modelado del esquema de aprendizaje asociado con el proceso creativo" (como parte de Métodos Probabilísticos y Cibernética.~IV Zap Académico. Universidad Estatal de Kazan - ta), 1965 vol. 125 No. 6, págs. 45-48, Editorial de la Universidad de Kazan, Kazan
  9. ↑ https://www.youtube.com/watch?v=WpCA1LylZu4 Un extracto de un documental sobre la instalación de computadoras en la escuela 30
  10. ↑ https://www.nvsaratov.ru/nvrubr/?ELEMENT_ID=11534 Copia de archivo del 13 de abril de 2016 en Wayback Machine Memorias del director de la escuela No. 13

Enlaces

emural - emulador en desarrollo de la familia de computadoras Ural