Atlas (počítač) - Atlas (computer)

Tento článek je o britském superpočítači. Počáteční americký počítač pro rozbíjení kódů, známý také jako Atlas, viz UNIVAC 1101 .

Počítač Atlas
Atlas univerzity v Manchesteru, leden 1963. JPG
Atlas univerzity v Manchesteru v lednu 1963
Produktová řada Manchesterské počítače
Datum vydání 1962
Prodané jednotky 3 (+ 3 Atlas 2 )

Počítač Atlas byl jedním z prvních superpočítačů na světě , používal se od roku 1962 do roku 1971. V té době byl považován za nejvýkonnější počítač na světě. Atlasova kapacita podpořila tvrzení, že když byl odpojen, došlo ke ztrátě poloviny počítačové kapacity Spojeného království. Je pozoruhodné, že jde o první stroj s virtuální pamětí (v té době označovanou jako „jednoúrovňový obchod“) využívající stránkovací techniky; tento přístup se rychle rozšířil a je nyní všudypřítomný.

Atlas byl počítač druhé generace , který používal samostatné germániové tranzistory . Atlas byl vytvořen ve společném vývojovém úsilí mezi univerzitou v Manchesteru , Ferranti International plc a Plessey Co., plc . Byly postaveny další dva stroje Atlas: jeden pro British Petroleum a University of London a jeden pro počítačovou laboratoř Atlas v Chiltonu poblíž Oxfordu .

Ferranti pro Cambridge University vytvořil derivační systém . Volal se Titan nebo Atlas 2, měl jinou organizaci paměti a běžel operační systém pro sdílení času vyvinutý společností Cambridge University Computer Laboratory. Byly dodány dva další Atlas 2: jeden do CAD Centra v Cambridge (později nazvaný CADCentre, pak AVEVA ) a druhý do Atomic Weapons Research Establishment (AWRE) v Aldermastonu.

Atlas univerzity v Manchesteru byl vyřazen z provozu v roce 1971. Konečný Atlas, stroj CADCentre, byl vypnut koncem roku 1976. Části Atlasu Chilton jsou uchovány Skotským národním muzeem v Edinburghu; samotná hlavní konzole byla znovuobjevena v červenci 2014 a nachází se v laboratoři Rutherford Appleton v Chiltonu poblíž Oxfordu .

Dějiny

Pozadí

V roce 1956 rostlo povědomí o tom, že Velká Británie zaostává ve vývoji počítačů za USA. V dubnu řekl BW Pollard z Ferranti na počítačové konferenci, že „v této zemi existuje řada středně rychlých počítačů a jediné dva stroje, které jsou opravdu rychlé, jsou Cambridge EDSAC 2 a Manchester Mark 2, ačkoli oba jsou stále ve srovnání s nejrychlejšími americkými stroji velmi pomalý. “ Poté následovaly podobné obavy vyjádřené v květnové zprávě Poradnímu výboru pro vysokorychlostní počítací stroje odboru pro vědecký a průmyslový výzkum , lépe známému jako Bruntův výbor.

Během tohoto období experimentoval tým Toma Kilburna na Manchester University s systémy založenými na tranzistorech a vyráběl dva malé stroje pro testování různých technik. To byla jednoznačně cesta vpřed a na podzim roku 1956 začala společnost Kilburn vyhledávat možné zákazníky ohledně toho, jaké funkce by v novém stroji na bázi tranzistorů chtěli. Většina komerčních zákazníků poukázala na potřebu podpory široké škály periferních zařízení, zatímco Úřad pro atomovou energii navrhl stroj schopný provádět instrukci každou mikrosekundu, nebo jak by bylo dnes známo, 1 MIPS výkonu. Tato pozdější žádost vedla k názvu budoucího návrhu, MUSE, pro mikrosekundový motor.

Potřeba podporovat mnoho periferních zařízení a potřeba běžet rychle jsou přirozeně v rozporu. Například program, který zpracovává data z čtečky karet , stráví drtivou většinu času čekáním, až čtečka odešle další bit dat. Aby bylo možné podporovat tato zařízení a přitom stále efektivně využívat centrální procesorovou jednotku (CPU), musel by nový systém mít další paměť pro ukládání dat do paměti a mít operační systém, který by mohl koordinovat tok dat kolem systému.

Z Muse se stává Atlas

Když Bruntův výbor uslyšel o nových a mnohem rychlejších návrzích v USA, Univac LARC a IBM STRETCH , dokázali získat pozornost společnosti National Research Development Corporation (NDRC), která je odpovědná za přesun technologií z výzkumných skupin z doby války na trh . Během příštích osmnácti měsíců uspořádali řadu setkání s potenciálními zákazníky, technickými týmy ve Ferranti a EMI a konstrukčními týmy v Manchesteru a Royal Radar Establishment .

Přes veškeré toto úsilí, do léta 1958, NDRC stále neměla k dispozici žádné finanční prostředky. Kilburn se rozhodl přesunout věci tím, že postavil menší Muse, aby experimentoval s různými koncepty. Tato částka byla zaplacena za použití finančních prostředků z fondu Mark 1 Computer Earnings Fund, který sbíral prostředky pronajímáním času na Mark's University 1. Brzy po zahájení projektu, v říjnu 1958, se Ferranti rozhodl zapojit. V květnu 1959 obdrželi od NDRC grant ve výši 300 000 GBP na vybudování systému, který by se vrátil z výnosů z prodeje. V určitém okamžiku tohoto procesu byl stroj přejmenován na Atlas.

Podrobný návrh byl dokončen koncem roku 1959 a pokračovala výstavba překladačů . Operační systém Supervisor však již byl pozadu. To vedlo k tomu, že David Howarth, nově najatý ve Ferranti, rozšířil tým operačního systému ze dvou na šest programátorů. V rámci toho, co je popsáno jako herkulovské úsilí, vedené neúnavným a energickým Howarthem, tým nakonec vydal supervizora skládajícího se z 35 000 řádků assemblerového jazyka, který měl podporu pro multiprogramování, aby vyřešil problém periferního zacházení.

Atlasové instalace

První Atlas byl na univerzitě vybudován v průběhu roku 1962. Harmonogram byl dále omezen plánovaným odstavením stroje Ferranti Mercury na konci prosince. Atlas tento cíl splnil a dne 7. prosince byl oficiálně uveden do provozu John Cockcroft , ředitel AEA. Tento systém měl pouze ranou verzi Supervisora ​​a jediný kompilátor byl pro Autocode . Teprve v lednu 1964 byla nainstalována finální verze Supervisor spolu s kompilátory pro ALGOL 60 a Fortran .

V polovině šedesátých let byl původní stroj nepřetržitě používán na základě časového plánu 20 hodin denně, během kterého bylo možné spustit až 1 000 programů. Čas se dělil mezi univerzitu a společnost Ferranti, která si účtovala svým zákazníkům 500 liber za hodinu. Část z nich byla vrácena do University Computer Earnings Fund. V roce 1969 se odhadovalo, že počítačový čas získaný univerzitou by stál 720 000 liber, pokud by byl pronajat na otevřeném trhu. Stroj byl odstaven dne 30. listopadu 1971.

Ferranti prodal další dvě zařízení Atlas, jedno společnému konsorciu London University a British Petroleum v roce 1963 a další společnosti Atomic Energy Research Establishment (Harwell) v prosinci 1964. Stroj AEA byl později přesunut do počítačové laboratoře Atlas v Chiltonu, pár metrů za hraničním plotem Harwellu, který jej umístil na civilní pozemky a byl tak mnohem snadněji přístupný. Tato instalace se stala největším Atlasem, který obsahoval 48 kWordů 48bitové jádrové paměti a 32 páskových jednotek. Čas byl poskytnut všem britským univerzitám. To bylo ukončeno v březnu 1974.

Titan a Atlas 2

Hlavní článek: Titan (počítač 1963)

V únoru 1962 Ferranti dal některé části stroje Atlas na Cambridgeskou univerzitu a na oplátku by je univerzita použila k vývoji levnější verze systému. Výsledkem byl stroj Titan, který byl uveden do provozu v létě roku 1963. Ferranti prodal další dva z tohoto designu pod názvem Atlas 2, jeden v roce 1963 Atomic Weapons Research Establishment (Aldermaston) a další vládě sponzorovanému Computeru. Centrum podpory designu v roce 1966.

Dědictví

Atlas byl navržen jako reakce na americké programy LARC a STRETCH. Oba nakonec porazili Atlas do oficiálního použití, LARC v roce 1961, a STRETCH několik měsíců před Atlasem. Atlas byl mnohem rychlejší než LARC, přibližně čtyřikrát, a běžel o něco pomaleji než STRETCH - Atlas přidal dvě čísla s plovoucí desetinnou čárkou za přibližně 1,59 mikrosekundy, zatímco STRETCH udělal totéž za 1,38 až 1,5 mikrosekundy. Nepokoušel se o žádný další prodej LARC a není jasné, kolik strojů STRETCH bylo nakonec vyrobeno.

Atlas byl významně překonán až v roce 1964, kdy byl dodán model CDC 6600 . CDC později uvedl, že to byl popis Muse z roku 1959, který dal CDC nápady, které významně urychlily vývoj 6600 a umožnily jeho dodání dříve, než se původně odhadovalo. To vedlo k tomu, že získal kontrakt na společnost CSIRO v Austrálii, která původně vedla jednání o koupi Atlasu.

Ferranti měl na začátku 60. let vážné finanční potíže a v roce 1963 se rozhodl prodat počítačovou divizi společnosti International Computers and Tabulators (ICT). Společnost ICT se rozhodla zaměřit na trh střední třídy pomocí řady ICT 1900 , flexibilní řady strojů založený na kanadském Ferranti-Packard 6000 .

Technický popis

Hardware

Stroj měl mnoho inovativních funkcí, ale klíčové provozní parametry byly následující (velikost obchodu se vztahuje k instalaci v Manchesteru; ostatní byly větší):

  • 48bitová velikost slova . Slovo může obsahovat jedno číslo s plovoucí desetinnou čárkou, jednu instrukci, dvě 24bitové adresy nebo celá čísla se znaménkem nebo osm 6bitových znaků.
  • Rychlý sčítač, který používal nové obvody k minimalizaci doby šíření přenosu.
  • 24bitový (2 miliony slov, 16 milionů znaků) adresní prostor, který zahrnuje obchod supervizora („posvátný“), obchod V, pevný obchod a obchod uživatele
  • 16 kB slov jádra úložiště (ekvivalent 96 kB ), obsahující prokládání lichých / sudých adres
  • 8 kB slov paměti jen pro čtení (označované jako pevné úložiště). To obsahovalo rutiny supervizora a extracode.
  • 96 tis. Slov úložiště bicích (ekv. Do 576 kB), rozdělené na čtyři bicí, ale integrované do základního úložiště pomocí virtuální paměti
  • 128 vysokorychlostních indexových registrů (řádků B), které lze použít k úpravě adresy v většinou dvojitě upravených pokynech. Adresní prostor registru také zahrnoval speciální registry, jako je adresa operandu extracode a exponent akumulátoru s plovoucí desetinnou čárkou . Tři ze 128 registrů byly registry čítačů programů : 125 bylo řízení nadřízeného (přerušení), 126 bylo řízení extracode a 127 bylo řízení uživatelem. Registr 0 vždy drží hodnotu 0.
  • Schopnost přidáním (po dobu) sofistikovaných nových periferií , jako je magnetická páska , včetně přímého přístupu do paměti (DMA) vybavení
  • Periferní ovládání prostřednictvím V-store adres ( I / O mapovaných do paměti ), přerušení a extracode rutin, čtením a zápisem speciálních kabelových adres v obchodě.
  • Asociativní paměť ( obsah adresovatelná paměť ) registrů adres stránek, která určuje, zda bylo požadované umístění virtuální paměti v úložišti jádra
  • Pokyn potrubí

Atlas nepoužíval synchronní taktovací mechanismus - byl to asynchronní procesor - měření výkonu tedy nebylo snadné, ale jako příklad:

Extrakód

Jednou z funkcí Atlasu byla „Extracode“, technika, která umožňovala implementovat složité instrukce do softwaru. Vyhrazený hardware urychlil vstup do rutiny extracode a přístup k operandu a návrat z ní; také kód rutin extracode byl uložen v ROM, ke kterému bylo možné přistupovat rychleji než do základního úložiště.

Nejvyšších deset bitů 48bitové strojové instrukce Atlas bylo operačním kódem . Pokud byl nejvýznamnější bit nastaven na nulu, jednalo se o běžnou strojovou instrukci prováděnou přímo hardwarem. Pokud byl nejvyšší bit nastaven na jednu, jednalo se o Extracode a byl implementován jako speciální druh skoku podprogramu na místo v pevném úložišti ( ROM ), jehož adresa je určena dalšími devíti bity. Bylo implementováno asi 250 extracodes, z 512 možných.

Extracodes byly takzvané softwarové přerušení nebo pasti dnes. Byly použity k volání matematických postupů, které by byly příliš neefektivní pro implementaci do hardwaru , například sine , logaritmus a druhá odmocnina . Ale asi polovina kódů byla označena jako funkce supervizora, které vyvolaly postupy operačního systému . Typickými příklady by byly „Tisk zadaného znaku na určený stream“ nebo „Číst blok 512 slov z logické pásky N“. Jediné prostředky, pomocí kterých mohl program komunikovat s nadřízeným, byly extracodes . Jiné britské stroje té doby, jako například Ferranti Orion , měly podobné mechanismy pro volání služeb svých operačních systémů.

Software

Společnost Atlas byla průkopníkem mnoha dnes běžně používaných softwarových konceptů, včetně správce Atlas , „který je mnohými považován za první rozpoznatelný moderní operační systém“.

Jeden z prvních jazyků na vysoké úrovni , který byl v Atlasu k dispozici, byl pojmenován Atlas Autocode , který byl současný s Algolem 60 a byl vytvořen speciálně pro řešení toho, co Tony Brooker považoval za některé vady v Algolu 60. Atlas nicméně podporoval Algol 60 , stejně jako Fortran a COBOL a ABL (Atlas Basic Language, symbolický vstupní jazyk blízký jazyku stroje). Jelikož se jednalo o univerzitní počítač, patronovalo jej velké množství studentské populace, která měla přístup do chráněného vývojového prostředí strojového kódu .

Několik překladačů bylo napsáno pomocí překladače překladače , který je považován za první svého typu.

Mělo také programovací jazyk s názvem SPG = System Program Generator. Za běhu mohl program SPG sestavit více programů pro sebe. Mohlo by to definovat a používat makra . Jeho proměnné byly v <lomených závorkách> a měl textový analyzátor, který dával text programu SPG podobnost s formou Backus – Naur .

Integrace hardwaru a softwaru

Atlas byl od počátku koncipován jako superpočítač, který by zahrnoval komplexní operační systém. Hardware zahrnoval specifické funkce, které usnadňovaly práci operačního systému. Například rutiny extracode a rutiny přerušení měly každý vyhrazené úložiště, registry a čítače programů; přepnutí kontextu z uživatelského režimu do režimu extracode nebo výkonného režimu nebo z režimu extracode výkonného režimu, byl tedy velmi rychlá.

Viz také

Poznámky

Reference

Citace

Bibliografie

Další čtení

  • Paralelní přidání v digitálních počítačích: nový rychlý „přenosový“ obvod , T. Kilburn, DBG Edwards, D. Aspinall, Proc. IEE část B září 1959
  • Centrální řídicí jednotka počítače „Atlas“ , FH Sumner, G. Haley, ECY Chen, Information Processing 1962, Proc. Kongres IFIP '62
  • Jednoúrovňový úložný systém , T. Kilburn, DBG Edwards, MJ Lanigan, FH Sumner, IRE Trans. Electronic Computers Duben 1962 Zpřístupněno 13. 10. 2011
  • Kilburn, T. (1. března 1961). „Manchester University Atlas Operating System Part I: Internal Organization“. Počítačový deník . 4 (3): 222–225. doi : 10,1093 / comjnl / 4.3.222 . ISSN  0010-4620 .
  • Howarth, DJ (1. března 1961). "Operační systém Manchester University Atlas Část II: Popis uživatelů" . Počítačový deník . 4 (3): 226–229. doi : 10,1093 / comjnl / 4.3.226 . ISSN  0010-4620 .
  • Vedoucí Atlasu , T. Kilburn, R .B. Payne, D .J. Howarth, dotisk z Computers — Key to Total Systems Control , Macmillan 1962
  • Systém plánování Atlas , DJ Howarth, PD Jones, MT Wyld, Comp. J. říjen 1962
  • The First Computers: History and Architectures , edited by Raúl Rojas and Ulf Hashagen, 2000, MIT Press, ISBN  0-262-18197-5
  • A History of Computing Technology , MR Williams, IEEE Computer Society Press, 1997, ISBN  0-8186-7739-2

externí odkazy