...
В мае 1960 года инженер моей лаборатории — физик по образованию, Лев Иосифович Реймеров, предложил в качестве универсального элемента 2НЕ-ИЛИ использовать двойной транзистор в одном корпусе с внешним резистором, заверив нас, что практически это предложение уже обеспечивается в существующем технологическом процессе изготовления транзисторов П401 — П403, который ему хорошо известен по практике на заводе «Светлана». В процессе изготовления транзисторов на одной пластинке «германия» формируются несколько десятков транзисторов. Исходная пластина «германия» является общим коллектором, а все транзисторы изолированы друг от друга навстречу включенными PN-NP переходами, а их коллекторы соединены между собой, что и требуется. Нужно лишь нанести риски и разделить по парам транзисторы и поместить их в корпусах с четырьмя выводами. Сформировать коллекторную нагрузку из-за малого удельного сопротивления «германия» при существующей технологии было невозможно. Требовался дополнительный внешний резистор для создания типового логического элемента «2HE-ИЛИ». Но и резистор можно разместить в том же корпусе. Это уже было почти все, что надо! Ключевые режимы работы транзисторов и высочайший уровень унификации. Теперь мы знали, как решать задачу транзисторизации ламповой аппаратуры. Не менять лампы на транзисторы, а создавать транзисторную аппаратуру на универсальных логических элементах. А через неделю Лев принес эскиз структуры кристалла, на котором к двум транзисторам на их общем коллекторе добавлялся P-N-переход, образующий слоистый (диффузионный) резистор, который, согласно его расчетам, составлял 200–300 Ом. И тогда этот кристалл уже можно называть «твердой схемой», и он будет выполнять функцию «2НЕ-ИЛИ» без дополнительных радиоэлементов. Вот это да!!
...
На такой прибор: на металлической основе (дюраль) крепится германиевый кристалл, на котором создаются четыре слоя с N-P-N-P-проводимостью. Дополнительный слой нужен для создания в диффузном N-P-переходе слоистого (диффузионного) сопротивления. Лева изложил мне свою идею, когда мы гуляли по территории завода, и он с удовольствием вдыхал запах лака МБК, который исходил от моего халата. Лак МБК-3 мы использовали для герметизации полупроводниковых приборов. Работу по вплавлению золотых выводов хорошо освоила молодая монтажница Люда Турнас, и я привлек ее к работе. Полученное изделие помещалось на керамическую галету размером 10×10×0,2 (Рис. 1.2.1), приклеивалось каплей эпоксидки и выводы распаивались. Для этого на каждой стороне у галеты имелось по 3 зазубрины с припоем. Таких галет до 10 штук можно было легко вынести через проходную завода, просто зажав в кулак. Мы сделали Леве таких галет несколько сотен штук. В 1961 году я уже был технологом — начальником участка.
...

...
В 1957-1958 годах в Советском Союзе начали появляться первые типы транзисторов, освоенных массовым производством. Их применение вместо радиоламп сулило значительный прогресс в развитии вычислительной техники. Поэтому в Лаборатории управляющих машин и систем АН СССР, преобразованной в 1958 году в Институт электронных управляющих машин (ИНЭУМ), широко развернулись исследования характеристик транзисторов в различных режимах их работы в электронных схемах ЭВМ (надёжность, стабильность параметров, скорость работы и др.). Исследовались различные варианты схемных решений элементов на транзисторах: статические, динамические, импульсные, потенциально-импульсные, потенциальные.
...
По виду электрических связей системы логических элементов разделяются на импульсные, потенциально-импульсные и потенциальные. Первые два типа построения схем элементов широко использовались в ламповых вычислительных машинах, и именно из ламповой техники эти принципы были перенесены на первые разработки транзисторных машин, в которых часто делались попытки строить схемы импульсного и импульсно-потенциальные типа. При разработке полупроводниковой вычислительной машины М-4 в ИНЭУМе были также опробованы оба эти пути. Для ЭВМ М-4 были разработаны и изготовлены два типа арифметических устройств: У-1 с использованием импульсно-потенциальной системы элементов на транзисторах П-16Б и устройство У-2 с использованием чисто импульсной системы на динамическом элементе с диффузионными транзисторами П-403 и линиями задержки.
...
Первые образцы изготовленных машин показали способность транзисторов и диодов обеспечить более высокое быстродействие по сравнению с достигнутым быстродействием в ламповых машинах. Но при этом выяснилось и то, что некоторые технические решения, используемые в импульсных и импульсно-потенциальных системах элементов в ламповых машинах для повышения надежности, быстродействия, технологичности изготовления и т. п., теряли свою актуальность в транзисторных машинах.

Системы элементов импульсного типа (с динамическими триггерами) завоевали признание в то время, когда основные логические схемы большей частью строились из полупроводниковых диодов, а в качестве активных элементов все ещё использовались электронные лампы. Резкое несоответствие между габаритами, потребляемой мощностью и надежностью полупроводниковых диодов по сравнению с электронными лампами явилось первой причиной к применению динамических триггеров. Динамические триггеры позволяли значительно сократить количество ламп за счёт увеличения количества диодов. В этом было первое преимущество импульсных схем. При замене ламп транзисторами это преимущество отпадало: транзистор – это элемент по существу тех же габаритов, стоимости и надёжности, что и полупроводниковый диод, поэтому стремиться к экономии транзисторов за счёт увеличения количества диодов, импульсных трансформаторов и линий задержки не имеет смысла.

Второе преимущество заключалось в возможности применения на переходах от ламп к диодным схемам понижающих импульсных трансформаторов, позволявших лучше согласовывать параметры выходных сигналов лампы с входами диодных схем и значительно повышать нагрузочную способность активного элемента. С наличием понижающего трансформатора было связано и третье преимущество импульсных схем перед потенциальными – выигрыш по быстродействию. Основным фактором, ограничивающим быстродействие ламповых схем, являются паразитные емкости, особенно емкость на входе лампового усилителя. Выполнение межкаскадных связей через понижающий трансформатор значительно уменьшает вредное воздействие входных емкостей. Применение понижающих трансформаторов в импульсных транзисторных системах элементов не дало бы такого выигрыша по быстродействию, который достигается в ламповых схемах. Скорость переключения транзисторного усилителя определяется в основном внутренними характеристиками самого транзистора, а не паразитными емкостями.

С точки зрения быстродействия импульсная система на транзисторах получается хуже, чем потенциальная, поскольку при равных частотах в импульсной системе требуется вдвое больше переключений транзистора, чем в потенциальной схеме. Увеличение количества фронтов в импульсной системе ухудшает и энергетический баланс транзистора, поскольку максимум мощности на коллекторе выделяется как раз в момент переключения транзистора, на фронте. Поэтому, в потенциальной системе элементов могут применяться более форсированные режимы работы транзисторов.

Указанные недостатки импульсных схем при изготовлении М-4 привели к тому, что динамические элементы, изображенные на рис. 2а, оказалось невозможным осуществить в массовом порядке без специального отбора транзисторов и диодов.
...
Совсем другое положение складывается в случае построения импульсно-потенциальной системы на транзисторах и полупроводниковых диодах, обладающих примерно одинаковым быстродействием. В транзисторных схемах статического триггера паразитные емкости очень мало влияют на быстродействие. Хотя в схеме такого триггера и сохраняются форсирующие емкости, их роль невелика как в отношении скорости переключения, так и в отношении инерционности триггера. Время переключения в такой схеме определяется в основном частотными свойствами транзисторов. Минимальный интервал между двумя переключениями может быть принят равным времени установления выходного напряжения триггера. Но поскольку клапан выполняется на таких же транзисторах что и триггер, невозможно получить длительность импульса, сформированного клапаном, существенно меньшей, чем длительность интервала между двумя переключениями триггера. Ввиду этого приходится искусственно снижать частоту срабатывания триггеров в несколько раз, чтобы длительность импульса составляла хотя бы 1/4 от длительности такта (в ламповых схемах импульс, сформированный клапаном, составляет примерно 1/10 длительности такта триггера). Дополнительные трудности возникают также и в связи с высоким быстродействием диодных логических схем. Если выходные сигналы переключаемых одновременно триггеров поступают обратно на входные логические схемы (что довольно часто встречается в устройствах управления вычислительных машин), то это приводит к искажению сигналов, формируемых клапанами: происходит или срезание конца полезного импульса, или появляется ложный импульс на выходе клапана. Именно это явление доставило немало хлопот разработчикам М-4 при вводе машины в эксплуатацию. Имеются различные методы борьбы с этими явлениями, однако все они связаны со значительными техническими трудностями: необходимостью строго контролировать амплитуды и длительности импульсов; разнообразием технических средств, используемых в системе элементов; различием связей в зависимости от места применения элемента и т. п.
...
Поэтому при проектировании вычислительной машины М-5 уже была реализована потенциальная система элементов, основу которой составлял потенциальный статический триггер на токовом ключе с обратной связью через диодные логические схемы.
...

...
27 сентября 1958 года вышло постановление Президиума АН СССР о преобразовании Лаборатории управляющих машин и систем АН СССР в Институт электронных управляющих машин (ИНЭУМ АН СССР). Директором института назначался И.С.Брук. Для размещения коллектива института предусматривалось строительство лабораторного корпуса по проекту типового школьного здания. Институт получил заказы на разработку новой вычислительной машины М-5.
...
«... М-5 была задумана как мультипрограммная и многотерминальная ЭВМ, реализующая режимы, как пакетной обработки, так и разделения времени. Ее структура базировалась на общей магистрали, связывающей центральный процессор, блоки оперативной памяти и устройства управления вводом-выводом и внешней памятью (игравшими роль каналов, характерных для машин третьего поколения). Была выделена адресная арифметика, обеспечивавшая выполнение инструкций над индексными регистрами и преобразование адресов основных команд. Машина оперировала с 37-разрядными числами с фиксированной и плавающей запятой. 37-разрядный формат одноадресных инструкций содержал поля адреса, ключей, индексов и кода операций. Была обеспечена возможность страничной организации памяти. По своей элементной базе ЭВМ М-5 относилась к машинам второго поколения. Электронные схемы машины М-5 базировались на диодно-транзисторной логике, оперативная память – на ферритовых сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса по схеме с совпадением токов (2D)»… (Е.Н.Филинов).
...
Серийным производством ЭВМ М-5 освоена не была. Единственный опытный образец этой машины был изготовлен на Минском заводе и установлен в ИНЭУМе, где находился несколько лет в опытной эксплуатации.

Производительность ЭВМ М-5 составляла около 50 тыс. операций в секунду.
...