IBM 7030 Stretch - IBM 7030 Stretch

IBM Stretch
IBM 7030-CNAM 22480-IMG 5115-gradient.jpg
Консоль обслуживания IBM 7030 на Musée des Arts et Métiers, Париж
дизайн
ПроизводительIBM
ДизайнерДжин Амдал
Дата выходаМай 1961 г. (Май 1961 г.)
Проданных единиц9
Цена7 780 000 долларов США (эквивалент 66 560 000 долларов США в 2019 году)
Кожух
Вес70000 фунтов (35 коротких тонн; 32 т)[1]
Мощность100 кВт[1] @ 110 В
Система
Операционная системаMCP
ЦПУ64-битный процессор
объем памяти2048 килобайты (262144 x 64 бита)[1]
MIPS1,2 MIPS

В IBM 7030, также известен как Протяжение, был IBM первый транзисторный суперкомпьютер. Это был самый быстрый компьютер в мире с 1961 года до первого CDC 6600 вступил в строй в 1964 году.[2][3]

Первоначально разработан для удовлетворения требований, сформулированных Эдвард Теллер в Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора, первый пример был доставлен в Лос-Аламосская национальная лаборатория в 1961 году, и вторая адаптированная версия, IBM 7950 Harvest, в Национальное Агенство Безопасности в 1962 году. Центр исследования атомного оружия в Aldermaston, Англия широко использовалась исследователями там и в AERE Harwell, но только после разработки S2 Фортран Компилятор, который первым добавил динамические массивы, который позже был перенесен на Ферранти Атлас из Компьютерная лаборатория Атлас в Чилтоне.[4][5]

7030 был намного медленнее, чем ожидалось, и не смог достичь своих агрессивных целей. IBM была вынуждена снизить цену с 13,5 млн долларов до 7,78 млн долларов и сняла 7030 с продажи клиентам, помимо тех, которые уже заключили контракты. Компьютерный мир журнал назвал Stretch одной из крупнейших неудач в управлении проектами в ЭТО история.[6]

Внутри IBM, будучи затмеваемым меньшими Корпорация Control Data казалось, трудно принять.[7] Руководитель проекта Стивен Данвелл,[8] изначально был заклеенный за роль в «провале»,[9] но как успех IBM System / 360 стало очевидным, ему были принесены официальные извинения, а в 1966 г. Сотрудник IBM.[10]

Несмотря на то, что Stretch не смог достичь поставленных целей по производительности, он послужил основой для многих конструктивных особенностей успешной IBM System / 360, выпущенной в 1964 году.

История развития

В начале 1955 г. Эдвард Теллер из Радиационная лаборатория Калифорнийского университета хотел новую научную вычислительную систему для трехмерного гидродинамический расчеты. Предложения были запрошены от IBM и UNIVAC для этой новой системы, которая будет называться Калькулятор автоматической реакции Ливермора или LARC. По словам руководителя IBM Катберт Херд, такая система будет стоить примерно 2,5 миллиона долларов и будет работать от одного до двух MIPS.[11]:12 Доставка должна была состояться через два-три года после подписания контракта.

В IBM небольшая команда Покипси включая Джона Гриффита и Джин Амдал работал над дизайнерским предложением. Сразу после того, как они закончили и собирались представить предложение, Ральф Палмер остановил их и сказал: «Это ошибка».[11]:12 Предлагаемый дизайн мог бы быть построен либо с точечные транзисторы или транзисторы с поверхностным барьером, оба, вероятно, скоро будут проигрывать недавно изобретенным диффузионный транзистор.[11]:12

IBM вернулась в Ливермор и заявила, что они выходят из контракта, и вместо этого предложили значительно лучшую систему: «Мы не собираемся строить эту машину для вас; мы хотим построить что-то лучше! Мы не знаем точно, что для этого потребуется. но мы думаем, что это будет еще один миллион долларов и еще один год, и мы не знаем, с какой скоростью он будет работать, но мы хотели бы работать со скоростью десять миллионов инструкций в секунду ».[11]:13 Ливермор не был впечатлен, и в мае 1955 года они объявили, что UNIVAC выиграл LARC контракт, теперь называемый Ливерморский автоматический исследовательский компьютер. LARC в конечном итоге будет доставлен в июне 1960 года.[12]

В сентябре 1955 г., опасаясь, что Лос-Аламосская национальная лаборатория может также заказать LARC, IBM представила предварительное предложение по высокопроизводительному двоичному компьютеру, основанному на улучшенной версии проекта, который отклонил Ливермор и который они получили с интересом. В январе 1956 года был официально начат проект «Стретч». В ноябре 1956 года IBM выиграла контракт с агрессивной целью производительности - «скорость как минимум в 100 раз выше. IBM 704 "(т.е. 4 MIPS). Поставка была намечена на 1960 год.

Во время проектирования оказалось необходимым снизить тактовые частоты, дав понять, что Stretch не может достичь своих агрессивных целей производительности, но оценки производительности колебались от 60 до 100 раз по сравнению с IBM 704. В 1960 году была установлена ​​цена в 13,5 миллионов долларов за IBM 7030. В 1961 г. ориентиры указали, что производительность IBM 7030 была лишь примерно в 30 раз выше, чем у IBM 704 (то есть 1,2 MIPS), что сильно затруднило IBM. В мае 1961 г. Том Ватсон объявила о снижении цен на все обсуждаемые модели 7030 до 7,78 миллиона долларов и немедленном снятии продукта с дальнейших продаж.

это плавающая точка время сложения 1,38–1,5 микросекунды время умножения составляло 2,48–2,70 микросекунды, а время деления составляло 9,00–9,90 микросекунды.

Техническое воздействие

Хотя IBM 7030 не считался успешным, он породил множество технологий, внедренных в машины будущего, которые были очень успешными. В Стандартная модульная система транзистор логика была основой для IBM 7090 линия научных компьютеров, IBM 7070 и 7080 бизнес-компьютеры, IBM 7040 и IBM 1400 линии, и IBM 1620 небольшой научный компьютер; 7030 использовал около 170 000 транзисторов. В IBM 7302 Модули Core Storage Model I также использовались в IBM 7090, IBM 7070 и IBM 7080. Мультипрограммирование, защита памяти, обобщенные прерывания, восьмибитный байт для ввода / вывода[а] все концепции были позже включены в IBM System / 360 линейка компьютеров, а также самые поздние Процессоры.

Стивен Данвелл, руководитель проекта, который стал козлом отпущения, когда Stretch потерпел коммерческий провал, вскоре после феноменально успешного запуска System / 360 в 1964 году указал, что большинство его основных концепций было разработано Stretch.[13] К 1966 году он получил извинения и был удостоен звания научного сотрудника IBM - высокой чести, которая принесла с собой ресурсы и полномочия для проведения желаемых исследований.[13]

Конвейерная обработка инструкций, предварительная выборка и декодирование, и чередование памяти были использованы в более поздних проектах суперкомпьютеров, таких как IBM System / 360 Models 91, 95 и IBM System / 370 Model 195, а также IBM 3090 серии, а также компьютеры других производителей. По состоянию на 2019 год, эти методы до сих пор используются в большинстве современных микропроцессоров, начиная с Intel Pentium и Motorola / IBM PowerPC, а также во многих встроенных микропроцессорах и микроконтроллерах различных производителей.

Аппаратная реализация

Печатная плата от IBM 7030, в Музей науки Брэдбери, Лос-Аламос, Нью-Мексико.

ЦП 7030 использует эмиттерная логика (первоначально назывался логика управления током)[14] по 18 видам Стандартная модульная система (SMS) карты. Он использует 4025 двойных карт (как показано) и 18 747 одинарных карт, содержащих 169 100 транзисторов, требующих в общей сложности 21 кВт мощности.[15]:54 Он использует высокоскоростной германий NPN и PNP. дрейфовые транзисторы, с частотой среза более 100 МГц и мощностью ~ 50 мВт каждый.[15]:57 Немного третий уровень схемы используют 3-й уровень напряжения. Каждый логический уровень имеет задержку около 20 нс. Чтобы набрать скорость в критических областях логика эмиттер-повторитель используется для уменьшения задержки примерно до 10 нс.[15]:55

Он использует ту же основную память, что и IBM 7090.[15]:58

Установки

  1. Лос-Аламосская научная лаборатория (LASL) в апреле 1961 г., принят в мае 1961 г. и использовался до 21 июня 1971 г.
  2. НАС. Национальное Агенство Безопасности в феврале 1962 г. в качестве главного процессора IBM 7950 Harvest система, использовавшаяся до 1976 г., когда IBM 7955 В тракторной ленточной системе возникли проблемы из-за изношенных кулачков, которые невозможно было заменить.
  3. Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора, Ливермор, Калифорния.
  4. Создание атомного оружия, Aldermaston, Англия.
  5. Бюро погоды США.
  6. Корпорация MITRE, использовалась до августа 1971 г. Весной 1972 г. была продана Университет Бригама Янга, где он использовался физическим факультетом до списания в 1982 году.
  7. ВМС США Военно-морской полигон Дальгрен.
  8. IBM.
  9. Commissariat à l'énergie atomique, Франция.

IBM 7030 Ливерморской лаборатории (за исключением основная память ) и части IBM 7030 корпорации MITRE / Университета Бригама Янга теперь находятся в Музей истории компьютеров коллекция, в Маунтин-Вью, Калифорния.

Архитектура

Форматы данных

  • Числа с фиксированной точкой имеют переменную длину, хранятся либо в двоичном (от 1 до 64 бит), либо в десятичном (от 1 до 16 цифр) и либо беззнаковом формате, либо формат знака / величины. В десятичном формате цифры представляют собой байты переменной длины (от 4 до 8 бит).
  • Плавающая точка числа имеют 1-битный флаг экспоненты, 10-битный показатель степени, 1-битный знак экспоненты, 48-битную величину и 4-битный знаковый байт в формате знак / величина.
  • Буквенно-цифровые символы имеют переменную длину и могут использовать любой код символа длиной 8 бит или меньше.
  • Байты имеют переменную длину (от 1 до 8 бит).[16]

Формат инструкции

Инструкции бывают 32-битными или 64-битными.

Регистры

Регистры перекрывают первые 32 адреса памяти, как показано.[17]

! АдресМнемоническийрегистрХранится в:
0$ Z64-битный ноль: всегда читается как ноль, не может быть изменен записьюОсновная память ядра
1$ ITинтервальный таймер (биты 0..18): уменьшается с частотой 1024 Гц, повторяется каждые 8,5 минут, при нуле включает «индикатор сигнала времени» в регистре индикатораХранилище ядра индекса
$ TC36-битные часы (биты 28..63): счетчик тактов 1024 Гц, биты 38..63 увеличиваются один раз в секунду, повторяются каждые ~ 777 дней.
2$ IA18-битный адрес прерыванияОсновная память ядра
3$ UB18-битный адрес верхней границы (биты 0-17)Регистр транзистора
$ LB18-битный адрес нижней границы (биты 32-49)
1-битный контроль границы (бит 57): определяет, защищены ли адреса внутри или вне граничных адресов
464-битные служебные биты: используются только для обслуживанияОсновная память ядра
5$ CAадрес канала (биты 12..18): только чтение, устанавливается «обменом», процессором ввода-выводаРегистр транзистора
6$ CPUSдругие биты ЦП (биты 0..18): механизм сигнализации для кластера до 20 ЦПРегистр транзистора
7$ LZCколичество левых нулей (биты 17..23): количество начальных нулевых битов результата соединения или операции с плавающей запятойРегистр транзистора
$ AOCсчетчик всех единиц (биты 44..50): количество битов, установленных в соединительном результате или десятичном кратном или делении
8$ LЛевая половина 128-битного аккумуляторРегистр транзистора
9$ RПравая половина 128-битного аккумулятора
10$ SBбайт знака аккумулятора (биты 0..7)
11$ INDрегистр индикатора (биты 0..19)Регистр транзистора
12$ МАСКА64-битный регистр маски: биты 0..19 всегда 1, биты 20..47 доступны для записи, биты 48..63 всегда 0Регистр транзистора
13$ RM64-битный регистр остатка: устанавливается только инструкциями деления целых чисел и чисел с плавающей запятойОсновная память ядра
14$ FT64-битный регистр коэффициента: изменяется только инструкцией "коэффициент загрузки"Основная память ядра
15$ TR64-битный транзитный регистрОсновная память ядра
16
...
31		$ X0
...
15 долларов США		64-битные индексные регистры (шестнадцать)Хранилище ядра индекса

Регистры аккумулятора и индекса работают в знак и величина формат.

объем памяти

Основная память - это от 16К до 256К 64-битных двоичных слов в банках по 16К.

Память нагревалась / охлаждалась иммерсионным маслом для стабилизации рабочих характеристик.

Программного обеспечения

Смотрите также

  • IBM 608, первое коммерчески доступное транзисторное вычислительное устройство
  • ИЛЛИАК II, транзисторный суперкомпьютер от The Университет Иллинойса которые соревновались с Stretch.

Заметки

  1. ^ Хотя у Stretch были инструкции с переменные размеры байтов, нет последующего процессора из IBM сделал. Однако, Берроуз, CDC, DEC, GE, RCA, UNIVAC и их преемники имели машины с несколькими размерами байтов; У Берроуза, CDC и DEC были машины, поддерживающие любой размер от 1 до слово длина.

использованная литература

  1. ^ а б c Отчет BRL за 1961 год
  2. ^ «Разработанная Сеймуром Креем, CDC 6600 была почти в три раза быстрее, чем следующая самая быстрая машина того времени, IBM 7030 Stretch». Создавая мир различий: инженерные идеи воплощаются в реальность. Национальная инженерная академия. 2014. ISBN  978-0309312653.
  3. ^ «В 1964 году Cray CDC 6600 заменил Stretch как самый быстрый компьютер в мире». Андреас Софрониу (2013). ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ, ИНЖЕНЕРИЯ ЗНАНИЙ ДЛЯ ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ РЕПЛИКАЦИИ. ISBN  978-1291595093.
  4. ^ "Некоторые ранние британские компиляторы FORTRAN".
  5. ^ «Обзор HARTRAN».
  6. ^ Видман, Джейк (9 октября 2008 г.). «Извлеченные уроки: крупнейшие неудачи ИТ-проектов». PCWorld. Получено 23 октября, 2012.
  7. ^ Как отмечается в знаменитой записке «Дворник», в которой генеральный директор IBM Т. Дж. Уотсон-младший спросил «почему мы потеряли лидерство в отрасли» «34 людям, включая уборщика»."Памятка Ватсона-младшего о CDC 6600". 28 августа 1963 г.
  8. ^ "Архивы IBM: Стивен В. Данвелл". IBM.
  9. ^ «Стретч считался коммерческим провалом, и Данвелла отправили в ...» Душерман, Марк; Спайсер, Даг. "Усилия IBM в отношении однопроцессорного суперкомпьютера".
  10. ^ «проводить любые исследования, которые он пожелает». Вольфганг Саксон (24 марта 1994 г.). "С. В. Данвелл, 80 лет, инженер в I.B.M .; спроектированные компьютеры". Нью-Йорк Таймс.
  11. ^ а б c d Боб Эванс (лето 1984 г.). «IBM System / 360». Отчет компьютерного музея. С. 8–18.
  12. ^ Чарльз Коул. "Ремингтон Рэнд Юнивак LARC".
  13. ^ а б Симмонс, Уильям У.; Элсберри, Ричард Б. (1988), Внутри IBM: годы Ватсона (личные воспоминания), Пенсильвания, США: Дорранс, стр. 160, ISBN  978-0805931167. Мемуары одного из руководителей IBM, в котором он вспоминает свой опыт и опыт IBM от Второй мировой войны до 1970-х годов..
  14. ^ Rymaszewski, E.J .; и другие. (1981). «Технология полупроводниковой логики в IBM». Журнал исследований и разработок IBM. 25 (5): 607–608. Дои:10.1147 / rd.255.0603. ISSN  0018-8646.
  15. ^ а б c d Эрих Блох (1959). Инженерный дизайн растягивающего компьютера (PDF). Восточная совместная компьютерная конференция.
  16. ^ Марк Смотерман (июль 2010 г.). «IBM Stretch (7030) - агрессивный однопроцессорный параллелизм». clemson.edu. Получено 2013-12-07.
  17. ^ "Справочное руководство по системе обработки данных IBM 7030" (PDF). bitsavers.org. IBM. 1961. с. 34..38. Получено 2015-05-05.
  18. ^ Роджер Б. Лазарус (1978). Вычислительная техника в LASL в 1940-х и 1950-х годах. Министерство энергетики США. С. 14–15.
  19. ^ "Система IBM 7030 FORTRAN" (PDF). Музей истории компьютеров. Коллекция IBM Stretch: Международная корпорация бизнес-машин. 1961. с. 36. Получено 28 февраля 2015.

дальнейшее чтение

внешние ссылки

Записи
Предшествует
UNIVAC LARC		 Самый мощный компьютер в мире
1961–1963		Преемник
CDC 6600