La serie APE(X)C , o computadoras electrónicas multiuso (X) , fue diseñada por Andrew Donald Booth en el Birkbeck College de Londres a principios de la década de 1950. Su trabajo en la serie APE(X)C fue patrocinado por la Asociación Británica de Investigación del Rayón . [1] [2] Aunque las convenciones de nomenclatura no están claras, parece que el primer modelo perteneció a BRRA. [3] Según Booth, la X significaba X-company. [4]
Una de las series también se conocía como APE (X) C o computadora electrónica de rayos X multiuso y estaba ubicada en Birkbeck.
A partir de 1943, Booth comenzó a trabajar en la determinación de estructuras cristalinas utilizando datos de difracción de rayos X. Los cálculos involucrados eran extremadamente tediosos y había amplios incentivos para automatizar el proceso. Desarrolló una computadora analógica para calcular los espacios recíprocos del patrón de difracción. [5]
En 1947, junto con su colaboradora y futura esposa Kathleen Britten , pasó unos meses con el equipo de von Neumann , que era la vanguardia en la investigación informática en ese momento.
Booth diseñó una computadora electromecánica, la ARC (Automatic Relay Computer), a finales de la década de 1940 (1947-1948). [6] Más tarde, construyeron una computadora electrónica experimental llamada SEC (Simple Electronic Computer, diseñada alrededor de 1948-1949) y, finalmente, la serie APE(X)C (All-Purpose Electronic Computer). [7] [8] [9]
Las computadoras fueron programadas por Kathleen. [7]
La serie APE(X)C incluía las siguientes máquinas:
Sólo se construyó una de cada una de estas máquinas, con la excepción de HEC (y posiblemente MAC), que eran máquinas comerciales producidas en cantidades bastante grandes para la época, alrededor de 150. Eran similares en diseño, con varias pequeñas diferencias, principalmente en I. /O equipo. La APEHC era una máquina de tarjetas perforadas mientras que la APEXC, APERC y APENC eran teletipos ( teclado e impresora , además de lector de cintas de papel y perforadora). Además, la UCC tenía 8.000 palabras de almacenamiento, en lugar de 1.000 palabras para otras máquinas, y el MAC usaba diodos de germanio en reemplazo de muchas válvulas.
En marzo de 1951, la Compañía Británica de Máquinas Tabuladoras (BTM) envió un equipo al taller de Andrew Booth. Luego utilizaron su diseño para crear la Hollerith Electronic Computer 1 (HEC 1) antes de finales de 1951. La computadora era una copia directa de los circuitos de Andrew Booth con interfaces de entrada/salida adicionales. El HEC 2 era el HEC 1 con carcasas metálicas más inteligentes y se construyó para la Exposición de Eficiencia Empresarial en 1953. Luego se comercializó una versión ligeramente modificada del HEC 2 como HEC2M y se vendieron 8. El HEC2M fue sucedido por el HEC4. A finales de la década de 1950 se vendieron alrededor de 100 HEC4. [12]
El HEC utilizó tarjetas perforadas estándar ; el HEC 4 también tenía una impresora y presentaba varias instrucciones (como dividir ) y registros que no se encuentran en el APEXC.
MESS ha desarrollado un emulador para la serie APEXC . Describen su funcionamiento de la siguiente manera:
La APEXC es una máquina increíblemente sencilla.
Las palabras de instrucciones y datos siempre tienen una longitud de 32 bits. El procesador utiliza aritmética de enteros con representación en complemento a 2. Las direcciones tienen una longitud de 10 bits. El APEXC no tiene RAM , excepto por un acumulador de 32 bits y un registro de datos de 32 bits (usado junto con el acumulador de 32 bits para implementar instrucciones de desplazamiento de 64 bits y mantener el resultado de una multiplicación de 64 bits ). Las instrucciones y los datos se almacenan en dos tambores magnéticos , para un total de 32 pistas magnéticas circulares de 32 palabras. Dado que la velocidad de rotación es de 3750 rpm (62,5 rotaciones por segundo), la velocidad de ejecución del programa puede ir desde el máximo teórico de 1 kIPS hasta menos de 100 IPS si las instrucciones y los datos del programa no son contiguos. Hoy en día muchos dicen que una calculadora de bolsillo es más rápida.
Una rareza es que no hay un contador de programa : cada instrucción de la máquina incluye la dirección de la siguiente instrucción. Este diseño puede parecer extraño, pero es la única forma de lograr un rendimiento óptimo con esta memoria basada en cilindros.
El código de máquina se compone únicamente de 15 instrucciones, a saber, suma , resta , multiplicación, carga (3 variantes), almacenamiento (2 variantes), rama condicional , desplazamiento de bits aritmético a la derecha, rotación de bits a la derecha, entrada de tarjeta perforada, salida de tarjeta perforada. , parada de máquina y cambio de banco (que nunca se usa en APEXC, ya que solo tiene 1024 palabras de almacenamiento y las direcciones tienen una longitud de 10 bits). El llamado modo vectorial permite repetir la misma operación 32 veces con 32 posiciones de memoria sucesivas. Tenga en cuenta la falta de bit a bit y/o/xor y división. Además, tenga en cuenta la falta de modos de direccionamiento indirecto: la modificación dinámica de los códigos de operación es la única forma en que se puede simular.
Otra rareza es que el bus de memoria y la ALU tienen 1 bit de ancho. Hay un reloj de bits de 64 kHz y un reloj de palabras de 2 kHz, y cada operación aritmética y de memoria de palabras se descompone en 32 operaciones aritméticas y de memoria de 1 bit: esto requiere ciclos de 32 bits, para un total de 1 ciclo de palabras.
El procesador es bastante eficiente: la mayoría de las instrucciones toman sólo 2 ciclos de palabras (1 para buscar, 1 para leer el operando y ejecutar), con la excepción de tiendas, desplazamientos y multiplicaciones. La CPU APEXC califica como RISC ; no hay otra palabra adecuada.
Tenga en cuenta que no hay memoria de sólo lectura (ROM) y, por lo tanto, no hay cargador de arranque ni programa de inicio predeterminado. Se cree que nunca se escribió ningún sistema operativo o ejecutivo para APEXC, aunque existían bibliotecas de subrutinas . de todo tipo para tareas comunes de aritmética, E/S y depuración.
El funcionamiento de la máquina normalmente se realiza a través de un panel de control que permite al usuario iniciar, detener y reanudar la unidad central de procesamiento , y alterar los registros y la memoria cuando se detiene la CPU. Al arrancar la máquina se debe ingresar en el panel de control la dirección de la primera instrucción del programa a ejecutar, luego se debe presionar el interruptor de ejecución. La mayoría de los programas terminan con una instrucción de parada, que permite al operador verificar el estado de la máquina, posiblemente ejecutar algunos procedimientos de depuración post-mortem (una rutina de volcado de núcleo se describe en un libro de programación APEXC), luego ingresar la dirección de otro programa y ejecutarlo.Se admitían dos dispositivos de E/S: un lector de cintas de papel y un perforador de cintas de papel. La salida del perforador podría enviarse a una unidad de impresora ("teletipo") cuando sea conveniente. La salida de la impresora se emula y se muestra en la pantalla. La entrada de cinta fue generada por computadora por APEXC o escrita a mano con un teclado especial de 32 teclas (cada fila de cinta tenía 5 orificios de datos (<-> bits), lo que genera 32 valores diferentes). [13]