IBM650

IBM650

Часть первого компьютера IBM 650 в Норвегии (1959), известного как «EMMA». 650 Console Unit (справа, открыта внешняя боковая панель), 533 Card Read Punch unit (в середине, ввод-вывод). 655 Power Unit отсутствует. Сортировщик перфокарт (слева, не является частью 650). Сейчас находится в Норвежском музее науки и техники в Осло .
Тип	Цифровой компьютер
Дата выпуска	1954 ; 70 лет назад ( 1954 )
Предшественник	IBM CPC ( 604 , 605)
Преемник	IBM 7070 (высокопроизводительный) IBM 1620 (низкопроизводительный)
Связанный	IBM 701 , IBM 702 ; IBM 608

Машина обработки данных с магнитным барабаном IBM 650 — ранний цифровой компьютер, выпущенный IBM в середине 1950-х годов. ^{[2] [3]} Это был первый в мире компьютер массового производства. ^{[4] [5]} Было выпущено почти 2000 систем, последняя в 1962 году, ^{[6] [7]} и это был первый компьютер, который принес значительную прибыль. ^[7] Первый был установлен в конце 1954 года, и это был самый популярный компьютер 1950-х годов. ^[8]

Модель 650 предлагалась деловым, научным и инженерным пользователям как более медленная и менее дорогая альтернатива компьютерам IBM 701 и IBM 702 , которые предназначались для научных и деловых целей соответственно. ^[7] Она также предназначалась для пользователей машин с перфокартами , которые переходили с вычислительных перфораторов , таких как IBM 604 , на компьютеры. ^{[1] : 5  [9]}

Благодаря своей относительно низкой стоимости и простоте программирования , 650 использовался для создания широкого спектра приложений, от моделирования работы экипажа подводной лодки ^[10] до обучения программированию студентов старших классов и колледжей. IBM 650 стал очень популярен в университетах, где целое поколение студентов впервые изучало программирование. ^[11]

Он был анонсирован в 1953 году и в 1956 году улучшен как IBM 650 RAMAC с добавлением до четырех дисковых накопителей. ^[12] Цена покупки чистой консоли IBM 650, без блока считывания и перфорации, составляла 150 000 долларов в 1959 году ^[13] или примерно 1 500 000 долларов по состоянию на 2023 год. Поддержка 650 и ее компонентов была прекращена в 1969 году.

650 был двухадресным , би -квинарно-кодированным десятичным компьютером (и данные, и адреса были десятичными), с памятью на вращающемся магнитном барабане . Поддержка символов обеспечивалась блоками ввода/вывода, преобразующими алфавитные и специальные кодировки символов перфокарт в/из двузначного десятичного кода.

650 работал на частоте 125 кГц. ^[14] Он мог складывать или вычитать за 1,63 миллисекунды, умножать за 12,96 мс и делить за 16,90 мс. Средняя скорость 650 оценивалась примерно в 27,6 мс на инструкцию, или примерно 40 инструкций в секунду. ^[15]

Серия книг Дональда Кнута «Искусство программирования» посвящена процессору 650. ^[15]

Первая модель 650 была установлена ​​8 декабря 1954 года в отделе контролеров компании John Hancock Mutual Life Insurance Company в Бостоне. ^[16]

IBM 7070 (знаковые 10-значные десятичные слова), анонсированный в 1958 году, как ожидалось, станет «общим преемником, по крайней мере, 650 и [IBM] 705 ». ^[17] IBM 1620 (переменная длина десятичных слов), представленный в 1959 году, был адресован нижнему сегменту рынка. UNIVAC Solid State (двухадресный компьютер, знаковые 10-значные десятичные слова) был анонсирован Sperry Rand в декабре 1958 года в качестве ответа на 650. Ни один из них не имел набора инструкций, совместимого с 650.

Базовая система 650 состояла из трех блоков: ^[18]

• Консольный блок IBM 650 ^[19] вмещал в себя магнитный барабанный накопитель, арифметическое устройство (использующее электронные лампы) и пульт оператора.
• Блок питания IBM 655 ^[20]
• Устройство для считывания и перфорации карт IBM 533 или IBM 537 ^{[21] [22] [23]} У IBM 533 были отдельные устройства подачи для считывания и перфорации; у IBM 537 был один механизм подачи, поэтому он мог считывать и затем перфорировать одну и ту же карту.

Вес: 5400–6263 фунтов (2,7–3,1 коротких тонны; 2,4–2,8 т). ^{[24] [25]}

Дополнительные единицы: ^[18]

• IBM 46 Лента-Карта Перфоратор, Модель 3 ^[18]
• IBM 47 Лента-карта Печать Перфорация, Модель 3 ^[18]
• IBM 355 Disk Storage Unit ^[26] Системы с дисковым накопителем были известны как IBM 650 RAMAC Data Processing Systems
• IBM 407 Бухгалтерская машина ^[27]
• Устройство чтения карт IBM 543
• Перфоратор IBM 544
• IBM 652 Control Unit (магнитная лента, диск) ^[28]
• IBM 653 Storage Unit (магнитная лента, диск, сердечник памяти, индексные регистры, арифметика с плавающей точкой ) ^[29]
• Вспомогательный алфавитный блок IBM 654
• Устройство магнитной ленты IBM 727
• IBM 838 Справочная станция ^[30]

Вращающаяся барабанная память обеспечивала 1000, 2000 или 4000 слов памяти по адресам от 0000 до 0999, 1999 или 3999 соответственно. Каждое слово имело 10 двоично-кодированных десятичных цифр , представляющих знаковое 10-значное число или пять символов. (Считая двоично-кодированную цифру как семь бит, 4000 слов будут эквивалентны 35 килобайтам.) ^{[31] [32]} Слова на барабанах были организованы в полосы вокруг барабана, пятьдесят слов на полосу и 20, 40 или 80 полос для соответствующих моделей. Доступ к слову мог быть получен, когда его местоположение на поверхности барабана проходило под головками чтения/записи во время вращения (при вращении со скоростью 12 500 об/мин неоптимизированное среднее время доступа составляло 2,5 мс ). Из-за этого времени второй адрес в каждой инструкции был адресом следующей инструкции. Программы затем можно было оптимизировать , помещая инструкции по адресам, которые были бы немедленно доступны после завершения выполнения предыдущей инструкции. IBM предоставила форму с десятью столбцами и 200 строками, чтобы позволить программистам отслеживать, куда они помещают инструкции и данные. Позже был предоставлен ассемблер SOAP (Symbolic Optimal Assembly Program), который выполнял грубую оптимизацию. ^{[33] [34]}

Компьютеры LGP-30 , Bendix G-15 и IBM 305 RAMAC также использовали электронные лампы и барабанную память, но они существенно отличались от IBM 650.

Считываемые с барабана инструкции отправлялись в программный регистр (в современной терминологии — регистр инструкций ). Считываемые с барабана данные проходили через 10-разрядный распределитель. У 650 был 20-разрядный аккумулятор , разделенный на 10-разрядные нижние и верхние аккумуляторы с общим знаком. Арифметика выполнялась одноразрядным сумматором. Консоль (10-разрядные переключатели, один знаковый переключатель и 10 би-квинарных индикаторных ламп), распределитель, нижние и верхние аккумуляторы были адресуемыми; 8000, 8001, 8002, 8003 соответственно.

Дополнительный блок хранения данных IBM 653 был представлен 3 мая 1955 года и в конечном итоге обеспечивал до пяти функций: ^[35]

• Контроллер магнитной ленты (для устройств IBM 727 Magnetic Tape) (10 дополнительных кодов операций)
• Контроллер дискового хранилища (улучшение 1956 года для нового тогда IBM 355 Disk Storage Unit) (пять дополнительных кодов операций)
• Шестьдесят 10-значных слов памяти на магнитном сердечнике по адресам от 9000 до 9059. Эта небольшая быстрая память имела время доступа 96 мкс , что в 26 раз лучше вращающегося барабана. Эта функция добавляла пять кодов операций и была необходима в качестве буфера для ввода-вывода ленты и диска. 60 слов также могли использоваться программами для ускорения внутренних циклов и поиска в таблицах.
• Три четырехзначных индексных регистра по адресам от 8005 до 8007; адреса барабана индексировались путем добавления к ним 2000, 4000 или 6000, адреса ядра индексировались путем добавления к ним 0200, 0400 или 0600. Если в системе был барабан на 4000 слов, то индексация производилась путем добавления 4000 к первому адресу для индексного регистра A, добавления 4000 ко второму адресу для индексного регистра B и добавления 4000 к каждому из двух адресов для индексного регистра C (индексация для систем на 4000 слов применялась только к первому адресу). Системы на 4000 слов требовали транзисторной схемы чтения/записи для памяти барабана и были доступны до 1963 года. (18 дополнительных кодов операций)
• Плавающая точка – арифметические инструкции поддерживали восьмизначную мантиссу и двузначную характеристику (экспоненту смещения) – MMMMMMMMCC , обеспечивая диапазон от ±0,00000001E-50 до ±0,99999999E+49. (семь дополнительных кодов операций)

650 инструкций состояли из двухзначного кода операции , четырехзначного адреса данных и четырехзначного адреса следующей инструкции. Знак игнорировался на базовой машине, но использовался на машинах с дополнительными функциями. Базовая машина имела 44 кода операций. Дополнительные коды операций были предоставлены для опций, таких как плавающая точка, хранилище на ядре, индексные регистры и дополнительные устройства ввода-вывода. Со всеми установленными опциями было 97 кодов операций. ^[35]

Инструкция поиска по таблице (TLU) могла сравнивать по принципу высокого равенства указанное 10-значное слово с 48 последовательными словами на той же полосе барабана за один оборот в 5 мс, а затем переключаться на следующую полосу вовремя для следующих 48 слов. Этот подвиг был примерно в треть скорости в тысячу раз более быстрой двоичной машины в 1963 году (1500 микросекунд на IBM 7040 против 5000 микросекунд на 650) для поиска 46 записей, если обе были запрограммированы на ассемблере. Существовала дополнительная инструкция поиска по таблице Equal с той же производительностью.

Команда Read (RD) считывала 80-колоночную карту числовых данных в десять слов памяти; распределение цифр по словам определялось проводкой панели управления считывателя карт . При использовании с алфавитным устройством считывающего устройства Punch 533 можно было считывать комбинацию числовых и буквенно-цифровых столбцов (максимум 30 буквенно-цифровых столбцов). ^[1] Функция расширения позволяла считывать больше буквенно-цифровых столбцов, но определенно не более 50, поскольку только десять слов (пять символов на слово) сохранялись на барабане при операции чтения карты. ^{[ требуется ссылка ]}

Базовые коды операций машины были: ^[36]

Примечания:

Опции IBM 653 могли реализовывать дополнительные коды инструкций. ^[35]

Эта однокарточная программа, взятая из 650 Programming Bulletin 5, IBM, 1956, 22-6314-0 , установит большую часть памяти барабана на минус нули. Программа включает примеры инструкций, выполняемых с переключателей консоли и с аккумулятора.

Для начала на загрузочную карту наносятся 80 последовательных цифр (второй столбец ниже), так что при считывании содержимое ячеек барабана с 0001 по 0008 будет таким, как показано на рисунке. ^[37]

 0001 0000010000 0002 0000000000- 0003 1000018003 0004 6100080007 0005 2400008003 0006 0100008000 0007 6900060005 0008 2019990003

Цифровые переключатели консоли (адрес 8000) вручную устанавливаются на инструкцию чтения с адресом данных 0004.

 loc-op|data|next ation |addr|инструкция | |адрес

 8000 RD 70 0004 xxxx Прочитайте загрузите карту в первую зону считывания полосы

Каждая полоса барабана имеет область чтения; эти области чтения находятся в позициях 0001-0010, 0051-0060, 0101-0110 и так далее. Любой адрес в полосе может быть использован для идентификации этой полосы для инструкции чтения; адрес 0004 идентифицирует первую полосу. Затем начинается выполнение с консоли со считывания восьми слов на карте загрузки в позициях 0001-0008 первой полосы памяти. В случае считывания карты загрузки «адрес следующей инструкции» берется из поля адреса данных, а не из поля адреса следующей инструкции (показано выше как xxxx). Таким образом, выполнение продолжается с 0004

 0004 RSU 61 0008 0007 Сбросить весь аккумулятор, вычесть из верхнего (8003) значение 2019990003 0007 LD 69 0006 0005 Распределитель нагрузки с 0100008000 0005 STD 24 0000 8003 Сохраните распределитель в ячейке 0000, следующая инструкция в 8003 (верхний аккумулятор) Примечание: перемещение данных или инструкций из одного места на барабане в другое. требуются две инструкции: LD, STD.

Теперь выполняется цикл из двух инструкций:

 8003 STL 20 1999 0003 Сохранить нижний аккумулятор (этот аккумулятор был сброшен в 0 инструкцией RSU выше) Адрес данных «1999» уменьшается ниже при каждой итерации. Эта инструкция была помещена в верхний аккумулятор инструкцией RSU выше. Примечание: эта инструкция, которая сейчас находится в верхнем аккумуляторе, будет уменьшена, а затем выполняется снова, пока он находится в аккумуляторе.

 0003 AU 10 0001 8003 Уменьшить адрес данных инструкции в аккумуляторе на 1 (путем прибавления 10000 к отрицательному числу)

Адрес данных STL в конечном итоге будет уменьшен до 0003, а инструкция AU ... по адресу 0003 будет перезаписана нулями. Когда это произойдет (адрес следующей инструкции STL останется 0003), выполнение продолжится следующим образом:

 0003 NOOP 00 0000 0000 Инструкция без операции, адрес следующей инструкции 0000 0000 HALT 01 0000 8000 Остановка, следующий адрес инструкции — консоль (эта инструкция Halt была сохранена в 0000 инструкцией STD выше)

Набор инструкций 650 был достаточно прост, чтобы можно было писать небольшие программы на машинном языке, и это было обычным делом для студенческих упражнений. ^[38] Существовал формат «одна инструкция на карту», ​​который можно было загрузить непосредственно в машину и выполнить.

Машинный язык был неудобен для больших программ, и со временем для IBM 650 были написаны различные языки программирования и инструменты. К ним относятся:

Сборщики

• Символическая оптимальная программа сборки (SOAP) — ассемблер ^[34]
• Техническая система сборки (ТАСС) — макроассемблер .

Интерпретативные системы

• Пакет виртуальной машины приложения Interpretive , первоначально опубликованный как "Complete Floating Decimal Interpretive System for the IBM 650 Magnetic Drum Calculator". Он был известен под несколькими названиями:
  • Интерпретатор Wolontis–Bell Labs, система Bell, интерпретатор Bell, система интерпретации Bell ^[39] или BLIS — система интерпретации Bell Lab ^[40]
  • L1 и (позже) L2 ^{[41] [42]} – известны за пределами Bell Labs как «Bell 1» и «Bell 2», среди прочих названий (см. выше)
• Синтетическая система программирования для коммерческих приложений ^[43]

Алгебраические языки/компиляторы

• Внутренний транслятор (IT) — Компилятор ^[44]
• Пересмотренный унифицированный новый компилятор IT Basic Language Extended (RUNCIBLE) — расширение IT в Case ^[45]
• ДЛЯ ТРАНЗИТА — Версия Фортрана , которая компилируется в IT, который в свою очередь компилируется в SOAP ^[46]
• ФОРТРАН ^[47]

• GATE — Простой компилятор с односимвольными именами переменных
• IPL — Первый язык обработки списков. Наиболее известная версия — IPL-V.
• SPACE (упрощенное программирование, доступное каждому) — двухэтапный компилятор, ориентированный на бизнес, через SOAP

• Ферранти Марк 1
• История IBM#1946–1959: Послевоенный период
• IBM серии 700/7000
• Bull Gamma 3 , один из главных конкурентов IBM 650
• ЛЕО (компьютер)
• Список ламповых компьютеров
• Короткий код
• УНИВАК I
• В декабре 1958 года компания Sperry Rand анонсировала твердотельный компьютер UNIVAC в качестве ответа на IBM 650. В июне 1959 года компания Remington Rand объявила о написании программы-эмулятора IBM 650 для облегчения преобразования. ^[48]

• Андре, Ричард В. (1958). Программирование компьютера с магнитным барабаном IBM 650 и машины обработки данных (PDF) .
• IBM (1955). Руководство по эксплуатации машины обработки данных с магнитным барабаном IBM 650 (PDF) . 22-6060.
• IBM (1956). Система обработки данных IBM 650, Руководство по техническому обслуживанию клиентов (PDF) . 22-6284-1.
• IBM (1955). IBM представляет машину обработки данных с магнитным барабаном 650 (PDF) . 32-6770. Архивировано из оригинала (PDF) 2012-02-05 . Получено 2006-09-24 .
• Кнут, Дональд Э. (январь–март 1986 г.). «IBM 650: оценка с места событий» (PDF) . Анналы истории вычислительной техники IEEE . 8 (1): 50–55. doi :10.1109/MAHC.1986.10010. S2CID  34595049.

На Викискладе есть медиафайлы по теме IBM 650 .

• Bitsavers.org: Документы IBM 650 (файлы PDF)
• Колумбийский университет: IBM 650 в Колумбийском университете
• IBM - Архивы - Ценные ресурсы по истории IBM - Соединенные Штаты на Wayback Machine (архив 2023-07-12)
• IBM 650: рабочая лошадка современной промышленности на Wayback Machine (архивировано 03.07.2023) Включает хронологию, технические характеристики, фотографии, типичных клиентов и области применения, для которых использовалась модель 650.
• Видеоролик IBM 650 и RAMAC в работе, альтернативная версия
• Вайк, Мартин Х. (март 1961 г.). Третий обзор отечественных электронных цифровых вычислительных систем. Баллистические исследовательские лаборатории (BRL). Отчет № 1115.Включает около 40 страниц подробного обзора IBM 650: клиенты, приложения, спецификации и затраты.
• IBM 650 «Машина обработки данных с магнитным барабаном» Архивировано 2023-02-08 на Wayback Machine