Řada IBM 700/7000 - IBM 700/7000 series

Mainframe IBM 704 na NACA v roce 1957

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)

Konzole operátora IBM 701

Instalace IBM 704

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)

IBM 7090's v NASA's Project Mercury, 1962

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

Logický modul vakuové trubice z počítače IBM řady 700.

Transistorizovaná karta IBM Standard Modular System (SMS) používaná v řadě 7000.

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

IBM 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 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
rok	desetinný	komerční	vědecký	superpočítač	logika	Paměť
1952			IBM 701		vakuové trubky	Williamsovy trubice
1953		IBM 702				Williamsovy trubice
1954		IBM 705	IBM 704			jádrová paměť
1958			IBM 709
1958	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

Languages

In other projects