Манчестерские компьютеры

редактировать

Серия из семи высоких металлических стоек, заполненных электронным оборудованием, стоящих перед кирпичной стеной. Знаки над каждой стойкой описывают функции, выполняемые содержащейся в них электроникой. Трое посетителей читают с информационных стендов слева от изображения. Копия манчестерского младенца в Музее науки и промышленности в Манчестере

В Манчестере компьютеры были инновационная серией из предоплаченных программ электронных вычислительных машин, разработанных в течение 30-летнего периода между 1947 и 1977 годом небольшой группой в Университете Манчестера, под руководством Тома Килберна. Среди них был первый в мире компьютер с хранимой программой, первый в мире транзисторный компьютер и самый быстрый компьютер в мире на момент его открытия в 1962 году.

Проект начался с двух целей: доказать практичность трубки Вильямса, ранней формы компьютерной памяти, основанной на стандартных электронно-лучевых трубках (ЭЛТ); и сконструировать машину, которую можно было бы использовать для исследования того, как компьютеры могут помочь в решении математических задач. Первый из серии, Manchester Baby, запустил свою первую программу 21 июня 1948 года. Поскольку первый в мире компьютер с хранимой программой, Baby и Manchester Mark 1, разработанный на его основе, быстро привлек внимание правительства Соединенного Королевства. который заключил контракт с электротехнической фирмой Ferranti на производство коммерческой версии. Получившаяся в результате машина, Ferranti Mark 1, была первым в мире коммерчески доступным компьютером общего назначения.

Сотрудничество с Ферранти в конечном итоге привело к промышленному партнерству с компьютерной компанией ICL, которая использовала многие идеи, разработанные в университете, в частности, при разработке своих компьютеров серии 2900 в 1970-х годах.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Манчестер Бэби
  • 2 Манчестер Марк 1
  • 3 Мег и Меркурий
  • 4 Транзисторный компьютер
  • 5 Муза и Атлас
  • 6 MU5
  • 7 MU6
  • 8 SpiNNaker
  • 9 Резюме
  • 10 Ссылки
  • 11 Примечания

Манчестер Бэби

Основная статья: Манчестер Бэби

Манчестер Ребенок был разработан в качестве тест-кровать для трубы Williams, ранней формой компьютерной памяти, а не в качестве практического компьютера. Работа над машиной началась в 1947 году, и 21 июня 1948 года компьютер успешно выполнил свою первую программу, состоящую из 17 инструкций, написанных для нахождения наивысшего правильного множителя 2 18 (262 144) путем перебора всех целых чисел от 2 18 - 1 вниз. Программа работала 52 минуты, прежде чем выдала правильный ответ - 131 072 человека.

Ребенок был 17 футов (5,2 м) в длину, 7 футов 4 дюйма (2,24 м) в высоту и весил почти 1  тонну. Он содержал 550  термоэмиссионных клапанов  - 300  диодов и 250  пентодов  - и имел потребляемую мощность 3,5 киловатт. О его успешной работе сообщалось в письме в журнал Nature, опубликованном в сентябре 1948 года, что сделало его первым в мире компьютером с хранимой программой. Он быстро превратился в более практичную машину Manchester Mark 1.

Манчестер Марк 1

Основная статья: Манчестер Марк 1

Разработка Manchester Mark 1 началась в августе 1948 года с первоначальной целью предоставить университету более реалистичное вычислительное оборудование. В октябре 1948 года главный ученый правительства Великобритании Бен Локспайзер получил демонстрацию прототипа и был настолько впечатлен, что сразу же подписал государственный контракт с местной фирмой Ferranti на производство коммерческой версии машины Ferranti Mark 1.

Были произведены две версии Manchester Mark 1, первая из которых, промежуточная версия, была введена в эксплуатацию к апрелю 1949 года. Машина Final Specification, которая полностью работала к октябрю 1949 года, содержала 4050 клапанов и имела потребляемую мощность 25 киловатт. Возможно, самым значительным нововведением Manchester Mark 1 было включение индексных регистров, что является обычным явлением на современных компьютерах.

Мэг и Меркурий

В результате опыта, полученного с помощью Mark 1, разработчики пришли к выводу, что компьютеры будут использоваться больше в научных целях, чем в чистой математике. Поэтому они приступили к разработке новой машины, которая будет включать в себя модуль с плавающей запятой ; Работа началась в 1951 году. Получившаяся машина, первая программа которой была запущена в мае 1954 года, была известна как Мэг, или мегацикловая машина. Он был меньше и проще, чем Mark 1, а также быстрее решал математические задачи. Ферранти произвел коммерческую версию, продаваемую как Ferranti Mercury, в которой лампы Williams были заменены более надежной основной памятью.

Транзисторный компьютер

Работа над созданием меньшего и более дешевого компьютера началась в 1952 году параллельно с продолжающейся разработкой Мэг. Двое из команды Килберна, Ричард Гримсдейл и Д.К. Уэбб, получили задание спроектировать и построить машину, использующую недавно разработанные транзисторы вместо вентилей. Изначально единственными доступными устройствами были германиевые транзисторы с точечным контактом, менее надежные, чем клапаны, которые они заменяли, но которые потребляли гораздо меньше энергии.

Было выпущено две версии машины. Первый был первым в мире транзисторным компьютером, прототипом, который был введен в действие 16 ноября 1953 года. « 48-битная машина использовала 92 точечных транзистора и 550 диодов». Вторая версия была завершена в апреле 1955 года. Версия 1955 года использовала 250 переходных транзисторов, 1300 твердотельных диодов и имела потребляемую мощность 150 Вт. Однако машина использовала клапаны для генерации тактовых сигналов 125 кГц и в схемах для чтения и записи в свою память магнитного барабана, поэтому это был не первый полностью транзисторный компьютер, отличием, который достался Harwell CADET в 1955 году.

Проблемы с надежностью ранних партий транзисторов означали, что среднее время наработки на отказ машины составляло около 90 минут, что улучшилось, когда стали доступны более надежные переходные транзисторы. Конструкция транзисторного компьютера была принята местной инженерной фирмой Metropolitan-Vickers в их Metrovick 950, в котором все схемы были модифицированы для использования переходных транзисторов. Было построено шесть Metrovick 950, первый из которых был построен в 1956 году. Они были успешно развернуты в различных подразделениях компании и использовались около пяти лет.

Муза и Атлас

Основная статья: Атлас (компьютер)

Разработка MUSE - название, происходящее от « микросекундного двигателя» - началась в университете в 1956 году. Целью было создание компьютера, который мог бы работать со скоростью обработки, приближающейся к одной микросекунде на инструкцию, или одному миллиону инструкций в секунду. Mu (или µ) - это префикс в СИ и других системах единиц, обозначающий коэффициент 10 −6 (одна миллионная).

В конце 1958 года Ферранти согласился сотрудничать с Манчестерским университетом в этом проекте, и вскоре компьютер был переименован в Atlas, а совместное предприятие находилось под контролем Тома Килберна. Первый Атлас был официально введен в эксплуатацию 7 декабря 1962 года и в то время считался самым мощным компьютером в мире, эквивалентным четырем IBM 7094. Было сказано, что всякий раз, когда Atlas отключался, половина компьютерных мощностей Великобритании терялась. Для выполнения самых быстрых инструкций потребовалось 1,59 микросекунды, а использование виртуальной памяти и разбиения на страницы позволяло каждому одновременному пользователю иметь доступное пространство для хранения до одного миллиона слов. Компания Atlas является пионером многих концепций аппаратного и программного обеспечения, которые все еще широко используются сегодня, включая Atlas Supervisor, «который многие считают первой узнаваемой современной операционной системой».

Были построены еще две машины: одна для совместного консорциума British Petroleum / Лондонского университета, а другая - для компьютерной лаборатории Атлас в Чилтоне около Оксфорда. Производная система была создана Ферранти для Кембриджского университета, названная Titan или Atlas 2, которая имела другую организацию памяти и работала под управлением операционной системы с разделением времени, разработанной Кембриджской компьютерной лабораторией.

Атлас Манчестерского университета был выведен из эксплуатации в 1971 году, но последний находился в эксплуатации до 1974 года. Части Атласа Чилтона хранятся в Национальных музеях Шотландии в Эдинбурге.

MU5

Более полную статью о MU5 можно найти на вики по истории инженерии и технологий.

Предварительное предложение о преемнике Atlas было представлено на конференции IFIP 1968 года в Эдинбурге, хотя работа над проектом и переговоры с ICT (в которых участвовал Ферранти), направленные на получение их помощи и поддержки, начались в 1966 году., позже получивший название MU5, задумывался как лучшая машина в линейке машин и в 20 раз быстрее, чем Atlas.

В 1968 году Научно-исследовательский совет (SRC) предоставил Манчестерскому университету пятилетний грант в размере 630 466 фунтов стерлингов (что эквивалентно 9,94 миллионам фунтов стерлингов в 2019 году) на разработку машины и ИКТ, которая позже стала ICL, предоставила университету свои производственные мощности. В том году к проектированию была привлечена группа из 20 человек: 11 сотрудников Департамента компьютерных наук, 5 прикомандированных сотрудников по ИКТ и 4 сотрудников, обслуживаемых SRC. Пик укомплектованности персоналом пришелся на 1971 год, когда их количество, включая студентов-исследователей, возросло до 60.

Наиболее важными нововведениями процессора MU5 были набор команд и использование ассоциативной памяти для ускорения доступа к операндам и командам. Набор команд был разработан, чтобы позволить компиляторам генерировать эффективный объектный код, чтобы обеспечить конвейерную организацию процессора и предоставить информацию аппаратному обеспечению о природе операндов, чтобы обеспечить их оптимальную буферизацию. Именованные таким образом переменные буферизовались отдельно от элементов массива, доступ к которым осуществлялся посредством именованных дескрипторов. Каждый дескриптор включал в себя длину массива, которая могла использоваться в инструкциях по обработке строк или для обеспечения возможности аппаратной проверки границ массива. Механизм предварительной выборки инструкций использовал трассировку ассоциативного перехода для прогнозирования результата предстоящих переходов.

Операционная система MU5 MUSS была разработана с учетом высокой адаптируемости и была перенесена на различные процессоры в Манчестере и других странах. В завершенной системе MU5 три процессора (сам MU5, ICL 1905E и PDP-11 ), а также ряд запоминающих устройств и другие устройства были соединены между собой высокоскоростным обменом. На всех трех процессорах была установлена ​​версия MUSS. MUSS также включает компиляторы для различных языков и пакеты среды выполнения для поддержки скомпилированного кода. Он был структурирован как небольшое ядро, реализующее произвольный набор виртуальных машин, аналогичный соответствующему набору процессоров. Код MUSS появлялся в общих сегментах, которые составляли часть виртуального адресного пространства каждой виртуальной машины.

MU5 был полностью готов к работе к октябрю 1974 года, что совпало с объявлением ICL о том, что она работает над разработкой новой линейки компьютеров - серии 2900. В частности, ICL 2980, впервые поставленный в июне 1975 года, во многом обязан дизайну MU5. MU5 оставался в эксплуатации в университете до 1982 года.

MU6

Когда MU5 был полностью введен в эксплуатацию, был начат новый проект по созданию его преемника, MU6. MU6 был задуман как ряд процессоров: MU6P, усовершенствованная микропроцессорная архитектура, предназначенная для использования в качестве персонального компьютера, MU6-G, высокопроизводительная машина для общих или научных приложений и MU6V, система параллельной векторной обработки. Прототип модели MU6V, основанный на 68000 микропроцессоров с векторными порядками, эмулированными как «экстракоды», был сконструирован и испытан, но дальнейшее развитие дальше этого не производилось. MU6-G был построен на грант SRC и успешно работал в качестве обслуживающей машины в Департаменте с 1982 по 1987 год с использованием операционной системы MUSS, разработанной в рамках проекта MU5.

Спинакер

Основная статья: SpiNNaker

SpiNNaker: Spiking Neural Network Architecture - это массивно-параллельная, многоядерная суперкомпьютерная архитектура, разработанная Стивом Фербером из Исследовательской группы передовых процессорных технологий (APT) Манчестерского университета. Построенный в 2019 году, он состоит из 57600 процессоров ARM9 (в частности, ARM968), каждый из которых имеет 18 ядер и 128 МБ мобильной памяти DDR SDRAM, всего 1 036 800 ядер и более 7 ТБ оперативной памяти. Вычислительная платформа основана на нейронных сетях с импульсами, полезными для моделирования человеческого мозга (см. Human Brain Project ).

Резюме

Хронология развития
Год Прототип университета Год Коммерческий компьютер
1948 г. Manchester Baby, который превратился в Manchester Mark 1 1951 г. Ферранти Марк 1
1953 г. Транзисторный компьютер 1956 г. Метровик 950
1954 г. Манчестер Марк II, он же "Мэг" 1957 г. Ферранти Меркьюри
1959 г. Муза 1962 г. Ферранти Атлас, Титан
1974 г. MU5 1974 г. ICL 2900 серии

использованная литература

Примечания

Последняя правка сделана 2024-01-01 05:20:49
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте