EDSAC - EDSAC - Wikipedia

Электронный автоматический калькулятор хранения задержки (EDSAC)
EDSAC (19) .jpg
EDSAC I в июне 1948 г.
РазработчикМорис Уилкс и его команда в Математическая лаборатория Кембриджского университета
Поколение1
Дата выхода6 мая 1949 г.; 71 год назад (1949-05-06)
Срок жизни1949–1958
Снято с производствада
Отправлено единиц1
ЦПУПониженный вакуумные трубки
объем памяти512 18-битных слов (Линии задержки ртути )
ОтображатьТелетайп
Входпять отверстий перфолента
Мощность11 кВт
ПреемникEDSAC 2 и ЛЕВ I

В Электронный автоматический калькулятор отсрочки хранения (EDSAC) был одним из первых британских компьютеров.[1] Вдохновлен Джон фон Нейман основополагающий Первый проект отчета о EDVAC, машина была построена Морис Уилкс и его команда в Математическая лаборатория Кембриджского университета в Англии. EDSAC был вторым электронным цифровым компьютер с хранимой программой перейти в штатную службу.[2]

Позже проект поддержали J. Lyons & Co. Ltd., британская фирма, которая была награждена первым коммерчески применяемым компьютером, ЛЕВ I, основанный на дизайне EDSAC. Работа над EDSAC началась в 1947 г.[3] и он запустил свои первые программы 6 мая 1949 года, когда он рассчитал таблицу квадратные числа[4] и список простые числа.[5][6] EDSAC был окончательно закрыт 11 июля 1958 г., когда его заменила EDSAC 2, который использовался до 1965 года.[7]

Технический обзор

Физические компоненты

9-дюймовые трубки, используемые для мониторинга
Уильям Ренвик со считывателем лент с 5 отверстиями и телетайпом Creed

Как только EDSAC заработал, он начал обслуживать исследовательские нужды университета. Он использовал ртутные линии задержки на память, и пониженный вакуумные трубки для логики. Энергопотребление было 11 кВт электричества.[8][9] Время цикла составляло 1,5 мс для всех обычных инструкций, 6 мс для умножения. Вход был через пять отверстий перфолента и вывод был через телетайп.

Первоначально регистры были ограничены аккумулятор и регистр множителя. В 1953 г. Дэвид Уиллер, возвращаясь из пребывания в Университет Иллинойса, разработал индексный регистр как расширение оригинального оборудования EDSAC.

Накопитель на магнитной ленте был добавлен в 1952 году, но никогда не работал достаточно хорошо, чтобы его можно было использовать в реальной жизни.[10]

До 1952 года доступная основная память (инструкции и данные) составляла всего 512 18-битных слов, и не было резервного хранилища.[11] Линии задержки (или «танки») были организованы в две батареи по 512 слов каждая. Вторая батарея вступила в строй в 1952 году.[10]

Полное хранилище линий задержки на 1024 слова не было доступно до 1955 или начала 1956 года.[12] ограничение программ до 800 слов.

Джон Линдли (аспирант 1958–1959) упомянул «невероятную трудность, с которой нам когда-либо приходилось производить единственный правильный кусок бумажной ленты с грубым и ненадежным самодельным оборудованием для штамповки, печати и проверки, доступным в конце 50-х годов».[13]

Память и инструкции

Морис Уилкс проверка ртути линия задержки EDSAC в строительстве
Морис Уилкс и Билл Ренвик перед полным EDSAC

Основная память EDSAC состояла из 1024 ячеек, хотя изначально было установлено только 512 ячеек. Каждый содержал 18 бит, но самый верхний бит всегда был недоступен из-за проблем с синхронизацией, поэтому использовались только 17 бит. Инструкция состояла из пятибитового кода инструкции, одного запасного бита, десятибитного операнда (обычно адреса памяти) и бита длины для управления тем, использовала ли инструкция 17-битный или 35-битный операнд (два последовательных слова , прямой порядок байтов ). Все коды инструкций были представлены одной мнемонической буквой, так что Добавлять инструкция, например, использовала код символа EDSAC для буквы A.

Внутренне EDSAC использовал два дополнения, двоичный числа. Числа были либо 17 бит (одно слово), либо 35 бит (два слова). Необычно то, что множитель был разработан для обработки чисел как фиксированная точка дроби в диапазоне −1 ≤ Икс <1, т.е. двоичная точка находилась сразу справа от знака. В аккумулятор мог содержать 71 бит, включая знак, что позволяло умножать два длинных (35-битных) числа без потери точности.

Доступны следующие инструкции:

  • Добавлять
  • Вычесть
  • Умножить и сложить
  • И-и-сложение (так называемое "Сортировка")
  • Сдвиг влево
  • Арифметический сдвиг вправо
  • Загрузить регистр множителя
  • Сохранить (и при необходимости очистить) аккумулятор
  • Условный переход
  • Читать входную ленту
  • Печать символа
  • Круглый аккумулятор
  • Нет операции
  • Останавливаться.

Не было инструкции деления (но были предоставлены различные подпрограммы деления) и не было возможности напрямую загрузить число в аккумулятор (для этого требовалась инструкция «sTore и нулевой аккумулятор», за которой следовала инструкция «Добавить»). Не было ни инструкции безусловного перехода, ни инструкции вызова процедуры - ее еще не изобрели.

Морис Уилкс обсуждались режимы относительной адресации для EDSAC в статье, опубликованной в 1953 году. Он вносил предложения по облегчению использования подпрограммы.[14]

Программное обеспечение

В первоначальные заказы были подключены к набору однорядные переключатели и загружается в младшие слова памяти при запуске. К маю 1949 г. первые заказы предусматривали примитивное перемещение ассемблер используя преимущества мнемонического дизайна, описанного выше, всего в 31 слове. Это был первый в мире ассемблер и, возможно, начало мировой индустрии программного обеспечения. Доступна симуляция EDSAC и полное описание начальных заказов и первых программ.

Первым расчетом, проведенным EDSAC, была программа с квадратными числами, выполненная 6 мая 1949 года.[15] Программу написал Беатрис Уорсли который приехал из Канады изучать машину.[16][15]

Эта машина использовалась другими членами университета для решения реальных проблем, и были разработаны многие ранние методы, которые теперь включены в операционные системы. Пользователи готовили свои программы, перфорируя их (на ассемблере) на бумажную ленту. Вскоре они научились подносить ленту к свету и считывать коды. Когда программа была готова, ее вешали на веревку, натянутую рядом с устройством чтения бумажной ленты. Присутствовавшие в течение дня механизаторы выбрали следующую ленту из линии и загрузили ее в EDSAC. Конечно, сегодня это хорошо известно как очереди заданий. Если он что-то напечатал, то лента и распечатка возвращались пользователю, в противном случае он был проинформирован, в каком месте памяти он остановился. Некоторое время назад не было отладчиков, но можно было настроить ЭЛТ-экран для отображения содержимого определенной части памяти. Это использовалось, например, чтобы увидеть, сходится ли число. К знаковому биту аккумулятора был подключен громкоговоритель; опытные пользователи знали здоровые и нездоровые звуки программ, особенно программ, «зависающих» в цикле. В нерабочее время некоторым «авторизованным пользователям» разрешалось запускать машину самостоятельно, что продолжалось до поздней ночи, пока не взорвался клапан, что, по словам одного из таких пользователей, обычно происходило.[17]

Техника программирования

Пульт мониторинга EDSAC[18]

Первым программистам приходилось использовать приемы, которые сегодня не одобряются, особенно при изменении кода. Поскольку гораздо позже индексного регистра не существовало, единственный способ получить доступ к массиву - это изменить, на какую ячейку памяти ссылается конкретная инструкция.

Дэвид Уиллер, который получил первую в мире докторскую степень в области компьютерных наук, работая над этим проектом, приписывают изобретение концепции подпрограммы. Пользователи писали программы, которые вызывали подпрограмму, переходя к ее началу с обратный адрес (т.е. местоположение плюс один самого прыжка) в аккумуляторе ( Уиллер прыжок ). По соглашению подпрограмма ожидала этого, и первое, что она сделала, - изменила свою заключительную инструкцию перехода на этот адрес возврата. Множественные и вложенные подпрограммы могут быть вызваны до тех пор, пока пользователь знает длину каждой из них, чтобы вычислить место перехода; рекурсивные вызовы были запрещены. Затем пользователь скопировал код подпрограммы с мастер-ленты на свою собственную ленту после завершения своей собственной программы. (Тем не менее, Тьюринг обсуждал подпрограммы в статье 1945 года о предложениях по проектированию NPL. ТУЗ, зайдя так далеко, что изобрел концепцию стека адресов возврата, которая позволила бы рекурсию.[19])

Программное обеспечение

Концепция подпрограмм привела к доступности обширной библиотеки подпрограмм. К 1951 году для общего использования было доступно 87 подпрограмм следующих категорий: арифметика с плавающей запятой; арифметические операции над сложные числа; проверка; разделение; возведение в степень; процедуры, относящиеся к функциям; дифференциальные уравнения; специальные функции; степенной ряд; логарифмы; Разное; печать и верстка; квадратура; читать (ввод); пй корень; тригонометрические функции; счетные операции (моделирование повторять до петель, пока петли и для петель ); векторов; и матрицы.

Приложения EDSAC

EDSAC был разработан специально как часть службы поддержки математической лаборатории для расчетов.[20] Первая научная статья, опубликованная с использованием компьютера для расчетов, была написана Рональд Фишер. Уилкс и Уиллер использовали EDSAC, чтобы решить для него дифференциальное уравнение, относящееся к частотам генов.[21] В 1951 году Миллер и Уиллер с помощью машины обнаружили 79-значное простое число.[22] - в самый крупный из известных в то время.

Лауреаты трех Нобелевских премий: Джон Кендрю и Макс Перуц (химия, 1962), Эндрю Хаксли (медицина, 1963) и Мартин Райл (физика, 1974) извлекли выгоду из революционной вычислительной мощности EDSAC. В своих приветственных речах каждый признал роль, которую EDSAC сыграла в их исследованиях.

В начале 1960-х Питер Суиннертон-Дайер использовали компьютер EDSAC для расчета количества точек по модулю п (обозначается Nп) для большого количества простых чисел п на эллиптических кривых, ранг которых был известен. На основании этих численных результатов Берч и Суиннертон-Дайер (1965) предположил, что Nп для кривой E со званием р подчиняется асимптотическому закону, Гипотеза Берча и Суиннертона-Дайера считается одним из главные нерешенные проблемы математики по состоянию на 2016 год.

«Мозг» [компьютер] может однажды опуститься до нашего уровня [простых людей] и помочь в наших расчетах по подоходному налогу и бухгалтерскому учету. Но это домыслы, и пока об этом нет никаких признаков.

— Британская газета Звезда в июньской статье 1949 года о компьютере EDSAC, задолго до эпохи персональных компьютеров.[23]

Игры

В 1952 г. Сэнди Дуглас развитый OXO, версия крестики-нолики (крестики-нолики) для EDSAC, с графическим выводом на VCR97 6 " электронно-лучевая трубка. Это вполне могло быть в мире первая видеоигра.[24][25]

Еще одна видеоигра была создана Стэнли Гилл и включал точку (называемую овцой), приближающуюся к линии, в которой можно было открыть одни из двух ворот.[26] Игра Стэнли Гилла контролировалась с помощью светового луча устройства чтения бумажных лент EDSAC.[26] Прерывание его (например, когда игрок кладет в него руку) откроет верхние ворота.[26] Оставив луч неповрежденным, вы откроете нижние ворота.[26]

Дальнейшие разработки

Преемник EDSAC, EDSAC 2, сдан в эксплуатацию в 1958 году.

В 1961 году EDSAC 2 версия Автокодирование, АЛГОЛ -подобный язык программирования высокого уровня для ученых и инженеров, был разработан Дэвид Хартли.

В середине 1960-х был запланирован преемник EDSAC 2, но вместо этого был сделан переход на Титан, прототип Atlas 2, разработанный на основе Компьютер Атлас из Манчестерский университет, Ферранти, и Плесси.

Проект реплики EDSAC

Реплика EDSAC в октябре 2018 г.

13 января 2011 г. Общество сохранения компьютеров объявила, что планирует построить рабочую копию EDSAC на Национальный музей вычислительной техники (TNMoC) в Bletchley Park под руководством Эндрю Герберт, который учился у Мориса Уилкса.[27] Первые части отдыха были включены в ноябре 2014 года.[28][29] Текущий проект открыт для посетителей музея. В 2016 году два оригинальных оператора EDSAC, Маргарет Маррс и Джойс Уиллер, посетил музей, чтобы помочь проекту.[30] По состоянию на ноябрь 2016 года ввод в эксплуатацию в полностью завершенном и рабочем состоянии реплики предполагался осенью 2017 года.[31] Однако задержки проекта отложили его открытие.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Уилкс, В.В.; Ренвик, В. (1950). «EDSAC (автоматический калькулятор электронного хранения задержки)». Математика. Comp. 4 (30): 61–65. Дои:10.1090 / s0025-5718-1950-0037589-7.
  2. ^ В Манчестер Бэби предшествовал EDSAC как компьютер с хранимой программой, но был построен как испытательный стенд для Трубка Вильямса а не как машина для практического использования. http://www.cl.cam.ac.uk/conference/EDSAC99/history.html. Тем не менее Манчестер Марк 1 1949 года (не путать с прототипом 1948 года, Baby) был доступен для общего пользования другими университетскими факультетами и Ферранти в апреле 1949 года. "50 лет манчестерскому детскому компьютеру". Архивировано из оригинал 9 февраля 2014 г.. Получено 5 января 2014. несмотря на то, что все еще находится в стадии разработки.
  3. ^ [1] В архиве 7 декабря 2014 г. Wayback Machine
  4. ^ «Компьютер Пионер подлежит восстановлению». Кулачок. 62: 5. 2011. Если быть точным, первая программа EDSAC напечатала список квадраты из целые числа от 0 до 99 включительно.
  5. ^ Джонс, Клифф Б.; Ллойд, Джон Л. (24 января 2012 г.). Надежные и исторические вычисления: очерки, посвященные Брайану Рэнделлу по случаю его 75-летия. Springer. п. 29. ISBN  9783642245411.
  6. ^ . Другие ранние вычислительные проблемы выполняются на EDSAC; некоторые характеристики компьютера. «9. EDSAC, Кембриджский университет, Англия». Информационный бюллетень по цифровым компьютерам. 2 (1): 3. 1 января 1950 г.CS1 maint: другие (связь)
  7. ^ EDSAC 99: 15–16 апреля 1999 г. (PDF), Компьютерная лаборатория Кембриджского университета, 6 мая 1999 г., стр. 68, 69., получено 29 июн 2013
  8. ^ Симулятор EDSAC - Компьютерил
  9. ^ Кембриджский университет - Некоторая статистика EDSAC
  10. ^ а б Некоторая статистика EDSAC
  11. ^ EDSAC 1 и более поздние версии
  12. ^ EDSAC 1 и более поздние версии
  13. ^ EDSAC 1 и более поздние версии
  14. ^ Труды Кембриджского философского общества, том 49, часть 1, стр. 84-9
  15. ^ а б «EDSAC произвел свои первые расчеты». История вычислений. Получено 23 ноября 2018.
  16. ^ Раймонд, Катрин (25 октября 2017 г.). "Беатрис Уорсли". Канадская энциклопедия. Архивировано из оригинал 13 января 2018 г.. Получено 23 ноября 2018.
  17. ^ Профессор Дэвид Бэррон, почетный профессор Саутгемптонского университета на семинаре компьютерной лаборатории Кембриджа по случаю 60-летнего юбилея 6 мая 2009 года.
  18. ^ Описание трех дисплеев (счетчик, память и управление последовательностью):
  19. ^ Тьюринг 1945, перепечатано в Copeland (2005), стр. 383.
  20. ^ Годдард, Джонатан (3 мая 2019 г.), 70 лет со дня появления первого компьютера, предназначенного для повседневного использования, Департамент компьютерных наук и технологий, Кембриджский университет
  21. ^ Частоты генов в клине, определяемые отбором и диффузией, Р. А. Фишер, Биометрия, Vol. 6, No. 4 (декабрь 1950), стр. 353–361.
  22. ^ Колдуэлл - наибольшие известные простые числа по годам Одна ссылка дает Миллеру Дж. К. П. «Большие простые числа» (1951). Природа 168 (4280): 838, но Абстрактные не упоминает об этом.
  23. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 22 декабря 2015 г.. Получено 18 ноября 2016.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  24. ^ Коэн, Д. С. (20 сентября 2014 г.). "OXO aka Noughts and Crosses - Первая видеоигра". About.com. МАК. В архиве из оригинала 22 декабря 2015 г.. Получено 18 декабря 2015.
  25. ^ Вольф, Марк Дж. П. (16 августа 2012 г.). Энциклопедия видеоигр: культура, технологии и искусство игр. Издательская группа "Гринвуд". С. 3–7. ISBN  978-0-313-37936-9.
  26. ^ а б c d Смит, Элви Рэй (9 июня 2015 г.). «Рассвет цифрового света». IEEE Annals of the History of Computing. 38 (4): 74–91. Дои:10.1109 / MAHC.2015.51. S2CID  10257358.
  27. ^ Уорд, Марк (13 января 2011 г.). «Новаторский компьютер Edsac будет построен в Блетчли-парке». Новости BBC. Получено 13 января 2011.
  28. ^ Музей включает исторический компьютер
  29. ^ Хартли, Дэвид; Герберт, Эндрю (2013). Проект реплики EDSAC. Актуальность истории вычислительной техники. Достижения ИФИП в области информационных и коммуникационных технологий. 416. 9 Текущий статусС. 307-308. Дои:10.1007/978-3-642-41650-7_27. ISBN  978-3-642-41649-1.
  30. ^ «Внутри проекта по восстановлению EDSAC, одного из первых в мире компьютеров общего назначения». zdnet.com. Получено 24 мая 2020.
  31. ^ Палмер, Дэнни (24 ноября 2016 г.). «Внутри проекта по восстановлению EDSAC, одного из первых в мире компьютеров общего назначения». Получено 1 декабря 2016.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка