IBM 700/7000 серии

Мэйнфрейм IBM 704 на NACA в 1957 году

Серия IBM 700/7000 - это серия крупномасштабных ( мэйнфрейм ) компьютерных систем, которые производились IBM в 1950-х и начале 1960-х годов. В эту серию входят несколько разных несовместимых архитектур процессоров. 700-е используют ламповую логику и устарели с введением транзисторных 7000-х. 7000, в свою очередь, в конечном итоге были заменены на System / 360 , о котором было объявлено в 1964 году. Однако 360/65, первая модель 360, достаточно мощная, чтобы заменить 7000, стала доступна только в ноябре 1965 года. Первые проблемы с OS / 360 и высокая стоимость конвертации программного обеспечения позволила долгие годы эксплуатировать многие 7000-е.

Архитектура [ править ]

В IBM 700/7000 есть шесть совершенно разных способов хранения данных и инструкций:

• Первый научный (36/18- битные слова): 701 (Калькулятор защиты)
• Позже научный (36-битные слова, аппаратная плавающая точка): 704 , 709 , 7040 , 7044 , 7090 , 7094
• Коммерческие ( строки символов переменной длины ): 702 , 705, 7080
• Серия 1400 (строки символов переменной длины): 7010
• Десятичный (10-значные слова): 7070 , 7072 , 7074
• Суперкомпьютер (64-битные слова): 7030 «Stretch»

Класс 700 использует электронные лампы , класс 7000 - транзисторный . Все машины (как и большинство других компьютеров того времени) используют память на магнитных сердечниках ; за исключением ранних моделей 701 и 702, которые первоначально использовали ЭЛТ-память, а затем были преобразованы в память на магнитных сердечниках.

Проблемы совместимости программного обеспечения [ править ]

Ранние компьютеры продавались без программного обеспечения. Когда начали появляться операционные системы , наличие четырех различных архитектур мэйнфреймов плюс 1400 среднеуровневых архитектур стало серьезной проблемой для IBM, поскольку это означало, что потребовалось как минимум четыре различных программирования.

System / 360 объединила лучшие характеристики архитектур серий 7000 и 1400 в единую конструкцию. Однако некоторые модели 360 имеют дополнительные функции, которые позволяют им эмулировать наборы команд 1400 и 7000 в микрокоде. Одним из преимуществ System / 370 , преемника модели 360, представленной в середине 1970-х, была улучшенная эмуляция серии 1400/7000, которая могла выполняться под управлением операционной системы, а не выключаться и перезапускаться в режиме эмуляции, как требовалось. на 360s.

Периферийные устройства [ править ]

Хотя архитектуры различаются, в машинах одного класса используются одни и те же электронные технологии и, как правило, одни и те же периферийные устройства. Ленточные накопители обычно ^[а] использование формат 7-дорожка , с IBM 727 для машин вакуумных трубок и 729 для транзисторных машин. И в вакуумной лампе, и в большинстве моделей транзисторов используются те же устройства считывания карт, перфораторы и линейные принтеры, которые были представлены с 701. Эти устройства, IBM 711 , 721 и 716, основаны на технологии бухгалтерских машин IBM и даже включают в себя коммутационную панель.панели управления. Они относительно медленны, и для установок серии 7000 было обычным делом включать IBM 1401 с гораздо более быстрыми периферийными устройствами, чтобы выполнять операции с карты на ленту и с ленты на линию принтера в автономном режиме. Три более поздних машины, 7010, 7040 и 7044, переняли периферийные устройства от средней серии IBM 1400. Часть технологий для 7030 использовалась в каналах данных и периферийных устройствах на других компьютерах серии 7000, например, 7340 Hypertape .

Первая научная архитектура (701 г.) [ править ]

Эта машина, известная как Defense Calculator, когда разрабатывалась в лаборатории IBM Poughkeepsie, была официально представлена ​​7 апреля 1953 года как машина электронной обработки данных IBM 701 .

Форматы данных

Числа имеют длину 36 или 18 бит , только с фиксированной точкой .

• Числа с фиксированной точкой хранятся в двоичном формате знак / величина .

Формат инструкции

Инструкции имеют длину 18 бит, один адрес.

• Знак (1 бит) - целое слово (-) или полуслова (+) адрес операнда
• Код операции (5 бит) - 32 инструкции
• Адрес (12 бит) - 4096 адресов полуслова

Чтобы расширить память с 2048 до 4096 слов, была добавлена ​​33-я инструкция, которая использует самый старший бит своего адресного поля для выбора банка. (Эта инструкция, вероятно, была создана с использованием инструкции «No OP», которая, по-видимому, была единственной инструкцией с неиспользуемыми битами, поскольку изначально игнорировала свое поле адреса. Однако документация по этой новой инструкции в настоящее время недоступна.)

Регистры

Регистры процессора состояли из:

• AC - 38-битный аккумулятор
• MQ - 36-битный коэффициент множителя

объем памяти

2048 или 4096 - 36-битные двоичные слова с шестибитными символами

Более поздняя научная архитектура (704/709/7090/7094) [ править ]

36-битная научная архитектура IBM использовалась для множества приложений с интенсивными вычислениями. Первыми машинами были ламповые 704 и 709 , за ними следовали транзисторные 7090 , 7094, 7094-II и более дешевые 7040 и 7044. Конечной моделью была система с прямой связью (DCS), состоящая из 7094, соединенного с 7044, который обрабатывал операции ввода и вывода.

Форматы данных

Числа имеют длину 36 бит, как с фиксированной, так и с плавающей запятой. ( См .: Почему 36 бит? )

• Числа с фиксированной точкой хранятся в двоичном формате знак / величина .
• Числа с плавающей запятой одинарной точности имеют знак величины, 8-битную экспоненту с избытком 128 и 27-битную величину.
• Числа с плавающей запятой двойной точности, представленные в 7094, имеют знак величины, 17-битную экспоненту с превышением 65536 и 54-битную величину.
• Буквенные символы представляют собой 6-битные двоично - десятичные символы , упакованные по шесть в слово.

Формат инструкции

Базовый формат инструкции - это трехбитовый префикс , пятнадцатиразрядный декремент , трехбитовый тег и пятнадцатиразрядный адрес . Поле префикса указывает класс инструкции. Поле декремента часто содержит непосредственный операнд для изменения результатов операции или используется для дальнейшего определения типа инструкции. Три бита тега определяют три (семь в 7094) индексных регистрах , содержимое которых вычитается из адреса для получения действующего адреса . Поле адреса содержит либо адрес, либо непосредственный операнд.

Регистры

Регистры процессора состояли из:

• AC - 38-битный аккумулятор
• MQ - 36-битный коэффициент множителя
• XR - 15-битные индексные регистры (три или семь)
• SI - 36-битный индикатор чувствительности

Регистры аккумулятора (и множителя-частного) работают в формате знак / величина .

Индексные регистры работают с использованием формата дополнения до двух, и когда они используются для изменения адреса инструкции, они вычитаются из адреса в инструкции. На машинах с тремя индексными регистрами, если для тега установлено два или три бита (т. Е. Выбрано несколько регистров), то их значения объединяются вместе перед вычитанием. IBM 7094 с семью индексными регистрами имеет режим «совместимости», позволяющий продолжать использование программ с более ранних машин, которые использовали этот трюк.

Индикаторы чувствительности позволяют взаимодействовать с оператором через переключатели на панели и индикаторы.

объем памяти

• 704: 4096 или 8192 или 32768 - 36-битные двоичные слова с шестибитными символами
• 709, 7090, 7094, 7094 II, 7040, 7044: 32 768 - 36-битные двоичные слова с шестибитными символами

Ввод, вывод

В сериях 709/7090 для высокоскоростного ввода / вывода используются каналы синхронизации данных, такие как лента и диск. Базовые 7-битные ^[b] DSC, например, 7607, выполняют свои собственные простые программы из памяти компьютера, которая управляет передачей данных между памятью и устройствами ввода-вывода; более продвинутый 9-битный ^[c] 7909 поддерживает более сложные канальные программы. Поскольку записывающее оборудование на 709x было очень медленным, ввод-вывод перфокарт и высокоскоростная печать часто выполнялись путем переноса магнитных лент на автономный IBM 1401 и обратно . Позже каналы данных использовались для подключения 7090 к 7040 или 7094 к 7044 для формированияIBM 7094/7044 Система с прямым подключением (DCS) . В этой конфигурации 7044, который мог использовать более быстрые периферийные устройства серии 1400, в первую очередь обрабатывал ввод-вывод.

Программа сборки FORTRAN [ править ]

Программа сборки FORTRAN (FAP) представляет собой ассемблер для 709, 7090 и 7094 под импровизированной операционной системой IBM FMS ( Fortran Monitor System ). Более ранним ассемблером был SCAT (компилятор-ассемблер-переводчик SHARE). Макросы были добавлены в FAP компанией Bell Laboratories (BE-FAP), а окончательным ассемблером 7090/7094 был IBMAP под управлением IBSYS .

Его псевдооперационная BSS , используемая для резервирования памяти, является источником общего имени « секции BSS », которое до сих пор используется во многих языках ассемблера для обозначения диапазонов адресов зарезервированной памяти того типа, который не нужно сохранять в исполняемом образе. .

Коммерческая архитектура (702/705/7080) [ править ]

IBM 702 и IBM 705 аналогичны, и 705 может выполнять множество программ 702 без изменений, но они не являются полностью совместимыми.

IBM 7080 представляет собой транзисторный версия 705, с различными улучшениями. Для обратной совместимости он может работать в режиме 705 I ^[1], режиме 705 II ^[2], режиме 705 III ^[3] или полном режиме 7080.

Формат данных

Данные представлены строкой символов переменной длины, оканчивающейся меткой записи .

Формат инструкции

Пять символов: один символ операции и четырехзначный адрес - OAAAA

Регистры

• 702
  • два аккумулятора (A и B) - 512 знаков
• 705
  • один аккумулятор - 256 знаков
  • 14 блоков вспомогательной памяти - 16 знаков
  • один блок вспомогательной памяти - 32 символа
• 7080
  • один аккумулятор - 256 знаков
  • 30 единиц вспомогательной памяти - 512 знаков
  • 32 коммуникационных запоминающих устройства - 8 знаков

объем памяти

• 702
  • От 2000 до 10000 знаков в трубках Вильямса (с шагом 2000 знаков)
  • Скорость цикла символов - 23 микросекунды
• 705 (модели I, II или III)
  • 20 000, 40 000 или 80 000 символов основной памяти
  • Скорость цикла символов - 17 микросекунд или 9,8 микросекунд
• 7080
  • 80 000 или 160 000 символов основной памяти
  • Скорость цикла символов - 2,18 микросекунды

Ввод, вывод

705 и базовый 7080 используют каналы с 7-битным интерфейсом ^[b] . 7080 может быть оснащен 7908 каналами данных для подключения более быстрых устройств с использованием 9-битного ^[c] интерфейса.

Архитектура серии 1400 (7010) [ править ]

Коммерческая архитектура 700/7000 вдохновила на создание очень успешной серии бизнес-компьютеров IBM 1400 среднего размера. В свою очередь, IBM позже представила версию IBM 1410 для мэйнфреймов под названием IBM 7010.

Формат данных

• Данные представлены строкой символов переменной длины, заканчивающейся словесным знаком .

Формат инструкции

• Переменная длина: 1, 2, 6, 7, 11 или 12 символов.

Регистры

Нет, все инструкции работали с памятью. Однако пятнадцать пятисимвольных полей в фиксированных ячейках младшей памяти можно рассматривать как индексные регистры, значения которых могут быть добавлены к адресу, указанному в инструкции. Кроме того, программисту доступны некоторые внутренние регистры, которые сегодня были бы невидимы, например адреса обрабатываемых символов.

объем памяти

• 100 000 знаков ^[4]

Десятичная архитектура (7070/7072/7074) [ править ]

IBM 7070 , IBM 7072 и IBM 7074 десятичные, фиксированное слово длина машина. Они используют десятизначное слово, как и меньший и старый IBM 650 , но не совместимы с набором команд 650.

Формат данных

• Длина слова - 10 десятичных цифр плюс знак
• Кодировка цифр - код два из пяти
• Плавающая точка - необязательно, с двузначным показателем степени
• Три знака для каждого слова - плюс, минус и альфа
  • Плюс и Минус обозначают 10-значные числовые значения.
  • Буква означает пять символов текста, закодированных парами цифр. 61 = А, 91 = 1.

Формат инструкции

• Во всех инструкциях используется одно слово
• Двухзначный код операции (включая знак, только плюс или минус)
• Двухзначный индексный регистр
• Управление двузначным полем - позволяет выбирать наборы цифр, сдвигаясь влево или вправо
• Четырехзначный адрес

Регистры

• Все регистры используют одно слово и также могут обращаться к памяти.
• Аккумуляторов - три (адреса 9991, 9992 и 9993 - стандартные; 99991, 99992 и 99993 - расширенные, 7074)
• Программный регистр - один (адрес 9995 - стандартный; 99995 - расширенный 7074)
  • Доступен только с консоли. Хранит текущую инструкцию.
• Счетчик команд - один (адрес 9999 - стандартный; 99999 - расширенный 7074)
  • Доступен только с консоли
• Индексных регистров - 99 (адреса 0001-0099)

объем памяти

• От 5000 до 9990 слов (стандартно)
• От 15000 до 30000 слов (расширенный 7074)
• Время доступа - 6 микросекунд (7070/7072), 4 микросекунды (7074)
• Добавить время - 72 микросекунды (7070), 12 микросекунд (7072), 10 микросекунд (7074)

Ввод, вывод

707x использует каналы с 7-битным интерфейсом ^[b] . 7070 и 7074 могут быть оснащены 7907 каналами данных для подключения более быстрых устройств с использованием 9-битного ^[c] интерфейса.

Хронология [ править ]

IBM 7074 был использован США Службы внутренних доходов в 1962 году ^[5]

Система сбора данных IBM 7700 не входит в серию IBM 7000, несмотря на ее номер и дату анонса 2 декабря 1963 года.

Производительность [ править ]

Все машины серий 700 и 7000 предшествуют стандартным средствам измерения производительности, таким как тесты Whetstone (1972), Dhrystone (1984), LINPACK (1979) или Livermore loops (1986).

В таблице ниже измерения Гибсона и Найта показывают скорость, где более высокие значения лучше; Измерение TRIDIA сообщает о времени; чем меньше, тем лучше.

См. Также [ править ]

• IBM 650

Примечания [ править ]

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы, связанные с серией IBM 700 .

Викискладе есть медиафайлы, связанные с серией IBM 7000 .

• Семейное древо мэйнфреймов IBM
• Архитектура ранних компьютеров IBM (PDF)
• К. Гордон Белл, Компьютерные структуры: материалы и примеры , McGraw-Hill, 1971; часть 6, раздел 1, «Последовательность IBM 701-7094 II, семейство эволюции» , ISBN 0-07-004357-4 
• IBM 705
• IBM 7030 Stretch
• IBM 7070
• IBM 7094
• Архитектура IBM 7090/94
• Страница FAP Джека Харпера
• Рождение ненужного компьютера IBM, Боб Бемер