Вычислительная машина БЭСМ

В СССР создано несколько типов универсальных электронных вычислительных машин. Среди них - самая крупная в Европе быстродействующая электронная счетная машина БЭСМ Института точной механики и вычислительной техники Академии наук СССР, разработанная под руководством академика С. А. Лебедева. Общий вид этой машины, занимающей несколько залов, показан на рис. 29.

Рис. 29. Электронная вычислительная машина БЭСМ

Машина содержит 5300 радиоламп, 31 тысячу конденсаторов, 30 тысяч сопротивлений и множество других радиотехнических деталей. Вычисления могут производиться с девятизначными числами (в десятичной нумерации), которые при вводе в машину автоматически переводятся в двоичную систему. Для этого требуется около 30 двоичных разрядов. Кроме того, несколько дополнительных разрядов используется для изображения алгебраического знака числа и положения запятой, так что в итоге машина БЭСМ оперирует примерно 40-разрядными числами в двоичной записи.

За одну секунду машина БЭСМ выполняет до 8 тысяч арифметических действий. В случае надобности счет может вестись с повышенной точностью; в этом случае машина "справляется" с числами из 18 десятичных разрядов, но быстрота ее работы снижается в два раза. Такое количество разрядов заведомо перекрывает потребности не только технических, но даже точнейших астрономических и спектроскопических расчетов.

"Память" машины состоит из запоминающих устройств трех типов. Быстрее всего работают запоминающие электронно-лучевые трубки, время записи или "считывания" которых порядка 10 микросекунд. Вместимость этого запоминающего устройства - около 1000 девятизначных чисел. Медленнее действует запоминающее устройство в виде магнитного барабана. Зато оно вмещает до 5000 чисел. Еще вместительнее магнитные ленты: на четырех магнитофонах может быть записано до 120 000 чисел, причем ленты можно поочередно менять, не останавливая машины, так что емкость этого запоминающего устройства практически не ограничена. Разумеется, скорость записи и выборки чисел с магнитной ленты значительно ниже.

Для ввода данных применяется бумажная лента, на которой вводимые числа из запоминающего устройства с помощью специальной клавиатуры изображаются отверстиями. Лента с отверстиями пропускается между лампочкой и фотоэлементом, преобразующим проблески света в импульсы электрического тока, поступающие в машину. За одну секунду вводится до 20 чисел.

БЭСМ относится к чи-гслу машин параллельного действия: арифметические операции над цифрами всех сорока двоичных разрядов выполняются одновременно. Каждое число записывается на сорока одновременно действующих запоминающих устройствах, по одному разряду на каждом (в ячейках с одинаковым номером"). Разряды других чисел записываются на тех же самых устройствах, но в ячейках с другими номерами. Арифметические действия выполняются одновременно на 40 электронных "арифмометрах" с автоматической передачей накапливающихся единиц высшего разряда Параллельное выполнение действий над цифрами всех разрядов характерно и для обычного арифмометра. В отличие от этого машины последовательного действия выполняют операции над цифрами различных разрядов одну за другой, последовательно во времени - подобно тому, как мы это делаем при вычислении на счетах. Машины последовательного действия проще по устройству, но медлительнее в работе.

Результаты вычислений первоначально записываются на магнитофоне. Затем катушка с записью передается на фотопечатающее устройство (рис. 30). В зависимости от числа электрических импульсов, получаемых при воспроизведении магнитной записи, зажигается одна из десяти неоновых ламп, свет которой посредством линзы с изображением нужной цифры проектируется на кинопленку. Скорость работы фотопечатного устройства - до 200 чисел в секунду - более тысячи страниц табличного материала в час. Имеется еще и более инерционное электромеханическое печатающее устройство, работающее под влиянием электрических импульсов по типу буквопечатающего телеграфа.

Рис. 30. Фотопечатающее устройство

Контроль за работой машины осуществляется с центрального пульта. Выход из строя хотя бы одной из 5300 электронных ламп угрожает ошибкой в вычислениях. Срок службы электронной лампы - около 10 тысяч часов. Казалось бы, через каждые два часа должна выходить из строя одна лампа; естественно, что эксплуатиро- f вать машину при этом было бы невозможно-. Для обеспечения надежной работы применяются методы профилактического контроля, заключающиеся в решении на машине задач с заранее известными результатами. При наличии неисправности получится неправильный результат, машина автоматически остановится, и по сигнальным лампам на пульте управления можно достаточно быстро установить место повреждения. Такие испытания проводятся при ухудшенном режиме работы электронных ламп. Благодаря этому выявляются не только уже поврежденные лампы, но также и те, которые близки к этому.

Заслуженной славой пользуется также и другая советская электронная вычислительная машина "Стрела", которая по своим данным лишь незначительно уступает БЭСМ. Значительно проще по устройству вычислительная машина М-2 (рис. 31), которая тем не менее позволяет выполнять в среднем 2000 арифметических действий в секунду. Стоимость этой машины около одного миллиона рублей, полная себестоимость ее круглосуточной эксплуатации в течение одного месяца (включая все виды расходов и оплату обслуживающего персонала) не более 18 000 рублей. Годовая работа вычислителя выполняется этой машиной за три-четыре минуты и обходится в два рубля (включая и амортизацию машины); на подготовку программы затрачивается два-три дня.

Рис. 31. Электронная вычислительная машина М-2

Для инженерных расчетов в СССР серийно выпускается электронная вычислительная машина "Урал", отличающаяся меньшими размерами и, соответственно меньшими возможностями. В настоящее время разработаны вычислительные машины на полупроводниковых приборах и ферритовых колечках. Это позволяет резко уменьшить габариты машины и потребление электрической энергии без снижения ее качественных показателей.