El IBM 1401 es un ordenador decimal de longitud de palabra variable que IBM anunció el 5 de octubre de 1959. Fue el primer miembro de la exitosa serie IBM 1400 y su objetivo era reemplazar los equipos de registro unitario para procesar datos almacenados en tarjetas perforadas y proporcionar servicios periféricos para ordenadores más grandes. [1] IBM considera que el 1401 es el Ford Modelo T de la industria informática debido a su atractivo masivo. [2] Se produjeron más de 12 000 unidades y muchas se alquilaron o revendieron después de que se reemplazaran con tecnología más nueva. El 1401 se retiró del mercado el 8 de febrero de 1971.
El proyecto 1401 evolucionó a partir de un proyecto de IBM llamado "World Wide Accounting Machine" (WWAM), que a su vez fue una reacción al éxito del Bull Gamma 3. [ 3]
El modelo 1401 se utilizó como sistema independiente junto con los equipos de tarjetas perforadas de IBM. También funcionó como equipo auxiliar de los sistemas de las series 700 o 7000 de IBM . [4]
El alquiler mensual de las configuraciones 1401 comenzaba en 2.500 dólares estadounidenses (un valor actual de unos 26.100 dólares). [5] La demanda superó las expectativas.
"IBM se llevó una grata sorpresa (quizá un shock) al recibir 5.200 pedidos en tan sólo las primeras cinco semanas, ¡más de lo previsto para toda la vida útil de la máquina!" [6] A finales de 1961, las 2.000 unidades instaladas en los EE.UU. representaban aproximadamente una cuarta parte de todos los ordenadores electrónicos con programa almacenado de todos los fabricantes. El número de 1401 instalados alcanzó un máximo de más de 10.000 a mediados de los años 1960. "En total, a mediados de los años 1960 casi la mitad de todos los sistemas informáticos del mundo eran sistemas de tipo 1401". [6] El sistema se comercializó hasta febrero de 1971. [7]
El 1401, que era utilizado habitualmente por pequeñas empresas como su principal máquina de procesamiento de datos, también se utilizaba con frecuencia como controlador periférico fuera de línea para ordenadores mainframe . En dichas instalaciones, con un IBM 7090 por ejemplo, los ordenadores mainframe utilizaban solo cinta magnética para la entrada y salida. Era el 1401 el que transfería los datos de entrada desde periféricos lentos (como el IBM 1402 Card Read-Punch) a la cinta, y transfería los datos de salida de la cinta al perforador de tarjetas, la impresora IBM 1403 u otros periféricos. Esto permitía que el rendimiento del mainframe no estuviera limitado por la velocidad de un lector de tarjetas o una impresora. (Para obtener más información, consulte spooling ). Algunas instalaciones posteriores (por ejemplo, en la NASA) incluyeron el 1401 como controlador periférico de interfaz para un IBM 7094 en un sistema acoplado directamente (DCS).
Algunos elementos dentro de IBM, en particular John Haanstra , un ejecutivo a cargo de la implementación del 1401, apoyaron su continuación en modelos más grandes para necesidades en evolución (por ejemplo, el IBM 1410 ), pero la decisión de 1964 en la cima de concentrar los recursos en el System/360 terminó estos esfuerzos de manera bastante repentina.
IBM se enfrentaba a una amenaza competitiva por parte del Honeywell 200 [8] [9] y la incompatibilidad del 360 con el diseño 1401. IBM fue pionera en el uso de la emulación de microcódigo , en forma de ROM , de modo que algunos modelos System/360 pudieran ejecutar programas 1401. [10]
Debido a su popularidad y producción en masa, el IBM 1401 fue considerado a menudo como el primer ordenador mainframe electrónico que se introdujo en varios países, como Singapur (1963; para el Central Provident Fund Board ) [11] y Corea del Sur (1967; para el Economic Planning Board ). [12] [13] Durante la década de 1970, IBM instaló muchos 1401 en India y Pakistán, donde estuvieron en uso hasta bien entrada la década de 1980.
Se han restaurado dos sistemas 1401 para ponerlos en funcionamiento en el Museo de Historia de la Computación en Mountain View, California . [14] [15]
Cada carácter alfanumérico del 1401 está codificado por seis bits , llamados B,A,8,4,2,1 . Los bits B,A se denominan bits de zona y los bits 8,4,2,1 se denominan bits numéricos , términos tomados de la tarjeta perforada de columna IBM 80 .
IBM denominó al código de caracteres del 1401 BCD ("decimal codificado en binario"), aunque ese término describe únicamente la codificación de dígitos decimales. [16] La secuencia de clasificación alfanumérica del 1401 es compatible con la secuencia de clasificación de tarjetas perforadas.
Asociados a cada posición de memoria hay otros dos bits, llamados C para verificación de paridad impar y M para marca de palabra . M está presente en la memoria pero no en las tarjetas perforadas, y tiene que configurarse mediante instrucciones especiales de la máquina; cuando se imprime en la memoria, normalmente se muestra subrayando el carácter. C se calcula automáticamente y tampoco está presente en las tarjetas perforadas.
Cada ubicación de memoria tiene entonces los siguientes bits:
CBA 8 4 2 1 M
El 1401 estaba disponible en seis configuraciones de memoria : 1.400, 2.000, 4.000, 8.000, 12.000 o 16.000 caracteres. [a] Cada carácter es direccionable, las direcciones van desde 0 hasta 15.999. Una cantidad muy pequeña de 1401 se amplió a 32.000 caracteres por pedido especial. [17]
Algunas operaciones utilizan ubicaciones de memoria específicas (esas ubicaciones no están reservadas y se pueden utilizar para otros fines). Leer una tarjeta almacena las 80 columnas de datos de una tarjeta en las ubicaciones de memoria 001-080. Los registros de índice 1, 2 y 3 están en las ubicaciones de memoria 087-089, 092-094 y 097-099 respectivamente. Perforar una tarjeta perfora el contenido de las ubicaciones de memoria 101-180 en una tarjeta. Escribir una línea imprime el contenido de las ubicaciones de memoria 201-332.
El formato de instrucciones del 1401 es
Código de operación con [dirección A o I o unidad [dirección B]] [modificador] marca denominativa
Los códigos de operación son de un solo carácter. Las direcciones de memoria ("I" es un destino de bifurcación, "A" y "B" son datos) y la dirección de la unidad son de tres caracteres. El modificador del código de operación es de un solo carácter. La longitud de la instrucción es de 1, 2, 4, 5, 7 u 8 caracteres. La mayoría de las instrucciones deben ir seguidas de una marca de palabra (un requisito que se cumple comúnmente con la marca de palabra con el código de operación de la siguiente instrucción).
Consulte Códigos de caracteres y operaciones para obtener una lista de operaciones.
Una dirección de memoria de tres caracteres en una instrucción es una codificación de una dirección de memoria de cinco dígitos. Los tres dígitos de orden inferior de la dirección de cinco dígitos, 000 a 999, se especifican mediante los bits numéricos de los tres caracteres. Los bits de zona del carácter de orden superior especifican un incremento de la siguiente manera: A 1000, B 2000, B y A juntos 3000, lo que da una direccionabilidad de 4000 posiciones de memoria. Los bits de zona del carácter de orden inferior especifican incrementos de 4000, 8000 o 12000, para direccionar 16 000 posiciones de memoria (con una unidad de almacenamiento IBM 1406). [b] Por ejemplo, la dirección de tres caracteres "I99" es una referencia a la posición de memoria 3000 + 999, o 3999.
Los bits de zona del carácter central de una dirección de memoria de tres caracteres pueden especificar uno de los tres registros de índice , una de muchas características opcionales.
Los operandos a los que hacen referencia las direcciones A y B pueden ser: una única ubicación de memoria, un campo de longitud variable o un registro de longitud variable. Los campos de longitud variable se direccionan en su posición de orden inferior (dirección más alta), y su longitud se define mediante una marca de palabra establecida en su posición de orden superior (dirección más baja). Cuando se realiza una operación como una suma, el procesador comienza en la posición de orden inferior de los dos campos y avanza hasta la de orden superior, tal como lo haría una persona al sumar con lápiz y papel.
El único límite en la longitud de tales campos es la memoria disponible. Las instrucciones aplicables a los campos de longitud variable incluyen: Add , Subtract , Multiply , Divide , Compare , Move Characters to A or B Word Mark , Move Characters y Edit . Uno o más campos adyacentes de longitud variable pueden formar un registro de longitud variable. Un registro de longitud variable se direcciona en su posición de orden superior, su longitud definida por un carácter de marca de grupo con una marca de palabra o un carácter de marca de registro en su posición de orden inferior. La instrucción Move Characters Record o Group Mark se puede utilizar para ensamblar un bloque de registros. Un registro de longitud variable, o bloque de registros, que se va a escribir en cinta magnética se direcciona en su posición de orden superior, su longitud definida por un carácter de marca de grupo con una marca de palabra inmediatamente después de su posición de orden inferior.
Se puede "encadenar" una secuencia de operaciones en campos adyacentes, utilizando las direcciones que quedaron en los registros de direcciones por la operación anterior. Por ejemplo, la adición de campos de datos adyacentes se puede codificar como A 700,850, A 695,845, A 690,840. Con el encadenamiento, esto se puede codificar como A 700,850, A, A- omitiendo la dirección de los datos de la segunda y tercera instrucciones. [18]
El IBM 1401G se vendió en seis modelos: (G1 y G11: 1.400 posiciones de almacenamiento ; G2 y G12 para 2.000; G3 y G13 para 4.000). [19] Una diferencia entre el 1401 y el 1401G es cómo se controla el lector-perforador. [20]
Cuando se presiona el botón LOAD en el lector-perforador de tarjetas 1402, se lee una tarjeta en las ubicaciones de memoria 001-080, se establece una marca de palabra en la ubicación 001 para indicar que es una instrucción ejecutable, se borran las marcas de palabra en las ubicaciones 002-080 (si las hay) y la ejecución comienza con la instrucción en la ubicación 001. Esa es siempre la instrucción Set Word Mark diádica , para establecer marcas de palabra en las dos palabras siguientes (instrucciones). Una sola instrucción Set Word Mark puede establecer dos marcas de palabra, pero requiere que una marca de palabra haya estado sobre sí misma, por lo que se necesita una secuencia de estas instrucciones, que establecen de manera incremental marcas de palabra en el código o los datos del programa y establecen marcas de palabra para las instrucciones Set Word Mark posteriores . La ejecución de instrucciones en la tarjeta continúa, estableciendo marcas de palabra, cargando el programa en la memoria y luego ramificándose a la dirección de inicio del programa. Para leer las tarjetas siguientes, se debe ejecutar un comando Read explícito (opcode) como última instrucción en cada tarjeta para que el contenido de la nueva tarjeta se ubique en las posiciones 001 a 080. Tenga en cuenta que las marcas de palabras no se borran cuando se ejecuta el comando Read , sino que se conservan tal como están para la siguiente tarjeta que se lea. Esto es conveniente, porque gran parte de lo que hacen las primeras tarjetas es colocar marcas de palabras en las posiciones adecuadas; tener la primera media docena de marcas de palabras aproximadamente colocadas significa que el programador no necesita colocar esas marcas de palabras nuevamente.1
Se pueden escribir programas de una sola tarjeta para diversas tareas. Los programas más comunes eran un programa de una sola tarjeta para imprimir la baraja de cartas que le seguía y otro para duplicar una baraja en la perforadora de cartas. Consulte el sitio web de Tom Van Vleck. [21] Aquí hay un programa de una sola tarjeta que imprimirá "¡HOLA, MUNDO!". Al presionar LOAD (arriba) se lee una tarjeta y comienza la ejecución en 001 (la primera ,). El programa establecerá automáticamente sus propias marcas de palabras, suponiendo que la primera ,ya tiene una marca de palabras.
,036008,040015,044022,051029,052053/299/332L0652132.HELLO, WORLD!Siguiendo la notación convencional de IBM, los guiones bajos [ aclaración necesaria ] muestran dónde se colocan las marcas de palabras en la memoria una vez que se ha ejecutado el programa; en las tarjetas perforadas no se indicarían visualmente ni estarían presentes en los datos perforados.
El programa es:
,operandos del código de operación 036 008). Esta debe ser siempre la primera instrucción y uno de sus operandos debe ser siempre 008; de lo contrario, la siguiente instrucción no tendrá una marca de palabra que indique que es una instrucción ejecutable.,los códigos de operación. Solo se necesitan marcas de palabras a partir de 036 para las "entrañas" del programa; las marcas de palabras hasta 029 solo se necesitan para las instrucciones de marcas de palabras de conjunto . Dado que el núcleo del programa necesita seis marcas de palabras, se necesitan cinco instrucciones de marcas de palabras de conjunto en total. La razón por la que se necesita una menos es porque la marca de palabras de conjunto final no necesita desperdiciar un operando en otras marcas de palabras de conjunto./de operación 299)/de operación 332)HELLO, WORLD! al área de impresión (código de operación L, operandos 065 y 213. El movimiento se detiene debido a la marca de palabra en la ubicación 052 (que, al realizar una doble función, también define el final de la instrucción de detención y bifurcación))2: "¡HOLA, MUNDO!" se imprimirá en las 13 posiciones de la impresora más a la izquierda).)
La mayor parte de los circuitos lógicos del 1401 es un tipo de lógica de diodo-transistor (DTL), a la que IBM se refirió como CTDL (Complemented Transistor Diode Logic) . Otros tipos de circuitos de IBM se denominaron: Alloy (algo de lógica, pero principalmente varias funciones no lógicas, llamadas así por los transistores de aleación de germanio utilizados), CTRL ( Complemented Transistor Resistor Logic , un tipo de lógica de resistor-transistor (RTL)). Las actualizaciones posteriores (por ejemplo, la interfaz de cinta TAU-9) utilizan un tipo más rápido de DTL utilizando transistores de "deriva" (un tipo de transistor inventado por Herbert Kroemer en 1953) por su velocidad, a los que IBM se refirió como SDTDL (Saturated Drift Transistor Diode Logic) . Los niveles lógicos típicos de estos circuitos eran (nivel S y U) alto: 0 V a -0,5 V, bajo: -6 V a -12 V; (Nivel T) alto: 6 V a 1 V, bajo: -5,5 V a -6 V.
Estos circuitos están construidos con componentes discretos (resistencias, condensadores, transistores) montados en placas de circuito impreso de papel epoxi de una sola cara, ya sea de 2,5 por 4,5 pulgadas (64 por 114 mm) con un conector de borde chapado en oro de 16 pines (ancho simple) o de 5,375 por 4,5 pulgadas (136,5 por 114,3 mm) con dos conectores de borde chapados en oro de 16 pines (ancho doble), a los que IBM se refirió como tarjetas SMS ( Sistema modular estándar ). La cantidad de lógica en una tarjeta es similar a la de un paquete SSI de la serie 7400 o MSI más simple (por ejemplo, de tres a cinco puertas lógicas o un par de flip-flops en una tarjeta de ancho simple hasta aproximadamente veinte puertas lógicas o cuatro flip-flops en una tarjeta de ancho doble).
Las tarjetas SMS se insertaban en ranuras situadas en bastidores abatibles con bisagras, a los que IBM denominaba " puertas" .
Los módulos utilizados eran bastante delicados, en comparación con los equipos de grabación de unidades anteriores, por lo que IBM los envió envueltos en un material de embalaje de nueva invención, el plástico de burbujas . Este fue uno de los primeros usos generalizados de este embalaje; impresionó mucho a los destinatarios y le dio gran publicidad al material.
Como la mayoría de las máquinas de la época, el 1401 utiliza memoria de núcleo magnético . Los núcleos tienen aproximadamente 1 mm de diámetro y utilizan una disposición de cuatro cables (x, y, detección e inhibición). La memoria está dispuesta en planos de 4000 núcleos cada uno, cada núcleo almacenando un bit. Una pila de ocho de estos planos almacena los seis bits de datos, el bit de marca de palabra y el bit de paridad para 4000 ubicaciones de memoria. Junto con ocho planos adicionales con menos núcleos para funciones de almacenamiento adicionales, esto constituía un módulo de memoria de 4000 caracteres. [22] Uno de estos módulos está alojado dentro de la carcasa principal del 1401. Los sistemas estaban comúnmente disponibles con dos, tres o cuatro de estos módulos. Los módulos adicionales están contenidos en una caja adicional, la Unidad de memoria de núcleo 1406, que tiene aproximadamente dos pies cuadrados y tres pies de alto.
Se accede a los operandos de la memoria en serie, una ubicación de memoria a la vez, y el 1401 puede leer o escribir una ubicación de memoria dentro de su tiempo de ciclo básico de 11,5 microsegundos. [23]
Todos los tiempos de instrucción se citan en múltiplos de este tiempo de ciclo. [24]
La impresora IBM 1403 se presentó en octubre de 1959 junto con el sistema de procesamiento de datos 1401. La impresora fue un desarrollo completamente nuevo.
El software de IBM para el 1401 incluía:
Para consultar el catálogo de software IBM 1401, consulte Serie IBM 1400 .
Los códigos de operación del 1401 son caracteres únicos. En muchos casos, en particular para las instrucciones más comunes, el carácter elegido es el mnemotécnico de la operación: A para sumar, B para bifurcar, S para restar, etc.
La tabla está en secuencia de clasificación de caracteres .
Dos de las instrucciones, Branch on Indicator (B) y Select Stacker (K), utilizan un operando "modificador".
En octubre de 2006, el músico de vanguardia islandés Jóhann Jóhannsson lanzó el álbum IBM 1401, A User's Manual a través de la editorial musical 4AD . [26] El concepto se basa en el trabajo realizado en 1964 por su padre, Jóhann Gunnarsson, ingeniero jefe de mantenimiento de una de las primeras computadoras del país, y Elías Daviðsson , [27] uno de los primeros programadores del país. El álbum fue escrito originalmente para un cuarteto de cuerdas, órgano y electrónica y para acompañar una pieza de baile de su amiga colaboradora de muchos años, Erna Ómarsdóttir. Para la grabación del álbum, Jóhann lo reescribió para una orquesta de cuerdas de sesenta piezas, agregando un nuevo movimiento final e incorporando electrónica y grabaciones antiguas de un 1401 cantando que encontró en el ático de su padre. [27]
Más conocidos son varios programas de demostración para reproducir música en radios de transistores colocados en la CPU [28] y "arte" de computadora, en su mayoría imágenes kitsch impresas usando X y 0 en impresoras en cadena. [29] Otros programas generarían música haciendo que la impresora imprima grupos/secuencias particulares de caracteres usando el impacto de los martillos de la impresora para generar tonos.
En 1971, la primera computadora que se introdujo en Nepal para realizar el censo fue la IBM 1401. Se tardó aproximadamente un año en realizar el censo del país. En ese momento, la población de Nepal era de aproximadamente 10.000.000 de personas.
Un IBM 1401 basado en camión configurado en 1960 para uso militar fue designado como computadora portátil y apodado DataMobile. [30] [31] [32]
... configurada para uso independiente así como servicio periférico para computadoras más grandes ... Una configuración pequeña, sin cintas y con la capacidad mínima de memoria, estaba disponible por poco menos de $2500 por mes, un alquiler mucho más bajo para un rendimiento mucho mayor que tres máquinas de contabilidad 407 más una calculadora 604 .
La frecuencia de reloj del 1401 es de 86.957 ciclos por segundo, o aproximadamente 87 kilohercios. Esto corresponde a un tiempo de ciclo de reloj del sistema de 11,5 microsegundos. ... La CPU del 1401 hace todo de manera serializada. Para sumar, por ejemplo, dos números de N dígitos, la CPU tarda varios ciclos en buscar la instrucción en sí y luego un ciclo por cada carácter de los dos operandos o argumentos de la instrucción, o 2N ciclos en total.
La temporización del IBM 1401 se describe en términos del tiempo requerido para un ciclo de almacenamiento de núcleo completo, que es de 11,5 microsegundos ... El tiempo requerido para cualquier instrucción de procesamiento interno es siempre un múltiplo de este intervalo de tiempo.