История вычислительной техники в лицах

Отчет по работе: автоматическая цифровая вычислительная машина [М-1]

Директор Энергетического ин-та АН СССР

академик Г.М. Кржижановский

Руководитель лаборатории Электросистем

Член. корр. АН СССР И.С. Брук

Исполнители работы

Младшие научные сотр. (Т.М. Александриди) (А.Б. Залкинд) (М.А. Карцев) (Н.Я. Матюхин)

Техники: (Л.М. Журкин) (Ю.В. Рогачев) (Р.П. Шидловский)

Аннотация

В отчете дается краткое описание построенной машины и принцип действия отдельных ее устройств

Москва

1951 г. № 1539 15/XII-51 г. 3 экз.

ВВЕДЕНИЕ

Автоматической цифровой вычислительной машиной мы называем устройство, способное автоматически выполнять любую наперед заданную последовательность арифметических и логических операций над числами, представляемыми цифровым кодом, составленным по принятой системе счисления (например, десятичной или двоичной и т. д.).

Обычно АЦВМ может выполнять четыре арифметических действия: сложение, вычитание, умножение, деление.

Количество логических операций в разных АЦВМ различное. В качестве примера логической операции можно привести операцию сравнения, позволяющую сравнивать по величине либо числа, либо их модули, и в зависимости от результата сравнения выбирать тот или иной путь дальнейших вычислений. Пользуясь многочисленными методами теории приближенных вычислений, можно свести решение большого числа задач, встречающихся при решении научных и технических проблем (например, системы алгебраических уравнений, системы линейных и нелинейных дифференциальных уравнений и т. д.), к такой последовательности простых операций, которая может выполняться АЦВМ.

Особенностями АЦВМ являются:

1) Универсальность применения (в отличие от других автоматических вычислителей, напр., дифференциальных анализаторов, предназначаемых для решения строго определенного класса задач).

В дальнейшем употребляется сокращение «АЦВМ».

2) Получение высокой степени точности вычислений, что основывается на применении цифрового способа представления чисел (в этом отношении АЦВМ сходна с различными счетно-аналитическими машинами, такими как арифмометры, табуляторы и т. д.).

В современных АЦВМ как правило используется двоичная система счисления, цифры которой весьма удобно представляются схемами с двумя различными стабильными состояниями (триггеры, реле и т. п.).

Одно из состояний принимается как изображение цифры «О», второе — цифры «1». В разработанной АЦВМ принята двоичная система счисления.

II. Блок-схема АЦВМ

Разработанная АЦВМ состоит из четырех основных узлов: 1) Арифметический узел (АУ), в котором выполняются основные арифметические действия над числами. АУ состоит из так называемых регистров, хранящих числа, над которыми в данный момент производятся действия, и из местного программного датчика (МПД).

МПД подает в регистры серии импульсов, необходимых для совершения того или другого арифметического действия.

2) Запоминающее устройство (ЗУ), которое в дальнейшем будем кратко называть памятью. ЗУ предназначено для хранения исходных данных, промежуточных результатов, используемых в дальнейших вычислениях, а также и окончательных результатов. В ЗУ хранятся также в зашифрованном виде указания о порядке совершения действий, необходимые для решения конкретной задачи. Эти указания запоминаются в виде так называемых инструкций, имеющих форму обычных двоичных чисел.

ЗУ состоит из медленно действующей магнитной памяти (МП), запоминание в которой основано на сохранении ферромагнитным слоем остаточного магнетизма, и из быстродействующей электростатической памяти, запоминание в которой основано на сохранении на диэлектрической пластинке ранее нанесенного распределения электрических зарядов.

3) Главный программный датчик (ГПД), осуществляющий выбор чисел и операций, которые производятся над ними в соответствии с получаемыми из ЗУ инструкциями.

Набор инструкций, необходимых для решения задачи, называется программой.

По выполнении программы или части ее ГПД осуществляет вывод нужных результатов.

4) Устройство ввода и вывода данных (УВВ) предназначено для заполнения ЗУ исходными данными и программой и для печатания результатов вычислений. УВВ состоит из стандартной телеграфной буквопечатающей аппаратуры.

Технические данные АЦВМ

Основными техническими данными, определяющими быстродействие и универсальность АЦВМ, является скорость выполнения арифметических действий, объем чисел, который может хранить ЗУ, и максимальное число разрядов числа, над которым производятся действия.

АЦВМ выполняет сложение за время в 50 млсек, умножение в 2000 млсек.

АЦВМ совершает действия над 25-разрядными двоичными числами, что в десятичной системе соответствует точности вычислений до седьмого знака.

ЗУ может хранить 512 25-разрядных двоичных чисел.

(В настоящее время в макете используется магнитный барабан, на котором запоминается 128 чис.).

Описание основных узлов

III. Арифметический узел

III-1. Представление чисел