Sistema informático de tubos de vacío de los años 50
La máquina de procesamiento de datos de tambor magnético IBM 650 es una de las primeras computadoras digitales producidas por IBM a mediados de la década de 1950. [2] [3] Fue la primera computadora producida en masa en el mundo. [4] [5] Se produjeron casi 2000 sistemas, el último en 1962, [6] [7] y fue la primera computadora en obtener una ganancia significativa. [7] La primera se instaló a fines de 1954 y fue la computadora más popular de la década de 1950. [8]
Debido a su costo relativamente bajo y facilidad de programación , el 650 se utilizó para una amplia variedad de aplicaciones, desde modelar el rendimiento de la tripulación de submarinos [10] hasta enseñar programación informática a estudiantes de secundaria y universitarios. El IBM 650 se volvió muy popular en las universidades, donde una generación de estudiantes aprendió programación por primera vez. [11]
Se anunció en 1953 y en 1956 se mejoró como IBM 650 RAMAC con la incorporación de hasta cuatro unidades de almacenamiento en disco. [12] El precio de compra de la consola IBM 650 básica, sin la unidad de perforación del lector, fue de 150.000 dólares en 1959, [13] o aproximadamente 1.500.000 dólares a partir de 2023. El soporte para el 650 y sus unidades componentes se retiró en 1969.
El 650 funcionaba a una frecuencia de 125 kHz. [14] Podía sumar o restar en 1,63 milisegundos, multiplicar en 12,96 ms y dividir en 16,90 ms. Se estimó que la velocidad media del 650 era de unos 27,6 ms por instrucción, o aproximadamente 40 instrucciones por segundo. [15]
Se esperaba que el IBM 7070 (palabras decimales con signo de 10 dígitos), anunciado en 1958, fuera un "sucesor común al menos del 650 y del [IBM] 705 ". [17] El IBM 1620 (decimal de longitud variable), presentado en 1959, estaba dirigido al segmento más bajo del mercado. El UNIVAC Solid State (una computadora de dos direcciones, palabras decimales con signo de 10 dígitos) fue anunciado por Sperry Rand en diciembre de 1958 como respuesta al 650. Ninguno de estos tenía un conjunto de instrucciones que fuera compatible con el 650.
Hardware
El sistema básico 650 constaba de tres unidades: [18]
La unidad de consola IBM 650 [19] albergaba el almacenamiento del tambor magnético, el dispositivo aritmético (que utilizaba tubos de vacío) y la consola del operador.
Unidad de potencia IBM 655 [20]
Unidad de lectura y perforación de tarjetas IBM 533 o IBM 537 [21] [22] [23] La IBM 533 tenía alimentaciones separadas para lectura y perforación; la IBM 537 tenía una alimentación, por lo que podía leer y luego perforar la misma tarjeta.
La memoria de tambor rotatorio proporcionaba 1.000, 2.000 o 4.000 palabras de memoria en las direcciones 0000 a 0999, 1999 o 3999 respectivamente. Cada palabra tenía 10 dígitos decimales codificados biquinariamente , que representaban un número de 10 dígitos con signo o cinco caracteres. (Contando un dígito codificado biquinariamente como siete bits, 4000 palabras equivaldrían a 35 kilobytes). [31] [32] Las palabras en los tambores se organizaban en bandas alrededor del tambor, cincuenta palabras por banda y 20, 40 u 80 bandas para los respectivos modelos. Se podía acceder a una palabra cuando su ubicación en la superficie del tambor pasaba por debajo de los cabezales de lectura/escritura durante la rotación (girando a 12.500 rpm , el tiempo de acceso promedio no optimizado era de 2,5 ms ). Debido a esta sincronización, la segunda dirección en cada instrucción era la dirección de la siguiente instrucción. Los programas se podían optimizar colocando instrucciones en direcciones que serían inmediatamente accesibles cuando se completara la ejecución de la instrucción anterior. IBM proporcionó un formulario con diez columnas y 200 filas para permitir a los programadores realizar un seguimiento de dónde colocaban las instrucciones y los datos. Más tarde se proporcionó un ensamblador , SOAP (Symbolic Optimal Assembly Program), que realizaba una optimización aproximada. [33] [34]
Las computadoras LGP-30 , Bendix G-15 e IBM 305 RAMAC también usaban tubos de vacío y memoria de tambor, pero eran bastante diferentes de la IBM 650.
Las instrucciones leídas del tambor iban a un registro de programa (en la terminología actual, un registro de instrucciones ). Los datos leídos del tambor pasaban por un distribuidor de 10 dígitos. El 650 tenía un acumulador de 20 dígitos , dividido en acumuladores inferior y superior de 10 dígitos con un signo común. La aritmética se realizaba mediante un sumador de un dígito. La consola (interruptores de 10 dígitos, un interruptor de signo y 10 luces de visualización biquinarias), el distribuidor, los acumuladores inferior y superior eran todos direccionables; 8000, 8001, 8002, 8003 respectivamente.
Unidad de almacenamiento IBM 653
La unidad de almacenamiento opcional IBM 653 se introdujo el 3 de mayo de 1955 y llegó a ofrecer hasta cinco funciones: [35]
Controlador de cinta magnética (para unidades de cinta magnética IBM 727) (10 códigos de operación adicionales)
Controlador de almacenamiento en disco (mejora de 1956 para la entonces nueva unidad de almacenamiento en disco IBM 355) (cinco códigos de operación adicionales)
Sesenta palabras de 10 dígitos de memoria de núcleo magnético en las direcciones 9000 a 9059. Esta memoria pequeña y rápida tenía un tiempo de acceso de 96 μs , una mejora de 26 veces en relación con el tambor giratorio. Esta característica agregó cinco códigos de operación y era necesaria como búfer para la entrada/salida de cinta y disco. Los programas también podían usar las 60 palabras para acelerar los bucles internos y las búsquedas en tablas.
Tres registros de índice de cuatro dígitos en las direcciones 8005 a 8007; las direcciones del tambor se indexaban añadiéndoles 2000, 4000 o 6000, las direcciones del núcleo se indexaban añadiéndoles 0200, 0400 o 0600. Si el sistema tenía el tambor de 4000 palabras, la indexación se hacía añadiendo 4000 a la primera dirección del registro de índice A, añadiendo 4000 a la segunda dirección del registro de índice B y añadiendo 4000 a cada una de las dos direcciones del registro de índice C (la indexación para sistemas de 4000 palabras sólo se aplicaba a la primera dirección). Los sistemas de 4000 palabras requerían circuitos de lectura/escritura transistorizados para la memoria del tambor y estaban disponibles antes de 1963. (18 códigos de operación adicionales)
Punto flotante : las instrucciones aritméticas admitían una mantisa de ocho dígitos y una característica de dos dígitos (exponente de desplazamiento): MMMMMMMMCC , que proporcionaba un rango de ±0,00000001E-50 a ±0,99999999E+49. (siete códigos de operación adicionales)
Conjunto de instrucciones
Las 650 instrucciones consistían en un código de operación de dos dígitos , una dirección de datos de cuatro dígitos y la dirección de cuatro dígitos de la siguiente instrucción. El signo se ignoraba en la máquina básica, pero se usaba en máquinas con características opcionales. La máquina base tenía 44 códigos de operación. Se proporcionaban códigos de operación adicionales para opciones, como punto flotante, almacenamiento central, registros de índice y dispositivos de E/S adicionales. Con todas las opciones instaladas, había 97 códigos de operación. [35]
La instrucción Table lookup (TLU) podía comparar con igualdad alta una palabra de 10 dígitos referenciada con 48 palabras consecutivas en la misma banda de tambor en una revolución de 5 ms y luego cambiar a la siguiente banda a tiempo para las siguientes 48 palabras. Esta hazaña era aproximadamente un tercio de la velocidad de una máquina binaria mil veces más rápida en 1963 (1500 microsegundos en el IBM 7040 a 5000 microsegundos en el 650) para buscar 46 entradas siempre que ambas estuvieran programadas en ensamblador. Había una instrucción Table lookup Equal opcional, con el mismo rendimiento.
La instrucción Read (RD) leía una tarjeta de 80 columnas de datos numéricos en diez palabras de memoria; la distribución de dígitos a palabras estaba determinada por el cableado del panel de control del lector de tarjetas . Cuando se utilizaba con el dispositivo alfabético de la unidad 533 Reader Punch, se podía leer una combinación de columnas numéricas y alfanuméricas (un máximo de 30 columnas alfanuméricas). [1] Una función de expansión permitía más columnas alfanuméricas, pero ciertamente no más de 50, ya que solo se almacenaban diez palabras (cinco caracteres por palabra) en el tambor mediante una operación de lectura de tarjeta. [ cita requerida ]
Los códigos de operación de la máquina base fueron: [36]
^ Se utiliza para permitir que el panel de control 533 envíe señales a la CPU.
^ Cuenta ceros de orden alto en el acumulador superior.
^ El valor almacenado toma el signo del acumulador, excepto después de una operación de división; en ese caso, se almacena el signo del resto.
Notas:
Las opciones del IBM 653 podrían implementar códigos de instrucciones adicionales. [35]
Programa de muestra
Este programa de una sola tarjeta, tomado del Boletín de programación 650 5, IBM, 1956, 22-6314-0 , establecerá la mayor parte del almacenamiento del tambor en ceros negativos. El programa incluye ejemplos de instrucciones que se ejecutan desde los conmutadores de la consola y desde un acumulador.
Para comenzar, se perfora una tarjeta de carga con 80 dígitos consecutivos (la segunda columna a continuación) de modo que, al leerla, los contenidos de las ubicaciones del tambor 0001 a 0008 sean como se muestra. [37]
8000 RD 70 0004 xxxx Leer la tarjeta de carga en el área de lectura de la primera banda
Cada banda de batería tiene un área de lectura; estas áreas de lectura están en las posiciones 0001-0010, 0051-0060, 0101-0110, etc. Cualquier dirección en una banda puede usarse para identificar esa banda para una instrucción de lectura; la dirección 0004 identifica la primera banda. La ejecución comienza entonces, desde la consola con la lectura de las ocho palabras en la tarjeta de carga en las posiciones 0001-0008 de la primera banda de memoria. En el caso de leer una tarjeta de carga, la "dirección de instrucción siguiente" se toma del campo de dirección de datos, no del campo de dirección de instrucción siguiente (mostrado arriba como xxxx). Por lo tanto, la ejecución continúa en 0004.
0004 RSU 61 0008 0007 Reiniciar todo el acumulador, restar en el superior (8003) el valor 2019990003 0007 LD 69 0006 0005 Distribuidor de carga con 0100008000 0005 STD 24 0000 8003 Almacene el distribuidor en la ubicación 0000, la siguiente instrucción está en 8003 (el acumulador superior) Nota: el movimiento de datos o instrucciones desde una ubicación del tambor a otra requiere dos instrucciones: LD, STD.
Ahora se ejecuta un bucle de dos instrucciones:
8003 STL 20 1999 0003 Almacenar acumulador inferior (ese acumulador se restableció a 0- mediante la instrucción RSU anterior) La dirección de datos "1999" se decrementa, a continuación, en cada iteración. Esta instrucción fue colocada en el acumulador superior por la instrucción RSU anterior. Nota: esta instrucción, ahora en el acumulador superior, se decrementará y luego ejecutado nuevamente mientras aún está en el acumulador.
0003 AU 10 0001 8003 Decrementa la dirección de datos de la instrucción en el acumulador en 1 (sumando 10000 a un número negativo)
La dirección de datos de la STL se reducirá a 0003 y la instrucción AU... en 0003 se sobrescribirá con ceros. Cuando esto ocurre (la siguiente dirección de instrucción de la STL sigue siendo 0003), la ejecución continúa de la siguiente manera:
0003 NOOP 00 0000 0000 Instrucción sin operación, la siguiente dirección de instrucción es 0000 0000 HALT 01 0000 8000 Halt, la siguiente dirección de instrucción es la consola (Esta instrucción Halt fue almacenada en 0000 por la instrucción STD anterior)
Software
El conjunto de instrucciones 650 es lo suficientemente simple como para que se puedan escribir pequeños programas en lenguaje de máquina y esto era común para los ejercicios de los estudiantes. [38] Había un formato de una sola instrucción por tarjeta que podía cargarse directamente en la máquina y ejecutarse.
El lenguaje de máquina era complicado para programas grandes y, con el tiempo, se escribieron diversos lenguajes y herramientas de programación para el IBM 650, entre ellos:
Paquete de máquina virtual de aplicación interpretativa publicado originalmente como "Sistema interpretativo decimal flotante completo para la calculadora de tambor magnético IBM 650". Se lo conocía con varios nombres:
el intérprete de Wolontis–Bell Labs, el sistema Bell, el intérprete Bell, el sistema interpretativo Bell, [39] o BLIS — el sistema interpretativo de Bell Lab [40]
L1 y (posteriormente) L2 [41] [42] – conocidas fuera de Bell Labs como "Bell 1" y "Bell 2", entre otros nombres (ver arriba)
Sistema de programación sintética para aplicaciones comerciales [43]
Lenguajes algebraicos / compiladores
Traductor interno (IT): un compilador [44]
Lenguaje básico de TI extendido (RUNCIBLE) del nuevo compilador unificado revisado: una extensión de IT en Case [45]
PARA TRANSITO — Una versión de Fortran que se compiló en IT, que a su vez se compiló en SOAP [46]
UNIVAC Solid State fue anunciado por Sperry Rand en diciembre de 1958 como respuesta al IBM 650. En junio de 1959, Remington Rand anunció que había escrito un programa emulador del IBM 650 para facilitar la conversión. [48]
Notas y referencias
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Lectura adicional
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Enlaces externos
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con IBM 650 .
Bitsavers.org: Documentos del IBM 650 (archivos PDF)
Universidad de Columbia: El IBM 650 en la Universidad de Columbia
IBM - Archivos - Recursos valiosos sobre la historia de IBM - Estados Unidos en Wayback Machine (archivado el 12 de julio de 2023)
El IBM 650: caballo de batalla de la industria moderna en Wayback Machine (archivado el 3 de julio de 2023) Incluye una cronología, especificaciones técnicas, fotografías, clientes representativos y aplicaciones para las que se utilizó el 650.
Videoclip de IBM 650 y RAMAC en funcionamiento, versión alternativa
Weik, Martin H. (marzo de 1961). Un tercer estudio sobre sistemas informáticos digitales electrónicos domésticos. Laboratorios de investigación balística (BRL). Informe n.º 1115.Incluye alrededor de 40 páginas con detalles de la encuesta sobre IBM 650: clientes, aplicaciones, especificaciones y costos.
IBM 650 "Máquina de procesamiento de datos de tambor magnético" Archivado el 8 de febrero de 2023 en Wayback Machine