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 desconectó, se perdió la mitad de la capacidad informática del Reino Unido. [2] Es notable por ser la primera máquina con memoria virtual (en ese momento denominada "almacén de un nivel" [3] ) que utiliza técnicas de paginación ; este enfoque se extendió rápidamente y ahora es omnipresente.
Atlas fue una computadora de segunda generación que utilizaba transistores de germanio discretos . 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 . Se lo llamó Titan 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 otros dos Atlas 2: uno al Centro CAD de Cambridge (más tarde llamado CADCentre, luego AVEVA ) y el otro al Establecimiento de Investigación de Armas Atómicas (AWRE) de Aldermaston.
El Atlas de la Universidad de Manchester fue desmantelado en 1971. [5] El Atlas final, la máquina CADCentre, se apagó a fines de 1976. [6] Partes del Atlas Chilton están preservadas por 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 .
En 1956, se fue dando cuenta de que el Reino Unido se estaba quedando atrás de los Estados Unidos en materia de desarrollo informático. En abril, B. W. Pollard, de Ferranti, dijo en una conferencia sobre informática que "en este país hay una gama de ordenadores de velocidad media, y las dos únicas máquinas que son realmente rápidas son la Cambridge EDSAC 2 y la Manchester Mark 2, aunque ambas siguen siendo muy lentas en comparación con las máquinas estadounidenses más rápidas". [7] A esto le siguieron preocupaciones similares expresadas en el 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 en la Universidad de Manchester había estado experimentando con sistemas basados en transistores , construyendo dos pequeñas máquinas para probar varias técnicas. Este era claramente el camino a seguir, y en el otoño de 1956, Kilburn comenzó a sondear a posibles clientes sobre qué características desearían 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 ejecutar una instrucción cada microsegundo [9] , o como se conocería hoy, 1 MIPS de rendimiento. Esta última solicitud dio lugar al nombre del diseño prospectivo, MUSE, para el motor de microsegundos [10] .
Naturalmente, la necesidad de soportar muchos periféricos y la necesidad de funcionar rápido están en conflicto. 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 soportar 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 los datos en búfer y tener un sistema operativo que pudiera coordinar el flujo de datos en todo el sistema. [11]
Cuando el Comité Brunt se enteró de los nuevos y mucho más rápidos diseños estadounidenses, el Univac LARC y el IBM STRETCH , logró atraer la atención de la National Research Development Corporation (NRDC), responsable de trasladar al mercado tecnologías de los grupos de investigación de la época de la guerra. Durante los siguientes dieciocho meses, mantuvieron numerosas reuniones con posibles clientes, equipos de ingeniería de Ferranti y EMI , y equipos de diseño de Manchester y del Royal Radar Establishment . [11]
A pesar de todos estos esfuerzos, en el verano de 1958, todavía no había fondos disponibles del NRDC. Kilburn decidió avanzar construyendo un Muse más pequeño para experimentar con varios conceptos. Esto se pagó con fondos del Mark 1 Computer Earnings Fund, que recaudaba 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 del NRDC para construir el sistema, que se devolvería de las ganancias 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 atrasado. [12] Esto llevó a David Howarth, recién contratado en Ferranti, a ampliar el equipo del sistema operativo de dos a seis programadores. En lo que se describe como un esfuerzo hercúleo, [¿ por quién? ] dirigido por el incansable y enérgico Howarth (que completó su doctorado en física a los 22 años), el equipo finalmente entregó un Supervisor que constaba de 35.000 líneas de lenguaje ensamblador que tenía soporte para multiprogramación para resolver el problema del manejo de periféricos. [13]
El primer Atlas se construyó en la universidad a lo largo de 1962. El cronograma se vio aún más limitado por el apagado planificado de la máquina Mercury de Ferranti a fines de diciembre. Atlas cumplió con este objetivo y fue puesto en servicio oficialmente el 7 de diciembre por John Cockcroft , director de la AEA. [13] Este sistema solo tenía una versión temprana 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 compiladores para ALGOL 60 y Fortran . [14]
A mediados de los años 60, la máquina original se encontraba en uso continuo, con un horario de 20 horas diarias, durante el cual se podían ejecutar hasta 1.000 programas. El tiempo se repartía entre la Universidad y Ferranti, que cobraba 500 libras la hora a sus clientes. Una parte de esta cantidad se devolvía al Fondo de Ganancias de la Universidad por Computadoras. [14] En 1969, se estimó que el tiempo de uso de la computadora que recibía la Universidad costaría 720.000 libras si se hubiera alquilado en el mercado libre. La máquina se apagó el 30 de noviembre de 1971. [15]
Ferranti vendió otras dos instalaciones 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 fue trasladada más tarde al Laboratorio de Computación Atlas en Chilton, a unos pocos metros fuera de la valla fronteriza de Harwell, lo que la situó en tierras civiles y, por tanto, hizo mucho más fácil su acceso. Esta instalación se convirtió en la Atlas más grande, con 48 kWords de memoria central de 48 bits y 32 unidades de cinta. Time se puso a disposición de todas las universidades del Reino Unido. Se cerró en marzo de 1974. [16]
En febrero de 1962, Ferranti entregó algunas partes de una máquina Atlas a la Universidad de Cambridge y, a cambio, la Universidad las utilizaría para desarrollar una versión más económica del sistema. El resultado fue la máquina Titan, que entró en funcionamiento en el verano de 1963. Ferranti vendió dos ejemplares más de este diseño bajo el nombre de Atlas 2, uno al Atomic Weapons Research Establishment (Aldermaston) en 1963 y otro al Computer Aided Design Center, patrocinado por el gobierno, en 1966. [17]
Atlas había sido diseñado como una respuesta a los programas estadounidenses LARC y STRETCH. Ambos finalmente superaron a Atlas en su uso oficial, LARC en 1961 y STRETCH unos meses antes que Atlas. Atlas era mucho más rápido que LARC, unas cuatro veces más rápido, y funcionaba ligeramente más lento que STRETCH: Atlas añadía dos números de punto flotante en unos 1,59 microsegundos [14] , mientras que STRETCH hacía 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 a Atlas y a cualquiera de sus rivales se les presentaran simultáneamente grandes conjuntos similares de tareas de computación representativas, Atlas debería completar su conjunto antes que todos los demás ordenadores". [18] No se intentó vender más LARC [17] , y no está claro cuántas máquinas STRETCH se fabricaron 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 en 1959 la que le dio ideas que aceleraron significativamente el desarrollo del 6600 y permitieron que se entregara antes de lo estimado originalmente. [17] Esto lo llevó a ganar un contrato para el CSIRO en Australia, que originalmente había estado en conversaciones para comprar un Atlas. [17]
Ferranti estaba atravesando serias dificultades financieras a principios de los años 1960, y decidió vender la división de computadoras a International Computers and Tabulators (ICT) en 1963. ICT decidió centrarse en el mercado de gama media con su serie ICT 1900 , [19] una gama flexible de máquinas basadas en la canadiense Ferranti-Packard 6000 .
El Atlas era muy apreciado por muchos en la industria informática. Entre sus admiradores se encontraba C. Gordon Bell , de Digital Equipment Corporation , quien más tarde lo elogió:
En arquitectura, el Atlas de Manchester fue un ejemplo, no porque fuera una gran máquina que íbamos a construir, sino porque ilustraba una serie de buenos principios de diseño. El Atlas era multiprogramable, con una interfaz bien definida entre el usuario y el sistema operativo, tenía un espacio de direcciones muy grande e introducía 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 al "Atlas Computer and the Invention of Virtual Memory 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 utilizaba un mecanismo de reloj sincrónico (era un procesador asincrónico ), por lo que las mediciones de rendimiento no eran fáciles, pero a modo de ejemplo:
Una característica del Atlas era el "código extra", una técnica que permitía implementar instrucciones complejas en el software. El hardware dedicado agilizaba la entrada y salida de la rutina del código extra y el acceso a los operandos; además, el código de las rutinas del código extra se almacenaba en la memoria ROM, a la que se podía acceder más rápido que a la memoria 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 la memoria fija ( ROM ), cuya dirección se determinaba mediante los otros nueve bits. Se implementaron alrededor de 250 códigos extra, de los 512 posibles.
Los extracódigos eran lo que hoy se denominarían interrupciones de software o trampas . Se utilizaban para llamar a procedimientos matemáticos que habrían sido demasiado ineficientes para implementar en hardware , por ejemplo, seno , logaritmo y raíz cuadrada . Pero aproximadamente la mitad de los códigos se designaban como funciones de Supervisor, que invocaban procedimientos del sistema operativo . Algunos ejemplos típicos serían "Imprimir el carácter especificado en el flujo especificado" 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 llamar a los servicios de sus sistemas operativos.
Atlas fue pionero en muchos conceptos de software que todavía se usan comúnmente hoy en día, 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 denominó Atlas Autocode , que era contemporáneo de Algol 60 y creado específicamente para solucionar lo que Tony Brooker percibía como algunos defectos en Algol 60. Sin embargo, Atlas era compatible con Algol 60 , así como con Fortran y COBOL , y ABL (Atlas Basic Language, un lenguaje de entrada simbólico cercano al lenguaje de máquina). Al ser una computadora universitaria, fue utilizada por una gran cantidad de la población estudiantil, que tenía acceso a un entorno de desarrollo de código de máquina protegido .
Varios de los compiladores se escribieron utilizando el compilador Brooker Morris Compiler (BMCC) , considerado el primero de su tipo.
También tenía un lenguaje de programación llamado SPG (Generador de Programas del Sistema). En tiempo de ejecución, un programa SPG podía compilar más programas para sí mismo. Podía 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 al formato Backus-Naur .
Desde el principio, Atlas fue concebido como un superordenador que incluiría un sistema operativo completo. El hardware incluía características específicas que facilitaban el trabajo del sistema operativo. Por ejemplo, las rutinas de código extra y las rutinas de interrupción tenían cada una almacenamiento, registros y contadores de programa dedicados; por lo tanto, un cambio de contexto del modo usuario al modo de código extra o al modo ejecutivo, o del modo de código extra al modo ejecutivo, era muy rápido.