إنجلش إلكتريك ديوس

كان جهاز DEUCE ( محرك الحوسبة الإلكتروني الرقمي العالمي ) أحد أوائل أجهزة الكمبيوتر البريطانية المتاحة تجاريًا ، وقد تم بناؤه بواسطة شركة English Electric من عام 1955. ^{[ 1 ]} كان الإصدار الإنتاجي من جهاز Pilot ACE ، وهو نفسه نسخة مصغرة من جهاز ACE الخاص بآلان تورينج .

احتوى جهاز DEUCE على 1450 صمامًا حراريًا ، واستخدم خطوط تأخير زئبقية لذاكرته الرئيسية ؛ حيث كان كل خط من خطوط التأخير الاثني عشر قادرًا على تخزين 32 تعليمة أو كلمة بيانات، كل منها 32 بت. واعتمد الجهاز معدل ساعة عاليًا آنذاك بلغ 1 ميجاهرتز، وهو نفس معدل جهاز Pilot ACE. وكانت عملية الإدخال والإخراج تتم عبر جهاز Hollerith ذي 80 عمودًا لبطاقات التثقيب . وكان قارئ البطاقات يقرأ 200 بطاقة في الدقيقة، بينما كان معدل تثقيب البطاقات 100 بطاقة في الدقيقة. كما احتوى جهاز DEUCE على أسطوانة مغناطيسية بسعة 8192 كلمة للتخزين الرئيسي. وللوصول إلى أي من المسارات الـ 256 التي تحتوي كل منها على 32 كلمة، كانت الأسطوانة مزودة بمجموعة من 16 رأس قراءة ومجموعة أخرى من 16 رأس كتابة، كل مجموعة مثبتة على ذراعين متحركين مستقلين، كل منهما قادر على الانتقال إلى أحد 16 موضعًا. وكان زمن الوصول 15 مللي ثانية إذا كانت الرؤوس مثبتة في موضعها؛ بينما كان يلزم إضافة 35 مللي ثانية أخرى إذا كان لا بد من تحريك الرؤوس. لم يحدث أي تأخير دوراني عند القراءة من الأسطوانة والكتابة إليها. تم نقل البيانات بين الأسطوانة وأحد خطوط التأخير ذات 32 كلمة.  

كان من الممكن تزويد جهاز DEUCE بمعدات شريط ورقي ؛ حيث بلغت سرعة القراءة 850 حرفًا في الثانية، بينما بلغت سرعة إخراج الشريط الورقي 25 حرفًا في الثانية. (في عام 1964، تم تزويد جهاز DEUCE في جامعة نيو ساوث ويلز (UTECOM) بجهاز طباعة عن بُعد من طراز Siemens M100 ، مما أتاح سرعة إدخال/إخراج تبلغ 10 أحرف في الثانية). كما كان من الممكن تركيب وحدات شريط مغناطيسي من نوع Decca. وكانت وحدة الضرب والقسمة التلقائية تعمل بشكل غير متزامن (أي أنه كان من الممكن تنفيذ تعليمات أخرى أثناء تشغيل وحدة الضرب/القسمة). وتم توفير وحدتي حساب للعمليات الحسابية الصحيحة: إحداهما 32  بت والأخرى قادرة على إجراء عمليات 32 بت و64 بت. وتم توفير خاصيتي الزيادة والنقصان التلقائيتين على ثمانية سجلات منذ حوالي عام 1957. كما سُمح بإجراء عمليات حسابية على المصفوفات ونقل بيانات المصفوفات. وبالمقارنة مع أجهزة مماثلة في نفس الفترة، مثل Manchester Mark 1 ، كان جهاز DEUCE أسرع بعشر مرات تقريبًا.

كانت الكلمات الفردية في السجلات الرباعية مرتبطة بخاصية الزيادة/النقصان التلقائي. ويمكن استخدام هذه الخاصية للعد ولتعديل التعليمات (للفهرسة، والتحكم في الحلقات، وتغيير عنوان المصدر أو الوجهة للتعليمات). ^{[ 2 ]}

باعتبارها آلة تعمل بنظام البتات التسلسلية ، كان زمن الوصول إلى سجل واحد 32  ميكروثانية، وسجل مزدوج 64  ميكروثانية، وسجل رباعي 128  ميكروثانية. أما زمن الوصول إلى خط التأخير فكان 1024  ميكروثانية.

كانت أوقات تنفيذ التعليمات كالتالي: الجمع والطرح والعمليات المنطقية: 64  ميكروثانية للكلمات ذات 32 بت؛ 96 ميكروثانية للدقة المزدوجة  ؛ 2 مللي ثانية للضرب والقسمة  . أما بالنسبة لعمليات حساب المصفوفات وعمليات النقل، فكان الوقت لكل كلمة 33  ميكروثانية لكل كلمة لـ 32  كلمة.

تم توفير عمليات الفاصلة العائمة بواسطة برنامج؛ الأوقات: 6  مللي ثانية للجمع والطرح، و5.5  مللي ثانية في المتوسط ​​للضرب، و4.5  مللي ثانية في المتوسط ​​للقسمة.

في الأجهزة القديمة، كانت جميع التعليمات المتعلقة بالأسطوانة المغناطيسية متشابكة أثناء تنفيذ عملية ما. وبالتالي، إذا تم تحريك رؤوس القراءة، كان يُمنع تنفيذ أي عملية مغناطيسية لاحقة، مثل قراءة مسار أو كتابة مسار، حتى تكتمل العملية الأولى. منذ حوالي عام 1957، تم توفير وحدة جديدة تُسمى "المغناطيسية المُحسّنة". ألغت هذه الوحدة التشابكات غير الضرورية. وهكذا، أصبح من الممكن تنفيذ تعليمة تحريك رؤوس القراءة: إذا تبعتها تعليمة تحريك رؤوس الكتابة، أو كتابة مسار، فإن هذه التعليمات لم تكن متشابكة، ويمكن تنفيذها بالتوازي مع تحريك رؤوس القراءة. ^{[ 3 ]}

كانت اللوحة الأمامية لجهاز DEUCE تحتوي على شاشتي عرض CRT : إحداهما تعرض المحتويات الحالية للسجلات، بينما تعرض الأخرى محتوى أي من مخازن خط تأخير الزئبق.

ابتداءً من عام 1958 تقريبًا، أُتيح تركيب سبعة خطوط تأخير إضافية، مما وفر سعة تخزين عالية السرعة تبلغ 224 كلمة إضافية.  كما أمكن استبدال جهاز هوليريث بجهاز IBM 528 المدمج للقراءة والتثقيب، مما وفر نفس سرعات الإدخال والإخراج، وفي هذه الحالة سُمّي الجهاز مارك  2. وتم توفير تحويل تلقائي للبيانات الأبجدية الرقمية إلى نظام BCD عند الإدخال، والعملية العكسية عند الإخراج، لجميع أعمدة البطاقات الثمانين. وفي هذا الجهاز، كان بالإمكان إجراء عمليتي القراءة والتثقيب في آنٍ واحد، إذا لزم الأمر، وبالتالي كان بالإمكان استخدامه لقراءة سجل، وتحديثه، ثم تثقيب سجل مُحدّث بالتزامن مع قراءة السجل التالي. ومع خطوط التأخير السبعة الإضافية، أُطلق على جهاز DEUCE اسم مارك  2IA.

كانت لغات البرمجة الرئيسية عالية المستوى هي جورج ( مولد الأوامر العامة)، ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} وألفاكود، وستيف، وتيب، وجي آي بي، ^{[ 8 ]} وألغول . ^{[ 9 ]} وشملت مترجمات لغة التجميع ZP43 وSTAC. ^{[ 10 ]}

ابتكر تشارلز ليونارد هامبلين لغة ^{البرمجة} جورج عام 1957، وكانت الأقرب إلى لغات البرمجة الحديثة. ^{[ 4 ] [ 5 ]} استخدمت هذه اللغة تدوينًا بولنديًا معكوسًا . على سبيل المثال، لحساب قيمة e = ay² + by + c ، يُكتب

ay dup × × by × + c + (e). 

حيث أن "dup" يكرر الإدخال السابق، وهو نفس استخدام "y" هنا.

وفّر برنامج GEORGE مُجمِّعًا ذا 12 خانة على شكل مكدس قابل للدفع والسحب. باستخدام اسم متغير في البرنامج (مثلًا، 'd')، يتم إدخال قيمة المتغير 'd' في المُجمِّع (أي، يتم دفع d إلى أعلى المكدس)، بينما يتم وضع اسم بين قوسين {مثلًا، (d)} يُسند إلى المتغير 'd' القيمة الموجودة في أعلى المكدس (المُجمِّع). لحذف (سحب وتجاهل) القيمة الموجودة في أعلى المكدس، يتم استخدام الفاصلة المنقوطة (;). يقرأ برنامج GEORGE التالي عشرة أعداد ويطبع مربعاتها:

1، 10 تكرار (i) يقرأ مكرر × لكمات ؛ ] 

في البرنامج المذكور أعلاه، قام الأمر "dup" بتكرار الجزء العلوي من المكدس، بحيث أصبح هناك نسختان من القيمة الموجودة في أعلى المكدس. ^{[ 6 ]}

كان برنامج GIP (البرنامج التفسيري العام) برنامج تحكم لمعالجة البرامج المسماة "وحدات المعالجة". تمثلت وظيفته الرئيسية في تشغيل البرامج من بين مئات البرامج الموجودة في مكتبة الجبر الخطي DEUCE . تضمنت عملية إعداد مثل هذا البرنامج اختيار وحدات المعالجة المطلوبة (على بطاقات مثقبة)، ونسخها مع برنامج GIP في آلة تثقيب، ثم تجميع النسخ في مجموعة من البطاقات. بعد ذلك، تُكتب كلمات رمزية بسيطة لاستخدام وحدات المعالجة لأداء مهام مثل: ضرب المصفوفات، وعكس المصفوفات، وإجراء العمليات الحسابية على المصفوفات عنصرًا عنصرًا (الجمع والطرح والضرب والقسمة)، وحل المعادلات الآنية، والإدخال، والإخراج. لم تُحدد أبعاد المصفوفات في الكلمات الرمزية، بل استُقيت الأبعاد من المصفوفات نفسها، إما من بطاقة تسبق بطاقات البيانات أو من المصفوفات المخزنة على الأسطوانة. وهكذا، كانت البرامج عامة تمامًا. بمجرد كتابتها، كان بإمكان البرنامج التعامل مع أي حجم من المصفوفات (حتى سعة الأسطوانة، بالطبع). ^{[ 11 ]} يتطلب برنامج قصير لقراءة مصفوفة من البطاقات، ونقل المصفوفة، وثقب النتائج على البطاقات، الكلمات المشفرة التالية:

0، 0، 5، 1 5، 0، 120، 2 120، 0، 0، 3 

في كل كلمة من كلمات التشفير، يمثل الرقم الرابع رقم الطوبة. تشير كلمة التشفير الأولى إلى قراءة المصفوفة من البطاقات وتخزينها في عنوان الأسطوانة 5؛ وتشير كلمة التشفير الثانية إلى تبديل المصفوفة الموجودة في عنوان الأسطوانة 5، وتخزين النتيجة في عنوان الأسطوانة 120؛ وتشير كلمة التشفير الثالثة إلى عملية التثقيب التي تتم على البطاقات.

كان STAC عبارة عن مُجمِّع ماكرو. كُتبت معظم التعليمات على شكل نقل، بالنظام العشري، مثل 13-16، أي نسخ الكلمة من المسجل 13 إلى المسجل 16. لم يُحدد موقع التعليمة. خصص STAC تعليمة لكلمة في خط تأخير، وحسب المكونات الستة للتعليمة الثنائية. ثم خصص التعليمة التالية لموقع أمثل، ليتم تنفيذها فور اكتمال التعليمة السابقة، إن أمكن.

يقرأ البرنامج التالي قيمةً، n، ثم يقرأ n عددًا صحيحًا ثنائيًا. ثم يُخرج العدد الصحيح ومربعه. تشرح التعليقات المكتوبة بأحرف صغيرة التعليمات.

1.0 12-24 تشغيل قارئ البطاقات. تم تحديد موقع البرنامج على أنه 1.0. يقرأ الجهاز رقمًا واحدًا (n) من قارئ البطاقات (0-13X). يؤدي الحرف X إلى انتظار الكمبيوتر حتى يصل الصف الأول من البطاقة إلى محطة القراءة. R2 12-24 بدء تشغيل قارئ البطاقات أو إعادة تشغيله. 0-16X اقرأ رقمًا واحدًا لتربيعه، ثم خزّنه في سجل المضاعف. 9-24 أوقف قارئ البطاقات. 16-21.3 انسخ الرقم إلى سجل المضروب. 30-21.2 مسح البتات ذات الترتيب الأدنى من سجل المضروب. متعدد 10-24 ابدأ عملية ثقب البطاقة. 21.2-29X أرسل المربع إلى مثقب البطاقات. 9-24 أوقف عملية ثقب البطاقة. 27-26 انخفاض ن. 13-28 اختبار R1 للصفر. تفرع عند الصفر إلى R1؛ تفرع عند عدم الصفر إلى R2. R1 1-1X توقف؛ لقد اكتمل البرنامج. 

سيُنتج برنامج STAC التعليمات التالية (بالإضافة إلى البرنامج الثنائي). يظهر موقع الذاكرة لكل تعليمة على اليسار.

1.0 12-24 1.2 0-13X 1.4 12-24 1.6 0-16X 1.8 9-24 1.10 16-21.3 1.13 30-21.2 1.16 0-24 انتظر 1 1.18 1-1 انتظر 1 1.20 10-24 1.22 21.2-29X 1.24 9-24 1.26 27-26 1.28 13-28 1.3 1.3 1-1X

لا يتم عرض أرقام الانتظار والتوقيت، باستثناء عملية الضرب.

كانت برمجة جهاز DEUCE مختلفة عن الحواسيب الأخرى. فالطبيعة التسلسلية لخطوط التأخير استلزمت ترتيب التعليمات بحيث تكون التعليمات التالية جاهزة للظهور من خط التأخير فور اكتمال تنفيذها. بالنسبة للعمليات على السجلات الفردية، كان أقرب وقت لتنفيذ التعليمات التالية هو 64 ميكروثانية بعد التعليمات الحالية. وبالتالي، لم تكن التعليمات تُنفذ من مواقع متسلسلة. بشكل عام، يمكن للتعليمات نقل كلمة واحدة أو أكثر. ونتيجة لذلك، كانت كل تعليمة تحدد موقع التعليمة التالية. تعني البرمجة المثلى أنه مع تنفيذ كل تعليمة، تكون التعليمة التالية على وشك الظهور من خط التأخير. ويمكن أن يؤثر موقع التعليمات في الذاكرة بشكل كبير على الأداء إذا لم يكن موقعها مثاليًا.

كانت قراءة البيانات من قارئ البطاقات تتم في الوقت الفعلي، حيث كان يجب قراءة كل صف أثناء مروره بفرش القراءة دون توقف. وبالمثل بالنسبة لآلة تثقيب البطاقات، كانت الكلمة الخاصة بكل صف مُجهزة مسبقًا، ويجب أن تكون جاهزة عندما يكون صف معين من البطاقة في موضعه أسفل شفرات التثقيب. كان الوضع الطبيعي للقراءة والتثقيب ثنائيًا، بينما كان إدخال وإخراج البيانات العشرية يتم عبر برنامج حاسوبي.

تألفت وحدة التخزين عالية السرعة من أربعة سجلات أحادية الكلمة، سعة كل منها 32 بت، وثلاثة سجلات ثنائية الكلمة، وسجلين رباعيي الكلمة. يمكن الوصول إلى كل كلمة من الكلمات الـ 32 بت في السجلات الثنائية والرباعية بشكل منفصل. كما يمكن الوصول إليها كزوج، وفي حالة السجلات الرباعية، كمجموعة من ثلاث أو أربع كلمات. تألفت وحدة تخزين التعليمات من اثني عشر خط تأخير زئبقي ، سعة كل منها 32  كلمة، ومرقمة من 1 إلى 12.  يعمل خط التأخير 11 (DL11) كعازل بين الأسطوانة المغناطيسية ووحدة التخزين عالية السرعة. وباعتبارها "آلة نقل"، يمكن نقل البيانات كلمةً كلمة، أو زوجًا من الكلمات، أو أي عدد من الكلمات يصل إلى 33 كلمة في المرة الواحدة. وهكذا، على سبيل المثال،  يمكن نقل 32 كلمة مقروءة من الأسطوانة ككتلة واحدة إلى أي من خطوط التأخير الأخرى. يمكن نقل أربع كلمات كوحدة واحدة من مسجل رباعي إلى آخر، أو بين مسجل رباعي وخط تأخير - كل ذلك بتعليمات واحدة.  ويمكن جمع الكلمات الـ 32 لخط التأخير بتمريرها إلى جامع أحادي الطول (باستخدام تعليمة واحدة). ^{[ 12 ]}

من خلال رابط خاص بين DL10 وسجل واحد، وهو السجل  16، يمكن استخدام DL10 كمكدس دفع لأسفل.

تم تسليم أول ثلاث آلات في ربيع عام 1955؛ وفي أواخر عام 1958، ظهر طراز مُحسَّن من DEUCE Mark  II . استخدم هذا الإصدار قارئ بطاقات ومثقبًا مُدمجين. عمل قارئ ومثقب IBM 528 المُدمجان بنفس طريقة عمل وحدات Hollerith المنفصلة في آلات DEUCE Mark I السابقة  ؛ ومع ذلك، فقد زُوِّد أيضًا بتحويل البيانات الأبجدية الرقمية إلى BCD عند الإدخال، والعكس عند الإخراج. كما أمكن قراءة البيانات وتثقيبها في وقت واحد بسرعة 100 بطاقة في الدقيقة. زوّد طراز DEUCE Mark  IIA بسبعة خطوط تأخير إضافية تعمل بالزئبق، كل منها مكون من 32  كلمة.

تم بيع ما مجموعه 33 آلة من طراز DEUCE بين عامي 1955 و 1964، واشترت شركة بريستول سيدلي لتصنيع المحركات اثنتين منها . ^{[ 13 ]}

يعود نجاح برنامج DEUCE إلى مكتبة البرامج التي تضم أكثر من 1000 برنامج وروتين فرعي. ^{[ 14 ]}

• قائمة أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بالصمامات المفرغة

• "حاسوب English Electric DEUCE" . uraone.com .يحتوي هذا الموقع على مجموعة واسعة من الوثائق الأصلية، بما في ذلك البرامج، والروتينات الفرعية، وأخبار ديوس، والنشرات.
• مقابلة تاريخية شفهية مع دونالد دبليو ديفيز ، من معهد تشارلز باباج ، جامعة مينيسوتا. يصف ديفيز مشاريع الحوسبة في المختبر الفيزيائي الوطني البريطاني ، بدءًا من تصميم آلان تورينج عام 1947 وصولًا إلى تطوير حاسوبي ACE . يناقش ديفيز حاسوب ACE ثانيًا أكبر حجمًا، وقرار التعاقد مع شركة إنجلش إلكتريك لبناء حاسوب DEUCE، الذي يصفه بأنه أول حاسوب يُنتج تجاريًا في بريطانيا العظمى.
• "ذا ديوس"، مقال نُشر عام 1955 في مجلة فلايت عن طائرة ديوس
• "حاسوب إنجلش إلكتريك ديوس" . users.tpg.com.au .