Английский электрический DEUCE
 | |
| Также известен как | Цифровая электронная универсальная вычислительная машина |
|---|---|
| Производитель | Английский электрический |
| Дата выпуска | 1955 |
| Снято с производства | 1964 |
| Отгружено единиц | 33 |
| Процессор | термоэмиссионного клапана на основе |
| Память | ртутные линии задержки 384 32-битных слова (Mark I и Mark II) 608 32-битных слов (Mark IIA) |
| Хранилище | на 8192 слова Магнитный барабан |
| Отображать | 2 × ЭЛТ |
| Предшественник | Пилот ACE |
DEUCE DEUCE ( ( Digital Electronic Universal Computing Engine ) — один из первых британских коммерчески доступных компьютеров , созданный компанией English Electric в 1955 году. [1] Это была серийная версия Pilot ACE , которая сама по себе является урезанной версией Алана Тьюринга ACE .
Описание оборудования
[ редактировать ]DEUCE имел 1450 термоэмиссионных ламп и использовал ртутные линии задержки в качестве основной памяти ; каждая из 12 линий задержки могла хранить 32 инструкции или слова данных по 32 бита каждая. Он использовал высокую на тот момент 1 мегагерц тактовую частоту Pilot ACE — . Ввод/вывод осуществлялся через оборудование Hollerith 80-колоночное для перфокарт . Считыватель считывал карты со скоростью 200 карт в минуту, а скорость перфорации карт составляла 100 карт в минуту. DEUCE также имел магнитный барабан на 8192 слова для основного хранилища. Для доступа к любой из 256 дорожек по 32 слова барабан имел одну группу из 16 головок чтения и одну группу из 16 записывающих головок, каждая группа на независимых подвижных рычагах, каждая из которых могла перемещаться в одно из 16 положений. Время доступа составляло 15 миллисекунд, если головки уже находились на своих местах; дополнительные 35 миллисекунд требовались, если нужно было перемещать головки. При чтении и записи на барабан не возникало задержки вращения. Данные передавались между барабаном и одной из линий задержки на 32 слова.
DEUCE мог быть оснащен оборудованием с бумажной лентой ; скорость чтения составляла 850 символов в секунду, а скорость вывода на бумажную ленту — 25 символов в секунду. (В 1964 году к DEUCE в Университете Нового Южного Уэльса {UTECOM} был подключен телетайп Siemens M100, обеспечивающий ввод/вывод 10 символов в секунду). Также можно было прикрепить магнитные ленты Decca. Автоматический умножитель и делитель работали асинхронно (то есть другие инструкции могли выполняться во время работы блока умножителя/делителя). Для целочисленных операций были предусмотрены два арифметических блока: один 32-битный, а другой, способный выполнять 32-битные операции и 64-битные операции. Примерно с 1957 года автоинкремент и автодекремент обеспечивались в восьми регистрах. Были разрешены арифметические операции с массивами и передача данных массивов. По сравнению с современниками, такими как Manchester Mark 1 , DEUCE был примерно в десять раз быстрее.
Отдельные слова четверных регистров были связаны с возможностью автоматического увеличения/уменьшения. Это средство можно использовать для подсчета и изменения инструкций (для индексации, управления циклом и для изменения адреса источника или назначения инструкции). [2]
Поскольку это была побитовая машина, время доступа к одному регистру составляло 32 микросекунды, к двойному регистру — 64 микросекунды и к четверному регистру — 128 микросекунд. Для линии задержки это составило 1024 микросекунды.
Время выполнения инструкций составляло: сложение, вычитание, логические операции: 64 микросекунды для 32-битных слов; двойная точность 96 микросекунд; умножение и деление 2 миллисекунды. Для арифметических операций с массивами и операций передачи время на слово составляло 33 микросекунды на слово для 32 слов.
Операции с плавающей запятой обеспечивались программным обеспечением; раз: 6 миллисекунд на сложение и вычитание, в среднем 5,5 миллисекунд на умножение и в среднем 4,5 миллисекунды на деление.
В первых машинах все инструкции, связанные с магнитным барабаном, блокировались во время выполнения операции. Таким образом, если считывающие головки были перемещены, любая последующая магнитная операция, такая как чтение дорожки или запись дорожки, была запрещена до тех пор, пока не завершится первая. Примерно с 1957 года стала доступна новая единица, названная «рационализированная магнетика». Этот блок устранил ненужные блокировки. Таким образом, можно было выполнить команду, перемещающую головки чтения: если за ней следовала инструкция по перемещению головок записи или записи дорожки, такие инструкции не блокировались и могли выполняться параллельно с перемещением головок чтения. [3]
На передней панели DEUCE располагались два ЭЛТ- дисплея: на одном отображалось текущее содержимое регистров, а на другом — содержимое любого из накопителей ртутной линии задержки.
Примерно с 1958 года можно было подключить семь дополнительных линий задержки, что дало еще 224 слова высокоскоростной памяти. Комбинированный считыватель-перфоратор IBM 528 можно было заменить оборудованием Холлерита, обеспечивая ту же скорость ввода-вывода, и в этом случае машина называлась Mark II. Автоматическое преобразование буквенно-цифровых данных в BCD обеспечивалось на входе и обратная операция на выходе для всех восьмидесяти столбцов карты. На этом оборудовании чтение и перфорация могут осуществляться одновременно, если это необходимо, и, таким образом, могут использоваться для чтения записи, ее обновления, а затем перфорации обновленной записи одновременно со считыванием следующей записи. С семью дополнительными линиями задержки DEUCE получил обозначение Mark IIA.
Программное обеспечение
[ редактировать ]Основными языками программирования высокого уровня были GEORGE (генератор общего порядка), [4] [5] [6] [7] АЛЬФАКОД, СТИВ, ТИП, ГИП, [8] и АЛГОЛ . [9] Трансляторы языка ассемблера включали ZP43 и STAC. [10]
Язык GEORGE, изобретенный Чарльзом Леонардом Хэмблином в 1957 году, был наиболее близок к современным языкам программирования. [4] [5] Он использовал обратную польскую нотацию . Например, чтобы оценить е = ай 2 + by + c , один написал
a y dup × × b y × + c + (e).
где «dup» дублирует предыдущую запись, то же самое, что здесь используется «y».
ДЖОРДЖ предоставил 12-позиционный аккумулятор в виде выдвижной стопки. Использование имени переменной в программе (например, «d») привело к получению значения переменной «d». в аккумулятор (т. е. поместил d на вершину стека), в то время как заключение имени в круглые скобки {например, (d)}, присвоенное переменной 'd' значение наверху стека (аккумулятор). Уничтожить (поп и отбросить) значение в верхней части стека, использовалась точка с запятой (;). Следующая программа GEORGE считывает десять чисел и печатает их квадраты:
1, 10 rep (i) read dup × punch ; ]
В приведенной выше программе команда «dup» дублировала вершину стека, так что наверху стека было две копии значения. [6]
GIP (General Interpretive Programme) представляла собой программу управления для управления программами, называемыми «кирпичиками». Его основная задача заключалась в запуске программ из нескольких сотен в библиотеке линейной алгебры DEUCE . Подготовка такой программы заключалась в выборе необходимых кубиков (на перфокартах), их копировании и ГИП в воспроизводящем перфораторе и сборке копий в колоду карт. Затем будут написаны простые кодовые слова, которые будут использовать блоки для выполнения таких задач, как: умножение матриц; инверсия матрицы; почленная матричная арифметика (сложение, вычитание, умножение и деление); решение одновременных уравнений; вход; и вывод. Размерность матриц никогда не указывалась в кодовых словах. Размеры были взяты из самих матриц, либо с карты, предшествующей картам данных, либо из матриц, хранящихся на барабане. Таким образом, программы были совершенно общими. После написания такая программа обрабатывала матрицы любого размера (конечно, в пределах емкости барабана). [11] Короткая программа для считывания матрицы с карточек, транспонирования матрицы и записи результатов на карточки требует следующих кодовых слов:
0, 0, 5, 1 5, 0, 120, 2 120, 0, 0, 3
В каждом кодовом слове четвертое число — это номер кирпича. Первое кодовое слово указывает, что матрица считывается с карт и сохраняется по адресу барабана 5; второе кодовое слово указывает, что матрица по адресу барабана 5 транспонируется, и результат сохраняется по адресу барабана 120; и третий удар, выпадающий на карты.
STAC был макроассемблером. Большинство инструкций были записаны в виде переноса, в десятичном формате, например 13-16, что означает копирование слова из регистра 13 в регистр 16. Местоположение инструкции не уточнялось. STAC выделил команду слову в линии задержки и вычислил шесть компонентов двоичной инструкции. Он размещал следующую инструкцию в оптимальном месте, чтобы она могла быть выполнена, как только предыдущая инструкция будет завершена, если это возможно.
Следующая программа считывает значение n, а затем считывает n двоичных целых чисел. Он выбивает целое число и его квадрат. Комментарии в нижнем регистре поясняют инструкцию.
1.0 12-24 start the card reader. The location of the program is specified as 1.0.
0-13X read one number (n) from the card reader. The letter X causes the computer to wait
until the first row of the card has arrived at the reading station.
R2 12-24 start or re-start the card reader.
0-16X read one number to be squared, store it in the multiplier register.
9-24 stop the card reader.
16-21.3 copy the number to the multiplicand register.
30-21.2 clear the low-order bits of the multiplicand register.
MULT
10-24 start the card punch.
21.2-29X send the square to the card punch.
9-24 stop the card punch.
27-26 decrement n.
13-28 R1 test for zero. Branch on zero to R1; branch on not zero to R2.
R1 1-1X halt; the program is complete.
STAC выдаст следующие инструкции (в дополнение к двоичной программе). Местоположение памяти каждой инструкции показано слева.
1.0 12-24 1.2 0-13X 1.4 12-24 1.6 0-16X 1.8 9-24 1.10 16-21.3 1.13 30-21.2 1.16 0-24 wait 1 1.18 1-1 wait 1 1.20 10-24 1.22 21.2-29X 1.24 9-24 1.26 27-26 1.28 13-28 1.3 1.3 1-1X
Числа ожидания и времени не отображаются, за исключением умножения.
Программирование
[ редактировать ]Программирование DEUCE отличалось от других компьютеров. Последовательный характер линий задержки требовал, чтобы инструкции располагались таким образом, чтобы, когда выполнение одной инструкции завершалось, следующая была готова выйти из линии задержки. Для операций с отдельными регистрами самое раннее время выполнения следующей инструкции было через 64 микросекунды после текущей. Таким образом, инструкции не выполнялись из последовательных мест. В общем, инструкции могут передавать одно или несколько слов. Следовательно, каждая инструкция задавала местоположение следующей инструкции. Оптимальное программирование означало, что по мере выполнения каждой инструкции следующая только что выходила из линии задержки. Положение инструкций в хранилище могло сильно повлиять на производительность, если расположение инструкций не было оптимальным.
Чтение данных с кард-ридера производилось в режиме реального времени — каждую строку приходилось считывать по мере прохождения считывающих щеток, без остановки. То же самое и с перфорацией карты; слово для определенного ряда было подготовлено заранее и должно было быть готово, когда данный ряд карты находился под ножами перфоратора. Обычный режим чтения и перфорации был двоичным. Десятичный ввод и вывод осуществлялся с помощью программного обеспечения.
Высокоскоростная память состояла из четырех регистров с одним словом по 32 бита каждый, трех регистров с двойным словом и двух регистров с четырьмя словами. Каждое 32-битное слово регистров двойного и четверного слова могло адресоваться отдельно. Доступ к ним также можно было осуществлять как парой, а в случае четверных регистров — как группой из трех или четырех регистров. Хранилище команд состояло из двенадцати ртутных линий задержки , каждая по 32 слова, и пронумерована от 1 до 12. Линия задержки 11 (DL11) служила буфером между магнитным барабаном и высокоскоростным накопителем. Будучи «машиной передачи», данные могли передаваться по одному слову, по паре слов за раз и любому количеству слов до 33 за раз. Так, например, 32 слова, считанные с барабана, можно было бы передать блоком на любую из других линий задержки; 4 слова можно было передать блоком из одного четверного регистра в другой или между четверным регистром и линией задержки — и все это с помощью одной инструкции. 32 слова линии задержки можно суммировать, передав их в сумматор одинарной длины (с помощью одной инструкции). [12]
Благодаря специальной связи между DL10 и одним регистром, а именно регистром 16, DL10 можно использовать в качестве стека с выталкиванием вниз.
Производство
[ редактировать ]Первые три машины были поставлены весной 1955 года; в конце 1958 года появилась улучшенная модель DEUCE Mark II . В этой версии использовался комбинированный кард-ридер и перфоратор. Комбинированный считыватель и перфоратор IBM 528 вели себя как отдельные блоки Холлерита на более ранних машинах DEUCE Mark I; однако было также обеспечено аппаратное преобразование буквенно-цифровых данных в BCD на входе и наоборот на выходе. Данные также можно было считывать и перфорировать одновременно со скоростью 100 карт в минуту. DEUCE Mark IIA предоставил семь дополнительных ртутных линий задержки, каждая по 32 слова.
Всего в период с 1955 по 1964 год было продано 33 машины DEUCE, две из которых приобрел производитель двигателей Bristol Siddeley . [13]
Успех DEUCE был обусловлен наличием библиотеки программ, насчитывающей более 1000 программ и подпрограмм. [14]
Аппаратные характеристики
[ редактировать ]DEUCE Марк 0 и я:
Clock rate 1 MHz
Word size 32 bits
High speed store 384 words
Arithmetic:
one 32-bit accumulator;
one 64-bit accumulator that could be used also as two 32-bit accumulators.
addition/subtraction
64 microseconds single length,
96 microseconds double precision
Addition of a single-length number to a double-length number,
with automatic sign extension, 64 microseconds.
multiplication 2080 microseconds
division 2112 microseconds
magnetic drum 8192 words
separate read heads and write heads
Track read time 15 ms
Head shift time 35 ms
card reader speed 200 cards per minute
card punch speed 100 cards per minute
paper tape reader speed 850 character/second
tape: 5, 7, 8-row tape.
stopping time: ½ millisecond (m.s.)
start time 20 milliseconds
paper tape punch speed 25 characters/second
tape: 5 or 7 rows
Software floating-point (average times):
addition/subtraction 6 m.s.
multiplication 5½ m.s.
division 4½ m.s.
ДВОЙКА МАРК II:
As for DEUCE Mark I. A combined IBM 528 card reader and punch could read cards at 200 per minute, and punch at 100 cards per minute. When simultaneously started, the reader and punch ran at 100 cards per minute. Automatic conversion to and from 6-bit characters was provided. This mode was in addition to the programmed conversion provided by the Mark I DEUCE.
ДВОЙКА МАРК IA И IIA:
As above, with 7 extra delay lines providing 224 words of high-speed store.
Примечания: Умножитель и делитель были асинхронными. Несколько целых чисел можно умножить за одно выполнение инструкции умножения, вставка целых чисел в регистры множителя или множимого во время умножения, и путем извлечения результатов во время умножения. Другие специальные эффекты включали подсчет битов в слове, и преобразование двоично-десятичного числа (BCD) в двоичное число. Аналогично и для деления, которое можно использовать для преобразование целых чисел в двоично-десятичные числа (BCD), а также для конвертация фунтов, шиллингов и пенсов в пенсы.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Коупленд, Б. Джек (24 мая 2012 г.). Электронный мозг Алана Тьюринга: борьба за создание ACE, самого быстрого компьютера в мире . ОУП Оксфорд. стр. 4, 164, 327. ISBN. 9780199609154 .
- ^ Д. Г. Бернетт-Холл и П. А. Самет, «Справочник по программированию для компьютера DEUCE», Королевское авиастроительное учреждение, Министерство авиации, Лондон (Англия), апрель 1959 г., Техническая заметка MS38.
- ^ DEUCE в НПЛ намеренно не модернизировался, а DEUCE в Университете Нового Южного Уэльса не обновлялся до 1963 года.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Хэмблин, Чарльз Леонард (май 1957 г.). Схема безадресного кодирования, основанная на математической записи (машинописный текст). Технологический университет Нового Южного Уэльса .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Хэмблин, Чарльз Леонард (июнь 1957 г.). «Схема безадресного кодирования, основанная на математической записи». Материалы Первой австралийской конференции по вычислительной технике и обработке данных . Солсбери, Южная Австралия: Исследовательский центр вооружений .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Хэмблин, Чарльз Леонард (1958). ДЖОРДЖ IA и II: Полупереводная схема программирования для DEUCE: Руководство по программированию и эксплуатации (PDF) . Школа гуманитарных наук Университета Нового Южного Уэльса, Кенсингтон, Новый Южный Уэльс. Архивировано (PDF) из оригинала 4 апреля 2020 года . Проверено 27 июля 2020 г.
- ^ Борода, Боб (осень 1997 г.) [1996-10-01]. «Компьютер KDF9 — 30 лет спустя» (PDF) . Воскресение — Бюллетень Общества охраны компьютеров . № 18. Общество охраны компьютеров (CCS). стр. 7–15. ISSN 0958-7403 . Архивировано (PDF) из оригинала 27 июля 2020 г. Проверено 27 июля 2020 г.
[…] KDF9 примечателен тем, что считается первым анонсированным компьютером с форматом инструкций с нулевым адресом (в 1960 году). Впервые он был поставлен примерно в то же время (начало 1963 года), что и другой знаменитый компьютер с нулевым адресом, Burroughs B5000 , в Америке. Как и многие современные карманные калькуляторы, машина с нулевым адресом позволяет использовать обратную польскую арифметику; это дает определенные преимущества авторам компиляторов. Считается, что внимание команды English Electric впервые было привлечено к концепции нулевого адреса благодаря контакту с GEORGE (General Order Generator), языком программирования высокого уровня, написанным для компьютера DEUCE Чарльзом Хэмблином из Университета Нового Южного Уэльса. технологий , Австралия, в 1957 году. GEORGE использовал Reverse Polish , и команда KDF9 была привлечена к этому соглашению по прагматической причине: желание повысить производительность за счет минимизации доступа к основному хранилищу. Это можно противопоставить более «теоретической» линии, независимо выдвинутой Берроузом . Помимо аппаратного хранилища или стека - основного механизма компьютера с нулевым адресом - KDF9 имел другие группы центральных регистров для повышения производительности, что придавало ему интересную внутреннюю структуру. […]
[1] (Примечание. Это отредактированная версия выступления, сделанного перед Северо-Западной группой Общества в Музее науки и промышленности, Манчестер, Великобритания, 1 октября 1996 г.) [Цитата исправлена 23 апреля 2021 г. ] - ^ Робинсон, К. (1 апреля 1959 г.). «Интерпретационные программы DEUCE» . Компьютерный журнал . 1 (4): 172–176. дои : 10.1093/comjnl/1.4.172 . ISSN 0010-4620 .
Аннотация: В этой статье описываются основные особенности (i) общей интерпретирующей программы, (ii) табличной интерпретационной программы и (iii) Alphacode, которые являются интерпретативными программами, которые наиболее широко использовались при решении задач на DEUCE. Сравниваются и противопоставляются характеристики этих трех схем.
- ↑ Брайан Рэнделл и Л. Дж. Рассел, «DEUCE ALGOL», отчет W/AT 844, Отдел атомной энергетики, English Electric Co., Уэтстоун, Лестер, Англия, февраль 1962 г.
- ^ Библиотечная служба DEUCE, «Руководство по программированию DEUCE STAC», English Electric Co., Ltd, Kidsgrove, Staffs, England, c. 1960.
- ^ Библиотечная служба Deuce, «Общая программа интерпретации DEUCE», 2-е изд., The English Electric Company Limited, Кидсгроув, Стаффс, Англия, гр. 1963.
- ^ «Руководство по программированию DEUCE 'English Electric'», The English Electric Company Limited, май 1956 г., публикация № NS-y-16.
- ^ Доу, Эндрю (20 августа 2009 г.). Пегас, Сердце Харриера: история и развитие первого в мире реактивного двигателя с вертикальным взлетом и посадкой . Перо и меч. п. 186. ИСБН 9781473817142 .
- ^ Коупленд, Б.Дж., редактор, Автоматическая вычислительная машина Алана Тьюринга, Оксфорд: Oxford University Press, 2005, ISBN 0-19-856593-3 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Компьютер English Electric DEUCE» . uraone.com . На этом сайте имеется обширная коллекция оригинальных документов, включая программы, подпрограммы, новости DEUCE и бюллетени.
- Устное историческое интервью с Дональдом Дэвисом , Институт Чарльза Бэббиджа , Университет Миннесоты. Великобритании Дэвис описывает компьютерные проекты Национальной физической лаборатории , начиная с проектной работы Алана Тьюринга в 1947 году и заканчивая разработкой двух компьютеров ACE . Дэвис обсуждает гораздо более крупный второй ACE и решение заключить контракт с English Electric Company на создание DEUCE, который он называет первым коммерчески произведенным компьютером в Великобритании.
- "Двойка" 1955 года. полете - статья о двойке в
- «Английский электрический компьютер DEUCE» . Пользователи.tpg.com.au .