Войти
| Developer | English Electric |
|---|---|
| Производитель | English Electric |
| Generation | 2 |
| Дата выпуска | 1964 г.; 56 лет назад (1964 г.) |
| Отгружены блоки | 29 |
| Операционная система | Директор по разделению времени, EGDON, Eldon 2 |
| ЦП | Трансформаторная связь диодно-транзисторная логика, построенная из германия диодов, около 20000 транзисторов и около 2000 тороидных импульсных трансформаторов (магнитных усилителей ) @ 1 МГц |
| Память | 32К слов 48-битной памяти ядра (192 Кбайт) |
| Масса | 5,2 коротких тонны (4,7 т) |
KDF9 был ранним британским компьютером, спроектированным и построенным English Electric (который в 1968 году был объединен с International Computers Ограниченный (ICL)). Первая машина была введена в эксплуатацию в 1964 году, а последняя из 29 машин была списана в 1980 году в Национальной физической лаборатории. KDF9 был разработан и почти полностью использовался в областях математической и научной обработки - в 1967 году девять из них использовались в британских университетах и технических колледжах. KDF8, разрабатываемый параллельно, был нацелен на коммерческую обработку рабочих нагрузок.
KDF9 был ранним примером машины, которая напрямую поддерживала мультипрограммирование, используя смещения в своей основной памяти для разделения программ на отдельные виртуальные адресные пространства. Для платформы было разработано несколько операционных систем, включая те, которые обеспечивали полностью интерактивное использование через машины PDP-8, действующие как интеллектуальные терминальные серверы. Было доступно несколько компиляторов, в частности, компиляторы проверки и глобальной оптимизации для Algol 60.
Логические схемы KDF9 были полностью твердотельными. В KDF9 использовалась трансформаторная диодно-транзисторная логика, построенная из германиевых диодов, около 20 000 транзисторов и около 2 000 тороидальных импульсных трансформаторов (магнитных усилителей ). Они работали с тактовой частотой 1 МГц, которая доставляла два импульса по 250 нс, разделенных интервалом 500 нс, в каждом тактовом цикле. Максимальная конфигурация включала 32К слов 48-битного хранилища (192 Кбайт) с временем цикла 6 микросекунд. Каждое слово может содержать 48-битное целое число или число с плавающей запятой, два 24-битных целых числа или числа с плавающей запятой, шесть 8-битных инструкций слогов или восемь 6-битных символы. Также предусматривалась эффективная обработка двухсловных (96-битных) чисел как в целочисленном, так и в формате с плавающей запятой. Однако не было возможности для байтовой или символьной адресации, так что нечисловая работа страдала от сравнения. Его стандартный набор символов был версией кода на бумажной ленте Friden Flexowriter, который был ориентирован на Алгол 60 и включал необычные символы, такие как нижний индекс Алгола 10. Однако каждый другой тип устройства ввода-вывода реализовывал свои собственные подмножество этого. Например, не каждый символ, который можно было прочитать с бумажной ленты, можно было успешно напечатать.
В архитектуре ЦП было три набора регистров. Гнездо представляло собой стек арифметических регистров глубиной из 16 выталкиваемых вниз, а SJNS (хранилище вложенных переходов подпрограмм) представлял собой похожий стек адресов возврата. Q Store представляет собой набор из 16 индексных регистров, каждый из 48 бит разделен на части счетчика (C), увеличения (I) и модификатора (M) по 16 бит в каждой. Флаги в инструкции обращения к памяти указывают, должен ли адрес быть изменен M-частью Q Store, и, если да, следует ли уменьшать C-часть на 1, а M-часть увеличивать на содержимое I. Это сделало кодирование счетных петель очень эффективным. Три дополнительных уровня Nest и один дополнительный уровень SJNS были зарезервированы для Director, операционной системы, что позволяет обрабатывать прерывания по короткому пути без явного сохранения и восстановления регистров. В результате накладные расходы на прерывание составили всего 3 такта.
Инструкции состояли из 1, 2 или 3 слогов. Большая часть арифметики выполнялась в верхней части Nest и использовала нулевой адрес, односложные инструкции, хотя адресная арифметика и обновление индекса обрабатывались отдельно в хранилище Q. Q Обработка хранилища и некоторые инструкции обращения к памяти используют 2 слога. Команды обращения к памяти с 16-битным адресным смещением, большинство инструкций перехода и 16-битные инструкции буквальной загрузки используют 3 слога.
Плотное кодирование инструкций и интенсивное использование наборов регистров означало, что для общих научных кодов, таких как скалярное произведение и полиномиальные внутренние циклы, требовалось относительно небольшое количество обращений к хранилищу. Это во многом компенсировало относительно низкое время цикла ядра, давая KDF9 примерно треть скорости его гораздо более известного, но в 8 раз более дорогого и гораздо менее коммерчески успешного современника Manchester / Ferranti Atlas Computer.
KDF9 была одной из первых систем мультипрограммирования с полной аппаратной защитой. Одновременно можно запускать до четырех программ под управлением элегантно простой операционной системы, Timesharing Director, каждая из которых ограничена своей основной областью регистрами BA (базовый адрес) и NOL (количество местоположений). Каждая программа имела свой собственный набор регистров стека и Q-хранилища, которые активировались при отправке этой программы, поэтому переключение контекста было очень эффективным.
Каждая программа могла напрямую управлять аппаратными устройствами ввода-вывода, но была ограничена аппаратными проверками теми, которые назначил ей директор. Любая попытка использовать незанятое устройство вызвала прерывание из-за ошибки. Подобное прерывание возникло в результате переполнения (или опорожнения) Nest или SJNS или попытки доступа к хранилищу по адресу, указанному выше в регистре NOL. Несколько отличалось прерывание Lock-Out, которое возникло в результате попытки доступа к области хранилища, которая в данный момент использовалась устройством ввода-вывода, так что было аппаратное взаимное исключение доступа к буферам DMA. Когда программа блокируется из-за блокировки или добровольно ожидает завершения передачи ввода-вывода, она прерывается, и Director переключается на программу с наивысшим приоритетом, которая сама не была заблокирована. Когда блокировка сброшена или ожидаемая передача завершена, и ответственная программа имела более высокий приоритет, чем текущая программа, блок управления вводом-выводом (IOC) прерывается, чтобы разрешить немедленное переключение контекста. IOC также обеспечил предотвращение инверсии приоритета, при которой программа с высоким приоритетом ожидает, пока устройство будет занято программой с более низким приоритетом, запрашивая в этом случае отдельное прерывание.
Более поздние операционные системы, включая Eldon 2 в Университете Лидса и COTAN, разработанные UKAEA Culham Laboratories в сотрудничестве с Университетом Глазго, были полностью интерактивными системами с множественным доступом с PDP-8 передние концы для обработки терминалов.
Компиляторы Kidsgrove и Whetstone Algol 60 были одними из первых в своем классе. Компилятор Kidsgrove сделал упор на оптимизацию; компилятор Whetstone создал интерпретируемый объектный код, предназначенный для отладки. Именно с помощью инструментов последнего Брайан Вичманн получил статистику поведения программы, которая привела к эталонному тесту Whetstone для научных вычислений, который, в свою очередь, вдохновил эталонный тест Dhrystone для нечисловых рабочих нагрузок.
Порядки машинных кодов были записаны в форме восьмеричной, официально названной восьмеричной слоговой (также известной как 'slob-octal' или ' неряшливость,). Он представлял 8 бит с тремя восьмеричными цифрами, но первая цифра представляла только два наиболее значимых бита, а остальные две оставшиеся группы по три бита в каждой. Хотя слово «byte » было придумано разработчиками IBM 7030 Stretch для группы из восьми бит, оно еще не было хорошо известно, и Компания English Electric использовала слово «syllable » для обозначения того, что сейчас называется байтом.
В компании English Electric, ее предшественник, DEUCE, имел широко используемую матричную схему, основанную на GIP (General Interpretive Program). Ненадежность клапанных машин привела к включению механизма проверки суммы для обнаружения ошибок в матричных операциях. Схема использовала блочную плавающую точку с использованием арифметического оборудования с фиксированной точкой, в котором проверки суммы были точными. Однако, когда соответствующая схема была реализована в KDF9, она использовала плавающую точку, новую концепцию, которая имела лишь ограниченный математический анализ. Вскоре стало ясно, что чеки сумм больше не точны, и был создан проект в попытке предоставить пригодный для использования чек. (В плавающей запятой (A + B) + C не обязательно совпадает с A + (B + C), т. Е. Операция + не ассоциативна.) Однако вскоре было обнаружено, что частота ошибок с транзисторными машинами не является определяющей. выпуск; они либо работали правильно, либо не работали вообще. Следовательно, идея проверки суммы была оставлена. Первоначальный матричный пакет оказался очень полезным инструментом для тестирования системы, поскольку он мог производить длительные проверки производительности задолго до того, как были разработаны более формальные тестовые пакеты.
KDF9 разрабатывался как проект KD9 (Kidsgrove Development 9), и буква «F» в его обозначении была добавлена тогдашним председателем после долгого и утомительного обсуждения того, как назвать машину при запуске… Меня не волнует, назовете ли вы это F- ". См. Также KDF8 для параллельной разработки и использования коммерчески ориентированного компьютера.)
Операционная система Egdon была названа так, потому что собиралась UKAEA Уинфрит : в книге Томаса Харди «Возвращение туземца» Уинфрит Хит называется Эгдон Хит. Их Фортран назывался Эгтран. Элдон был назван так потому, что компьютер Университета Лидса находился в переоборудованной часовне Элдона.
Машина весила более 10 300 фунтов (5,2 коротких тонны; 4,7 т). Пульт управления с пишущей машинкой 300 фунтов (136 кг), основным магазином и блоком управления вводом / выводом 3500 (1587 кг), арифметическим и основным блоком управления 3500 (1587 кг), блоком питания 3000 (1360 кг)
