Но этих специализированных ЭВМ требовалось не так уж много. Чтобы загрузить современный завод с достаточно большим коллективом, было решено запустить в серию под наименованием «Минск» рамеевский «Урал-2», а позднее — машины из разрабатываемого им стандартного ряда. Наименование поменяли «по политическим соображениям», так же как в Ереване под наименованием «Наири» позднее начали производить те же «Уралы». (АИ. Примерно как в 90-х куча производителей делала свои компьютеры как «IBM-совместимые». В АИ будут «Урал» -совместимые и «БЭСМ-совместимые» ЭВМ. В реальной истории в заводском СКБ под руководством Георгия Павловича Лопато в 1959 году разработали небольшую и недорогую ЭВМ «Минск-1». Машина оказалась удачной, и выросла позднее в обширное семейство малых универсальных ЭВМ, но имевших нестандартную разрядность 37 бит и ограниченно совместимых между собой.)
Теперь Карцев разрабатывал управляющую ЭВМ М-4, обладавшую весьма выдающимися для того времени характеристиками. Она тоже должна была использоваться в комплексах ПВО. Тщательно изучив полученную из ИАЦ через академика Келдыша документацию, Карцев сразу изменил первоначальную концепцию М-4, доработав её до уровня М4-2М (1964 года выпуска)
В соответствии с общими требованиями стандартизации разработки Карцев сделал свою машину 32-хразрядной (В реальной истории М-4-2М имела необычную разрядность 29), с представлением чисел с плавающей запятой. ЭВМ Карцева имела быстродействие 220 тысяч операций в секунду. В М4-2М за один машинный такт в 4,5 мкс выполнялась любая операция — арифметическая, логическая или управляющая, в том числе умножение. Это обеспечивалось применением однотактного АУ с пирамидой сумматоров для выполнения умножения. По сути, это была реализация прообраза современной RISC-архитектуры. Применена была и другая новинка для тех лет — конвейер. Размер оперативной памяти первоначально был очень малым — 30, 60 или 120 килобайт, в зависимости от модификации машины — 5Э71, 5Э72 или 5Э73. По мере развития элементной базы память машины увеличили.
Как управляющая машина ЭВМ М4-2М имела развитую систему внешних прерываний. Обеспечивались 12 активных и 12 пассивных прерываний от объекта управления. Время реакции машины на активные прерывания было очень мало: переход на программу прерывания происходил за 2-3 машинных такта. Это было одним из достоинств ЭВМ М4-2М. (источник http://www.computer-museum.ru/histussr/m4-2m.htm)
На тех же конструктивных блоках, что использовались в М4-2М был построен дополнительный внешний вычислитель М4-3М. Он использовался для операций с числами с фиксированной запятой. Обе машины работали совместно, представляя собой взаимосвязанный вычислительный комплекс.
Для ввода и вывода информации использовались фотосчитывающее устройство и алфавитно-цифровое печатающее устройств, т.е. — принтер. Также имелись системы внешних устройств (СВУ-79-1 и СВУ-79-2), обеспечившие подключение к ЭВМ М4-2М внешней памяти на магнитных барабанах, периферийных устройств (АЦПУ-128-2, ПИ-80М, ВУ-700-3), дальних линий телефонной и телеграфной связи, нескольких последовательных шлейфов для объектовой связи.
Первоначальное назначение ЭВМ М-4 — специализированная ЭВМ для ПВО, обусловило хранение её программы в постоянной памяти. То есть, она выполняла постоянно только одну программу — для специализированных ЭВМ тогда это было нормой.
М4-2М выпускалась серийно для нужд ПВО. Подготовка производства была начата с апреля 1958 года на Загорском электромеханическом заводе. На завод была передана конструкторская документация.
Освободившийся коллектив разработчиков по руководством Брука и Карцева начал разрабатывать ЭВМ М-5, предназначенную для экономических расчётов. Она создавалась на наработках М4-2М, но задумывалась как многопрограммная и многотерминальная вычислительная машина со страничной организацией памяти, которая могла работать как в пакетном режиме, так и в режиме 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.
Повышенная производительность М-5 достигалась за счет мультипрограммного режима работы — до 8 одновременно выполняемых программ. Обеспечивалось совмещение работы быстродействующих устройств: центрального и периферийных устройств управления, арифметического устройства и оперативной памяти с работой устройств ввода-вывода информации и внешней памяти на магнитных лентах. Основной особенностью М-5 была возможность обеспечения мультипрограммной и многотерминальной работы.
Авторство этих и многих других идей, заложенных в структуру М-5, принадлежало М. А. Карцеву, он же был вначале назначен главным конструктором этой машины.
