Fast Universal Digital Computer M-2

The M-2 (Russian: М-2) was a Soviet stored-programelectronic computer developed in 1952 at the Laboratory of Electrical Systems of the Institute of Energy of the USSR Academy of Sciences under the direction of I. S. Brook (also transliterated as Bruk).^[1][2] The development team, led on a day-to-day basis by M. A. Kartsev, comprised between seven and ten engineers including T. M. Aleksandridi, V. V. Belynsky, A. B. Zalkind, V. D. Knyazev, V. P. Kuznetsova, Yu. A. Lavrenyuk, L. S. Legezo, G. I. Tanetov and A. I. Schurov.^[1] The M-2 was the immediate successor to the M-1, the laboratory's earlier and smaller machine, and was one of three major Soviet computers (alongside the BESM and Strela) used in defence, scientific and economic computing in the mid-1950s.^[1]

The M-2 was developed in the Laboratory of Electrical Systems in the Institute of Energy of the USSR Academy of Sciences (renamed the Laboratory of Controlling Machines and Systems in 1957 and the Institute of Electronic Controlling Machines in 1958). Isaak Brook, the laboratory's director, had previously led the development of the M-1, the Soviet Union's first small electronic computer, which had been put into operation in spring 1952.^[1][2] Architecturally, the M-2 was partly based on the same principles as the M-1, but it was substantially larger, faster, and intended for full-scale production-quality scientific computation rather than experimental use.^[1]

كان جهاز M-2 حاسوبًا ثنائيًا متوازيًا ذو برنامج مخزن، يستخدم تنسيق تعليمات ثلاثي العناوين. تتألف كل تعليمة من 34 بت من رمز عملية (opcode) من 4 بت ، متبوعًا بثلاثة عناوين معاملات من 10 بت (معاملان مصدر وعنوان نتيجة)، وقد تم اختيار عرض العنوان ليتناسب مع الذاكرة الرئيسية للجهاز التي تبلغ سعتها 1024 كلمة. ^{[ 1 ]} احتوت مجموعة التعليمات على 30 تعليمة مختلفة، بما في ذلك ست عمليات حسابية، ومقارنة جبرية ومقارنة القيمة المطلقة، وسبع عمليات تبديل تنسيق (بين الفاصلة الثابتة والفاصلة العائمة، وبين الدقة المفردة والمزدوجة)، وعملية ضرب منطقي (AND على مستوى البت)، وعمليات إزاحة، وحمل، وتغيير إشارة، وأربع تعليمات إدخال وثلاث تعليمات إخراج، وأربع عمليات إعادة لف الشريط المغناطيسي، وأمر إيقاف. ^{[ 1 ]} استُخدمت صيغة مختصرة ذات أساس مختلط، تجمع بين أرقام الأساس 4 وأرقام الأساس 16، لعرض العناوين في القوائم المطبوعة. ^{[ 1 ]}

أُجريت العمليات الحسابية في وحدة حسابية متوازية مزودة بأربعة سجلات تشغيل، تدعم تمثيلات الفاصلة الثابتة والفاصلة العائمة بدقة تصل إلى عشرة أرقام عشرية في الفاصلة الثابتة، وثمانية أرقام عشرية في الفاصلة العائمة. كما دُعمت العمليات الحسابية ذات الدقة المزدوجة. ^{[ 1 ]} بلغ متوسط ​​الأداء المستدام حوالي 2000 تعليمة في الثانية. ^{[ 1 ]}

كانت الذاكرة الداخلية الرئيسية عبارة عن مخزن كهرساكن من نوع أنبوب ويليامز بسعة تصل إلى 512 رقمًا، مصنوع من أنابيب أشعة كاثودية قياسية من نوع 13L037 بدلاً من أجهزة قياس الجهد المتخصصة المستخدمة في جهازي BESM وStrela؛ وقد تجنب الفريق مشاكل التوريد والهندسة التي واجهها مطورو BESM مع أجهزة قياس الجهد من خلال تكييف أنابيب أشعة الكاثود الأرخص والأكثر توفرًا لهذا الغرض. وكانت دورة تجديد المخزن 25 ميكروثانية. ^{[ 1 ]} واستُخدمت أسطوانة مغناطيسية بسعة تصل إلى 512 رقمًا، تدور بسرعة 2860 دورة في الدقيقة، كوحدة تخزين داخلية إضافية، بينما استُخدم محرك أشرطة مغناطيسية بسعة تصل إلى 50000 رقم كوحدة تخزين خارجية. وكان الإدخال يتم عبر قارئ أشرطة مثقوبة، والإخراج إلى آلة كاتبة عن بُعد . ^{[ 1 ]}

استخدمت دوائر التحكم والحساب المنطقية الصمامات المفرغة بالاشتراك مع ثنائيات أشباه الموصلات . وكان استخدام منطق الثنائيات في الدوائر التوافقية، الذي طُبِّق لأول مرة في جهاز M-1 واستمر في جهازي M-2 و M-3 اللاحقين ، بمثابة مقدمة لعائلات دوائر منطق الثنائيات والترانزستورات (DTL) المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر السوفيتية من الجيلين الثاني والثالث. ^{[ 1 ]} استخدم جهاز M-2 ما مجموعه 1879 صمامًا إلكترونيًا، بما في ذلك 203 صمامات في وحدات التغذية الكهربائية، وكان يعمل بتيار متردد ثلاثي الأطوار 127/220 فولت باستهلاك 29 كيلوواط. ^{[ 1 ]}

صُمم جهاز M-2 وبُني وجُمع بين أبريل وديسمبر 1952، حيث عمل فريق تطوير صغير في موسكو بالتوازي على هندسة التصميم، وتصميم الدوائر، والهندسة. وُضعت الوحدات الرئيسية للجهاز في أربع خزائن على قاعدة واحدة بجانب صندوق تزويد الطاقة، مع وحدة تحكم منفصلة للمشغل تحمل مفاتيح التحكم ومصابيح مؤشر لحالات تشغيل سجلات الحساب، والمحدد، والبدء. شغل النظام الكامل حوالي 22 مترًا مربعًا من مساحة الأرضية، واستخدم تبريدًا هوائيًا مغلق الدورة. ^{[ 1 ]} بُنيت كل وحدة حاسوب من كتل فرعية صمامية قابلة للإزالة مزودة بموصلات ذات 14 أو 20 سنًا، وهو ترتيب يهدف إلى تبسيط تشخيص واستبدال المكونات المعيبة باستخدام أجهزة مراقبة مخصصة. ^{[ 1 ]}

قام أ. إ. شوروف بتطوير الأسطوانة المغناطيسية للذاكرة الثانوية في المختبر بالتوازي مع تطوير الحاسوب نفسه. ^{[ 1 ]} خلال شتاء عام 1955، ثم مرة أخرى في عام 1956، خضع الجهاز لتحديثات جوهرية، حيث استُبدلت الذاكرة الكهروستاتيكية بذاكرة رئيسية ذات نواة من الفريت ، مما رفع سعة الذاكرة الرئيسية إلى 4096 رقمًا. قاد كارتسيف عملية تطوير الذاكرة الرئيسية، وشارك فيها كل من أ. ف. روسنيتسكي، و ل. ف. إيفانوف، و إ. ن. فيلينوف، و ف. إ. زولوتاريفسكي. ^{[ 1 ]}

دخل جهاز M-2 الخدمة الروتينية عام 1953، واستُخدم منذ ذلك الحين لحلّ المشكلات العلمية والهندسية التطبيقية على مدار الساعة، لا سيما في حسابات مفاعلات الانشطار النووي وتصميم الصواريخ . ^{[ 1 ] [ 2 ]} وقد قام كلٌّ من أ. ل. برودنو وم. م. فلاديميروفا، بمساعدة من أ. س. كرونرود وج . م. أديلسون-فيلسكي ، بتجميع مكتبة من البرامج والوظائف الفرعية القياسية للجهاز ابتداءً من عام 1953. ^{[ 1 ]}

نشأت مجموعة غير رسمية من المبرمجين حول جهاز M-2 في منتصف خمسينيات القرن الماضي، ضمت أعضاءً من عدد من معاهد موسكو المختلفة؛ من بينهم أديلسون-فيلسكي، و VL أرلازاروف ، وMM بونغارد، وبرودنو، وM. يا. فاينشتاين، وDM غروبمان، وكرونرود، و EM لانديس ، وI. يا. لانداو، وAL لونتس. ^{[ 1 ]} وإلى جانب منهجية البرمجة العملية، عملت هذه المجموعة على مسائل لعب الألعاب، والتعرف على الأنماط، والتشخيص على جهاز M-2، وقد ساهم عملها بشكل مباشر في تطوير أساليب جديدة للبحث الشامل (ولا سيما خوارزمية التفرع والتقييد ) وفي الأعمال السوفيتية المبكرة حول هياكل البحث باستخدام الترميز اللوغاريتمي. ^{[ 1 ]} فاز برنامجٌ طوّره كرونرود وأرلازاروف لجهاز M-2 بالمباراة الدولية الأولى لبرامج الشطرنج ، وهي مباراة الشطرنج التي أُقيمت بين عامي 1966 و1967 بين حاسوبين سوفييتي وستانفورد، على الرغم من أن دور M-2 في المباراة كان كمنصة تطوير البرنامج الأصلية وليس كجهاز اللعب. ^{[ 1 ]} كان عمل برودنو على برمجة M-2 باستخدام "الدلالات المعلوماتية" شكلاً مبكراً من أشكال التدوين عالي المستوى لتسلسلات التعليمات. ^{[ 1 ]}

أُتيح استخدام جهاز M-2 لمجموعة من معاهد وأكاديميات البحوث السوفيتية. ومن بين المستخدمين الموثقين: معهد الطاقة الذرية بقيادة س. ل. سوبوليف ، ومعهد الفيزياء النظرية والتجريبية (ITEP) بقيادة أ. ل. أليخانوف ، ومعهد مشاكل الميكانيكا التابع لأكاديمية العلوم في الاتحاد السوفيتي (الذي استخدم جهاز M-2 لإجراء حسابات هيكلية على سدي كويبيشيف وفولغا الكهرومائيين)، ومختبر هندسة الحرارة بقيادة م. أ. ميخيف، وأكاديمية القوات الجوية، وأكاديمية المدفعية، ومعهد ستالبرويكت، والمكتب الذي يديره أ. ل. بيرغ . ^{[ 1 ]} وفي فبراير 1957، عُرض الجهاز في معرض عموم الاتحاد لإنجازات الاقتصاد الوطني (VDNKh، المعروف الآن باسم VVC) في موسكو، حيث تم تجهيزه بوحدة طرفية عن بُعد في قاعة أكاديمية العلوم. ^{[ 1 ]}

تُحدد مقالة المتحف الروسي للحاسوب الافتراضي العديد من المساهمات الهندسية والمعمارية للحاسوب M-2 التي استُخدمت في تطوير الحواسيب السوفيتية اللاحقة. ^{[ 1 ]} كانت الدوائر المنطقية التوافقية القائمة على الثنائيات، والتي طُوّرت خصيصًا للحواسيب M-1 وM-2 وM-3، بمثابة مقدمة مباشرة لعائلات الدوائر المنطقية القائمة على الثنائيات والترانزستورات المستخدمة في الحواسيب السوفيتية من الجيلين الثاني والثالث؛ كما أثر تنسيق التعليمات القصيرة ذي العناوين الثلاثة، بالإضافة إلى عمليات تبديل التنسيق التي قدمها كارتسيف، على تصميم حساب العناوين الفعالة في بنى الحواسيب السوفيتية اللاحقة؛ وانتشر استخدام أنابيب أشعة الكاثود القياسية، بدلًا من مقاييس الجهد المتخصصة للذاكرة الكهروستاتيكية، على نطاق واسع في التصاميم اللاحقة، مُفضلاً إياها على مسار مقاييس الجهد الأكثر تعقيدًا الذي سلكه فريق BESM. ^{[ 1 ]}

وقد أفيد بأن جهاز M-2 نفسه كان يتمتع بأداء ذروة مماثل لجهاز الكمبيوتر Strela المعاصر له، بينما كان يشغل ما يقرب من سدس مساحة الأرضية، ويستهلك ما يقرب من ثمن الطاقة، ويكلف حوالي عُشر التكلفة. ^{[ 1 ]}

• م-1
• م-3
• بيسم
• كمبيوتر ستريلا
• تاريخ أجهزة الكمبيوتر في دول الكتلة السوفيتية

• كارتسيف، MA؛ ألكسندريدي، TM؛ كنيازيف، ف.د. وآخرون. (1957). آلة الحوسبة السريعة M-2 (بالروسية). بتنسيق من IS بروك. موسكو: Gostechteoretizdat.
• كارتسيف، ماجستير (مارس 1956). "وحدة الحساب في آلة الحوسبة M-2". مسارات تطوير المؤتمر السوفيتي للهندسة الميكانيكية الرياضية وصناعة الأدوات، قسم الآلات الرقمية العالمية، الجزء 1. موسكو.
• ألكسندريدي، تي إم (مارس 1956). "جهاز التخزين الكهروستاتيكي M-2". مسارات تطوير المؤتمر السوفيتي للهندسة الميكانيكية الرياضية وصناعة الأدوات، قسم الآلات الرقمية العالمية، الجزء 1. موسكو.
• "آلة الحوسبة الإلكترونية السريعة M-2" (1956). إليكتريشستفو . العدد 9. (باللغة الروسية).

• "ЭВМ М-2" [ حاسوب M-2 ] . www.computer-museum.ru (باللغة الروسية) . تاريخ الوصول: 23-05-2018 .ترجمة جوجل