IBM 7030 Растяжка
Первый суперкомпьютер IBM, использующий специализированные транзисторы
IBM-стретч
Пульт обслуживания IBM 7030 в Музее искусств и ремесел , Париж.
Дизайн
ПроизводительИБМ
ДизайнерДжин Амдаль
Дата выпускаМай 1961 г. ( Май 1961 )
Продано единиц9
Цена7 780 000 долларов США (что эквивалентно 79 320 000 долларов США в 2023 году)
Корпус
Масса70 000 фунтов (35 коротких тонн; 32 т) [1]
Власть100 кВт [1] при 110 В
Система
Операционная системаМКП
Процессор64-битный процессор
ПамятьОт 128 до 2048 килобайт (от 16 384 x 64 до 262 144 x 64 бит) [1]
MIPS1.2 млн операций в секунду

IBM 7030 , также известный как Stretch , был первым транзисторным суперкомпьютером IBM . Он был самым быстрым компьютером в мире с 1961 года до тех пор, пока первый CDC 6600 не вступил в строй в 1964 году. [2] [3]

Первоначально разработанный для удовлетворения требований, сформулированных Эдвардом Теллером в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса , первый образец был доставлен в Лос-Аламосскую национальную лабораторию в 1961 году, а вторая адаптированная версия, IBM 7950 Harvest , — в Агентство национальной безопасности в 1962 году. Stretch в Исследовательском центре атомного оружия в Олдермастоне , Англия, активно использовался исследователями там и в AERE Harwell , но только после разработки компилятора S2 Fortran , который был первым, добавившим динамические массивы , и который позже был перенесен в Ferranti Atlas из компьютерной лаборатории Atlas в Чилтоне. [4] [5]

7030 оказался намного медленнее, чем ожидалось, и не смог достичь своих агрессивных целей по производительности. IBM была вынуждена снизить цену с 13,5 млн долларов до всего лишь 7,78 млн долларов и снять 7030 с продаж клиентам, не имеющим уже заключенных контрактов. Журнал PC World назвал Stretch одним из крупнейших провалов управления проектами в истории ИТ . [6]

В IBM было трудно принять то, что его затмила более мелкая Control Data Corporation . [7] Руководитель проекта Стивен У. Данвелл [8] изначально был сделан козлом отпущения за свою роль в «провале» [9] , но когда успех IBM System/360 стал очевиден, ему принесли официальные извинения, и в 1966 году он был назначен членом IBM [10] .

Несмотря на то, что Stretch не смог достичь своих собственных показателей производительности, он послужил основой для многих конструктивных особенностей успешной системы IBM System/360, которая была анонсирована в 1964 году и впервые поступила в продажу в 1965 году.

История развития

В начале 1955 года доктор Эдвард Теллер из Радиационной лаборатории Калифорнийского университета хотел получить новую научную вычислительную систему для трехмерных гидродинамических расчетов. Предложения были запрошены у IBM и UNIVAC для этой новой системы, которая должна была называться Livermore Automatic Reaction Calculator или LARC . По словам руководителя IBM Катберта Херда , такая система будет стоить примерно 2,5 миллиона долларов и будет работать со скоростью от одного до двух MIPS . [11] : 12  Поставка должна была состояться через два-три года после подписания контракта.

В IBM небольшая группа в Покипси, включая Джона Гриффита и Джина Амдаля, работала над проектным предложением. Сразу после того, как они закончили и собирались представить предложение, Ральф Палмер остановил их и сказал: «Это ошибка». [11] : 12  Предложенный проект должен был быть построен либо с использованием точечных транзисторов , либо с использованием транзисторов с поверхностным барьером , и оба, вероятно, вскоре будут превзойдены недавно изобретенным диффузионным транзистором . [11] : 12 

IBM вернулась в Ливермор и заявила, что они выходят из контракта, и вместо этого предложили значительно лучшую систему: «Мы не собираемся строить эту машину для вас; мы хотим построить что-то лучшее! Мы не знаем точно, что это займет, но мы думаем, что это будет еще миллион долларов и еще один год, и мы не знаем, как быстро она будет работать, но мы хотели бы нацелиться на десять миллионов инструкций в секунду». [11] : 13  Ливермор не был впечатлен, и в мае 1955 года они объявили, что UNIVAC выиграл контракт LARC , теперь называемый Livermore Automatic Research Computer . LARC в конечном итоге должен был быть поставлен в июне 1960 года. [12]

В сентябре 1955 года, опасаясь, что Национальная лаборатория Лос-Аламоса также может заказать LARC, IBM представила предварительное предложение по высокопроизводительному двоичному компьютеру на основе улучшенной версии конструкции, которую Ливермор отверг, и которую они восприняли с интересом. В январе 1956 года был официально начат проект Stretch. В ноябре 1956 года IBM выиграла контракт с агрессивной целью по производительности: «скорость не менее 100 раз выше, чем у IBM 704 » (т. е. 4 MIPS). Поставка была запланирована на 1960 год.

В ходе проектирования оказалось необходимым снизить тактовую частоту, что дало понять, что Stretch не сможет достичь своих агрессивных целей по производительности, но оценки производительности варьировались от 60 до 100 раз по сравнению с IBM 704. В 1960 году была установлена ​​цена в 13,5 миллионов долларов за IBM 7030. В 1961 году фактические тесты показали, что производительность IBM 7030 была всего лишь примерно в 30 раз выше, чем у IBM 704 (т. е. 1,2 MIPS), что вызвало значительное смущение для IBM. В мае 1961 года Томас Дж. Уотсон-младший объявил о снижении цены на все 7030, по которым велись переговоры, до 7,78 миллионов долларов и немедленном снятии продукта с дальнейших продаж.

Время сложения чисел с плавающей точкой составляет 1,38–1,50 микросекунды , время умножения — 2,48–2,70 микросекунды, а время деления — 9,00–9,90 микросекунды.

Техническое воздействие

Хотя IBM 7030 не считался успешным, он породил множество технологий, внедренных в будущие машины, которые были весьма успешными. Транзисторная логика Standard Modular System была основой для линейки научных компьютеров IBM 7090 , бизнес-компьютеров IBM 7070 и 7080 , линеек IBM 7040 и IBM 1400 и малого научного компьютера IBM 1620 ; 7030 использовал около 170 000 транзисторов. Устройства IBM 7302 Model I Core Storage также использовались в IBM 7090, IBM 7070 и IBM 7080. Мультипрограммирование , защита памяти, обобщенные прерывания, восьмибитный байт для ввода-вывода [a] — все это концепции, позже внедренные в линейку компьютеров IBM System/360, а также в большинство более поздних центральных процессоров (ЦП).

Стивен Данвелл, руководитель проекта, ставший козлом отпущения, когда Stretch потерпел коммерческий провал, вскоре после феноменально успешного запуска System/360 в 1964 году указал, что большинство ее основных концепций были впервые предложены Stretch. [13] К 1966 году он получил извинения и стал членом IBM Fellow — высокая честь, которая несла с собой ресурсы и полномочия для продолжения желаемых исследований. [13]

Конвейеризация инструкций , предварительная выборка и декодирование, а также чередование памяти использовались в более поздних конструкциях суперкомпьютеров, таких как IBM System/360 Models 91 , 95 и 195 , и IBM 3090 series, а также в компьютерах других производителей. По состоянию на 2021 год [обновлять]эти методы все еще используются в большинстве современных микропроцессоров, начиная с поколения 1990-х годов, включавшего Intel Pentium и Motorola/IBM PowerPC , а также во многих встроенных микропроцессорах и микроконтроллерах различных производителей.

Аппаратная реализация

Печатная плата IBM 7030 в Научном музее Брэдбери , Лос-Аламос, Нью-Мексико .

Процессор 7030 использует эмиттерно-связанную логику (первоначально называемую логикой управления током ) [14] на 18 типах карт стандартной модульной системы (SMS). Он использует 4025 двойных карт (как показано) и 18 747 одиночных карт, содержащих 169 100 транзисторов, требующих в общей сложности 21 кВт мощности. [15] : 54  Он использует высокоскоростные германиевые дрейфовые транзисторы NPN и PNP с частотой среза более 100 МГц и потребляющие ~50 мВт каждый. [15] : 57  Некоторые схемы третьего уровня используют 3-й уровень напряжения. Каждый логический уровень имеет задержку около 20 нс. Для увеличения скорости в критических областях используется логика эмиттерного повторителя, чтобы уменьшить задержку до около 10 нс. [15] : 55 

Он использует ту же основную память, что и IBM 7090. [15] : 58 

Установки

  1. Лос-Аламосская научная лаборатория (LASL) в апреле 1961 года, принят в эксплуатацию в мае 1961 года и использовался до 21 июня 1971 года.
  2. Национальная лаборатория Лоуренса в Ливерморе , Ливермор, Калифорния, доставлено в ноябре 1961 года. [16]
  3. Агентство национальной безопасности США в феврале 1962 года в качестве основного процессора системы IBM 7950 Harvest , использовавшегося до 1976 года, когда в ленточной системе IBM 7955 Tractor возникли неполадки из-за изношенных кулачков, которые невозможно было заменить.
  4. Atomic Weapons Establishment , Олдермастон , Англия, доставлено в феврале 1962 г. [16]
  5. Бюро погоды США, Вашингтон, округ Колумбия, доставлено в июне/июле 1962 г. [16]
  6. MITRE Corporation , доставлен в декабре 1962 года. [16] и использовался до августа 1971 года. Весной 1972 года он был продан Университету имени Бригама Янга , где использовался физическим факультетом до утилизации в 1982 году.
  7. Военно -морской испытательный полигон ВМС США Дальгрен , сдан в сентябре/октябре 1962 г. [16]
  8. Комиссариат по атомной энергии , Франция, доставлено в ноябре 1963 года. [16]
  9. ИБМ.

Компьютер IBM 7030 (за исключением оперативной памяти ) из Ливерморской лаборатории имени Лоуренса и части компьютера IBM 7030 из корпорации MITRE/Университета имени Бригама Янга в настоящее время находятся в коллекции Музея истории компьютеров в Маунтин-Вью, Калифорния .

Архитектура

Форматы данных

  • Числа с фиксированной точкой имеют переменную длину, хранятся в двоичном (от 1 до 64 бит) или десятичном (от 1 до 16 цифр) формате и в формате без знака или знак/величина . Поля могут выходить за границы слов. В десятичном формате цифры представляют собой байты переменной длины (от четырех до восьми бит).
  • Числа с плавающей точкой имеют 1-битный флаг экспоненты, 10-битную экспоненту, 1-битный знак экспоненты, 48-битную величину и 4-битный знаковый байт в формате знак/величина.
  • Буквенно-цифровые символы имеют переменную длину и могут использовать любой код символа длиной 8 бит или меньше.
  • Байты имеют переменную длину (от одного до восьми бит). [17]

Формат инструкции

Инструкции могут быть 32-битными или 64-битными. [18]

Регистры

Регистры перекрывают первые 32 адреса памяти, как показано на рисунке. [19]

! АдресМнемоническийЗарегистрироватьсяСохранено в:
0$Z64-битный ноль: всегда читается как ноль, не может быть изменен путем записиОсновное хранилище
1$ИТинтервальный таймер (биты 0..18): декрементируется с частотой 1024 Гц, повторяется примерно каждые 8,5 минут, при нуле включает «индикатор сигнала времени» в регистре индикатораИндексное хранилище ядра
$TC36-битные часы (биты 28..63): количество тактов 1024 Гц, биты 38..63 увеличиваются один раз в секунду, циклы повторяются каждые ~777 дней.
2$IA18-битный адрес прерыванияОсновное хранилище
3$УБ18-битный верхний граничный адрес (биты 0-17)Транзисторный регистр
$LB18-битный нижний граничный адрес (биты 32-49)
1-битный контроль границ (бит 57): определяет, защищены ли адреса внутри или вне граничных адресов
464-битные биты обслуживания: используются только для обслуживанияОсновное хранилище
5$CAадрес канала (биты 12..18): только для чтения, устанавливается «обменом», процессором ввода-выводаТранзисторный регистр
6$ЦПUSдругие биты ЦП (биты 0..18): механизм сигнализации для кластера из до 20 ЦПТранзисторный регистр
7$LZCколичество оставшихся нулей (биты 17..23): количество начальных нулевых битов из результата соединения или операции с плавающей точкойТранзисторный регистр
$АОСколичество всех единиц (биты 44..50): количество битов, установленных в результате соединения или десятичном умножении или делении
8$LЛевая половина 128-битного аккумулятораТранзисторный регистр
9$РПравая половина 128-битного аккумулятора
10$СББайт знака аккумулятора (биты 0..7)
11$ИНДрегистр индикатора (биты 0..19)Транзисторный регистр
12$МАСКА64-битный регистр маски: биты 0..19 всегда 1, биты 20..47 доступны для записи, биты 48..63 всегда 0Транзисторный регистр
13$RM64-битный регистр остатка: устанавливается только инструкциями деления целых чисел и чисел с плавающей точкойОсновное хранилище
14$FT64-битный регистр фактора: изменяется только инструкцией «загрузить фактор»Основное хранилище
15$ТР64-битный транзитный регистрОсновное хранилище
16
...
31		$X0
...
$X15		64-битные индексные регистры (шестнадцать)Индексное хранилище ядра

Регистры аккумулятора и индекса работают в формате знака и величины .

Память

Основная память содержит от 16 до 256 К 64-битных двоичных слов, разбитых на банки по 16 К.

Для стабилизации рабочих характеристик память нагревалась/охлаждалась с помощью иммерсионного масла.

Программное обеспечение

  • Программа сборки STRETCH (STRAP)
  • MCP (не путать с MCP Берроуза )
  • Языки программирования COLASL и IVY [20]
  • Язык программирования FORTRAN [21]
  • SOS (Stretch Operating System) Написана в Научном вычислительном центре Университета имени Бригама Янга как обновление MCP, а также как обновленный вариант FORTRAN.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ В то время как Stretch имел инструкции с переменным размером байта , ни один последующий процессор от IBM не имел. Однако Burroughs , CDC , DEC , GE , RCA , UNIVAC и их последователи имели машины с несколькими размерами байта; Burroughs, CDC и DEC имели машины, которые поддерживали любой размер от 1 до длины слова .

Ссылки

  1. ^ abc BRL Отчет 1961
  2. ^ "Спроектированный Сеймуром Крейем, CDC 6600 был почти в три раза быстрее, чем следующая самая быстрая машина того времени, IBM 7030 Stretch". Making a World of Difference: Engineering Ideas into Reality. Национальная инженерная академия . 2014. ISBN 978-0309312653.
  3. ^ "В 1964 году CDC 6600 компании Cray заменил Stretch в качестве самого быстрого компьютера на Земле". Андреас Софрониу (2013). ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ, ИНЖЕНЕРИЯ ЗНАНИЙ ДЛЯ РЕПРОДУКЦИИ ЧЕЛОВЕКА. ISBN 978-1291595093.
  4. ^ «Некоторые ранние британские компиляторы FORTRAN».
  5. ^ "Обзор HARTRAN".
  6. ↑ Видман, Джейк (9 октября 2008 г.). «Извлеченные уроки: крупнейшие провалы проектов ИТ». PCWorld . Получено 23 октября 2012 г.
  7. ^ Как отмечено в знаменитой записке «Уборщика», в которой генеральный директор IBM Т. Дж. Уотсон-младший спросил «почему мы потеряли лидерство в отрасли» у «34 человек, включая уборщика». «Записка Уотсона-младшего о CDC 6600». 28 августа 1963 г.
  8. ^ "Архивы IBM: Стивен У. Данвелл". IBM . Архивировано из оригинала 4 сентября 2006 года.
  9. ^ «Stretch считался коммерческим провалом, и Данвелл был отправлен в ...» Смозерман, Марк; Спайсер, Даг. «Попытки IBM создать однопроцессорный суперкомпьютер».
  10. ^ "продолжать любые исследования, которые он пожелает". Вольфганг Саксон (24 марта 1994 г.). "SW Dunwell, 80, инженер в IBM; проектировал компьютеры". The New York Times .
  11. ^ abcd Боб Эванс (лето 1984). "IBM System/360". Отчет Музея компьютеров . стр. 8–18.
  12. ↑ Чарльз Коул. «Remington Rand Univac LARC».
  13. ^ ab Simmons, William W. ; Elsberry, Richard B. (1988). Внутри IBM: годы Уотсона: личные воспоминания. Брин-Мор, Пенсильвания, США: Dorrance. стр. 160. ISBN 978-0805931167. LCCN  88184688. OCLC  18532202. OL  2124603M. Мемуары высокопоставленного руководителя IBM, в которых он делится воспоминаниями о своей работе и работе IBM со времен Второй мировой войны до 1970-х годов.
  14. ^ Рымашевски, Э. Дж. и др. (1981). «Технология полупроводниковой логики в IBM». IBM Journal of Research and Development . 25 (5): 607–608. doi :10.1147/rd.255.0603. ISSN  0018-8646.
  15. ^ abcd Эрих Блох (1959). Инженерное проектирование компьютера Stretch (PDF) . Eastern Joint Computer Conference.
  16. ^ abcdef "ХРОНОЛОГИЯ ЭПОХИ IBM STRETCH/HARVEST (1956-1961)" . Получено 13 июня 2021 г. .
  17. ↑ Марк Смотерман (июль 2010 г.). «IBM Stretch (7030) — агрессивный однопроцессорный параллелизм». clemson.edu . Получено 07.12.2013 .
  18. ^ "Control Format" (PDF) . IBM 7030 Data Processing System Reference Manual (PDF) . IBM . 1961. стр. 19–20. A22-6530-2 . Получено 17.05.2024 – через bitsavers.org.
  19. ^ "Назначение хранилища" (PDF) . IBM 7030 Data Processing System Reference Manual (PDF) . IBM . 1961. стр. 33–38. A22-6530-2 . Получено 2015-05-05 – через bitsavers.org.
  20. ^ Роджер Б. Лазарус (1978). Вычисления в LASL в 1940-х и 1950-х годах. Министерство энергетики США . С. 14–15.
  21. ^ "Система IBM 7030 FORTRAN" (PDF) . Музей истории компьютеров . Коллекция IBM Stretch: International Business Machines Corporation . 1961. стр. 36 . Получено 28 февраля 2015 г. .

Дальнейшее чтение

  • Брукс, Фредерик (2010). «Растяжка — отличное упражнение, помогающее вам прийти в форму, необходимую для победы». Анналы истории вычислительной техники IEEE . 32 : 4–9. doi :10.1109/MAHC.2010.26. S2CID  43480009.
На Викискладе есть медиафайлы по теме IBM 7030 .
  • Устное интервью об истории с Джином Амдалом Институт Чарльза Бэббиджа , Университет Миннесоты, Миннеаполис. Амдал обсуждает свою роль в разработке нескольких компьютеров для IBM, включая STRETCH, IBM 701 , 701A и IBM 704. Он обсуждает свою работу с Натаниэлем Рочестером и управление IBM процессом разработки компьютеров.
  • Коллекции IBM Stretch в Музее компьютерной истории
    • Страница индекса коллекции
      • Система IBM 7030 FORTRAN
  • Система обработки данных 7030 (Архивы IBM)
  • IBM Stretch (также известная как система обработки данных IBM 7030)
  • Эскиз организации IBM Stretch
  • Отчет BRL по IBM Stretch
  • Планирование компьютерной системы – Проект Stretch , книга 1962 года.
    • Скан копии с автографами нескольких авторов
    • PDF-файл с возможностью поиска
  • Документы IBM 7030 на Bitsavers.org (файлы PDF)
Записи
Предшествовал Самый мощный компьютер в мире
1961–1963		Преемник
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=IBM_7030_Stretch&oldid=1255877240"