Řada IBM 700/7000 - IBM 700/7000 series
Historie sálových počítačů IBM , 1952 - současnost |
---|
Název trhu |
Architektura |
Řada IBM 700/7000 je řada velkých počítačových systémů ( sálových počítačů ), které byly vyrobeny společností IBM v 50. a na počátku 60. let 20. století. Série obsahuje několik různých nekompatibilních architektur procesorů. 700s používají logiku vakuové trubice a byly zastaralé zavedením tranzistorových 7000s. 7000s, podle pořadí, byl nakonec nahrazen System/360 , který byl oznámen v roce 1964. Nicméně 360/65, první 360 dostatečně silný, aby nahradil 7000s, byl k dispozici až v listopadu 1965. Počáteční problémy s OS/360 a vysoké náklady na převod softwaru udržovaly mnoho 7 000 let v provozu ještě několik let poté.
Architektury
Řada IBM 700/7000 má šest zcela odlišných způsobů ukládání dat a pokynů:
- První vědecké (36 / 18- bitových slov): 701 (Defense Calculator)
- Pozdější vědecké (36bitová slova, hardware s plovoucí desetinnou čárkou): 704 , 709 , 7040 , 7044 , 7090 , 7094
- Komerční ( řetězce znaků s proměnnou délkou ): 702 , 705, 7080
- Řada 1400 (řetězce znaků s proměnnou délkou): 7010
- Desetinné číslo (10místná slova): 7070 , 7072 , 7074
- Superpočítač (64bitová slova): 7030 „Stretch“
Třída 700 používá elektronky , třída 7000 je tranzistorová . Všechny stroje (jako většina ostatních počítačů té doby) používají paměť s magnetickým jádrem ; s výjimkou raných modelů 701 a 702, které původně používaly paměť CRT Williamsova trubice a později byly převedeny na paměť s magnetickým jádrem.
Problémy s kompatibilitou softwaru
Počáteční počítače byly prodávány bez softwaru. Jak se začaly objevovat operační systémy , čtyři různé mainframové architektury plus 1400 středních architektur se staly hlavním problémem IBM, protože to znamenalo, že byly vyžadovány nejméně čtyři různé programovací úsilí.
System/360 kombinuje nejlepší vlastnosti architektur řady 7000 a 1400 do jednoho designu jak pro komerční výpočetní techniku, tak pro vědecké a technické výpočty. Jeho architektura však není kompatibilní s těmi řadami 7000 a 1400, takže některé modely 360 mají volitelné funkce, které jim umožňují emulovat instrukční sady 1400 a 7000 v mikrokódu. Jedním z prodejních míst systému System/370 , nástupce modelu 360 představeného v polovině roku 1970, byla vylepšená emulace řady 1400/7000, kterou bylo možné provádět spíše pod kontrolou operačního systému než vypínat a restartovat v režimu emulace, jak bylo požadováno pro emulaci 7040/44, 7070/72/74, 7080 a 7090/94 na většině 360s.
Periferní zařízení
I když se architektury liší, stroje ve stejné třídě používají stejné technologie elektroniky a obecně používají stejná periferie. Páskové mechaniky obecně používají formát 7-track , s IBM 727 pro elektronkové stroje a 729 pro tranzistorové stroje. Jak vakuové trubice, tak většina tranzistorových modelů používají stejné čtečky karet, děrovače karet a linkové tiskárny, které byly zavedeny u modelu 701. Tyto jednotky, IBM 711 , 721 a 716, jsou založeny na technologii účetních strojů IBM a dokonce obsahují zásuvný modul ovládací panely. Jsou relativně pomalé a pro instalace řady 7000 bylo běžné, že zahrnovaly IBM 1401 s mnohem rychlejšími periferiemi, které umožňovaly provádět operace off-line z karty na pásku a z pásky na linku. Tři pozdější stroje, 7010, 7040 a 7044, převzaly periferie ze střední řady IBM 1400. Část technologie 7030 byla použita v datových kanálech a periferních zařízeních na jiných počítačích řady 7000, např. 7340 Hypertape .
První vědecká architektura (701)
Známý jako kalkulačka obrany během vývoje v laboratoři IBM Poughkeepsie, tento stroj byl oficiálně představen 7. dubna 1953 jako stroj na zpracování elektronických dat IBM 701 .
- Datové formáty
Čísla jsou buď 36 bitů nebo 18 bitů dlouhá, pouze s pevným bodem .
- Čísla s pevným bodem jsou uložena ve formátu binárních znamének/velikostí .
- Instrukční formát
Pokyny jsou 18 bitů dlouhé, jedna adresa.
- Sign (1 bit)-adresa operandu celého slova (-) nebo půl slova (+)
- Opcode (5 bitů) - 32 instrukcí
- Adresa (12 bitů)-4096 polovičních adres
Pro rozšíření paměti z 2048 na 4096 slov byla přidána 33. instrukce, která používá nejvýznamnější bit pole adresy k výběru banky. (Tato instrukce byla pravděpodobně vytvořena pomocí instrukce „No OP“, která se zdála být jedinou instrukcí s nepoužitými bity, protože původně ignorovala své pole adresy. Dokumentace k této nové instrukci však v současné době není k dispozici.)
- Registry
Registry procesorů se skládaly z:
- AC-38bitový akumulátor
- MQ-36bitový multiplikátor-kvocient
- Paměť
2048 nebo 4096-36bitová binární slova se šestibitovými znaky
Pozdější vědecká architektura (704/709/7090/7094)
36bitová vědecká architektura IBM byla použita pro různé aplikace náročné na výpočetní výkon. První stroje byly vakuové trubice 704 a 709 , následovaly tranzistorové 7090 , 7094, 7094-II a levnější 7040 a 7044. Konečným modelem byl Direct Coupled System (DCS) sestávající z 7094 propojeného s 7044, který zpracovával vstupní a výstupní operace.
- Datové formáty
Čísla jsou 36 bitů dlouhá, s pevnou i plovoucí desetinnou čárkou.
- Čísla s pevným bodem jsou uložena ve formátu binárních znamének/velikostí .
- Čísla s plovoucí desetinnou čárkou s jednoduchou přesností mají znaménko velikosti, 8bitový exponent 128 a 27bitovou velikost
- Čísla s plovoucí desetinnou čárkou s dvojitou přesností, zavedená na 7094, mají znak magnitudy, 17bitový excesor 65536 exponent a 54bitovou velikost
- Alfametické znaky jsou 6bitové BCD , zabalené šest slov.
- Instrukční formát
Základní formát instrukce je tříbitový prefix , patnáctibitový dekrement , tříbitový tag a patnáctibitová adresa . Pole prefix určuje třídu instrukce. Pole dekrementace často obsahuje okamžitý operand pro úpravu výsledků operace nebo se používá k další definici typu instrukce. Tři bity značky určují tři (sedm v 7094) indexových registrech , jejichž obsah se odečte od adresy, aby se vytvořila účinná adresa . Pole adresy obsahuje buď adresu, nebo okamžitý operand.
- Registry
Registry procesorů se skládaly z:
- AC-38bitový akumulátor
- MQ-36bitový multiplikátor-kvocient
- XR-15bitové indexové registry (tři nebo sedm)
- SI-36bitový indikátor smyslu
Registry akumulátoru (a násobitele-kvocientu) fungují ve formátu znak/velikost .
Registry rejstříku fungují pomocí doplňkového formátu dvou a při použití k úpravě adresy instrukce jsou odečteny od adresy v instrukci. Na strojích se třemi indexovými rejstříky, pokud má značka nastaveny dva nebo tři bity (tj. Vybrané více registrů), pak jsou jejich hodnoty ORed společně před odečtením. IBM 7094 se sedmi rejstříky rejstříků má režim „kompatibility“, který umožňuje nadále používat programy z dřívějších počítačů, které používaly tento trik.
Indikátory smyslu umožňují interakci s operátorem pomocí panelových spínačů a světel.
- Paměť
- 704: 4 096 nebo 8 192 nebo 32 768-36bitová binární slova se šestibitovými znaky
- 709, 7090, 7094, 7094 II, 7040, 7044: 32 768-36bitová binární slova se šestibitovými znaky
- Vstup výstup
Řady 709/7090 používají kanály pro synchronizaci dat pro vysokorychlostní vstup/výstup, jako je páska a disk. Základní 7bitové DSC, např. 7607, spouštějí vlastní jednoduché programy z počítačové paměti, která řídí přenos dat mezi pamětí a I/O zařízeními; pokročilejší 9bitová 7909 podporuje propracovanější kanálové programy. Protože zařízení pro záznam jednotek na 709x bylo tak pomalé, I/O děrné karty a vysokorychlostní tisk byly často prováděny přenosem magnetických pásek do az off-line IBM 1401 . Později byly datové kanály použity k připojení 7090 k 7040 nebo 7094 k 7044 k vytvoření systému IBM 7094/7044 Direct Coupled System (DCS) . V této konfiguraci 7044, který mohl používat rychlejší periferie řady 1400, primárně obsluhoval I/O.
Montážní program FORTRAN
Program FORTRAN Assembly Program (FAP) je assembler pro 709, 7090 a 7094 v rámci provizorních operačních systémů IBM FMS ( Fortran Monitor System ) a IBSYS . Dřívější assembler byl SCAT (SHARE Compiler-Assembler-Translator). Makra přidala do FAP společnost Bell Laboratories (BE-FAP) a konečným assemblerem 7090/7094 byl IBMAP pod IBSYS/IBJOB.
Jeho pseudooperační BSS , sloužící k rezervaci paměti, je původem běžného názvu „ sekce BSS “, který se v mnoha jazycích sestavení dnes ještě používá pro označení rozsahů vyhrazených adres paměti typu, který nemusí být uložen ve spustitelném obrazu .
Komerční architektura (702/705/7080)
IBM 702 a IBM 705 jsou podobné, a 705 mohou spustit mnoho programů 702 beze změny, ale nejsou zcela kompatibilní.
IBM 7080 je tranzistorový verze 705, s různými vylepšeními. Z důvodu zpětné kompatibility jej lze provozovat v režimu 705 I , 705 II , 705 III nebo plném 7080.
- Formát dat
Data jsou reprezentována řetězcem znaků s proměnnou délkou zakončeným značkou záznamu .
- Instrukční formát
Pět znaků: jeden znakový kód a čtyřznaková adresa - OAAAA
- Registry
- 702
- dva akumulátory (A a B) - 512 znaků
- 705
- jeden akumulátor - 256 znaků
- 14 pomocných úložných jednotek - 16 znaků
- jedna pomocná úložná jednotka - 32 znaků
- 7080
- jeden akumulátor - 256 znaků
- 30 pomocných úložných jednotek - 512 znaků
- 32 paměťových úložných jednotek - 8 znaků
- Paměť
- 702
- 2 000 až 10 000 znaků v Williamsových tubách (v krocích po 2 000 znacích)
- Rychlost cyklu znaků - 23 mikrosekund
- 705 (modely I, II nebo III)
- 20 000 nebo 40 000 nebo 80 000 znaků základní paměti
- Rychlost cyklu znaků - 17 mikrosekund nebo 9,8 mikrosekund
- 7080
- 80 000 nebo 160 000 znaků základní paměti
- Rychlost cyklu znaků - 2,18 mikrosekundy
- Vstup výstup
705 a základní 7080 používají kanály se 7bitovým rozhraním. 7080 může být vybaven 7908 datovými kanály pro připojení rychlejších zařízení pomocí 9bitového rozhraní.
Architektura řady 1400 (7010)
Komerční architektura 700/7000 inspirovala velmi úspěšnou řadu středně velkých obchodních počítačů IBM 1400 . Na druhé straně IBM později představila mainframovou verzi IBM 1410 s názvem IBM 7010.
- Formát dat
- Data jsou reprezentována řetězcem znaků s proměnnou délkou zakončeným slovní značkou .
- Instrukční formát
- Variabilní délka: 1, 2, 6, 7, 11 nebo 12 znaků.
- Registry
Žádné, všechny instrukce fungovaly na paměti. Patnáct pětimístných polí v pevných umístěních v nízké paměti však lze považovat za indexové registry, jejichž hodnoty lze přidat na adresu uvedenou v instrukci. Také některé interní registry, které by byly dnes neviditelné, jako jsou adresy aktuálně zpracovávaných znaků, jsou vystaveny programátoru.
- Paměť
- 100 000 znaků
Desetinná architektura (7070/7072/7074)
IBM 7070 , IBM 7072 , a IBM 7074 jsou desetina, s pevnou délkou slova stroje. Používají desetimístné slovo jako menší a starší IBM 650 , ale nejsou instrukční sadou kompatibilní s 650.
- Formát dat
- Délka slova - 10 desetinných míst plus
- Kódování číslic -kód dva z pěti
- Plovoucí desetinná čárka-volitelně, s dvouciferným exponentem
- Tři znaky pro každé slovo - plus, mínus a alfa
- Plus a mínus označují 10místné číselné hodnoty
- Alfa označuje pět znaků textu kódovaných dvojicemi číslic. 61 = A, 91 = 1.
- Instrukční formát
- Všechny pokyny používají jedno slovo
- Dvouciferný operační kód (včetně znaku, pouze plus nebo mínus)
- Dvouciferný rejstříkový rejstřík
- Dvouciferné ovládání pole-umožňuje výběr sad číslic, posun vlevo nebo vpravo
- Čtyřmístná adresa
- Registry
- Všechny registry používají jedno slovo a lze je také adresovat jako paměť.
- Akumulátory - tři (adresy 9991, 9992 a 9993 - standardní; 99991, 99992 a 99993 - rozšířené 7074)
- Programový registr - jeden (adresa 9995 - standardní; 99995 - rozšířená 7074)
- Adresovatelné pouze z konzoly. Ukládá aktuální instrukce.
- Počítadlo instrukcí - jedna (adresa 9999 - standardní; 99999 - rozšířená 7074)
- Adresovatelné pouze z konzoly
- Rejstříkové registry-99 (adresy 0001-0099)
- Paměť
- 5 000 až 9 990 slov (standardní)
- 15 000 až 30 000 slov (rozšířeno 7074)
- Doba přístupu - 6 mikrosekund (7070/7072), 4 mikrosekundy (7074)
- Přidat čas - 72 mikrosekund (7070), 12 mikrosekund (7072), 10 mikrosekund (7074)
- Vstup výstup
707x používá kanály se 7bitovým rozhraním. Modely 7070 a 7074 mohou být vybaveny 7907 datovými kanály pro připojení rychlejších zařízení pomocí 9bitového rozhraní.
Časová osa
rok | kategorie | logika | Paměť | |||
---|---|---|---|---|---|---|
desetinný | komerční | vědecký | superpočítač | |||
1952 | IBM 701 | vakuové trubky | Williamsovy trubice | |||
1953 | IBM 702 | |||||
1954 | IBM 705 | IBM 704 | jádrová paměť | |||
1958 | IBM 709 | |||||
IBM 7070 | tranzistory | |||||
1959 | IBM 7090 | |||||
1960 | IBM 7074 | |||||
1961 | IBM 7072 | IBM 7080 | IBM 7030 | |||
1962 | IBM 7010 | IBM 7094 | ||||
1963 |
IBM 7040 IBM 7044 |
|||||
1964 | IBM 7094 II |
IBM 7074 byl používán americkou Internal Revenue Service v roce 1962.
Systém akvizice dat IBM 7700 není členem řady IBM 7000, a to navzdory svému číslu a datu oznámení 2. prosince 1963.
Výkon
Všechny stroje řady 700 a 7000 předcházejí standardním nástrojům pro měření výkonu, jako jsou benchmarky Whetstone (1972), Dhrystone (1984), LINPACK (1979) nebo Livermore loops (1986).
V níže uvedené tabulce udávají měření Gibson a Knight rychlost, kde vyšší čísla jsou lepší; měření TRIDIA hlásí čas, kde nižší čísla jsou lepší.
Modelka | Gibson mix KIPS |
Knight Index vědecký |
Program TRIDIA (FORTRAN) (sekundy) |
---|---|---|---|
IBM 705 m1,2 | 0,50 | ||
IBM 705 m3 | 0,38 | ||
IBM 709 | 21 | ||
IBM 7030 | 372 | 15.58 | |
IBM 7040 | 148 | ||
IBM 7044 | 109 | 74 | |
IBM 7090 | 139 | 66 | |
IBM 7094 | 176 | 31,35 | |
IBM 7094 II | 257 | 217 | 16.50 |
Viz také
Poznámky
Reference
externí odkazy
- Rodokmen IBM Mainframe
- Architektura raných počítačů IBM (PDF)
- C Gordon Bell, Počítačové struktury: Čtení a příklady , McGraw-Hill, 1971; část 6, oddíl 1, „Sekvence IBM 701-7094 II, rodina evoluce“ , ISBN 0-07-004357-4
- IBM 705
- IBM 7030 Stretch
- IBM 7070
- IBM 7094
- Architektura IBM 7090/94
- Stránka FAP Jacka Harpera
- Zrození nežádoucího počítače IBM, Bob Bemer