Быстродействующее ОЗУ на стандартных электронно-лучевых трубках Александриди Т.М. (1) Лавренюк Ю.А.(2) (1)Московский автодорожный институт (2) Институт проблем информатики РАН Москва

Запоминающие устройства (ЗУ) ЭВМ При создании первых ЭВМ в г. ХХ столетия для построения ЗУ были использованы статические триггеры на электронных лампах, что очень ограничивало возможный объем памяти г. начаты на обычном осциллографе исследования возможности использования стандартных электронно-лучевых трубок – ЭЛТ- для построения быстродействующего ЗУ для ЭВМ M1 и М2.( В.В. Карибский, Т,М, Александриди, Ю.А. Лавренюк) 1951 г. в ЭНИНе созданы и использованы в ЭВМ запоминающие устройства на стандартных ЭЛТ.

ЗУ на стандартных ЭЛТ Создание специальных запоминающих электронно-лучевых трубок – потенциалоскопов проводилось по Постановлению правительства В ЭНИН АНСССР создание первых ЭВМ выполнялось по личной инициативе чл. корр. И.С. БРУКА и он не мог рассчитывать на получение потенциалоскопов, стоимость которых в 30 раз превышала стоимость электронной трубки (50 р.)

Первичные электроны Вторичные электроны Е в -потенциал заряженного участка экрана Принцип действия ЗУ Информация в электростатических трубках хранится в виде определенного распределения зарядов на диэлектрическом экране при вторичной электрон­ной эмиссии На бомбардируемом элементе экрана непосредственно под лучом образуется потенциальная «впадина». По краям «впадины» образуется своего рода «барьер» из вторичных электронов, падающих по краям бомбардируемого пятна. Рельеф на экране сохраняется и затем растекается

Запоминание чисел на экране В электростатическом ЗУ трехадресной ЭВМ М2 (34 разряда) каждая двоичная цифра запоминаемого числа представляется не зависящими друг от друга зарядами большей или меньшей величины, Два разных состояния на каждом из элементов экрана: «нуль.» - сфокусированная точка на экране, «единица» - расфокусированое пятно,. Величины разрядные токи и являются сигналами, расположенными на определенном участке экрана ЭЛТ

Электростатическое устройство ЗУ Количество трубок равно количеству разрядов числа (34). Трубки смонтированы в стойку

ЗУ в структуре ЭВМ На экране одной трубки хранятся значения одного разряда всех запоминаемых чисел. Всего на экране трубки размещается 512 элементов, заряды на которых не зависят друг от друга. Растр – 16 строк по 32 элемента В ЗУ ЭВМ может храниться одновременно 512 чисел или инструкций. Выбор того иди иного элемента на экране производится изменением положения электронного луча.

Управление работой ЭЛТ В целях обеспечения работы ЭЛТ в требуемых режимах ( чтение, запись, хранение, управление) разработаны и созданы: Усилители Триггеры Блоки регенерации Блоки разверток Блок селекторных импульсов При создании были использованы серийно выпускаемые радиолампы.

Блок-схема электростатического запоминающего устройства Усилитль Блок регенерации Блок селекторных импульсов Электронно-лучевая трубка Блок разверток Адреса 1.

Эпюры, поясняющие получение ступенчато- образного напряжения Размещение каждой точки на экранах всех трубок задается подачей на отклоняющие пластины ступенчато-образного напряжения

Типовая схема подключения каждой трубки, обеспечивающая нужную стабильность напряжений путем регулировки сопротивлений

Типовые блоки ОЭЗУ

Использование ОЗУ Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) ЭВМ М2 электростатическое (серийные ЭЛТ) было первым и единственным в мировой практике. Устройство было рассчитано на 512 чисел с временем обращения 25 мкс. ОЗУ на стандартных ЭЛТ успешно использовалось в АЦВМ М2 до 1958 гоа многими научными институтами и КБ в круглосуточном режиме. Вычислительная машина М-2 cвыше 15 лет исправно несла свою службу и была демонтирована только в 1967 г.

На машине М-2 решали свои задачи многие научные институты и конструкторские организации: Институт экономики АН СССР, Институт атомной энергии, Институт теоретической и экспериментальной физики, Физический институт АН СССР, Центральный институт прогнозов, МАИ, Институт нефти и газа им, Губкина, МГУ, ОКБ С.П. Королева, проектная организация «Стальпроект» и многие другие. Решались многие научные и инженерно-проектные задачи. Вот только некоторые из них: Первые расчеты нагрева баллистических ракет при движении в атмосфере (ЭНИН для ОКБ С.П. Королева) Расчет деполяризации спинов пучка электронов при прохождении через вещество. Расчет флюктуаций при ионизации тонких пластинок.

Расчет энергетических уровней для эллиптических моделей ядра. Расчеты по ядерным реакторам различных типов (до 13 уравнений в системе). Расчет по большим ускорителям и подбор формы полюсов магнитов. Расчет опор Братской ГЭС. Расчеты межотраслевого баланса СССР для Госплана {3} Размещение скважин на Ставропольском месторождении. Регулирование напряжения в дальних линиях электропередач. Вычислительная машина М-2 cвыше 15 лет исправно несла свою службу и была демонтирована только в 1967 г.

Е.Н.Филинов. История информатики в России. Конференция «Открытые системы – путь к новому миру». М «По нынешним временам машина М-2 показалась бы очень убогой – всего 512 ячеек электронной и 512 барабанной памяти (со сквозной нумерацией). Но в 1954 году такая машина считалась отличной: у нее была плавающая запятая, а скорость доходила до 2000 действий в секунду».

Отзывы пользователей М-2 Е.Н.Филинов. История информатики в России. Конференция «Открытые системы – путь к новому миру». М (продолжение) «… Работая примерно с такой же скоростью, как и ЭВМ «Стрела», машина М-2 содержала в 4 раза меньше электронных ламп, потребляя в 7-8 раз меньше электроэнергии, занимала в 10 раз меньшую площадь (всего 22 кв. метра) и стоила примерно в 10 раз дешевле. Эти достижения были обусловлены применением обычных осциллографических ЭЛТ в качестве элементов ЗУ и полупроводниковых диодов в логических схемах…»

А.С.Кронрод Беседы о программировании. М. Эдитронал УРСС, 2001 «… в институте построили отличную трехадресную машину М-2. Строил М-2 талантливый инженер М.А.Карцев. Он придумал очень удобную систему команд. Вероятно, система команд чем-то похожа на стихотворение - ее сочинение не терпит соавторства. Может быть, именно поэтому система команд М-2 получилась такой цельной – не сборная солянка, а поэма в кодах.