La computadora Atlas fue una de las primeras supercomputadoras del mundo , en uso desde 1962 (cuando se afirmó que era la computadora más poderosa del mundo) hasta 1972. [1] La capacidad de Atlas promovió el dicho de que cuando se desconectaba, la mitad de Se perdió la capacidad informática del Reino Unido. [2] Se destaca por ser la primera máquina con memoria virtual (en ese momento denominada 'almacenamiento de un nivel' [3] ) que utiliza técnicas de paginación ; Este enfoque se extendió rápidamente y ahora es omnipresente.
Atlas era una computadora de segunda generación , que utilizaba transistores discretos de germanio . Atlas fue creado en un esfuerzo de desarrollo conjunto entre la Universidad de Manchester , Ferranti y Plessey . Se construyeron otras dos máquinas Atlas: una para BP y la Universidad de Londres , y otra para el Laboratorio de Computación Atlas en Chilton, cerca de Oxford .
Ferranti construyó un sistema derivado para la Universidad de Cambridge . Llamado Titán , o Atlas 2, [4] tenía una organización de memoria diferente y ejecutaba un sistema operativo de tiempo compartido desarrollado por el Laboratorio de Computación de la Universidad de Cambridge. Se entregaron dos Atlas 2 más: uno al Centro CAD en Cambridge (más tarde llamado CADCentre, luego AVEVA ) y el otro al Establecimiento de Investigación de Armas Atómicas (AWRE), Aldermaston.
El Atlas de la Universidad de Manchester fue dado de baja en 1971. [5] El Atlas final, la máquina CADCentre, se apagó a finales de 1976. [6] Partes del Atlas de Chilton se conservan en los Museos Nacionales de Escocia en Edimburgo ; La consola principal fue redescubierta en julio de 2014 y se encuentra en el Laboratorio Rutherford Appleton en Chilton, cerca de Oxford .
Durante 1956 hubo una creciente conciencia de que el Reino Unido se estaba quedando atrás de los Estados Unidos en el desarrollo de computadoras. En abril, BW Pollard de Ferranti dijo en una conferencia sobre informática que "en este país existe una gama de ordenadores de velocidad media, y las dos únicas máquinas que son realmente rápidas son el Cambridge EDSAC 2 y el Manchester Mark 2, aunque ambos todavía son "Muy lento en comparación con las máquinas americanas más rápidas". [7] A esto le siguieron preocupaciones similares expresadas en un informe de mayo al Comité Asesor sobre Máquinas Calculadoras de Alta Velocidad del Departamento de Investigación Científica e Industrial , más conocido como el Comité Brunt. [8]
Durante este período, el equipo de Tom Kilburn de la Universidad de Manchester había estado experimentando con sistemas basados en transistores , construyendo dos pequeñas máquinas para probar diversas técnicas. Este era claramente el camino a seguir, y en el otoño de 1956, Kilburn comenzó a sondear a posibles clientes sobre las características que querrían en una nueva máquina basada en transistores. La mayoría de los clientes comerciales señalaron la necesidad de admitir una amplia variedad de dispositivos periféricos, mientras que la Autoridad de Energía Atómica sugirió una máquina capaz de realizar una instrucción cada microsegundo, [9] o como se conocería hoy, 1 MIPS de rendimiento. Esta solicitud posterior condujo al nombre del posible diseño, MUSE, para motor de microsegundos . [10]
La necesidad de soportar muchos periféricos y la necesidad de correr rápido están naturalmente en desacuerdo. Un programa que procesa datos de un lector de tarjetas , por ejemplo, pasará la mayor parte de su tiempo esperando a que el lector envíe el siguiente bit de datos. Para admitir estos dispositivos y al mismo tiempo hacer un uso eficiente de la unidad central de procesamiento (CPU), el nuevo sistema necesitaría tener memoria adicional para almacenar datos en el buffer y tener un sistema operativo que pudiera coordinar el flujo de datos alrededor del sistema. [11]
Cuando el Comité Brunt se enteró de diseños estadounidenses nuevos y mucho más rápidos, Univac LARC e IBM STRETCH , pudieron llamar la atención de la Corporación Nacional de Desarrollo de Investigación (NRDC), responsable de trasladar al mercado tecnologías de los grupos de investigación de la era de la guerra. . Durante los siguientes dieciocho meses, mantuvieron numerosas reuniones con clientes potenciales, equipos de ingeniería de Ferranti y EMI , y equipos de diseño de Manchester y Royal Radar Establishment . [11]
A pesar de todo este esfuerzo, en el verano de 1958 todavía no había financiación disponible del NRDC. Kilburn decidió avanzar y construir una Muse más pequeña para experimentar con varios conceptos. Esto se pagó con fondos del Mark 1 Computer Earnings Fund, que recaudó fondos alquilando tiempo en el Mark 1 de la Universidad. Poco después de que comenzara el proyecto, en octubre de 1958, Ferranti decidió involucrarse. En mayo de 1959 recibieron una subvención de 300.000 libras esterlinas del NRDC para construir el sistema, que se devolvería con el producto de las ventas. En algún momento durante este proceso, la máquina pasó a llamarse Atlas. [11]
El diseño detallado se completó a finales de 1959 y la construcción de los compiladores estaba en marcha. Sin embargo, el sistema operativo Supervisor ya estaba muy por detrás. [12] Esto llevó a David Howarth, recién contratado en Ferranti, a ampliar el equipo de sistemas operativos de dos a seis programadores. En lo que se describe como un esfuerzo hercúleo, liderado por el incansable y enérgico Howarth, [a] el equipo finalmente entregó un Supervisor que constaba de 35.000 líneas de lenguaje ensamblador que admitía multiprogramación para resolver el problema del manejo de periféricos. [13]
El primer Atlas se construyó en la universidad a lo largo de 1962. El calendario se vio aún más limitado por la parada prevista de la máquina Ferranti Mercury a finales de diciembre. Atlas cumplió este objetivo y fue encargado oficialmente el 7 de diciembre por John Cockcroft , director de la AEA. [13] Este sistema tenía solo una versión anterior de Supervisor, y el único compilador era para Autocode . No fue hasta enero de 1964 que se instaló la versión final de Supervisor, junto con los compiladores para ALGOL 60 y Fortran . [14]
A mediados de la década de 1960, la máquina original estaba en uso continuo, basándose en un horario de 20 horas por día, durante el cual se podían ejecutar hasta 1.000 programas. El tiempo se dividió entre la Universidad y Ferranti, este último cobraba 500 libras la hora a sus clientes. Una parte de esto se devolvió al Fondo de Ingresos en Computación de la Universidad. [14] En 1969, se estimó que el tiempo de computadora recibido por la Universidad costaría £720.000 si se hubiera alquilado en el mercado abierto. La máquina se apagó el 30 de noviembre de 1971. [15]
Ferranti vendió otras dos instalaciones de Atlas, una a un consorcio conjunto de la Universidad de Londres y BP en 1963, y otra al Atomic Energy Research Establishment (Harwell) en diciembre de 1964. La máquina AEA se trasladó posteriormente al Atlas Computer Laboratory en Chilton. unos metros fuera de la valla fronteriza de Harwell, lo que lo ubicaba en tierras civiles y, por lo tanto, hacía mucho más fácil su acceso. Esta instalación creció hasta convertirse en el Atlas más grande y contenía 48 kWpalabras de memoria central de 48 bits y 32 unidades de cinta. Se puso tiempo a disposición de todas las universidades del Reino Unido. Fue cerrado en marzo de 1974. [16]
En febrero de 1962, Ferranti entregó algunas piezas de una máquina Atlas a la Universidad de Cambridge y, a cambio, la Universidad las utilizaría para desarrollar una versión más barata del sistema. El resultado fue la máquina Titan, que entró en funcionamiento en el verano de 1963. Ferranti vendió dos más de este diseño con el nombre de Atlas 2, uno al Atomic Weapons Research Establishment (Aldermaston) en 1963, y otro a Computer, patrocinado por el gobierno. Centro de Diseño Asistido en 1966. [17]
Atlas había sido diseñado como respuesta a los programas LARC y STRETCH de EE. UU. Ambos finalmente derrotaron a Atlas en su uso oficial, LARC en 1961 y STRETCH unos meses antes que Atlas. Atlas era mucho más rápido que LARC, aproximadamente cuatro veces, y funcionaba un poco más lento que STRETCH: Atlas agregó dos números de punto flotante en aproximadamente 1,59 microsegundos, [14] mientras que STRETCH hizo lo mismo en 1,38 a 1,5 microsegundos. Sin embargo, el jefe de la división de software de Ferranti, Hugh Devonald, dijo en 1962: "De hecho, se afirma que Atlas es el sistema informático más potente del mundo. Con tal afirmación se quiere decir que, si Atlas y cualquiera de sus rivales se presentaran simultáneamente con conjuntos grandes similares de trabajos informáticos representativos, Atlas debería completar su conjunto antes que todas las demás computadoras". [18] No se intentaron más ventas de LARC, [17] y no está claro cuántas máquinas STRETCH se produjeron finalmente.
No fue hasta la llegada del CDC 6600 en 1964 que el Atlas fue superado significativamente. CDC declaró más tarde que fue una descripción de Muse de 1959 la que le dio a CDC ideas que aceleraron significativamente el desarrollo del 6600 y permitieron que se entregara antes de lo estimado originalmente. [17] Esto le llevó a ganar un contrato para CSIRO en Australia, que originalmente había estado en conversaciones para comprar un Atlas. [17]
Ferranti atravesaba serias dificultades financieras a principios de la década de 1960 y decidió vender la división de informática a International Computers and Tabulators (ICT) en 1963. ICT decidió centrarse en el mercado de gama media con su serie ICT 1900 , [19] un flexible Gama de máquinas basadas en la canadiense Ferranti-Packard 6000 .
El Atlas fue muy apreciado por muchos en la industria informática. Entre sus admiradores se encontraba C. Gordon Bell de Digital Equipment Corporation , quien luego lo elogió:
En arquitectura, el Manchester Atlas fue ejemplar, no porque fuera una máquina grande que construiríamos, sino porque ilustraba una serie de buenos principios de diseño. Atlas estaba multiprogramado con una interfaz bien definida entre el usuario y el sistema operativo, tenía un espacio de direcciones muy grande e introdujo la noción de códigos adicionales para ampliar la funcionalidad de su conjunto de instrucciones. [20]
En junio de 2022, se dedicó un hito del IEEE a la "Computadora Atlas y la invención de la memoria virtual 1957-1962". [21]
La máquina tenía muchas características innovadoras, pero los parámetros operativos clave eran los siguientes (el tamaño de la tienda se relaciona con la instalación de Manchester; las otras eran más grandes):
Atlas no utilizó un mecanismo de sincronización sincrónico (era un procesador asíncrono ), por lo que las mediciones de rendimiento no fueron fáciles, pero como ejemplo:
Una característica del Atlas era el "Extracode", una técnica que permitía implementar instrucciones complejas en el software. El hardware dedicado aceleró la entrada y el retorno desde la rutina extracódigo y el acceso a operandos; Además, el código de las rutinas extracódigo se almacenaba en la ROM, a la que se podía acceder más rápido que al almacén principal.
Los diez bits superiores de una instrucción de máquina Atlas de 48 bits eran el código de operación . Si el bit más significativo se establecía en cero, se trataba de una instrucción de máquina ordinaria ejecutada directamente por el hardware. Si el bit superior se establecía en uno, se trataba de un código extra y se implementaba como un tipo especial de salto de subrutina a una ubicación en el almacén fijo ( ROM ), cuya dirección estaba determinada por los otros nueve bits. Se implementaron unos 250 extracódigos, de los 512 posibles.
Los extracódigos eran lo que hoy en día se llamarían interrupciones o trampas de software . Se utilizaban para denominar procedimientos matemáticos que habrían sido demasiado ineficientes para implementarlos en hardware , por ejemplo seno , logaritmo y raíz cuadrada . Pero aproximadamente la mitad de los códigos fueron designados como funciones de supervisor, que invocaban procedimientos del sistema operativo . Ejemplos típicos serían "Imprimir el carácter especificado en la secuencia especificada" o "Leer un bloque de 512 palabras de la cinta lógica N". Los extracódigos eran el único medio por el cual un programa podía comunicarse con el supervisor. Otras máquinas británicas de la época, como la Ferranti Orion , tenían mecanismos similares para solicitar los servicios de sus sistemas operativos.
Atlas fue pionero en muchos conceptos de software que todavía se utilizan comúnmente en la actualidad, incluido Atlas Supervisor , "considerado por muchos como el primer sistema operativo moderno reconocible". [25]
Uno de los primeros lenguajes de alto nivel disponibles en Atlas se llamó Atlas Autocode , que fue contemporáneo de Algol 60 y creado específicamente para abordar lo que Tony Brooker percibió como algunos defectos en Algol 60. Sin embargo, Atlas sí admitía Algol 60 , así como Fortran y COBOL , y ABL (Atlas Basic Language, un lenguaje de entrada simbólico cercano al lenguaje de máquina). Al ser una computadora universitaria, era frecuentada por una gran cantidad de estudiantes, que tenían acceso a un entorno de desarrollo de código de máquina protegido.
Varios de los compiladores se escribieron utilizando el Brooker Morris Compiler Compiler (BMCC) , considerado el primero de su tipo.
También contaba con un lenguaje de programación llamado SPG (System Program Generator). En tiempo de ejecución, un programa SPG podría compilar más programas por sí mismo. Podría definir y utilizar macros . Sus variables estaban entre <corchetes angulares> y tenía un analizador de texto, lo que le daba al texto del programa SPG un parecido con la forma Backus-Naur .
Desde un principio, Atlas fue concebido como un superordenador que incluiría un completo sistema operativo. El hardware incluía características específicas que facilitaban el trabajo del sistema operativo. Por ejemplo, las rutinas de extracódigo y las rutinas de interrupción tenían cada una almacenamiento, registros y contadores de programas dedicados; por lo tanto, un cambio de contexto del modo de usuario al modo extracódigo o al modo ejecutivo, o del modo extracódigo al modo ejecutivo, fue muy rápido.