С конца 1960-х годов Казань стала одним из центров советского полупроводникового машиностроения. СКБ Казанского завода ЭВМ, созданное в 1968 году под руководством В.П. Лосева, разрабатывало и выпускало целое семейство ЭВМ II поколения — М-220, М-220М, а на их основе — более производительную и совершенную машину М-222. Эти ЭВМ составляли основу вычислительной инфраструктуры страны в 1970-х годах, работая в научных центрах, вузах, на оборонных предприятиях и даже в Гидрометцентре.
Родословная: из семьи М-20
ЭВМ М-222 была прямым наследником легендарной М-20, разработанной в ИТМиВТ под руководством С.А. Лебедева и запущенной в серию в 1958 году. В 1967–1969 годах под руководством Вениамина Степановича Антонова (главный конструктор) силами НИЭМ (Научно-исследовательский институт электронных машин) и СКБ Казанского завода ЭВМ была создана машина, в которой структура М-20 подверглась серьёзной модернизации.
В 1968 году на Московском заводе счётно-аналитических машин (САМ) и Казанском заводе ЭВМ началось производство М-220. Почти сразу последовала модернизированная М-220М, а к 1970 году из заводских цехов вышли первые экземпляры М-222. В исторической литературе иногда спорят: считать М-222 «глубокой модернизацией» М-220М или всё же новой машиной, сохраняющей программную совместимость с предшественниками. На практике это был самый мощный и совершенный представитель семейства на тот момент, выпускавшийся вплоть до 1974 года. Всего за годы производства было собрано более 260 машин М-220 (включая модификации М-220А и М-220М) и свыше 550 машин М-222 — тираж по меркам II поколения вполне солидный.
Архитектурно М-222 мало чем отличалась от старших сестёр, но в ней был заложен ряд важных новаций. В частности, она получила систему прерываний, защиту памяти и возможность связи с другими ЭВМ — функции, которые в полной мере раскрывались в режиме пакетной обработки и при работе в вычислительных комплексах.
Что внутри: технические характеристики
М-222 строилась на диодно-трансформаторных схемах на базе транзисторов П-401 — надёжной и проверенной элементной базе. Электронные компоненты размещались на печатных платах 200×120 мм, а в производстве впервые применили метод накрутки провода на ножки разъёма для монтажа ответных панелей. Вот ключевые параметры машины:
- Производительность: ~27 000 операций в секунду (для сравнения: у предшественницы М-20 — около 20 000). Среднее время выполнения операций: сложение — 28,5 мкс, умножение 52 мкс, деление 102 мкс.
- Разрядность: 45 разрядов на ячейку (39‑разрядный аккумулятор, 9‑разрядные десятичные числа), из них 36 разрядов — мантисса, 7 — порядок числа с плавающей запятой, плюс разряды знака и признака.
- Система команд: трёхадресная, разделённая на команды пользователя и системные команды для автоматической обработки пакетов задач.
- ОЗУ: на ферритовых сердечниках, от 16 К слов до 32 К слов по 45 разрядов. Цикл обращения 6 мкс. Для защиты от случайных обращений ОЗУ имело страничную организацию (размер страницы — 512 ячеек), а каждая программа могла обращаться только к двум установленным границам — «всё вне закрыто».
- Внешняя память: до двух магнитных барабанов НБ-11 по 40 К слов каждый (плотность записи 20,9 бит/м) и до четырёх лентопротяжных механизмов ЛПМ-30 общей ёмкостью до 8 млн 45‑разрядных кодов.
- Скорости ввода‑вывода:
- ввод с перфокарт — 700 карт в минуту;
- ввод с перфоленты — 1 500 строк/сек;
- печать на АЦПУ — 7 строк/сек;
- обмен с магнитной лентой — 10 000 кодов/сек;
- обмен с магнитным барабаном — 17 000 кодов/сек.
- Габариты и мощность: минимальная занимаемая площадь — 80 м² (100 м² у М-220), питание 20 кВт без учёта системы охлаждения. Потребляемая мощность 23 кВт.
- Надёжность: среднее время между отказами — 500 часов.
- Стоимость: 250 000 руб (1977).
Программное обеспечение и «диспетчер»
Главной «фишкой» М-222 была возможность автоматической пакетной обработки потока задач — по сути, прообраз современных операционных систем. Эта функция обеспечивалась специальной программой «диспетчер», которая:
- при появлении аварийного останова или сигнала неготовности устройства автоматически анализировала ситуацию;
- выдавала сведения о случившемся и выполняла дальнейшую работу согласно инструкции математика к данной задаче;
- если нужного указания в инструкции не было, снимала задачу и переходила к решению следующей.
Программное обеспечение для М-222 создавалось в течение более чем 10 лет силами многих НИИ и вузов, где использовались эти машины. Библиотека стандартных программ, трансляторы с Алгол-60 (в том числе знаменитый альфа‑транслятор А.П. Ершова), с ФОРТРАН, ассемблеры — всё это было доступно пользователям. Распространением софта занималась Ассоциация пользователей М-20, что способствовало унификации и обмену опытом.
Жизнь машины: от перфокарт до магнитных лент
Работа с М-222 была делом неторопливым и требовала аккуратности. Программисты сначала писали программы, затем пробивали перфокарты, а после отладки запускали задачу. Машинное время делилось между всеми сотрудниками буквально поминутно, и эти минуты могли выпасть на любое время суток — днём, ночью, в будни и праздники.
До появления систем с разделением времени программист работал непосредственно за пультом: руками вводил программу, просматривал содержимое ячеек памяти, выполнял пошаговую отладку, использовал остановы в определённых местах. Это был медленный и кропотливый процесс, но он давал полное понимание того, как работает машина.
Где применялась М-222
Область применения М-222 была широчайшей: от сложных математических и технических расчётов до информационно-логических, экономических задач и моделирования сложных физических систем.
Несколько наглядных примеров:
- Гидрометцентр СССР. ЭВМ БЭСМ-6, М-222 и «Минск-32» круглосуточно выполняли расчёты для двух технологических линий: подготовки карт фактической погоды и прогностических карт. На основе этих расчётов синоптики составляли прогнозы погоды.
- Картографическое производство. М-222 и Минск-32 использовались для вычислительных работ в картографии наряду с более поздними машинами третьего поколения (ЕС 1022, 1032 и др.).
- Научные и учебные центры. Например, в Вычислительном центре Воронежского государственного университета М-222 появилась в 1973 году и была запущена к началу 1974-го.
- Аналогово-цифровые комплексы. Машины М-222 могли объединяться в вычислительные системы и работать совместно с аналоговыми ЭВМ в составе аналогово-цифровых комплексов. К ним подключали графопостроители типа ДРП-3 и ДРП-5 — огромные плоттеры, вычерчивавшие графики и схемы на листах ватмана.
Воспоминания современников
«ЭВМ М-222 пришла на вычислительный центр в 1973-ем году из Казани и была запущена в эксплуатацию к началу 1974-ого года. Это была прекрасная и очень надёжная ЭВМ, представлявшая последующую за БЭСМ-4 в серии машину, с серьёзным программным обеспечением, облегчавшим работу пользователя. Вентиляторы тихонечко гудят, АЦПУ бумагой шелестит, Трудолюбиво ЭМ-ка для ребят задачи их коварные шерстит! Правдивый будет выдан им ответ, поскольку сбоев у машины нет!» — так писали о ней сотрудники ВЦ ВГУ.
С вводом М-222 на центре образовался тандем «М-222 + БЭСМ-4», расширявший возможности прогона задач. Колоды перфокарт кочевали между первым (БЭСМ-4) и вторым (М-222) этажами практически беспрерывно. Операторы ЭВМ, которые появились на Казанском заводе именно в эту эпоху, эксплуатировали отлаженные программы, следили за работой «железа» и обеспечивали бесперебойную смену задач — в этом смысле М-222 была не только техническим, но и социальным явлением, породившим целую когорту профессионалов.