ИБМ 650

ИБМ 650

Часть первого компьютера IBM 650 в Норвегии (1959 г.), известного как «EMMA». Консольный блок 650 (справа, внешняя боковая панель открыта), блок считывания карт 533 (средний, ввод-вывод). 655 Блок питания отсутствует. Сортировщик перфокарт (слева, не входит в комплект 650). Сейчас находится в Норвежском музее науки и техники в Осло .
Тип	Цифровой компьютер
Дата выпуска	1954 год ( 1954 )
Предшественник	IBM CPC ( 604 , 605)
Преемник	IBM 7070 (высококлассный) IBM 1620 (бюджетный)
Связанный	IBM 701 , IBM 702 ; ИБМ 608

IBM 650 в Техасском университете A&M. Перфоратор чтения карт IBM 533 находится справа.

Панель консоли IBM 650, показывающая би-пятеричные индикаторы. Обратите внимание на следы износа вокруг часто используемых переключателей в правом нижнем углу. Коллекция Национального музея науки и техники. Ла-Корунья (Галисия, Испания).

Крупный план би-пятерных индикаторов

Барабан памяти от IBM 650

Консольный модуль IBM 650, вид сбоку. Первый компьютер в Испании (1959 г.), сейчас находится в Национальном музее науки и технологий в Ла-Корунье.

Машина обработки данных с магнитным барабаном IBM 650 — это один из первых цифровых компьютеров, выпущенный IBM в середине 1950-х годов. Это был первый компьютер массового производства в мире. Было выпущено почти 2000 систем, последняя в 1962 году. и это был первый компьютер, принесший значительную прибыль. Первый из них был установлен в конце 1954 года и стал самым популярным компьютером 1950-х годов.

Модель 650 предлагалась деловым, научным и инженерным пользователям как более медленная и дешевая альтернатива компьютерам IBM 701 и IBM 702 , которые предназначались для научных и деловых целей соответственно. Он также продавался пользователям перфокарточных машин , которые переходили от вычислений перфокарт , таких как IBM 604 , к компьютерам.

Из-за относительно низкой стоимости и простоты программирования модель 650 использовалась для широкого спектра применений, от моделирования действий экипажа подводной лодки обучению школьников и студентов компьютерному программированию. IBM 650 стал очень популярен в университетах, где поколение студентов впервые научилось программированию.

О нем было объявлено в 1953 году, а в 1956 году он был усовершенствован как IBM 650 RAMAC с добавлением до четырех дисковых накопителей. Покупная цена консоли IBM 650 без перфоратора составляла в 1959 году 150 000 долларов. или примерно 1 500 000 долларов по состоянию на 2023 год. Поддержка модели 650 и ее комплектующих была прекращена в 1969 году.

Модель 650 представляла собой двухадресный ( компьютер с двоично-десятичным кодом и данные, и адреса были десятичными) с памятью на вращающемся магнитном барабане . Поддержка символов обеспечивалась блоками ввода-вывода, преобразующими алфавитные и специальные кодировки перфокарт в двузначный десятичный код или обратно.

650 работал на частоте 125 кГц. Он мог складывать или вычитать за 1,63 миллисекунды, умножать за 12,96 мс и делить за 16,90 мс. Средняя скорость 650 оценивалась примерно в 27,6 мс на инструкцию, или примерно 40 инструкций в секунду.

Дональда Кнута Серия книг «Искусство компьютерного программирования» посвящена 650-му процессору.

История

Первые 650 были установлены 8 декабря 1954 года в диспетчерском отделе компании по взаимному страхованию жизни Джона Хэнкока в Бостоне.

Ожидалось, что IBM 7070 (десятизначные десятичные слова со знаком), анонсированный в 1958 году, станет «общим преемником, по крайней мере, 650 и [IBM] 705 ». IBM 1620 (десятичная система переменной длины), представленная в 1959 году, предназначалась для нижнего сегмента рынка. UNIVAC Solid State (двухадресный компьютер, подписанный 10-значными десятичными словами) был анонсирован Сперри Рэндом в декабре 1958 года как ответ на 650. Ни один из них не имел набора команд, совместимого с 650.

Аппаратное обеспечение

Базовая система 650 состояла из трёх блоков:

• Консольный модуль IBM 650 размещались магнитный барабан-накопитель, арифметическое устройство (с использованием электронных ламп) и пульт оператора.
• IBM 655 Блок питания
• IBM 533 или IBM 537 Перфоратор чтения карт IBM 533 имел отдельные каналы для чтения и перфорации; IBM 537 имел один канал, поэтому мог читать и затем вбивать одну и ту же карту.

Вес: 5 400–6 263 фунта (2,7–3,1 коротких тонны; 2,4–2,8 т).

Дополнительные единицы:

• Перфоратор с ленты на карту IBM 46, модель 3
• Дырокол для печати с ленты на карту IBM 47, модель 3
• IBM 355 Дисковое запоминающее устройство Системы с дисководом были известны как системы обработки данных IBM 650 RAMAC.
• IBM 407 Бухгалтерская машина
• IBM 543 Устройство чтения карт
• IBM 544 Перфоратор для карт
• IBM 652 Control Unit (магнитная лента, диск)
• IBM 653 Storage Unit (магнитная лента, диск, основная память, индексные регистры, арифметика с плавающей запятой )
• IBM 654 Вспомогательный алфавитный блок
• IBM 727 Устройство для магнитной ленты
• IBM 838 Справочная станция

Основная память

с вращающимся Память барабаном обеспечивала 1000, 2000 или 4000 слов памяти по адресам от 0000 до 0999, 1999 или 3999 соответственно. Каждое слово имело 10 десятичных цифр в двоичном коде , представляющих десятизначное число со знаком или пять символов. (Если считать цифру в двоичном коде семью битами, 4000 слов будут эквивалентны 35 килобайтам.) Слова на барабанах были организованы в группы вокруг барабана, по пятьдесят слов на полосу и 20, 40 или 80 полос для соответствующих моделей. Доступ к слову можно было получить, когда его местоположение на поверхности барабана проходило под головками чтения/записи во время вращения (вращение со скоростью 12500 об/мин , неоптимизированное среднее время доступа составляло 2,5 мс ). Из-за такого распределения времени второй адрес в каждой инструкции был адресом следующей инструкции. Затем программы можно было оптимизировать , помещая инструкции по адресам, которые были бы доступны немедленно после завершения выполнения предыдущей инструкции. IBM предоставила форму с десятью столбцами и 200 строками, чтобы программисты могли отслеживать, куда они помещают инструкции и данные. Позже был предоставлен ассемблер SOAP (Symbolic Optimal Assembly Program), который выполнял грубую оптимизацию.

В компьютерах LGP -30 , Bendix G-15 и IBM 305 RAMAC также использовались электронные лампы и барабанная память, но они сильно отличались от IBM 650.

Инструкции, считанные с барабана, поступали в программный регистр (в современной терминологии — регистр команд ). Данные, считанные с барабана, проходили через 10-разрядный распределитель. Модель 650 имела 20-значный аккумулятор , разделенный на 10-значный нижний и верхний аккумуляторы с общим знаком. Арифметика производилась одноразрядным сумматором. Пульт (10 цифровых переключателей, один переключатель знаков и 10 лампочек бинарного дисплея), распределитель, нижний и верхний аккумуляторы были адресными; 8000, 8001, 8002, 8003 соответственно.

IBM 653 Модуль хранения данных

Дополнительный блок хранения данных IBM 653 был представлен 3 мая 1955 года и в конечном итоге обеспечивал до пяти функций:

• Контроллер магнитной ленты (для устройств IBM 727 Magnetic Tape) (10 дополнительных кодов операций)
• Контроллер дискового хранилища (улучшение 1956 года для нового IBM 355 Disk Storage Unit) (пять дополнительных кодов операций)
• Шестьдесят 10-значных слов памяти на магнитном сердечнике по адресам от 9000 до 9059. Эта небольшая быстрая память имела время доступа 96 мкс , что в 26 раз лучше, чем у вращающегося барабана. Эта функция добавляла пять кодов операций и была необходима в качестве буфера для ввода-вывода на ленту и диск. Эти 60 слов также могут использоваться программами для ускорения внутренних циклов и поиска в таблицах.
• Три четырехзначных индексных регистра по адресам с 8005 по 8007; Адреса барабанов индексировались добавлением к ним 2000, 4000 или 6000, адреса ядра индексировались добавлением к ним 0200, 0400 или 0600. Если в системе был барабан на 4000 слов, то индексация осуществлялась путем добавления 4000 к первому адресу индексного регистра A, добавления 4000 ко второму адресу индексного регистра B и путем добавления 4000 к каждому из двух адресов индексного регистра C ( индексация для систем из 4000 слов применяется только к первому адресу). Системы на 4000 слов требовали транзисторной схемы чтения/записи для барабанной памяти и были доступны до 1963 года (18 дополнительных кодов операций).
• С плавающей запятой — арифметические инструкции поддерживают восьмизначную мантиссу и двузначную характеристику (показатель смещения) — MMMMMMMMCC , обеспечивая диапазон от ±0,00000001E-50 до ±0,99999999E+49. (семь дополнительных кодов операций)

Набор инструкций

650 инструкций состояли из двухзначного кода операции , четырехзначного адреса данных и четырехзначного адреса следующей инструкции. Знак игнорировался на базовой машине, но использовался на машинах с дополнительными функциями. Базовая машина имела 44 кода операций. Для опций были предоставлены дополнительные коды операций, такие как операции с плавающей запятой, базовая память, индексные регистры и дополнительные устройства ввода-вывода. При всех установленных опциях было 97 кодов операций.

Команда поиска по таблице (TLU) может с высокой точностью сравнить указанное 10-значное слово с 48 последовательными словами на той же полосе барабана за один оборот в 5 мс, а затем вовремя переключиться на следующую полосу для следующих 48 слов. Этот подвиг составлял примерно треть скорости двоичной машины, работавшей в тысячу раз быстрее в 1963 году (от 1500 микросекунд у IBM 7040 до 5000 микросекунд у IBM 650) при поиске 46 записей, если обе были запрограммированы на ассемблере. Была дополнительная команда поиска по таблице Equal с той же производительностью.

Команда чтения (RD) считывает карту числовых данных с 80 столбцами в десять слов памяти; картридера распределение цифр по словам определяется разводкой панели управления . При использовании с алфавитным устройством устройства Reader Punch 533 комбинацию цифровых и буквенно-цифровых столбцов (максимум 30 буквенно-цифровых столбцов). можно считывать Функция расширения позволяла использовать больше буквенно-цифровых столбцов, но, конечно, не более 50, поскольку только десять слов (пять символов в слове) сохранялись на барабане при операции чтения карты.

IBM 650 в Texas A&M, открыт, чтобы показать заднюю часть передней панели, модули электронных ламп и барабан для хранения.

Модуль схемы с электронной лампой того же типа, что и в модели 650.

Класс в Высшей научной школе Бронкса в 1960 году с схемой инструкций IBM 650 над доской, вверху справа.

Коды операций базовой машины были:

17	ААБЛ	Добавить абсолют к нижнему аккумулятору
15	АЛ	Добавить в нижний аккумулятор
10	В	Добавить в верхний аккумулятор
45	БРНЗ	Ответвление на аккумуляторе ненулевое
46	БРМИН	Ответвление на минус аккумулятора
44	БРНЗУ	Ответвление на ненулевое значение в верхнем аккумуляторе
47	BROV	Ветка при переполнении
90-99	БРД	Филиал на 8 на позициях дистрибьютора 1-10
14	ДИВ	Разделять
64	ВЕСЕЛИТЬСЯ	Разделить и сбросить верхний аккумулятор
69	ЛД	Распределитель нагрузки
19	МНОГО	Умножить
00	НЕТ-ОП	Нет операции
71	ПЧ	Перфокарта
70	РД	Прочитать карту
67	РААБЛ	Сбросьте аккумулятор и добавьте абсолют к нижнему аккумулятору.
65	РАЛ	Сбросить аккумулятор и добавить к нижнему аккумулятору
60	РАУ	Сбросить аккумулятор и добавить к верхнему аккумулятору
68	РСАБЛ	Сбросить аккумулятор и вычесть абсолютное значение из нижнего аккумулятора.
66	РГБ	Сбросить аккумулятор и вычесть из нижнего аккумулятора
61	РСУ	Сбросить аккумулятор и вычесть из верхнего аккумулятора
35	ТА	Сдвиг аккумулятора влево
36	СКТ	Сдвиньте аккумулятор влево и посчитайте
30	СТО	Сдвиг аккумулятора вправо
31	СРД	Аккумулятор переключения передач вправо и круглый аккумулятор
01	ОСТАНАВЛИВАТЬСЯ	Остановитесь, если переключатель консоли установлен в положение остановки, в противном случае продолжайте как NO-OP.
24	СТД	Сохранение дистрибьютора в памяти
22	СТДА	Сохраните младший адрес данных аккумулятора в распределителе. Затем сохраните дистрибьютор в памяти
23	СТИА	Сохраните адрес инструкции младшего аккумулятора в распределителе. Затем сохраните дистрибьютор в памяти
20	СТЛ	Сохраните нижний аккумулятор в памяти.
21	ЭТОТ	Сохраните верхний аккумулятор в памяти.
18	САБЛ	Вычесть абсолютное значение из нижнего аккумулятора
16	СЛ	Вычесть из нижнего аккумулятора
11	Они есть	Вычесть из верхнего аккумулятора
84	ВЛУ	Поиск по таблице

Примечания:

Варианты IBM 653 могут реализовывать дополнительные коды инструкций.

Пример программы

Эта программа с одной картой, взятая из 650 Programming Bulletin 5, IBM, 1956, 22-6314-0 , установит большую часть барабанной памяти на минус нули. В программу включены примеры выполнения инструкций от консольных переключателей и от аккумулятора.

Для начала в загрузочную карту вбиваются 80 последовательных цифр (второй столбец ниже), так что при считывании содержимое ячеек барабанов с 0001 по 0008 будет таким, как показано.

    0001 0000010000
    0002 0000000000-
    0003 1000018003
    0004 6100080007
    0005 2400008003
    0006 0100008000
    0007 6900060005
    0008 2019990003

Цифровые переключатели консоли (адрес 8000) вручную устанавливаются на команду чтения с адресом данных 0004.

    loc-       op|data|next
    ation        |addr|instruction
                 |    |addr

    8000  RD   70 0004 xxxx  Read load card into first band read area

У каждой барабанной группы есть зона чтения; эти области чтения находятся в позициях 0001-0010, 0051-0060, 0101-0110 и так далее. Любой адрес в диапазоне может использоваться для идентификации этого диапазона для инструкции чтения; адрес 0004 идентифицирует первый диапазон. Затем начинается выполнение из консоли со считывания восьми слов на загрузочной карте в ячейки 0001-0008 первой полосы памяти. В случае чтения загрузочной карты «адрес следующей инструкции» берется из поля адреса данных, а не из поля адреса следующей инструкции (показано выше как xxxx). Таким образом, выполнение продолжается с 0004.

    0004  RSU  61 0008 0007  Reset entire accumulator, subtract into upper (8003) the value 2019990003
    0007  LD   69 0006 0005  Load distributor with 0100008000
    0005  STD  24 0000 8003  Store distributor in location 0000, next instruction is in 8003 (the upper accumulator)
                             Note: the moving of data or instructions from one drum location to another
                               requires two instructions: LD, STD.

Теперь выполняется цикл из двух инструкций:

    8003  STL  20 1999 0003  Store lower accumulator (that accumulator was reset to 0- by the RSU instruction above)
                             The "1999" data address is decremented, below, on each iteration.
                             This instruction was placed in the upper accumulator by the RSU instruction above.
                             Note: this instruction, now in the upper accumulator, will be decremented and then
                               executed again while still in the accumulator.

    0003  AU   10 0001 8003  Decrement data address of the instruction in the accumulator by 1
                             (by adding 10000 to a negative number)

Адрес данных STL в конечном итоге будет уменьшен до 0003, а инструкция AU... по адресу 0003 будет перезаписана нулями. Когда это происходит (адрес следующей инструкции STL остается 0003), выполнение продолжается следующим образом:

    0003  NOOP 00 0000 0000  No-operation instruction, next instruction address is 0000
    0000  HALT 01 0000 8000  Halt, next instruction address is the console
                             (this Halt instruction was stored in 0000 by the STD instruction above)

Программное обеспечение

Студенческая программа 1961 года, написанная на машинном языке IBM 650 и основанная на упражнении из книги Андре.

Набор инструкций из 650 достаточно прост, поэтому небольшие программы можно было писать на машинном языке, и это было обычным явлением для студенческих упражнений. Существовал формат с одной командой на карту, который можно было загрузить непосредственно в машину и выполнить.

Машинный язык был неудобен для больших программ, и со временем появилось множество языков программирования и инструментов. написано для IBM 650. В их число входят:

Сборщики

• Символическая оптимальная программа сборки (SOAP) — ассемблер.
• Система технической сборки (ТАСС) — макроассемблер .

Интерпретационные системы

• Interpretive Пакет виртуальной машины приложения , первоначально опубликованный как «Полная интерпретационная система с плавающей десятичной дробью для калькулятора с магнитным барабаном IBM 650». Это было известно под несколькими именами:
  • интерпретатор Wolontis-Bell Labs, система Bell, интерпретатор Bell, система интерпретации Bell, или BLIS — интерпретационная система Bell Lab.
  • L1 и (позже) L2 - известен за пределами Bell Labs как «Bell 1» и «Bell 2», среди других названий (см. Выше)
• Система синтетического программирования для коммерческих приложений

Алгебраические языки/компиляторы

• Внутренний переводчик (ИТ) — компилятор
• Пересмотренный унифицированный новый компилятор IT Basic Language Extended (RUNCIBLE) — расширение IT at Case
• FOR TRANSIT — версия Fortran , скомпилированная в IT, которая, в свою очередь, была скомпилирована в SOAP.
• ФОРТРАН

• GATE — Простой компилятор с односимвольными именами переменных.
• IPL — первый язык обработки списков. Самой известной версией была IPL-V.
• SPACE (упрощенное программирование, доступное каждому) — бизнес-ориентированный двухэтапный компилятор через SOAP.

См. также

• Ферранти Марк 1
• История IBM № 1946–1959: Послевоенное время.
• IBM серии 700/7000
• Bull Gamma 3 , один из главных конкурентов IBM 650
• ЛЕО (компьютер)
• Список ламповых компьютеров
• Короткий код
• УНИВАК I
• UNIVAC Solid State анонсирован Сперри Рэндом в декабре 1958 года как ответ на IBM 650. В июне 1959 года Remington Rand объявила, что написала программу-эмулятор IBM 650 для облегчения преобразования.

Дальнейшее чтение

• Андре, Ричард В. (1958). Программирование компьютера и машины обработки данных с магнитным барабаном IBM 650 (PDF) .
• ИБМ (1955). Руководство по эксплуатации машины обработки данных с магнитным барабаном IBM 650 (PDF) . 22-6060.
• ИБМ (1956). Система обработки данных IBM 650, Руководство по эксплуатации для заказчиков (PDF) . 22-6284-1.
• ИБМ (1955). IBM представляет машину обработки данных с магнитным барабаном 650 (PDF) . 32-6770. Архивировано из оригинала (PDF) 5 февраля 2012 г. Проверено 24 сентября 2006 г.
• Кнут, Дональд Э. (январь – март 1986 г.). «IBM 650: признание с мест» (PDF) . IEEE Анналы истории вычислений . 8 (1): 50–55. дои : 10.1109/MAHC.1986.10010 . S2CID   34595049 .

Внешние ссылки

• Bitsavers.org: документы IBM 650 (файлы PDF)
• Колумбийский университет: IBM 650 в Колумбийском университете
• IBM - Архивы - Ценные ресурсы по истории IBM - США в Wayback Machine (архивировано 12 июля 2023 г.)
• IBM 650: Рабочая лошадка современной промышленности на Wayback Machine (архивировано 03 июля 2023 г.) Включает хронологию, технические характеристики, фотографии, типичных клиентов и приложения, для которых использовался 650.
• Видеоролик IBM 650 и RAMAC в работе , альтернативная версия
• Вейк, Мартин Х. (март 1961 г.). Третий обзор отечественных электронных цифровых вычислительных систем . Лаборатории баллистических исследований (БРЛ). Отчет № 1115. Включает около 40 страниц подробного исследования IBM 650: клиенты, приложения, характеристики и стоимость.
• IBM 650 «Машина обработки данных с магнитным барабаном»