Возможный альтернативный прародитель отечественный компьютеров

[Владимир Станкович]

 

M-1: первый советский компьютер, о котором все забыли
Считается, что первым советским компьютером была МЭСМ — Малая электронная счетная машина, созданная в 1951 году в Киеве под руководством Сергея Лебедева. Но был и еще один «как бы компьютер», который мог бы претендовать на первенство в этой области — М-1. Что это была за машина и чем она была круче МЭСМ?

https://hi-tech.mail.ru/review/45411-m-1-pervyj-sovetskij-kompyuter-o-kotorom-vse-zabyli/?ysclid=mi4hv3fmzm220658606#anchor142012

[sanitareugen]

Ну, для начала - он не "альтернативный". Он вполне себе отработка технологии. Архитектура его никуда не пошла, но с конструктивами разобрались. Реальные были бруковские М-2 и М-3, последняя пошла в серию, как Минск-1 (и "Раздан" тоже на её основе). Так что "забыли" это фантазия. Как и утверждение о том, что она двухадресная - на самом деле четырёхадресная, четвёртый - следующая команда, просто был режим с использованием числа в регистре от предыдущей операции.

[digger]

 Дайте ликбез чем архитектура М-1 принципиально отличалась от архитектуры МЭСМ и вообще традиционных ЭВМ.

[sanitareugen]

Ну, на тот момент "традиционных ЭВМ" ещё не существует. Это нащупывание пути.

• Основные характеристики М-1.

• Система счисления — двоичная.
• Количество двоичных разрядов — 25.
• Система команд — двухадресная (вообще-то четырёхадресная, но есть "двухадресный режим", с использованием результата предыдущей операции, а не выборки из памяти).
• Объем внутренней памяти: на электростатических трубках — 256 адресов, на магнитном барабане — 256 адресов.
• Быстродействие: с медленной памятью — 20 оп/сек, с быстрой памятью операция сложения выполнялась за 50 мксек, операция умножения — за 2000 мксек.
• Количество электронных ламп — 730.
• Потребляемая мощность — 8 Квт.
• Занимаемая площадь — 4 кв. метра.

Длина слова была 25 бит. Но при этом длина команды была 36 бит, и её разбивали на части. Условных операций не было, по сути, непрограммируемый калькулятор (но прежде всего стенд для отработки решений). Они появились на М-2.

Первая частичная инструкция всегда имеет следующий вид:

Адрес первого числа	Адрес второго числа	Операция
1 – 8 разряды	10 – 17 разряды	19 – 21 разряды

Остающиеся 25 – (2 х 8 + 3) = 6 разрядов не используются

Вторая частичная инструкция может быть составлена в одном из трех вариантов. В простейшем случае она имеет вид (вариант А).

Адрес результата	Адрес следующей инструкции	Операция	Шифр=1
1 – 8 разряды	10 – 17 разряды	19 – 21 разряды	22 разр.

«1» в разряде шифра обозначает, что вторая частичная инструкция имеет указанный вид. О назначении группы операций будет сказано ниже (раздел 3).

Для тех случаев, когда последующее действие производится над результатом, полученным в соответствии с первой частичной инструкцией, а в дальнейшем этот результат не потребуется, предусмотрена возможность работы с полученным результатом без записи его в память. При этом могут быть случаи, когда для последующей операции либо потребуется поиск в памяти еще одного (третьего) числа, на которое будет, например, умножаться или делиться результат, либо никакого нового числа не требуется, а результат должен, скажем, умножаться сам на себя.

Соответственно используется либо вариант «Б», либо вариант «В» второй частичной инструкции:

Вариант «Б» -

Адрес 3 числа	Специальные разряды	Операция	Шифр=0
1 – 8 разряды	10 – 17 разряды	19 – 21 разр.	22 разр.

Вариант «В» -

 

Специальные разряды	Операция	Шифр=0
10 – 17 разряды	19 – 21 разр.	22 разр.

Изменено 26 November пользователем sanitareugen

[sanitareugen]

 

МЭСМ условные операции имела, но объём памяти у неё был ещё меньше (программируемый калькулятор...)

арифметическое устройство: универсальное, параллельного действия, на триггерных ячейках;
представление чисел: двоичное, с фиксированной запятой, 16 двоичных разрядов на число, плюс один разряд на знак;
система команд: трёхадресная, 20 двоичных разрядов на команду. Первые 4 разряда — код операции, следующие 5 — адрес первого операнда, ещё 5 — адрес второго операнда, и последние 6 — адрес для результата операции. В некоторых случаях (в командах сравнения или, что то же самое — условного перехода) третий адрес использовался в качестве адреса следующей команды. Операции: сложение, вычитание, умножение, деление, сдвиг, сравнение с учётом знака (как часть команды условного перехода), сравнение по абсолютной величине (как часть команды условного перехода), передача управления (безусловный переход), передача чисел с магнитного барабана и обратно, команда сложения команд (для работы с элементами массивов)[8], остановка;
оперативная память: на триггерных ячейках, для данных — на 31 число, для команд — на 63 команды[10];
постоянная память: штекерная, для данных — на 31 число, для команд — на 63 команды;
тактовая частота: 5 кГц;
быстродействие: 50 операций в секунду[10] (полное время одного цикла составляет 17,6 мс; операция деления занимает от 17,6 до 20,8 мс);
количество электровакуумных ламп: 6000 (около 3500 триодов и 2500 диодов);
занимаемая площадь: 60 м²;
потребляемая мощность: около 25 кВт.

 

Изменено 26 November пользователем sanitareugen

[digger]

 Может быть в М-1 съэкономили на 3-м адресе потому, что адрес - 8-разрядный против 5 у МЭСМ, хотя размер команды - 36 бит непонятно зачем, если верхние биты никогда не используются, не пропадала же дефицитная память зря.Использование предыдущего результата - это  практически 1 регистр, прогрессивный подход, тогда как у МЭСМ - более прямолинейный.

 

[sanitareugen]

Повторюсь. И то, и то скорее макетирование (хотя они обе использовались в реальных расчётах), отработка решений. Решения поначалу неудачны (несогласованы длина слова и формат команды). Но важно, что что-то да работает, показывая целесообразность продолжения работ над ЭВМ. Последующие (М-2, М-3 и их наследники "Минск-1" и "Раздан" с одной стороны и БЭСМ, М-20 и затем М-220 с другой, и ряд иных машин, малосерийных, иные и засекречены) уже делались с учётом ошибок. М-1 изначально четырёхадресная, четвёртый - адрес следующей команды (что для обычной памяти выигрыша не даёт, естественно следующей считать идущую далее по порядку, а вот память на магнитном барабане, в которой надо ждать, пока он дойдёт до нужной позиции, позволяла сильно ускорить, указывая адрес следующей команды тот, который подъедет на барабане к моменту выполнения данной). Были даже шестиадресные (чешская ЭВМ, в которой два адреса для операндов, один для результата и три для перехода в зависимости от знака результата). Адресность сокращалась, поскольку естественно было "слово" числовое и "слово", как вместилище команды, делать равным, а по мере роста адресного пространства три или даже два адреса в слово не влезали. В итоге одноадресные (или даже нульадресные, стековые) системы команд.

[digger]

 Оправдано ли сохранять отдельную память для команд и отдельную для данных? До сих пор есть в некоторых калькуляторах, в обычных ЭВМ - быстро отказались, но могло бы быть отличительным свойством советских машин.

 

[Canis Dirus]

Оправдано ли сохранять отдельную память для команд и отдельную для данных?

Вы только что «гарвардская архитектура». Нынче встречается разве что в мелкоконтроллерах и DSP, да и то модифицированная (когда, если сильно надо, можно читать данные из програмной памяти и выполнять код из памяти данных).

[sanitareugen]

Это т.н. "гарвардская архитектура". Первый представитель - Mark-I Эйкена (1944). Где память данных была на реле, а память команд на перфоленте. Там обоснование было в принципиальном различии методов хранения. С развитием электроники это отпало, но преимущество, состоящее в возможности одновременно выбирать из памяти команды и данные - осталось. Это позволяет обходиться без кэш-памяти, и востребовано в DSP (два контроллера получаются дешевле кэша). Причём она может появиться и как элемент в фон-неймановским компьютерах, в кэш-памяти, в частности, в x86 так.

У нас была, например, М-100, с раздельной памятью данных и команд (самая быстродействующая в мире ламповая машина - 100 000 оп/с). В серию она не пошла, но есть сведения, что на её основе разработана ЭВМ "Удар", уже транзисторная.(она использовалась в РЛС, открытые источники крайне скудны).

Преимущество "фон-неймановской" архитектуры, когда память команд и данных общая - удешевление за счёт более рационального использования памяти. При этом, если мы используем языки высокого уровня, и транслятор работает на этой же машине - команды появляются, как данные, обрабатываемые в ходе трансляции, то есть память одинакова.

Но в современных системах встречается и то, и то, причём в рамках одной машины.

[sanitareugen]

Вот неплохое обсуждение

https://forum.sources.ru/index.php?showtopic=271077&view=showall

Но вообще - реальные машины строятся не под философские концепции, а под реальную потребность.

Соответственно - появляются в США ли, в СССР ли задачи, требующие прибегнуть к определённым решениям - принимаются соответствующие решения.