Это хорошая статья. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

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 . [1] Они включали в себя 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. [2] [3] [4] [5]

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. [6] Первый из серии, Manchester Baby , запустил свою первую программу 21 июня 1948 года. [2] Будучи первым в мире компьютером с хранимой программой, Baby и Manchester Mark 1, разработанные на его основе, быстро привлекли внимание правительства Соединенного Королевства, которое заключило контракт с электротехнической фирмой Ferrantiпроизвести коммерческую версию. Получившаяся в результате машина, Ferranti Mark 1 , была первым в мире коммерчески доступным компьютером общего назначения. [7]

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. [8] [9] [10]

Манчестер Бэби [ править ]

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. [11]

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. [12] О его успешной работе сообщалось в письме в журнал Nature, опубликованном в сентябре 1948 года [13], где он был признан первым в мире компьютером с хранимой программой. [14] Он быстро превратился в более практичную машину, Manchester Mark 1 .

Манчестер Марк 1 [ править ]

Основная статья: Манчестер Марк 1

Разработка Manchester Mark 1 началась в августе 1948 года с первоначальной целью предоставить университету более реалистичное вычислительное оборудование. [15] В октябре 1948 года главный ученый правительства Великобритании Бен Локспайзер (Ben Lockspeiser) 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. . [7]

Были произведены две версии Manchester Mark 1, первая из которых, промежуточная версия, была введена в эксплуатацию к апрелю 1949 года. [15] Машина Final Specification, которая полностью работала к октябрю 1949 года [16], содержала 4050 клапанов и имела потребляемая мощность 25 киловатт. [17] Возможно, самым значительным нововведением Manchester Mark 1 было включение индексных регистров , обычных для современных компьютеров. [18]

Мэг и Меркьюри [ править ]

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 . [19]

Транзисторный компьютер [ править ]

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. [20]

Было выпущено две версии машины. Первый был первым в мире транзисторным компьютером [21], прототипом и начал работать 16 ноября 1953 года. [3] [22] « 48-битная машина использовала 92 точечных транзистора и 550 диодов». [23] Вторая версия была завершена в апреле 1955 года. Версия 1955 года использовала 250 переходных транзисторов, [23] 1300 твердотельных диодов и имела потребляемую мощность 150 Вт. Однако машина [ требуется пояснение ] действительно использовала клапаны для генерации тактовых сигналов 125 кГц и в схемах для чтения и записи в память своего магнитного барабана., так что это был не первый полностью транзисторный компьютер - отличием, которое досталось Harwell CADET в 1955 году [24].

Проблемы с надежностью ранних партий транзисторов означали, что среднее время наработки на отказ машины [ необходимо пояснение ] составляло около 90 минут, что улучшилось, когда стали доступны более надежные переходные транзисторы . [25] 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. [21]

Муза и Атлас [ править ]

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. [26] Mu (или µ ) - это префикс в системе 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 . [27] Было сказано, что всякий раз, когда Atlas отключался, половина компьютерных мощностей Великобритании терялась. [28] Для выполнения самых быстрых инструкций потребовалось 1,59 микросекунды, а машина использовала виртуальную память.а пейджинг позволял 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». [29]

Были построены еще две машины: одна для совместного консорциума British Petroleum / Лондонского университета , а другая - для компьютерной лаборатории Атласа 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 . [28]

Атлас Манчестерского университета был выведен из эксплуатации в 1971 году [30], но последний находился в эксплуатации до 1974 года. [31] Части Атласа Чилтона хранятся в Национальных музеях Шотландии в Эдинбурге.

MU5 [ править ]

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

Предварительное предложение о преемнике Атласа было представлено на конференции IFIP 1968 года в Эдинбурге [32], хотя работа над проектом и переговоры с ICT (в которых участвовал Ферранти), направленные на получение их помощи и поддержки, начались в 1966 году. Новая машина, которая позже стала известна как MU5, должна была быть лучшей в линейке машин и быть 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 9,38 миллионам фунтов стерлингов в 2016 году) [a] на разработку машины и ИКТ , которые впоследствии стали ICL , предоставили свои производственные мощности для университет. 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 [33].

Наиболее важными нововведениями процессора MU5 были набор команд и использование ассоциативной памяти.для ускорения доступа к операндам и инструкциям. 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. [34]

Операционная система MU5 MUSS [35] [36] была разработана для обеспечения высокой степени адаптации 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 других устройств были соединены между собой высокоскоростным обменом. [37] [38]На всех трех процессорах была установлена ​​версия MUSS. MUSS также включает компиляторы для различных языков и пакеты времени 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. [39] MU5 оставался в эксплуатации в университете до 1982 года. [40]

MU6 [ править ]

Когда MU5 был полностью введен в эксплуатацию, был начат новый проект по созданию его преемника, MU6. MU6 был задуман как ряд процессоров: MU6P, [41] усовершенствованная микропроцессорная архитектура, предназначенная для использования в качестве персонального компьютера, MU6-G, [42], высокопроизводительная машина для общих или научных приложений и MU6V, [43] a 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 [4] с использованием операционной системы MUSS, разработанной в рамках проекта MU5.

SpiNNaker [ править ]

Основная статья: SpiNNaker

SpiNNaker: Spiking Neural Network Architecture - это массивно-параллельная , многоядерная суперкомпьютерная архитектура, разработанная Стивом Фербером из Advanced Processor Technologies Research Group (APT). [44] Он состоит из 57 600 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. [45] Вычислительная платформа основана на нейронных сетях с импульсными сигналами , полезными для моделирования человеческого мозга (см. Human Brain Project ). [46] [47] [48] [49] [50][51] [52] [53] [54]

Резюме [ править ]

Хронология развития
ГодПрототип университетаГодКоммерческий компьютер
1948 г.Manchester Baby , который превратился в Manchester Mark 11951 г.Ферранти Марк 1
1953 г.Транзисторный компьютер1956 г.Метровик 950
1954 г.Манчестер Марк II, он же "Мэг"1957 г.Ферранти Меркьюри
1959 г.Муза1962 г.Ферранти Атлас , Титан
1974 г.MU51974 г.ICL 2900 серии


Ссылки [ править ]

  1. ^ Лавингтон (1998) , стр. 49
  2. ^ a b Enticknap, Николас (лето 1998 г.), «Золотой юбилей компьютеров» , « Воскрешение» , Общество сохранения компьютеров (20), ISSN  0958-7403 , заархивировано с оригинала 9 января 2012 г. , получено 19 апреля 2008 г.
  3. ^ a b Grimsdale, Dick, "50th Birthday of Transistor Computer" , curation.cs.manchester.ac.uk , получено 24 февраля 2018 г.
  4. ^ a b «Временная шкала Manchester Computing» , Университет Манчестера, заархивировано из оригинала 5 июля 2008 г. , извлечено 25 февраля 2009 г.
  5. ^ Виртуальный музей Manchester Computing: Хронология Manchester Computing
  6. ^ Лавингтон (1998) , стр. 7
  7. ^ а б Лавингтон (1998) , стр. 21 год
  8. ^ Lavington, Саймон (1980), ранние британские компьютеры , Manchester University Press, ISBN 978-0-7190-0803-0
  9. ^ Лавингтон, Саймон (1998), История компьютеров Манчестера (2-е изд.), Британское компьютерное общество, ISBN 978-1-902505-01-5
  10. ^ Napper, RBE (2000), "The Manchester Mark 1 Компьютеры", в Рохас, Рауля; Ульф Хашаген (ред.), Первые компьютеры: история и архитектура , MIT Press, стр. 356–377, ISBN 978-0-262-68137-7
  11. ^ Tootill, Geoff (лето 1998), "The Original Программа Original" , Воскресенский , Общество охраны Компьютер (20), ISSN 0958-7403 , архивируются с оригинала на 9 января 2012 года , получен 19 апреля 2008 
  12. ↑ Манчестерский музей науки и промышленности (2011), «Ребенок»: первый в мире компьютер с хранимой программой » (PDF) , MOSI, заархивировано из оригинала (PDF) 15 февраля 2012 г. , извлечено 3 апреля 2012 г.
  13. ^ Уильямс, ФК; Килбурн, Т. (25 сентября 1948 г.), «Электронные цифровые компьютеры» , Nature , 162 (4117): 487, Bibcode : 1948Natur.162..487W , doi : 10.1038 / 162487a0 , заархивировано из оригинала 6 апреля 2009 г. , извлечено 22 января 2009 г.
  14. ^ Нэппер (2000) , стр. 365
  15. ^ а б Лавингтон (1998) , стр. 17
  16. ^ Napper, RBE, "Манчестер Mark 1" , Университет Манчестера, архивируются с оригинала на 9 февраля 2014 года , получен 22 января 2009
  17. ^ Лавингтон, SH (июль 1977 г.), «Манчестер Марк 1 и Атлас: историческая перспектива» (PDF) , Университет Центральной Флориды , получено 8 февраля 2009 г. . (Перепечатка статьи, опубликованной в Сообщениях ACM (январь 1978 г.) 21 (1)
  18. ^ Лавингтон (1998) , стр. 18
  19. ^ Лавингтон (1998) , стр. 31 год
  20. ^ Lavington (1998) , стр. 34-35
  21. ^ а б Лавингтон (1998) , стр. 37
  22. ^ Нойман, Альбрехт Дж. (Апрель 1955 г.). "КОМПЬЮТЕРЫ, зарубежные: 5. Манчестерский университет - МАЛЕНЬКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ЦИФРОВОЙ КОМПЬЮТЕР" . 7 (2): 16–17. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  23. ^ a b "1953: Появляются транзисторные компьютеры | Кремниевый двигатель | Музей истории компьютеров" . www.computerhistory.org . Дата обращения 2 сентября 2019 .
  24. ^ Cooke-Ярборо, EH (июнь 1998), "Некоторые ранние транзисторных приложений в Великобритании" , Engineering Science & Образование Journal , IEE, 7 (3): 100-106, DOI : 10,1049 / esej: 19980301 , ISSN 0963-7346 , получено 7 июня 2009 г.  (требуется подписка)
  25. ^ Lavington (1998) , стр. 36-37
  26. ^ "Атлас" , Университет Манчестера, заархивировано из оригинала 28 июля 2012 года , извлечено 21 сентября 2010 года.
  27. ^ Лавингтон (1998) , стр. 41 год
  28. ↑ a b Lavington (1998) , стр. 44–45.
  29. ^ Lavington (1980) , стр. 50-52
  30. ^ Лавингтон (1998) , стр. 43 год
  31. ^ Лавингтон (1998) , стр. 44 год
  32. ^ Kilburn, T .; Morris, D .; Rohl, JS; Самнер, Ф.Х. (1969), «Предложение системного дизайна», Information Processing 68 , 2 , North Holland, стр. 806–811.
  33. ^ Моррис, Деррик; Иббетт, Роланд Н. (1979), Компьютерная система MU5 , Macmillan, стр. 1
  34. ^ Самнер, FH (1974), "MU5 - Оценка дизайна", Обработка информации 74 , Северная Голландия, стр. 133–136
  35. ^ Франк, GR; Theaker, CJ (1979), "Разработка операционной системы MUSS", программное обеспечение Практика и опыт , 9 (8): 599-620, DOI : 10.1002 / spe.4380090802
  36. ^ Morris & Ibbett (1979) , стр. 189-211
  37. ^ Лавингтон, SH; Thomas, G .; Эдвардс, DBG (1977), "Многокомпьютерная система связи MU5", IEEE Trans. Компьютеры , C-26 , стр. 19–28.
  38. ^ Morris & Ibbett (1979) , стр. 132-140.
  39. Перейти ↑ Buckle, John K. (1978), The ICL 2900 Series , The Macmillan Press
  40. ^ Ibbett, Roland N. (1999), "Университет Манчестера MU5 Проект Computer", Анналы истории вычислительной техники , IEEE, 21 : 24-31, DOI : 10,1109 / 85,759366
  41. ^ Вудс, СП; Уин, AJT (1983). «MU6P: усовершенствованная микропроцессорная архитектура» . Компьютерный журнал . 26 (3): 208–217. DOI : 10.1093 / comjnl / 26.3.208 .
  42. ^ Эдвардс, DBG; Ноулз, AE; Вудс, СП (1980), «MU6-G: новый дизайн для достижения производительности мэйнфрейма на компьютере миниатюрного размера», 7-й ежегодный международный симпозиум по компьютерной архитектуре , стр. 161–167, doi : 10.1145 / 800053.801921
  43. ^ Ibbett, RN; Capon, PC; Топхэм, Н. П. (1985), «MU6V: система параллельной векторной обработки», 12-й ежегодный международный симпозиум по компьютерной архитектуре , IEEE, стр. 136–144.
  44. ^ Исследовательская группа передовых процессорных технологий
  45. ^ «Проект SpiNNaker - Чип SpiNNaker» . apt.cs.manchester.ac.uk . Проверено 17 ноября 2018 года .
  46. ^ Спинакер Главная , Университет Манчестера , извлекаться 11 июня 2 012
  47. ^ Furber, SB ; Galluppi, F .; Храмы.; Плана, Лос-Анджелес (2014). «Проект SpiNNaker» . Труды IEEE . 102 (5): 652–665. DOI : 10.1109 / JPROC.2014.2304638 .
  48. ^ Синь Цзинь; Furber, SB ; Вудс, СП (2008). «Эффективное моделирование пиковых нейронных сетей на масштабируемом многопроцессорном чипе». 2008 г. Международная совместная конференция IEEE по нейронным сетям (Всемирный конгресс IEEE по вычислительному интеллекту) . С. 2812–2819. DOI : 10.1109 / IJCNN.2008.4634194 . ISBN 978-1-4244-1820-6.
  49. ^ Миллион ядер ARM для размещения статьи о симуляторе мозга в газете EE Times.
  50. ^ Темпл, S .; Фурбер, С. (2007). «Инженерия нейронных систем» . Журнал Интерфейса Королевского общества . 4 (13): 193–206. DOI : 10,1098 / rsif.2006.0177 . PMC 2359843 . PMID 17251143 .   Манифест проекта SpiNNaker, исследующий и анализирующий общий уровень понимания функций мозга и подходов к построению компьютерной модели мозга.
  51. ^ Plana, LA; Furber, SB ; Храмы.; Хан, М .; Shi, Y .; Wu, J .; Ян, С. (2007). «Инфраструктура GALS для многопроцессорной системы с параллельным параллелизмом». IEEE Design & Test of Computers . 24 (5): 454. DOI : 10,1109 / MDT.2007.149 . Описание глобального асинхронного, локально синхронного (GALS) характера SpiNNaker с обзором оборудования асинхронной связи, предназначенного для передачи нейронных «всплесков» между процессорами.
  52. ^ Navaridas, J .; Luján, M .; Miguel-Alonso, J .; Plana, LA; Фурбер, С. (2009). «Понимание межсетевой сети SpiNNaker». Материалы 23-й международной конференции Conference on Supercomputing - ICS '09 . п. 286. CiteSeerX 10.1.1.634.9481 . DOI : 10.1145 / 1542275.1542317 . ISBN  9781605584980. Моделирование и анализ межсоединения SpiNNaker на машине с миллионами ядер, показывающие пригодность сети с коммутацией пакетов для крупномасштабного моделирования нейронных сетей с пиковыми импульсами.
  53. ^ Раст, А .; Galluppi, F .; Davies, S .; Plana, L .; Patterson, C .; Sharp, T .; Lester, D .; Фурбер, С. (2011). «Параллельное моделирование гетерогенной нейронной модели на нейромиметическом оборудовании в реальном времени». Нейронные сети . 24 (9): 961–978. DOI : 10.1016 / j.neunet.2011.06.014 . PMID 21778034 .  Демонстрация способности SpiNNaker моделировать различные нейронные модели (одновременно, при необходимости) в отличие от другого нейроморфного оборудования.
  54. ^ Sharp, T .; Galluppi, F .; Раст, А .; Фурбер, С. (2012). «Энергоэффективное моделирование детальных кортикальных микросхем на SpiNNaker». Журнал методов неврологии . 210 (1): 110–118. DOI : 10.1016 / j.jneumeth.2012.03.001 . PMID 22465805 .  Четырехчиповое моделирование в реальном времени кортикальной цепи с четырьмя миллионами синапсов, демонстрирующее исключительную энергоэффективность архитектуры SpiNNaker.

Заметки [ править ]

  1. ^ Показатели дефлятора валового внутреннего продукта Соединенного Королевствасоответствуют «последовательному ряду» измерения стоимости, представленному в Томасе, Риланд; Уильямсон, Сэмюэл Х. (2018). «Каков тогда был ВВП Великобритании?» . Измерительная ценность . Дата обращения 2 февраля 2020 .