La serie APE(X)C , o All Purpose Electronic (X) Computer , fue diseñada por Andrew Donald Booth en el Birkbeck College de Londres a principios de los años 50. 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 del todo claras, parece que el primer modelo perteneció a la 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 para Todo Uso 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 que implicaba eran extremadamente tediosos y había un amplio incentivo para automatizar el proceso. Desarrolló una computadora analógica para calcular los espaciamientos 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 un ordenador electromecánico, el ARC (Automatic Relay Computer), a finales de los años 1940 (1947-1948). [6] Más tarde, construyeron un ordenador electrónico experimental llamado SEC (Simple Electronic Computer, diseñado 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:
Solo 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 el equipo de E/S. La APEHC era una máquina de tarjetas perforadas , mientras que la APEXC, APERC y APENC eran teletipos ( teclado e impresora , además de lector de cinta de papel y perforador). Además, la UCC tenía 8k palabras de almacenamiento, en lugar de 1k palabra para otras máquinas, y la MAC usaba diodos de germanio en reemplazo de muchas válvulas.
En marzo de 1951, la British Tabulating Machine Company (BTM) envió un equipo al taller de Andrew Booth. Luego utilizaron su diseño para crear el Hollerith Electronic Computer 1 (HEC 1) antes de finales de 1951. El ordenador 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 de metal más inteligentes y se construyó para la Business Efficiency Exhibition de 1953. Una versión ligeramente modificada del HEC 2 se comercializó entonces como HEC2M y se vendieron 8 unidades. El HEC2M fue reemplazado por el HEC4. Alrededor de 100 HEC4 se vendieron a finales de la década de 1950. [12]
La HEC utilizaba tarjetas perforadas estándar ; la HEC 4 también tenía una impresora y presentaba varias instrucciones (como dividir ) y registros que no se encontraban en la APEXC.
MESS ha desarrollado un emulador para la serie APEXC . Su funcionamiento se describe 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 números enteros con representación en complemento a 2. Las direcciones tienen una longitud de 10 bits. El APEXC no tiene RAM , excepto 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 64 bits de una multiplicación ). 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 100IPS 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 contador de programa : cada instrucción de máquina incluye la dirección de la siguiente instrucción. Este diseño puede sonar extraño, pero es la única forma de lograr un rendimiento óptimo con esta memoria basada en cilindros.
El código de máquina está compuesto de solo 15 instrucciones, a saber , suma , resta , multiplicación, carga (3 variantes), almacenamiento (2 variantes), bifurcación condicional , desplazamiento de bit aritmético a la derecha, rotación de bit a la derecha, entrada de tarjeta perforada, salida de tarjeta perforada, parada de máquina y cambio de banco (que nunca se usa en el APEXC, ya que solo tiene 1024 palabras de almacenamiento y las direcciones tienen una longitud de 10 bits). Un llamado modo vectorial permite repetir la misma operación 32 veces con 32 ubicaciones 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 uno puede simularlo.
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 de memoria de palabras y aritmética se descompone en 32 operaciones de memoria y aritmética de 1 bit: esto requiere 32 ciclos de bits, para un total de 1 ciclo de palabra.
El procesador es bastante eficiente: la mayoría de las instrucciones requieren solo 2 ciclos de palabra (1 para buscar, 1 para leer operando y ejecutar), con la excepción de los almacenamientos, desplazamientos y multiplicaciones. La CPU APEXC califica como RISC ; no hay otra palabra adecuada.
Nótese que no hay memoria de solo lectura (ROM) y, por lo tanto, no hay ningún cargador de arranque o programa de inicio predeterminado. Se cree que nunca se escribió ningún sistema operativo o ejecutivo para APEXC, aunque había bibliotecas de subrutinas . de algún tipo para tareas comunes de aritmética, E/S y depuración.
El funcionamiento de la máquina se realiza normalmente 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 iniciar la máquina, se debe ingresar la dirección de la primera instrucción del programa que se va a ejecutar en el panel de control, luego se debe presionar el interruptor de ejecución. La mayoría de los programas terminan con una instrucción de detención, que permite al operador verificar el estado de la máquina, posiblemente ejecutar algunos procedimientos de depuración post-mortem (una rutina de volcado de memoria 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 cinta de papel y una perforadora de cinta de papel. La salida de la perforadora podía enviarse a una unidad de impresora ('teletipo') cuando fuera necesario. La salida de la impresora se emulaba y se mostraba en la pantalla. La entrada de cinta se generaba por ordenador mediante el APEXC o se tecleaba a mano con un teclado especial de 32 teclas (cada fila de cinta tenía 5 agujeros de datos (<-> bits), lo que da lugar a 32 valores diferentes). [13]