Манчестерские компьютеры

Манчестерские компьютеры — серия инновационных электронных компьютеров с хранимой в памяти программой, которая разрабатывалась в течение 30-летнего периода с 1947 по 1977 годы небольшой командой инженеров и учёных Манчестерского университета под руководством Тома Килберна. В серию входят первый в мире компьютер с хранимой в памяти программой, первый транзисторный компьютер, а также самый быстрый компьютер в мире на момент его запуска в 1962 году.

Проект имел две цели: доказать практическую применимость трубок Вильямса — ранней формы оперативного запоминающего устройства, основанного на стандартных электронно-лучевых трубках, и провести исследования того, как компьютеры могут помочь в решении математических задач. Первый компьютер из серии — Манчестерская малая экспериментальная машина (SSEM) — выполнил свою первую программу 21 июня 1948 года. SSEM, будучи самым первым в мире компьютером с хранимой в памяти программой, как и Манчестерский компьютер Марк I, созданный на его основе, быстро привлёк внимание британского правительства, которое наняло компанию Ferranti для создания коммерческих копий этих компьютеров. В результате компьютер Ferranti Mark 1 стал первым в мире коммерческим компьютером, предназначенным для решения задач общего назначения.

Сотрудничество с компанией Ferranti привело в итоге к партнёрству с компьютерной компанией ICL, которая применила на практике множество идей, разработанных в Университете, в частности, в серии компьютеров «Серия 2900», продававшихся в 70-х годах.

Манчестерская малая экспериментальная машина (SSEM)

Манчестерская малая экспериментальная машина (англ. Manchester Small-Scale Experimental Machine, сокр. SSEM), которую шутливо называли «Малыш» (Baby), создавалась скорее как стенд для испытания трубок Вильямса — ранней формы оперативной памяти, чем как реальный компьютер для практического применения. Работа над машиной началась в 1947 году, а 21 июня 1948 года компьютер успешно выполнил свою первую программу, состоявшую из 17 команд и вычислявшую делитель числа 218 (262 144) путём перебора всех целых чисел от (218 — 1) до 0. Программа проработала 52 минуты и выдала правильный результат — 131 072.

Габариты SSEM составляли 5,20 м в длину и 2,24 м в высоту, масса — 1 тонну. В машине использовалось 550 ламп — 300 диодов и 250 пентодов, а потребляемая мощность составляла 3,5 киловатта. Успех работы над компьютером был отражён в письме, направленном в журнал Nature, которое было опубликовано в сентябре 1948 года. Очень быстро макетная машина была переделана в более практичную модель — Манчестерский Марк I.

Манчестерский Марк I

Работа над Манчестерским компьютером Марк I началась в августе 1948 года с целью обеспечить Университет полноценным вычислительным прибором. В октябре 1948 года прототип был продемонстрирован Главному научному советнику (Chief Scientist) Правительства Великобритании Бену Локспезеру (Ben Lockspeiser), который был так впечатлён, что немедленно инициировал правительственный контракт с местной компанией Ferranti на постройку коммерческой версии этого компьютера, которая получила название Ferranti Mark 1.

Было создано две версии Марк I: первая, которая называлась «Промежуточная версия» (Intermediary Version), вступила в строй в апреле 1949 года. «Окончательня версия» (Final Specification) заработала в октябре 1949 года. В ней использовалось 4050 ламп, а потребляемая мощность составляла 25 киловатт. Пожалуй, главным новшеством в Марк I было использование индексных регистров, которые сейчас используются во всех современных компьютерах.

Meg и Mercury

На основе опыта, полученного при создании Марк I, команда разработчиков пришла к заключению, что компьютеры будут больше использоваться для научных целей, чем для чисто математических вычислений. Как следствие, они приступили к разработке новой машины, в которой планировался блок операций с вещественными числами. Работа над машиной, получившей название Meg (от слова «мегацикл»), началась в 1951 году и была закончена в мае 1954 года. Машина была меньше и проще, чем Марк 1, а также работала быстрее. Компания Ferranti на основе этой модели создала коммерческий компьютер Ferranti Mercury, в котором трубки Вильямса были заменены на более надёжную память на магнитных сердечниках.

Первые транзисторные компьютеры

Работы по созданию ещё более компактного и дешёвого компьютера начались в 1952 и велись параллельно с работами над компьютером Meg. Двое инженеров из команды Килбурна — Р. Гримсдейл (R. L. Grimsdale) и Д. Уэбб (D. C. Webb) — получили задание разработать и создать машину, используя вместо вакуумных ламп только что появившиеся транзисторы. Поначалу в машине использовались германиевые точечные транзисторы, которые в то время были менее надёжными, чем электронные лампы, но потребляли намного меньше мощности.

Было создано две версии транзисторного компьютера. Первая, заработавшая в ноябре 1953 года, является самым первым в мире транзисторным компьютером. Вторая версия была закончена в апреле 1955 года. Эта версия использовала 200 транзисторов и 1300 полупроводниковых диодов и потребляла 150 Вт электроэнергии. Однако в машине всё же использовались электронные лампы для генератора тактовой частоты 125 кГц, а также в цепях чтения и записи данных на магнитный барабан, так что это не был полностью транзисторный компьютер, это звание принадлежит компьютеру Harwell CADET, созданному в 1955 году.

Проблемы с надёжностью первых партий транзисторов привели к тому, что среднее время работы машины до отказа составляло около 90 минут. Этот недостаток удалось устранить с появлением плоскостных транзисторов. Конструкция транзисторного компьютера была использована местной компанией Metropolitan-Vickers в компьютерах Metrovick 950. В этих компьютерах во всех цепях использовались уже плоскостные транзисторы. Было построено шесть компьютеров Metrovick 950, первый — в 1956 году. Они успешно работали в различных отделах компании в течение пяти лет.

Muse и Atlas

Работа над компьютером MUSE (от слова «микросекунда») началась в 1956 году. Целью было создать компьютер, который бы работал со скоростью выполнения 1 операции за 1 микросекунду, то есть 1 миллион инструкций в секунду. «Мю» (символ µ) — это префикс в стандартной системе СИ, обозначающий величину 10−6 (одна миллионная).

В конце 1958 года к проекту подключилась компания Ferranti, и компьютер вскоре был переименован в «Atlas». Atlas официально был введён в строй 7 декабря 1962 года и являлся на тот момент самым быстрым компьютером в мире, по мощности соответствуя четырём компьютерам IBM 7094. Ходила даже такая шутка, что всякий раз, когда Atlas выключали, Великобритания теряла половину вычислительных мощностей страны. Самая короткая инструкция выполнялась компьютером за 1,59 микросекунды, в машине использовались технологии виртуальной памяти и подкачки страниц, благодаря чему каждому из пользователей, работавших с компьютером, был доступен объём памяти в 1 миллион машинных слов. В Atlas’е впервые были использованы многие аппаратные и программные решения, например программа Atlas Supervisor, которая «считается многими самой первой операционной системой в истории».

Позднее были построены две производные машины: одна для консорциума компании British Petroleum и Лондонского университета, а вторая — для лаборатории Atlas Computer Laboratory в г. Чилтон близ Оксфорда. Компания Ferranti также построила коммерческую версию компьютера Atlas для Кембриджского университета под названием Tital (или Atlas 2), где использовалась другая организация памяти, а сама машина работала под управлением операционной системы с разделением времени, разработанной в лаборатории Cambridge Computer Laboratory.

Сам же Манчестерский Atlas завершил свою работу в 1971, но его продолжали использовать время от времени до 1974 года. Некоторые детали компьютера Atlas, созданного для г. Чилтон, сейчас представлены в Национальном музее Шотландии в г. Эдинбург.

MU5

Работа над компьютером MU5 началась в 1966 году. Машина должна была работать в 20 раз быстрее, чем компьютер Atlas, и исполнять откомпиллированные программы, а не машинный код, набранный вручную. Главный вклад в высокую производительность MU5 внесло использование ассоциативной памяти.

В 1968 году Британское правительственное агентство Совет по научным исследованиям предоставил Манчестерскому университету грант на пять лет в размере 630 466 фунтов стерлингов (9,5 миллионов фунтов по курсу 2014 года) на разработку компьютера MU5, а компания ICL предоставила Университету свои производственные площади. Разработка велась с 1969 по 1971 год. За это время начальная команда инженеров разрослась с 6 до 16 человек, плюс к ним добавились 25 студентов-аспирантов и 19 инженеров компании ICL.

MU5 окончательно вступил в строй в октябре 1974 года, что по времени совпало с объявлением компанией ICL о начале работы над новой линейкой компьютеров «Серия 2900». В частности, первый компьютер серии — ICL 2980, представленный на рынке в июне 1975 года, — позаимствовал множество идей у MU5, который проработал в Университете до 1982 года.

MU6

Компьютер MU5 был последней крупной машиной, которая строилась силами Манчестерского университета. Разработка его следующей версии — MU6 — финансировалась из гранта в размере 219 300 фунтов стерлингов (968 000 фунтов по курсу 2014 года), предоставленного Советом по научным исследованиям в 1979 году. Предполагалось, что компьютер MU6 будет представлять собой целую серию машин от самого мощного варианта MU6-V, вплоть до персональной ЭВМ MU6-P. Были построены только персональная машина MU6-P и машина среднего класса MU6-G. Они проработали с 1982 по 1987 год. У Университета не нашлось ресурсов построить остальные машины серии своими силами, а коммерческого развития этот проект не получил.

Список машин

Хронология разработки
Год Прототип Год Коммерческая версия
1948 Манчестерская малая экспериментальная машина, aka «Baby», затем перестроенная в Манчестерский Марк I 1951 Ferranti Mark 1
1953 Транзисторный компьютер 1956 Metrovick 950
1954 Manchester Mark II a.k.a. «Meg» 1957 Ferranti Mercury
1959 Muse 1962 Ferranti Atlas, Titan
1974 MU5 1974 ICL 2900 Series

Примечания

    Ссылки

    This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.