IBM серии 700/7000

Регистры IBM 704x/709x
	Регистры данных
аккумулятор	переменного тока
	Индексные регистры
	Счетчик инструкций

IBM серии 700/7000
	Мэйнфрейм IBM 704 в NACA в 1957 году.
Тип	Мейнфрейм / ; научный компьютер
Дата выпуска	1953 год ; 71 год назад
Преемник	IBM 8000 (не выпущен) ; IBM Система/360
Связанный	IBM 1400 серия

Серия IBM 700/7000 — это серия крупномасштабных ( мэйнфреймов ) компьютерных систем, которые производились IBM в 1950-х и начале 1960-х годов. В серию входят несколько разных несовместимых процессорных архитектур. В 700-х используется ламповая логика, и они устарели с появлением транзисторных 7000 -х. 7000-е, в свою очередь, были в конечном итоге заменены System/360 , о которых было объявлено в 1964 году. Однако 360/65, первые 360-е, достаточно мощные, чтобы заменить 7000-е, стали доступны только в ноябре 1965 года. Ранние проблемы с OS/360 и высокая стоимость программного обеспечения для преобразования позволила многим 7000 эксплуатироваться в течение многих лет после этого.

Архитектуры

Серия IBM 700/7000 имеет шесть совершенно разных способов хранения данных и инструкций:

Первый научный (36/18- битные слова): 701 (Калькулятор обороны)
Более поздние научные (36-битные слова, аппаратные числа с плавающей запятой ): 704 , 709 , 7040 , 7044 , 7090 , 7094 .
переменной длины Коммерческий ( строки символов ): 702 , 705, 7080.
Серия 1400 (строки символов переменной длины): 7010
Десятичные (10-значные слова, аппаратные числа с плавающей запятой ): 7070 , 7072 , 7074.
Суперкомпьютер (64-битные слова, аппаратные вычисления с плавающей запятой ): 7030 «Stretch».

В машинах класса 700 используются вакуумные лампы ; машины класса 7000 являются транзисторными . Все машины (как и большинство других компьютеров того времени) используют память на магнитных сердечниках ; за исключением ранних моделей 701 и 702, которые первоначально использовали ЭЛТ-память на трубке Уильямса , а затем были преобразованы в память на магнитном сердечнике.

Проблемы совместимости программного обеспечения

Первые компьютеры продавались без программного обеспечения. Когда операционные системы начали появляться , наличие четырех различных архитектур мэйнфреймов плюс архитектуры промежуточного уровня IBM 1400 стало серьезной проблемой для IBM, поскольку это означало, что требовалось как минимум четыре различных этапа программирования.

System/360 сочетает в себе лучшие характеристики архитектур серий 7000 и 1400 в единой конструкции как для коммерческих, так и для научных и инженерных вычислений. Однако его архитектура несовместима с архитектурами серий 7000 и 1400, поэтому некоторые модели 360 имеют дополнительные функции, которые позволяют им эмулировать наборы инструкций 1400 и 7000 в микрокоде. Одним из преимуществ System /370 , преемника 360, представленного в середине 1970 года, была улучшенная эмуляция серии 1400/7000, которую можно было выполнять под управлением операционной системы, а не выключать и перезапускать в режиме эмуляции, как это требовалось. для эмуляции 7040/44, 7070/72/74, 7080 и 7090/94 на всех 360-х, кроме 360/85.

Периферийные устройства

Хотя архитектуры различаются, машины одного класса используют одни и те же электронные технологии и, как правило, одни и те же периферийные устройства. Ленточные накопители в целом ^{[ а ]} используйте 7-дорожечный формат : IBM 727 для ламповых машин и 729 для транзисторных машин. И в электронных лампах, и в большинстве моделей транзисторов используются одни и те же устройства считывания карт, перфораторы и линейные принтеры , которые были представлены в модели 701. Эти устройства, IBM 711 , 721 и 716, основаны на технологии бухгалтерских машин IBM и даже включают в себя коммутационную панель. панели управления. Они относительно медленны, и в установках серии 7000 было обычным делом включать IBM 1401 с его гораздо более быстрыми периферийными устройствами для выполнения операций печати с карты на ленту и печати с ленты на линию в автономном режиме. Три более поздние машины, 7010, 7040 и 7044, использовали периферийные устройства от средней серии IBM 1400. Некоторые технологии 7030 использовались в каналах передачи данных и периферийных устройствах на других компьютерах серии 7000, например, 7340 Hypertape .

Первая научная архитектура (701)

Эта машина, известная как « Защитный калькулятор» во время разработки в лаборатории IBM в Покипси, была официально представлена 7 апреля 1953 года как машина электронной обработки данных IBM 701 .

Форматы данных

Числа имеют длину 36 или 18 бит , только с фиксированной точкой .

Числа с фиксированной точкой хранятся в двоичном формате знак/величина .

Формат инструкции

Инструкции имеют длину 18 бит и один адрес.

Знак (1 бит) – адрес операнда целиком (-) или полусловом (+).
Код операции (5 бит) – 32 инструкции
Адрес (12 бит) – 4096 адресов из полуслова

Для расширения памяти с 2048 до 4096 слов была добавлена 33-я инструкция, использующая старший бит своего адресного поля для выбора банка. (Эта инструкция, вероятно, была создана с использованием инструкции «No OP», которая, по-видимому, была единственной инструкцией с неиспользуемыми битами, поскольку изначально она игнорировала свое поле адреса. Однако документация по этой новой инструкции в настоящее время недоступна.)

Регистры

Регистры процессора состояли из:

AC – 38-битный аккумулятор
MQ – 36-битный множитель-коэффициент

Память

2048 или 4096 – 36-битные двоичные слова с шестибитными символами.

Поздняя научная архитектура (704/709/7090/7094)

IBM 7090 в проекте НАСА «Меркурий», 1962 год.

36-битная научная архитектура IBM использовалась для множества приложений с интенсивными вычислениями. Первыми машинами были ламповые 704 и 709 , за ними последовали транзисторные 7090 , 7094, 7094-II и более дешевые 7040 и 7044. Последней моделью была система с прямой связью (DCS), состоящая из 7094, подключенного к 7044, который обрабатывал операции ввода и вывода.

Форматы данных

Числа имеют 36 бит длину как для арифметики с фиксированной запятой, так и для арифметики с плавающей запятой .

Числа с фиксированной точкой хранятся в двоичном формате знак/величина .
одинарной точности Числа с плавающей запятой имеют знак величины, 8-битный показатель экспоненты с превышением 128 и 27-битную величину.
Числа с плавающей запятой двойной точности, представленные в 7094, имеют знак величины, 17-битный показатель экспоненты с превышением 65536 и 54-битную величину.
Буквенно-цифровые символы представляют собой 6-битные BCD-коды , упакованные по шесть в слово.

Формат инструкции

Базовый формат инструкции — трехбитный префикс , пятнадцатибитный декремент , трехбитный тег и пятнадцатибитный адрес . Поле префикса указывает класс инструкции. Поле декремента часто содержит непосредственный операнд для изменения результатов операции или используется для дальнейшего определения типа инструкции. Три бита тега определяют три (семь в 7094) индексных регистров , содержимое которых вычитается из адреса для получения эффективного адреса . Поле адреса содержит либо адрес, либо непосредственный операнд.

Регистры

Транзисторная карта стандартной модульной системы IBM (SMS), используемая в серии 7000.

Регистры процессора состояли из:

AC – 38-битный аккумулятор
MQ – 36-битный множитель-коэффициент
XR – 15-битные индексные регистры (три или семь)
SI – 36-битный индикатор Sense

Регистры аккумулятора (и множителя) работают в знак/величина формате . В аккумуляторе есть два бита переполнения, обозначенные Q и P. Логические инструкции очищают или игнорируют S и Q; команда Add and Carry Logical (ACL) выполняет циклический перенос от бита P к биту 35.

Индексные регистры работают в формате дополнения до двух и при их использовании для изменения адреса инструкции вычитаются из адреса в инструкции. На машинах с тремя индексными регистрами, если в теге установлены два или три бита (т. е. выбрано несколько регистров), то перед вычитанием их значения объединяются по логическому ИЛИ. IBM 7094 с семью индексными регистрами включается в режиме нескольких тегов для совместимости с более ранними машинами, чтобы программы, использовавшие этот трюк, могли продолжать использоваться; инструкция « Выйти из режима множественных тегов » (LMTM) отключает этот режим, так что тег указывает, какой из индексных регистров использовать, а инструкция «Ввести режим множественных тегов » (EMTM) снова включает его.

Сенсорные индикаторы позволяют взаимодействовать с оператором с помощью переключателей и индикаторов на панели.

Память

704: 4096 или 8192 или 32768 – 36-битные двоичные слова с шестибитными символами.
709, 7090, 7094, 7094 II, 7040, 7044: 32,768 – 36-битные двоичные слова с шестибитными символами.

Ввод/вывод

В сериях 709/7090 используются каналы синхронизации данных для высокоскоростного ввода/вывода, например, на ленту и диск. Базовый 7-битный ^{[ б ]} DSC, например 7607, выполняют свои собственные простые программы из памяти компьютера, которые управляют передачей данных между памятью и устройствами ввода-вывода; более продвинутая 9-битная ^{[ с ]} 7909 поддерживает более сложные канальные программы. Поскольку оборудование единичной записи на 709x было очень медленным, ввод-вывод перфокарт и высокоскоростная печать часто выполнялись путем переноса магнитных лент на автономный IBM 1401 и обратно . Позже каналы передачи данных использовались для подключения 7090 к 7040 или 7094 к 7044 для формирования системы прямого сопряжения IBM 7094/7044 (DCS) . В этой конфигурации процессор 7044, который мог использовать более быстрые периферийные устройства серии 1400, в основном обрабатывал ввод-вывод.

Программа ассемблера FORTRAN

Программа FORTRAN сборки (FAP) — это ассемблер для 709, 7090 и 7094, первоначально написанный в Западном центре обработки данных Дэвидом Э. Фергюсоном и Дональдом П. Муром для 709. ^{[ 1 ]} Он работает под управлением операционных систем IBM Fortran Monitor System (FMS) и IBSYS . Более ранним ассемблером был компилятор-ассемблер-транслятор SHARE (SCAT) под операционной системой SHARE (SOS). Макросы были добавлены в FAP компанией Bell Laboratories (BE-FAP), а последним ассемблером 7090/7094 была программа Macro Assembly Program (IBMAP) под управлением IBSYS/IBJOB. SCAT, FAP и MAP были несовместимы.

Его псевдооперация BSS , используемая для резервирования памяти, является источником общего названия « раздела BSS », которое до сих пор используется во многих языках ассемблера для обозначения диапазонов адресов зарезервированной памяти , которые не нужно сохранять в исполняемом образе. .

Коммерческая архитектура (702/705/7080)

IBM 702 и IBM 705 похожи, и 705 может запускать многие программы 702 без изменений, но они не полностью совместимы.

IBM 7080 — это транзисторная версия модели 705 с различными улучшениями. Для обратной совместимости его можно запустить в 705 I. ^{[ 2 ]} режим, 705 II ^{[ 3 ]} режим, 705 III ^{[ 4 ]} режим или полный режим 7080.

Формат данных

Данные представлены строкой символов переменной длины, заканчивающейся знаком записи .

Формат инструкции

Пять символов: односимвольный код операции и четырехзначный адрес – OAAAA.

Регистры

702
- два аккумулятора (A и B) — 512 символов
705
- один аккумулятор – 256 символов
- 14 вспомогательных запоминающих устройств – 16 символов
- одна вспомогательная память – 32 символа
7080
- один аккумулятор – 256 символов
- 30 вспомогательных запоминающих устройств – 512 символов
- 32 блока памяти связи – 8 символов

Память

702
- От 2000 до 10 000 символов в трубках Уильямса (с шагом 2000 символов)
- Скорость цикла символов – 23 микросекунды
705 (модели I, II или III)
- 20 000, 40 000 или 80 000 символов основной памяти
- Частота цикла символов — 17 микросекунд или 9,8 микросекунд.
7080
- 80 000 или 160 000 символов основной памяти
- Частота цикла символов — 2,18 микросекунды

Ввод/вывод

Модель 705 и базовая версия 7080 используют каналы с 7-битным кодированием. ^{[ б ]} интерфейс. Модель 7080 может быть оснащена каналами передачи данных 7908 для подключения более быстрых устройств с помощью 9-битного порта. ^{[ с ]} интерфейс.

Архитектура серии 1400 (7010)

Коммерческая архитектура 700/7000 послужила вдохновением для создания очень успешной IBM 1400 серии бизнес-компьютеров среднего размера . В свою очередь, IBM позже представила версию IBM 1410 для мэйнфреймов под названием IBM 7010.

Формат данных

Данные представляются строкой символов переменной длины, заканчивающейся словесным знаком .

Формат инструкции

Переменная длина: 1, 2, 6, 7, 11 или 12 символов.

Регистры

Пятнадцать пятисимвольных полей в фиксированных местах нижней памяти можно рассматривать как индексные регистры, значения которых можно добавлять к адресу, указанному в инструкции. Кроме того, программисту доступны определенные внутренние регистры, которые сегодня были бы невидимы, например адреса обрабатываемых в данный момент символов; в частности, регистр адреса B часто используется для связи с подпрограммами.

Память

100 000 символов ^{[ 5 ]}

Десятичная архитектура (7070/7072/7074)

IBM 7070 , IBM 7072 и IBM 7074 — это десятичные машины с фиксированной длиной слова. Они используют десятизначное слово, как меньший и более старый IBM 650 , но набор команд несовместим с 650.

Формат данных

Длина слова – 10 десятичных цифр плюс знак.
Кодировка цифр – код два из пяти.
Плавающая точка – необязательно, с двузначным показателем степени.
Три знака для каждого слова – Плюс, Минус и Альфа.
- Плюс и минус обозначают 10-значные числовые значения.
- Альфа обозначает пять символов текста, закодированных парами цифр. 61 = А, 91 = 1.

Формат инструкции

Во всех инструкциях используется одно слово
Двузначный код операции (включая знак, только плюс или минус)
Двузначный индексный регистр
Управление двухзначным полем – позволяет выбирать наборы цифр, сдвигая их влево или вправо.
Четырехзначный адрес

Регистры

Все регистры используют одно слово и также могут обращаться к памяти.
Аккумуляторы – три (адреса 9991, 9992 и 9993 – стандартные; 99991, 99992 и 99993 – расширенные 7074)
Регистр программы – один (адрес 9995 – стандартный; 99995 – расширенный 7074)
- Адресуется только с консоли. Сохраняет текущую инструкцию.
Счетчик команд – один (адрес 9999 – стандартный; 99999 – расширенный 7074)
- Адресуется только с консоли
Индексные регистры – 99 (адреса 0001-0099)

Память

От 5000 до 9990 слов (стандартно)
От 15 000 до 30 000 слов (расширенный 7074)
Время доступа – 6 микросекунд (7070/7072), 4 микросекунды (7074)
Добавить время — 72 микросекунды (7070), 12 микросекунд (7072), 10 микросекунд (7074)

Ввод/вывод

707x использует каналы с 7-битным кодированием. ^{[ б ]} интерфейс. Модели 7070 и 7074 могут быть оснащены каналами передачи данных 7907 для подключения более быстрых устройств с помощью 9-битного порта. ^{[ с ]} интерфейс.

Хронология

год	категория				логика	память
год	десятичный	коммерческий	научный	суперкомпьютер	логика	память
1952			ИБМ 701		вакуумные трубки	Трубки Уильямса
1953		ИБМ 702				Трубки Уильямса
1954		ИБМ 705	ИБМ 704			основная память
1958			ИБМ 709
1958	ИБМ 7070				транзисторы
1959			ИБМ 7090
1960	ИБМ 7074
1961	ИБМ 7072	ИБМ 7080		ИБМ 7030
1962		ИБМ 7010	ИБМ 7094
1963			ИБМ 7040 ИБМ 7044
1964			IBM 7094 II

IBM 7074 использовался Налоговой службой США в 1962 году. ^{[ 6 ]}

Система сбора данных IBM 7700 не входит в серию IBM 7000, несмотря на ее номер и дату анонса 2 декабря 1963 года.

Производительность

Все машины серий 700 и 7000 предшествовали стандартным инструментам измерения производительности, таким как тесты Whetstone (1972), Dhrystone (1984), LINPACK (1979) или циклы Ливермора (1986).

В таблице ниже измерения Гибсона и Найта показывают скорость, где чем выше число, тем лучше; измерение TRIDIA сообщает время, где чем меньше число, тем лучше.

Модель	Гибсон смешивание КИПС	Рыцарь Индекс научный ^{[ 7 ]}	Программа ТРИДИА (ФОРТРАН) (секунды) ^{[ 8 ]}
IBM 705 м1,2	0.50
ИБМ 705 м3	0.38
ИБМ 709	21
ИБМ 7030		372	15.58
ИБМ 7040			148
ИБМ 7044	109		74
ИБМ 7090	139		66
ИБМ 7094		176	31.35
IBM 7094 II	257	217	16.50

См. также

ИБМ 650

Примечания

^ Исключением является 7340 Hypertape .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с 6 бит плюс четность.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с 8 бит плюс четность.

Ссылки

^ ПРОГРАММА АССАМБЛЕИ ФОРТРАНА (FAP) для IBM 709/7090 (PDF) . 709/7090 Бюллетень системы обработки данных. ИБМ . 1961. J28-6098-1.
^ Вейк, Мартин Х. (декабрь 1955 г.). «ИБМ-705» . ed-thelen.org . Обзор отечественных электронных цифровых вычислительных систем.
^ Вейк, Мартин Х. (март 1961 г.). «ИБМ 705 I II» . ed-thelen.org . Третий обзор отечественных электронных цифровых вычислительных систем.
^ Вейк, Мартин Х. (март 1961 г.). «ИБМ 705 III» . ed-thelen.org . Третий обзор отечественных электронных цифровых вычислительных систем.
^ IBM-7010
^ Ганнон, Роберт (март 1963 г.). «Большой Брат 7074 наблюдает за тобой» . Популярная наука . Архивировано из оригинала 19 января 2020 года . Проверено 19 января 2020 г.
^ М. Фистер-младший, Технологии обработки данных и экономика , 2-е изд., 1979; Таблица II.2.11.1
^ Итоговый отчет о 64/6600 FORTRAN версии 3.0 (PDF) (Отчет). Корпорация Control Data . 6 июня 1966 г. раздел IB, стр. 3-4.

Внешние ссылки

Справочные руководства

701: Принципы работы — Тип 701 и сопутствующее оборудование (PDF) . ИБМ. 1953. 24-6042-1 . Проверено 3 ноября 2022 г.
702: Машины электронной обработки данных IBM — тип 702 (PDF) . ИБМ. 1954. 22-6173-1 . Проверено 3 ноября 2022 г.
704: Электронная вычислительная машина 704 - инструкция по эксплуатации (PDF) . ИБМ. 1955. 24-6661-2 . Проверено 3 ноября 2022 г.
705: Справочное руководство — Система обработки данных 705 (PDF) . ИБМ. Май 1959 г. А22-6506-0 . Проверено 3 ноября 2022 г.
7010: Принципы работы IBM 7010 (PDF) . Справочная библиотека по системам IBM. ИБМ. А22-6726 . Проверено 3 ноября 2022 г.
7030: Справочное руководство — Система обработки данных 7030 (PDF) . ИБМ. Август 1961 г. А22-6530-2 . Проверено 3 ноября 2022 г.
7040/7044: IBM 7040-7044 Принципы работы (PDF) . Справочная библиотека по системам IBM. ИБМ. Май 1964 г. А22-6640-4 . Проверено 3 ноября 2022 г.
7070/7072/7074: Справочное руководство — Система обработки данных 7070 (PDF) . Справочная библиотека по системам IBM. ИБМ. 1962. А22-7003-6 . Проверено 3 ноября 2022 г.
7080: Принципы работы IBM 7080 (PDF) . Справочная библиотека по системам IBM. ИБМ. Ноябрь 1964 г. А22-6560-4 . Проверено 3 ноября 2022 г.
7090/7094: Справочное руководство — Система обработки данных IBM 7090 (PDF) . ИБМ. Март 1962 г. А22-6528-4 . Проверено 3 ноября 2022 г. {{cite book}}: |work= игнорируется ( помогите ); Принципы работы IBM 7094 (PDF) . Справочная библиотека по системам IBM. ИБМ. 1966. А22-6703-4 . Проверено 3 ноября 2022 г.

[1] Исключением является 7340 Hypertape .

[7bit-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с 6 бит плюс четность.

[9bit-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с 8 бит плюс четность.

[4] ПРОГРАММА АССАМБЛЕИ ФОРТРАНА (FAP) для IBM 709/7090 (PDF) . 709/7090 Бюллетень системы обработки данных. ИБМ . 1961. J28-6098-1.

[5] Вейк, Мартин Х. (декабрь 1955 г.). «ИБМ-705» . ed-thelen.org . Обзор отечественных электронных цифровых вычислительных систем.

[6] Вейк, Мартин Х. (март 1961 г.). «ИБМ 705 I II» . ed-thelen.org . Третий обзор отечественных электронных цифровых вычислительных систем.

[7] Вейк, Мартин Х. (март 1961 г.). «ИБМ 705 III» . ed-thelen.org . Третий обзор отечественных электронных цифровых вычислительных систем.

[8] IBM-7010

[9] Ганнон, Роберт (март 1963 г.). «Большой Брат 7074 наблюдает за тобой» . Популярная наука . Архивировано из оригинала 19 января 2020 года . Проверено 19 января 2020 г.

[10] М. Фистер-младший, Технологии обработки данных и экономика , 2-е изд., 1979; Таблица II.2.11.1

[11] Итоговый отчет о 64/6600 FORTRAN версии 3.0 (PDF) (Отчет). Корпорация Control Data . 6 июня 1966 г. раздел IB, стр. 3-4.

[ а ]

[ б ]

[ с ]

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]