IBM 7030 Stretch

Từ Wikipedia, bách khoa toàn thư miễn phí
Chuyển đến điều hướng Chuyển đến tìm kiếm
IBM Stretch
IBM 7030-CNAM 22480-IMG 5115-gradient.jpg
Bảng điều khiển bảo trì IBM 7030 tại Musée des Arts et Métiers , Paris
Thiết kế
nhà chế tạoIBM
Nhà thiết kếGene Amdahl
Ngày phát hànhTháng 5 năm 1961 (May 1961)
Đơn vị bán9
Giá7.780.000 USD (tương đương 67.380.000 USD vào năm 2020)
Vỏ bọc
Cân nặng70.000 pound (35 tấn ngắn; 32 tấn) [1]
Sức mạnh100 kw [1] @ 110 V
Hệ thống
Hệ điều hànhMCP
CPUBộ xử lý 64-bit
Kỉ niệm2048 kilobyte (262144 x 64bits) [1]
MIPS1,2 MIPS

Các IBM 7030 , còn được gọi là Stretch , là IBM đầu tiên của bán dẫn siêu máy tính . Nó là máy tính nhanh nhất thế giới từ năm 1961 cho đến khi chiếc CDC 6600 đầu tiên đi vào hoạt động năm 1964. [2] [3]

Ban đầu được thiết kế để đáp ứng một yêu cầu do Edward Teller tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore đưa ra , ví dụ đầu tiên được giao cho Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos vào năm 1961 và phiên bản tùy chỉnh thứ hai, IBM 7950 Harvest , cho Cơ quan An ninh Quốc gia vào năm 1962. The Stretch tại Cơ sở Nghiên cứu Vũ khí Nguyên tử tại Aldermaston , Anh đã được các nhà nghiên cứu ở đó và tại AERE Harwell sử dụng rất nhiều , nhưng chỉ sau khi phát triển Trình biên dịch S2 Fortran , công cụ đầu tiên bổ sung mảng động và sau đó được chuyển đến Ferranti Atlascủa Phòng thí nghiệm Máy tính Atlas tại Chilton. [4] [5]

7030 chậm hơn nhiều so với dự kiến ​​và không đáp ứng được các mục tiêu về hiệu suất hoạt động tích cực của nó. IBM đã buộc phải giảm giá từ 13,5 triệu đô la xuống chỉ còn 7,78 triệu đô la và rút 7030 khỏi bán cho khách hàng ngoài những hợp đồng đã thương lượng. Tạp chí PC World đã gọi tên Stretch là một trong những thất bại quản lý dự án lớn nhất trong lịch sử CNTT . [6]

Trong IBM, việc bị che khuất bởi Tập đoàn Dữ liệu Kiểm soát nhỏ hơn dường như khó có thể chấp nhận được. [7] Người đứng đầu dự án, Stephen W. Dunwell, [8] ban đầu bị cấm đoán vì vai trò của mình trong "thất bại", [9] nhưng khi sự thành công của Hệ thống IBM / 360 trở nên rõ ràng, anh ta đã được đưa ra lời xin lỗi chính thức và , năm 1966 được làm Thành viên IBM . [10]

Mặc dù Stretch không đáp ứng được các mục tiêu hiệu suất của riêng mình, nó vẫn là cơ sở cho nhiều tính năng thiết kế của Hệ thống IBM / 360 thành công, được xuất xưởng vào năm 1964.

Lịch sử phát triển [ sửa ]

Đầu năm 1955, Tiến sĩ Edward Teller thuộc Phòng thí nghiệm Bức xạ của Đại học California muốn có một hệ thống máy tính khoa học mới để tính toán thủy động lực học ba chiều . IBM và UNIVAC đã yêu cầu các đề xuất cho hệ thống mới này, được gọi là Máy tính phản ứng tự động Livermore hoặc LARC . Theo giám đốc điều hành IBM Cuthbert Hurd , một hệ thống như vậy sẽ có giá khoảng 2,5 triệu đô la và sẽ chạy ở một đến hai MIPS . [11] : 12 Việc giao hàng phải kéo dài từ hai đến ba năm sau khi hợp đồng được ký kết.

Tại IBM, một nhóm nhỏ tại Poughkeepsie bao gồm John Griffith và Gene Amdahl đã làm việc trên đề xuất thiết kế. Ngay sau khi họ hoàn thành và chuẩn bị trình bày đề xuất, Ralph Palmer đã ngăn họ lại và nói, "Đó là một sai lầm." [11] : 12 Thiết kế được đề xuất sẽ được chế tạo với bóng bán dẫn tiếp xúc điểm hoặc bóng bán dẫn rào cản bề mặt , cả hai đều có khả năng sớm vượt trội hơn bóng bán dẫn khuếch tán mới được phát minh sau đó . [11] : 12

IBM quay trở lại Livermore và tuyên bố rằng họ sẽ rút khỏi hợp đồng và thay vào đó đề xuất một hệ thống tốt hơn đáng kể, "Chúng tôi sẽ không chế tạo chiếc máy đó cho bạn; chúng tôi muốn chế tạo một thứ gì đó tốt hơn! Chúng tôi không biết chính xác nó sẽ cần những gì nhưng chúng tôi nghĩ rằng nó sẽ là một triệu đô la nữa và một năm nữa, và chúng tôi không biết nó sẽ chạy nhanh như thế nào nhưng chúng tôi muốn quay với mười triệu hướng dẫn mỗi giây. " [11] : 13 Livermore tỏ ra không mấy ấn tượng, và vào tháng 5 năm 1955, họ thông báo rằng UNIVAC đã giành được hợp đồng LARC , bây giờ được gọi là Máy tính Nghiên cứu Tự động Livermore . LARC cuối cùng sẽ được chuyển giao vào tháng 6 năm 1960. [12]

Vào tháng 9 năm 1955, lo sợ rằng Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos cũng có thể đặt hàng một LARC, IBM đã đệ trình một đề xuất sơ bộ cho một máy tính nhị phân hiệu suất cao dựa trên phiên bản cải tiến của thiết kế mà Livermore đã từ chối, và họ đã nhận được một cách thích thú. Vào tháng 1 năm 1956, Dự án Stretch chính thức được bắt đầu. Vào tháng 11 năm 1956, IBM đã giành được hợp đồng với mục tiêu hoạt động tích cực là "tốc độ ít nhất gấp 100 lần IBM 704 " (tức là 4 MIPS). Dự kiến ​​giao hàng vào năm 1960.

Trong quá trình thiết kế, nó được chứng minh là cần thiết để giảm tốc độ xung nhịp, làm rõ ràng rằng Stretch không thể đáp ứng các mục tiêu hiệu suất mạnh mẽ của nó, nhưng ước tính về hiệu suất dao động từ 60 đến 100 lần IBM 704. Năm 1960, mức giá 13,5 triệu đô la được đặt cho IBM 7030. Năm 1961, các tiêu chuẩn thực tế cho thấy hiệu suất của IBM 7030 chỉ bằng khoảng 30 lần so với IBM 704 (tức là 1,2 MIPS), gây ra sự bối rối đáng kể cho IBM. Vào tháng 5 năm 1961, Tom Watson tuyên bố giảm giá tất cả 7030s đang được thương lượng xuống còn 7,78 triệu USD và thu hồi sản phẩm ngay lập tức khỏi hoạt động bán thêm.

Thời gian cộng dấu phẩy động của nó là 1,38–1,5 micro giây , thời gian nhân là 2,48–2,70 micro giây và thời gian chia là 9,00–9,90 micro giây.

Tác động kỹ thuật [ sửa ]

Mặc dù IBM 7030 không được coi là thành công, nhưng nó đã tạo ra nhiều công nghệ được tích hợp trong các máy tương lai và rất thành công. Các tiêu chuẩn Modular hệ thống transistor logic đã được cơ sở cho việc IBM 7090 dòng máy tính khoa học, IBM 70707080 máy tính kinh doanh, IBM 7040IBM 1400 dòng, và IBM 1620 máy tính khoa học nhỏ; 7030 sử dụng khoảng 170.000 bóng bán dẫn. Các đơn vị Lưu trữ lõi IBM 7302 Model I cũng được sử dụng trong IBM 7090, IBM 7070 và IBM 7080. Đa chương trình , bảo vệ bộ nhớ, ngắt tổng quát, byte tám bitcho I / O [a] là tất cả các khái niệm sau này được kết hợp trong dòng máy tính IBM System / 360 cũng như hầu hết các đơn vị xử lý trung tâm (CPU) sau này.

Stephen Dunwell, người quản lý dự án, người đã trở thành vật tế thần khi Stretch thất bại về mặt thương mại, đã chỉ ra ngay sau khi ra mắt System / 360 thành công ngoài sức tưởng tượng vào năm 1964 rằng hầu hết các khái niệm cốt lõi của nó đều do Stretch đi tiên phong. [13] Đến năm 1966, ông đã nhận được lời xin lỗi và được phong làm Thành viên IBM, một vinh dự cao khi mang theo nguồn lực và quyền hạn để theo đuổi nghiên cứu mong muốn của một người. [13]

Kết nối hướng dẫn , tìm nạp trước và giải mã, và xen kẽ bộ nhớ đã được sử dụng trong các thiết kế siêu máy tính sau này như IBM System / 360 Models 91 , 95195 , và dòng IBM 3090 cũng như các máy tính của các nhà sản xuất khác. Tính đến năm 2021 , các kỹ thuật này vẫn được sử dụng trong hầu hết các bộ vi xử lý tiên tiến, bắt đầu từ thế hệ 1990 bao gồm Intel Pentium và Motorola / IBM PowerPC , cũng như trong nhiều bộ vi xử lý nhúng và vi điều khiển từ các nhà sản xuất khác nhau.

Triển khai phần cứng [ sửa ]

Một bảng mạch của IBM 7030, trong Bảo tàng Khoa học Bradbury , Los Alamos, New Mexico .

CPU 7030 sử dụng logic kết hợp bộ phát (ban đầu được gọi là logic điều khiển hiện tại ) [14] trên 18 loại thẻ Hệ thống mô-đun tiêu chuẩn (SMS). Nó sử dụng 4.025 thẻ đôi (như hình minh họa) và 18.747 thẻ đơn, chứa 169.100 bóng bán dẫn, yêu cầu tổng công suất 21 kW. [15] : 54 Nó sử dụng các bóng bán dẫn trôi dạt gecmani NPN và PNP tốc độ cao , với tần số cắt trên 100 MHz và sử dụng ~ 50 mW mỗi bóng bán dẫn . [15] : 57 Một số mạch mức thứ ba sử dụng mức điện áp thứ 3. Mỗi mức logic có độ trễ khoảng 20 ns. Để đạt được tốc độ trong các khu vực quan trọng logic người theo dõi bộ phátđược sử dụng để giảm độ trễ xuống khoảng 10 ns. [15] : 55

Nó sử dụng bộ nhớ lõi tương tự như IBM 7090 . [15] : 58

Cài đặt [ sửa ]

  1. Phòng thí nghiệm Khoa học Los Alamos (LASL) vào tháng 4 năm 1961, được nghiệm thu vào tháng 5 năm 1961, và sử dụng đến ngày 21 tháng 6 năm 1971.
  2. Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore , Livermore, California giao tháng 11 năm 1961. [16]
  3. Cơ quan An ninh Quốc gia Hoa Kỳ vào tháng 2 năm 1962 với tư cách là CPU chính của hệ thống IBM 7950 Harvest , được sử dụng cho đến năm 1976, khi hệ thống băng Máy kéo IBM 7955 phát triển vấn đề do các cam bị mòn không thể thay thế được.
  4. Cơ quan thành lập vũ khí nguyên tử , Aldermaston , Anh, giao tháng 2 năm 1962 [16]
  5. Cục thời tiết Hoa Kỳ Washington DC, giao tháng 6 / tháng 7 năm 1962. [16]
  6. Tập đoàn MITER , được giao vào tháng 12 năm 1962. [16] và được sử dụng cho đến tháng 8 năm 1971. Vào mùa xuân năm 1972, nó được bán cho Đại học Brigham Young , nơi nó được sử dụng bởi khoa vật lý cho đến khi bị loại bỏ vào năm 1982.
  7. Hải quân Hoa Kỳ Dahlgren Naval Proving Ground , giao tháng 9 / tháng 10 năm 1962. [16]
  8. Commissaries à l'énergie atomique , Pháp, giao tháng 11 năm 1963. [16]
  9. IBM.

IBM 7030 của Phòng thí nghiệm Lawrence Livermore (ngoại trừ bộ nhớ lõi của nó ) và các bộ phận của IBM 7030 của Tập đoàn MITER / Đại học Brigham Young hiện nằm trong bộ sưu tập của Bảo tàng Lịch sử Máy tính , ở Mountain View, California .

Kiến trúc [ sửa ]

Định dạng dữ liệu [ sửa ]

  • Số điểm cố định có độ dài thay đổi, được lưu trữ dưới dạng nhị phân (1 đến 64 bit) hoặc thập phân (1 đến 16 chữ số) và định dạng không dấu hoặc định dạng dấu / độ lớn . Ở định dạng thập phân, các chữ số là byte có độ dài thay đổi (4 đến 8 bit).
  • Số dấu phẩy động có cờ số mũ 1 bit, số mũ 10 bit, dấu số mũ 1 bit, độ lớn 48 bit và byte dấu 4 bit ở định dạng dấu / độ lớn.
  • Các ký tự chữ và số có độ dài thay đổi và có thể sử dụng bất kỳ mã ký tự nào từ 8 bit trở xuống.
  • Byte có độ dài thay đổi (1 đến 8 bit). [17]

Định dạng hướng dẫn [ sửa ]

Hướng dẫn là 32-bit hoặc 64-bit.

Đăng ký [ sửa ]

Các thanh ghi sẽ chồng lên 32 địa chỉ đầu tiên của bộ nhớ như được hiển thị. [18]

! Địa chỉ nhà Dễ nhớ Đăng ký Được lưu trữ trong:
0 $ Z 64-bit zero: luôn đọc là 0, không thể thay đổi bằng cách ghi Bộ nhớ chính
1 $ IT bộ hẹn giờ khoảng thời gian (bit 0..18): giảm ở tần số 1024 Hz, lặp lại khoảng 8,5 phút một lần, ở mức 0, nó bật "chỉ báo tín hiệu thời gian" trong thanh ghi chỉ báo Bộ nhớ lõi lập chỉ mục
$ TC Đồng hồ thời gian 36 bit (bit 28..63): đếm 1024 Hz tích tắc, bit 38..63 tăng một lần mỗi giây, tái chế mỗi ~ 777 ngày.
2 $ IA Địa chỉ ngắt 18 bit Bộ nhớ chính
3 $ UB Địa chỉ ranh giới trên 18 bit (bit 0-17) Thanh ghi bóng bán dẫn
$ LB Địa chỉ ranh giới dưới 18 bit (bit 32-49)
Điều khiển biên 1 bit (bit 57): xác định xem các địa chỉ bên trong hay bên ngoài các địa chỉ biên có được bảo vệ hay không
4 Các bit bảo trì 64-bit: chỉ được sử dụng để bảo trì Bộ nhớ chính
5 $ CA địa chỉ kênh (bit 12..18): chỉ đọc, được đặt bởi "trao đổi", một bộ xử lý i / o Thanh ghi bóng bán dẫn
6 $ CPUS các bit CPU khác (bit 0..18): cơ chế báo hiệu cho một cụm lên đến 20 CPU Thanh ghi bóng bán dẫn
7 $ LZC đếm số 0 bên trái (bit 17..23): số bit 0 đứng đầu từ kết quả liên kết hoặc hoạt động dấu phẩy động Thanh ghi bóng bán dẫn
$ AOC đếm tất cả cái (bit 44..50): số lượng bit được đặt trong kết quả liên kết hoặc bội số thập phân hoặc số chia
số 8 $ L Nửa bên trái của bộ tích lũy 128 bit Thanh ghi bóng bán dẫn
9 $ R Nửa bên phải của bộ tích lũy 128 bit
10 $ SB byte dấu tích lũy (bit 0..7)
11 $ IND thanh ghi chỉ báo (bit 0..19) Thanh ghi bóng bán dẫn
12 $ MASK Thanh ghi mặt nạ 64 bit: bit 0..19 luôn là 1, bit 20..47 có thể ghi, bit 48..63 luôn là 0 Thanh ghi bóng bán dẫn
13 $ RM Thanh ghi phần dư 64 bit: chỉ đặt theo lệnh chia số nguyên và dấu phẩy động Bộ nhớ chính
14 $ FT Thanh ghi hệ số 64-bit: chỉ được thay đổi bởi lệnh "hệ số tải" Bộ nhớ chính
15 $ TR Thanh ghi chuyển tuyến 64-bit Bộ nhớ chính
16
...
31
$ X0
...
$ X15
Thanh ghi chỉ mục 64-bit (mười sáu) Bộ nhớ lõi lập chỉ mục

Bộ tích lũy và thanh ghi chỉ mục hoạt động ở định dạng dấu và độ lớn .

Bộ nhớ [ sửa ]

Bộ nhớ chính là 16K đến 256K từ nhị phân 64 bit, trong ngân hàng 16K.

Bộ nhớ được ngâm trong dầu được làm nóng / làm mát để ổn định các đặc tính hoạt động của nó.

Phần mềm [ sửa ]

Xem thêm [ sửa ]

  • IBM 608 , thiết bị tính toán bóng bán dẫn đầu tiên có sẵn trên thị trường
  • PUBIAC II , một siêu máy tính transistorized của Đại học Illinois đã cạnh tranh với Stretch.

Ghi chú [ sửa ]

  1. ^ Trong khi Stretch có các lệnh với kích thước byte thay đổi , không có bộ xử lý tiếp theo nào của IBM làm được. Tuy nhiên, Burroughs , CDC , DEC , GE , RCA , UNIVAC và những người kế nhiệm của chúng có các máy có nhiều kích thước byte; Burroughs, CDC và DEC có các máy hỗ trợ bất kỳ kích thước nào từ 1 đếnđộ dài từ .

Tài liệu tham khảo [ sửa ]

  1. ^ a b c BRL Báo cáo năm 1961
  2. ^ "Được thiết kế bởi Seymour Cray, CDC 6600 nhanh hơn gần ba lần so với cỗ máy nhanh nhất tiếp theo trong ngày của nó, IBM 7030 Stretch." Tạo ra một thế giới khác biệt: Ý tưởng kỹ thuật thành hiện thực . Học viện Kỹ thuật Quốc gia . 2014. ISBN 978-0309312653.
  3. ^ "Năm 1964 CDC 6600 của Cray đã thay thế Stretch trở thành máy tính nhanh nhất trên trái đất." Andreas Sofroniou (2013). HỆ THỐNG TRẮC NGHIỆM, KỸ THUẬT KIẾN THỨC ĐỂ THAY THẾ CON NGƯỜI . ISBN 978-1291595093.
  4. ^ "Một số trình biên dịch FORTRAN sớm của Vương quốc Anh" .
  5. ^ "Tổng quan về HARTRAN" .
  6. ^ Widman, Jake (ngày 9 tháng 10 năm 2008). "Bài học kinh nghiệm: Thất bại trong dự án lớn nhất của CNTT" . PCWorld . Truy cập ngày 23 tháng 10 năm 2012 .
  7. ^ Như đã lưu ý trong bản ghi nhớ nổi tiếng "Người gác cổng", trong đó Giám đốc điều hành IBM TJ Watson Jr đã hỏi "tại sao chúng tôi lại đánh mất vị trí dẫn đầu ngành" vào tay "34 người, bao gồm cả người gác cổng". "Bản ghi nhớ của Watson Jr. về CDC 6600" . 28 tháng 8 năm 1963.
  8. ^ "Kho lưu trữ của IBM: Stephen W. Dunwell" . IBM .
  9. ^ "Stretch được coi là một thất bại thương mại, và Dunwell được gửi đến ..." S Mẹ , Mark; Spicer, Dag. "Nỗ lực Siêu máy tính Đơn xử lý của IBM" .
  10. ^ "để theo đuổi bất kỳ nghiên cứu nào anh ấy muốn." Wolfgang Saxon (ngày 24 tháng 3 năm 1994). "SW Dunwell, 80 tuổi, Kỹ sư tại IBM; Máy tính được thiết kế" . Thời báo New York .
  11. ^ a b c d Bob Evans (Mùa hè năm 1984). "Hệ thống IBM / 360" . Báo cáo Bảo tàng Máy tính . trang 8–18.
  12. ^ Charles Cole. "Remington Rand Univac LARC" .
  13. ^ a b Simmons, William W .; Elsberry, Richard B. (1988), Bên trong IBM: những năm Watson (hồi ký cá nhân) , Pennsylvania, Hoa Kỳ: Dorrance, tr. 160, ISBN 978-0805931167. Cuốn hồi ký của một giám đốc điều hành cấp cao của IBM, kể lại những hồi ức của ông về kinh nghiệm của ông và IBM từ Thế chiến II đến những năm 1970.CS1 maint: postscript (link).
  14. ^ Rymaszewski, EJ; et al. (1981). "Công nghệ Logic bán dẫn của IBM". Tạp chí Nghiên cứu và Phát triển của IBM . 25 (5): 607–608. doi : 10.1147 / rd.255.0603 . ISSN 0018-8646 . 
  15. ^ a b c d Erich Bloch (1959). Thiết kế Kỹ thuật của Máy tính Căng (PDF) . Hội nghị máy tính liên doanh miền Đông.
  16. ^ a b c d e f "THỜI HẠN CỦA LỖI THÚ VỊ / THU HOẠCH CỦA IBM (1956-1961)" . Truy cập ngày 13 tháng 6 năm 2021 .
  17. ^ Mark Smotherman (tháng 7 năm 2010). "IBM Stretch (7030) - Khả năng song song của bộ xử lý linh hoạt" . clemson.edu . Truy cập ngày 12 tháng 7 năm 2013 .
  18. ^ "Sổ tay Tham khảo Hệ thống Xử lý Dữ liệu IBM 7030" (PDF) . bitsavers.org . IBM. Năm 1961. tr. 34..38 . Truy cập ngày 5 tháng 5 năm 2015 .
  19. ^ Roger B. Lazarus (1978). Máy tính tại LASL trong những năm 1940 và 1950 . Bộ Năng lượng Hoa Kỳ . trang 14–15.
  20. ^ "Hệ thống IBM 7030 FORTRAN" (PDF) . Bảo tàng Lịch sử Máy tính . IBM Stretch Collection: International Business Machines Corporation . Năm 1961. tr. 36 . Truy cập ngày 28 tháng 2 năm 2015 .

Đọc thêm [ sửa ]

Liên kết bên ngoài [ sửa ]

Hồ sơ
Tiền thân của
UNIVAC LARC
Máy tính mạnh nhất thế giới
1961–1963
Thành công bởi
CDC 6600