ДАК-1
DAC-1 , что означает «Дизайн, дополненный компьютером» , был одной из первых систем графического компьютерного проектирования . Разработанная General Motors , компания IBM была привлечена в качестве партнера в 1960 году, и они оба разработали систему и выпустили ее в производство в 1963 году. Она была публично представлена на осенней совместной компьютерной конференции в Детройте в 1964 году. GM использовала систему DAC, постоянно модифицируемую. , в 1970-е годы, когда на смену ему пришла CADANCE .
История [ править ]
Бытие [ править ]
GM был одним из первых пользователей компьютеров и с перфокартами еще в 1952 году использовал машины для инженерного анализа. В 1955 году они перенесли свои вычислительные услуги в новый отдел обработки данных исследовательских лабораторий GM. В 1956 году совместно с North American Aviation они разработали первую «официальную» пакетной обработки операционную систему для систем IBM — GM-NAA I/O . В 1958 году они были одними из первых пользователей нового компилятора FORTRAN от IBM . [1]
В июне 1958 года GM Research запустила программу, направленную на лучшее понимание проблем и потенциальных улучшений в процессе промышленного дизайна . [1] Команда обнаружила, что на каждом этапе процесса — от первоначальной концепции и дизайна кузова до инженерного проектирования и, наконец, до подробных чертежей деталей — использовались различные типы диаграмм. Каждое подразделение компании должно было иметь собственный отдел рисования. Терялось время и вносились ошибки, когда диаграммы перемещались из одного отдела в другой и их приходилось перерисовывать в локальный формат. Даже поиск диаграмм в инженерных библиотеках отнимал значительное количество времени. Когда в чертежи вносились изменения, этот процесс повторялся.
Убежденный, что автоматизация является решением по крайней мере некоторых из этих проблем, в 1959 году Дональд Харт поручил отделу обработки данных GM Research начать разработку системы хранения диаграмм для быстрого поиска и простых модификаций. [2] Идея заключалась в том, что диаграммы будут оцифрованы на компьютере, отображены в интерактивном режиме, чтобы их можно было вращать, масштабировать и проецировать, а затем распечатывать по требованию. Поиск будет осуществляться с помощью запросов перфокарт , что позволит операторам быстро извлекать документы для обработки в любой локальный формат, необходимый пользователю, а затем распечатывать их. Повторяющиеся запросы можно автоматизировать, просто сохранив стопку карточек.
Прототип [ править ]
Отдел обработки данных уже экспериментировал с компьютером IBM 704, отображающим на дисплее IBM 780 точки, которые были записаны на 8-миллиметровую пленку. Одним из первых применений было моделирование дорожного движения. [1] Однако дисплеи не были основаны на накопительных трубках , поэтому изображения исчезли вскоре после того, как были нарисованы. Чтобы сохранить изображение на экране, программу приходилось запускать в цикл, постоянно обновляя дисплей. Пока это происходило, компьютер нельзя было использовать для других задач. Хотя это подходило для демонстрационных целей, реальной системе потребовалось бы дополнительное оборудование, чтобы разгрузить эту задачу от ЦП .
Другая проблема заключалась в печати диаграмм. GM решила эту проблему, применив подход, разработанный Boeing , заменив фрезерную головку компьютеризированного фрезерного станка шариковой ручкой и подключив входы фрезы к компьютеру 704. Чтобы решить проблему крайне ограниченного объема памяти, доступной в 704, они разбили диаграммы на квадраты размером 32 на 32 дюйма, которые можно было построить с достаточной точностью, чтобы их можно было загрузить как отдельные плитки и при этом они идеально выстраивались бы в линию при построены как часть полных диаграмм. Был добавлен набор роликов, позволяющий плоттеру перемещать один лист бумаги шириной 96 дюймов (2400 мм) по поверхности рисования по требованию, а это означает, что бумагу не нужно было разрезать на части. Бумага поставлялась в рулонах, что позволяло делать диаграммы любой длины. [2]
Последней проблемой было преобразование существующих диаграмм на бумаге в компьютерные данные. Решением было перепечатать диаграммы на прозрачном ацетате и поместить их перед дисплеем 780. Затем компьютер перемещал точку дисплея по экрану, где она периодически закрывалась линиями на ацетате. Фотоумножитель заметил эти падения выходного сигнала и записал их. Поскольку диаграммы состоят в основном из пробелов и нескольких строк, простое растровое сканирование заняло бы слишком много времени. Вместо этого, когда программа замечала линию, она сканировала круг точек вокруг последнего попадания, пытаясь найти линию снова. Система позволяла оцифровывать 6000 точек в секунду. [3] Результатом был набор кубических полиномов, которые плавно описывали линию.
ДАК-1 [ править ]
Система, известная как Digital Design, демонстрировалась и улучшалась на протяжении 1959 года. Чтобы избежать путаницы с термином «цифровой», который в то время наиболее тесно ассоциировался с пальцами, а не с вычислениями, название было изменено на DAC-1. [2] К лету стало ясно, что основная идея осуществима. В августе команда получила добро на начало работы с IBM по приобретению компьютера IBM 7090 и разработке коммерческих версий аппаратного обеспечения дисплея.
Производственная система должна была не только манипулировать существующими чертежами, но и иметь возможность изменять их на компьютере. Хотя компьютер обычно не используется для создания новых изображений, после сканирования диаграмм в систему можно было вносить изменения, не проходя весь процесс сканирования заново.
После оцифровки можно использовать дополнительное программное обеспечение для преобразования линий в трехмерную форму. Для того времени это было новаторское исследование, породившее шквал исследовательских работ. [4] После преобразования диаграммы можно было вывести на APT язык числового программного управления для прямого вывода на фрезерные станки. Это позволит команде дизайнеров набросать свои идеи, поместить их в систему и очистить, а затем фрезерные системы создадут физическую модель.
Партнерство IBM с
В июле 1960 года IBM представила GM официальный контракт на разработку «Машины графического выражения» или «Проекта GEM». [5] [6] Система размещалась на базе 7090, тогдашнего стандартного предложения IBM для крупного бизнеса, в сочетании с двумя новыми контроллерами каналов для еще не выпущенной IBM 1301 системы жестких дисков , а также специальным контроллером для управления несколькими графическими терминалами. Выходные данные с терминалов можно было отправить на плоттер, слайд-пленку шириной 35 мм. [7] По оценкам IBM, система будет установлена в течение 18 месяцев после подписания контракта. GM приняла предложение в ноябре 1960 года. [8]
Разработка заняла больше времени, чем ожидалось. Пока 7090 устанавливался в исследовательском центре GM в Уоррене, штат Мичиган , командам GM предоставили в пользование один из собственных компьютеров IBM 7090 в Кингстоне, штат Нью-Йорк . По мере приближения первоначальной даты производства количество сотрудников GM, отправляющихся в Нью-Йорк, стало серьезной бюджетной проблемой, которую решили, когда GM арендовала самолет Convair для паромных рейсов между двумя объектами. Более серьезной проблемой была система сканирования, и совместная команда GM и IBM смогла, наконец, решить эту проблему. [9]
В декабре 1962 года система была подвергнута полной демонстрации на предприятии IBM в Кингстоне. Демонстрации были настолько посещаемы, что трибуны были установлены так, чтобы все присутствующие могли видеть экран терминала. Высокие требования к использованию во время демонстраций в конечном итоге привели к сбою дисковой системы. [8] Серийная система DAC-1 была запущена в эксплуатацию в Уоррене в апреле 1963 года. [8] В то время 1301 не был готов, поэтому IBM 1401 и IBM 1405 . вместо него использовались [9]
DAC-1 была одной из первых серийных CAD-систем, которые начали использоваться, только Itek , созданная система Digigraphics , превзошла ее, хотя и в пределах одной машины, прежде чем она была передана Control Data Corporation . [10]
В ноябре 1963 года на DAC-1 была создана модель крышки багажника прямоточного типа. Исходный эскиз был считан, очищен на терминале, преобразован в 3D и затем выведен на фрезерный станок . [11]
Альпийский [ править ]
После успешной поставки DAC-1 IBM приступила к коммерциализации системы в рамках «Project Alpine». Результатами Alpine стали графический терминал IBM 2250 , устройство записи пленок 2280 и сканер пленок 2281. В отличие от модели 7090 DAC-1, все продукты Alpine были предназначены для использования с недавно анонсированной IBM 360 серией компьютеров . Графический терминал имел большой успех, и IBM стала крупным поставщиком САПР. Принтер и сканер для пленок нашли мало применения среди клиентов, которые перешли на полностью цифровые рабочие процессы, и позже были сняты с поддержки. [8]
Конец DAC [ править ]
DAC всегда задумывался как своего рода «эксперимент на большой территории», а не как производственная система. В качестве экспериментальной системы DAC оказался чрезвычайно успешным, но разработчики прекрасно понимали, что потребуются дополнительные разработки, чтобы сделать ее действительно полезной. В 1967 году проект САПР был официально закрыт. К этому моменту IBM уже давно отказалась от серии 7090 в пользу 360 и уже работала над ее заменой, IBM System/370 . DAC был переведен из исследовательского подразделения Fisher Body, но, будучи устаревшим, позже был передан в дар Мичиганскому университету. [12]
В ходе опроса руководители групп проекта повсеместно указывали на пакетно-ориентированную операционную систему как на основное препятствие на пути к по-настоящему интерактивной системе проектирования, а производительность компьютера и иерархическую файловую систему второстепенные проблемы. Это привело к созданию системы MCTS, « Системы разделения времени с несколькими консолями », версии Multics , адаптированной для собственного использования, которую они разработали на компьютере CDC STAR-100 . [12]
Описание [ править ]
Операционная система [ править ]
Система DAC-1 включала собственную операционную систему , известную, как это было типично для того времени, просто как «монитор». Монитор был основан на более ранних системах пакетной обработки, разработанных в GM и IBM, но подавал пакеты не с перфокарт, а с подключенных контроллеров каналов. Терминалы, которым необходимо было обмениваться информацией с главным компьютером, помещали данные в контроллер для ретрансляции, что вызывало прерывание. Хост-машина будет обслуживать прерывание, копируя данные с терминала в пакетный монитор, который запускает их так, как если бы входные данные поступили из стопки карт. Программа DAC состояла из множества небольших программ, которые вызывались пакетным монитором. Их выходные данные затем копировались обратно на терминалы, как если бы они были принтерами. Пользователи, которые в любой момент времени не активно взаимодействовали с терминалами, автоматически отдавали свое время другим пользователям. [9] Хотя в то время этот термин не получил широкого распространения, система DAC-1, таким образом, была ранним примером системы разделения времени .
В отличие от традиционных пакетных систем, где операторы вручную планируют рабочие процессы для максимально быстрого доступа к ресурсам, рабочая нагрузка DAC-1 будет непредсказуемой. Это приводило к потенциальным ситуациям, когда один запрос мог отключить устройство для обслуживания, например, замены лент, только для того, чтобы получить данные следующего запроса от этого устройства. Хотя общего решения проблемы найдено не было, программисты приложили немало усилий, чтобы все модули, необходимые для конкретной операции, могли быть загружены единым «комком». [13]
Оригинальный 7090 имел один банк памяти объемом 32 Кбайт. В целях повышения производительности программное обеспечение DAC-1 осталось в ядре, изолированном в одном из двух логических банков по 16 Кбайт. Остальные 16 кбайт содержали пакетный монитор и управляющий им контроллер прерываний. С появлением 7094 две программы были разделены на отдельные физические хранилища по 32 Кбайт. [9] Это оставляло мало места для пользовательских программ и данных. После того, как DAC-1 был впервые установлен, первоначальный 7090 был назначен для других задач и заменен IBM 7094 -II. Помимо того, что эта машина была быстрее, она была оснащена двумя хранилищами оперативной памяти по 32 Кбайт , что было необычным расположением. Два банка позволили ЦАП иметь себе целых 32 кбайта.
Программирование [ править ]
Программирование системы DAC осуществлялось с помощью компилятора FORTRAN IV от IBM, но быстро стало ясно, что язык с графическими примитивами весьма желателен. GM начала с существующей производной ALGOL 58 от Мичиганского университета , MAD ( Michigan Algorithm Decoder ), дополнив ее и создав собственную версию NOMAD. NOMAD также включал возможность запуска кода в любом месте памяти, что было очень важно, особенно на более ранних машинах с ограниченной памятью. Более 90% системы DAC было написано на NOMAD. [13]
Подобный язык был также разработан для специальной задачи работы на контроллерах каналов. Новый язык получил название «Может быть», потому что не было ясно, будет ли он работать. Возможно, это результат совместных усилий GM и Мичиганского университета, и он действительно использовался в производственной системе. [13]
Система DAC-1 также включала специальный язык, предназначенный для пользователей, а не программистов. DGL, «язык начертательной геометрии», представлял собой простой предметно-ориентированный язык , который содержал ряд основных геометрических операторов и присваивание переменных. Пользователи могли писать программы на DGL и вводить их в ЦАП с помощью перфокарт. Результатом были новые модули, которые пользователь мог вызов в интерактивной среде. [13]
Терминалы [ править ]
DAC был разработан с учетом рабочего процесса; наброски на бумаге и карандаше, оцифровка на ридере, мелкие манипуляции на терминалах, а затем печать или моделирование. Несмотря на то, что графическому терминалу было центральное место в работе, в процессе проектирования ему уделялось мало внимания. [14] Проблемы с производительностью ограничивали диаграммы примерно 1000 векторами; в этот момент время обновления стало настолько медленным, что дисплеем стало трудно пользоваться из-за мерцания.
В конструкции IBM использовался емкостной экран с металлическим карандашом для ввода, обеспечивающий непосредственное считывание координат X и Y. [14] Базовая система была похожа на современные с сенсорным экраном, системы такие как iPhone , но не была достаточно чувствительной, чтобы обнаружить палец, и вместо этого требовала проводного проводника для замыкания цепи. Карандаш заменил световые ручки, потому что расшифровывать его было намного быстрее; световому перу приходилось ждать импульса света во время перерисовки вектора, а затем пробираться по списку векторов, чтобы выяснить, какой из них был выбран.
В процессе использования быстро выяснилось, что держать перо на вертикальном экране монитора крайне утомительно, поэтому от идеи использования терминала для ввода пришлось отказаться. Позже команда GM посетила лабораторию Дугласа Энгельбарта , где они увидели первую компьютерную мышь , и вместо этого основывала будущие проекты на этом устройстве. [14]
Все терминалы были подключены к одному контроллеру, а затем к 7090 через вход канала C. Каналы A и B использовались для управления накопителями на магнитной ленте , а канал D управлял диском 1301.
Ссылки [ править ]
Примечания [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Происхождение , с. 41
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Происхождение , с. 42
- ^ Происхождение , стр. 43
- ^ Интерполяция , 1968 г.
- ^ «Информационный бюллетень SIGGRAPH по компьютерной графике — пионеры компьютерной графики» . Архивировано из оригинала 24 сентября 2015 г. Проверено 10 октября 2014 г.
- ^ Происхождение , стр. 44
- ^ Происхождение , стр. 53
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Происхождение , с. 45
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Происхождение , с. 46
- ^ Во-первых , стр. 8
- ^ Происхождение , стр. 53
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Происхождение , с. 54
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Происхождение , с. 48
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Происхождение , с. 49
Библиография [ править ]
- Крулл, Ф.Н. (1994). «Происхождение компьютерной графики в General Motors». IEEE Анналы истории вычислений . 16 (3): 40. doi : 10.1109/MAHC.1994.298419 . S2CID 17776315 .
- Отдел технической информации, «Дизайн, дополненный компьютерами — система General Motors DAC-1», Поиск , Исследовательские лаборатории General Motors, октябрь 1964 г.
- Девер, Г.С., Харгривз, Б. и Уокер, Д.М., «Система DAC-1», Datamation , том 12, номер 6 (июнь 1966 г.), стр. 37–47.
- Дж. М. Букстон, «Процедура DAC-1 для интерполяции поверхностей через сеть пересекающихся пространственных кривых», отчет об исследовании CT-48, Центр исследований и разработок General Motors, 1968 г.
- Дэвид Вайсберг, «Первая коммерческая САПР». Архивировано 6 сентября 2021 г. в Wayback Machine , 2006 г.
Дальнейшее чтение [ править ]
- [1] Архивировано 1 декабря 2012 г. на Wayback Machine , содержит изображения и видео DAC-1.