IBM 7030 ستريتش
| IBM ستريتش | |
|---|---|
وحدة صيانة IBM 7030 في Musée des Arts et Métiers ، باريس | |
| تصميم | |
| الشركة المصنعة | آي بي إم |
| مصمم | جين أمدال |
| تاريخ الافراج عنه | مايو 1961 |
| الوحدات المباعة | 9 |
| سعر | 7,780,000 دولار أمريكي (ما يعادل 79,320,000 دولار أمريكي في عام 2023) |
| غلاف | |
| وزن | 70000 رطل (35 طنًا قصيرًا؛ 32 طنًا) [1] |
| قوة | 100 كيلو وات [1] عند 110 فولت |
| نظام | |
| نظام التشغيل | ام سي بي |
| وحدة المعالجة المركزية | معالج 64 بت |
| ذاكرة | 128 إلى 2048 كيلوبايت (16,384 × 64 إلى 262,144 × 64 بت) [1] |
| ميبس | 1.2 ميجابايت في الثانية |
كان جهاز IBM 7030 ، المعروف أيضًا باسم Stretch ، أول حاسب فائق يعمل بالترانزستور من إنتاج شركة IBM . وكان أسرع حاسب في العالم منذ عام 1961 حتى دخول أول جهاز CDC 6600 إلى الخدمة في عام 1964. [2] [3]
تم تصميمه في الأصل لتلبية متطلبات صاغها إدوارد تيلر في مختبر لورانس ليفرمور الوطني ، وتم تسليم المثال الأول إلى مختبر لوس ألاموس الوطني في عام 1961، وتم تسليم نسخة مخصصة ثانية، IBM 7950 Harvest ، إلى وكالة الأمن القومي في عام 1962. تم استخدام Stretch في مؤسسة أبحاث الأسلحة الذرية في ألديرماستون بإنجلترا على نطاق واسع من قبل الباحثين هناك وفي AERE Harwell ، ولكن فقط بعد تطوير مترجم Fortran S2 الذي كان أول من أضاف المصفوفات الديناميكية ، والذي تم نقله لاحقًا إلى Ferranti Atlas of Atlas Computer Laboratory في Chilton. [4] [5]
كان أداء 7030 أبطأ كثيرًا من المتوقع وفشل في تحقيق أهداف الأداء العدوانية. واضطرت شركة IBM إلى خفض سعرها من 13.5 مليون دولار إلى 7.78 مليون دولار فقط وسحبت 7030 من المبيعات للعملاء الذين لم يتفاوضوا على العقود بالفعل. ووصفت مجلة PC World Stretch بأنها واحدة من أكبر حالات فشل إدارة المشاريع في تاريخ تكنولوجيا المعلومات . [6]
داخل شركة IBM، بدا من الصعب قبول تفوق شركة Control Data Corporation الأصغر حجمًا عليها. [7] في البداية، تم اعتبار ستيفن دبليو دنويل ، قائد المشروع ، [8] كبش فداء لدوره في "الفشل"، [9] ولكن عندما أصبح نجاح نظام IBM System/360 واضحًا، تم تقديم اعتذار رسمي له، وفي عام 1966 تم تعيينه زميلًا في IBM . [10]
وعلى الرغم من فشل Stretch في تحقيق أهداف الأداء الخاصة به، فقد كان بمثابة الأساس للعديد من ميزات التصميم لنظام IBM System/360 الناجح، والذي تم الإعلان عنه في عام 1964 وتم شحنه لأول مرة في عام 1965.
تاريخ التطوير
في أوائل عام 1955، أراد الدكتور إدوارد تيلر من مختبر الإشعاع بجامعة كاليفورنيا نظامًا حاسوبيًا علميًا جديدًا للحسابات الهيدروديناميكية ثلاثية الأبعاد . طُلب من IBM و UNIVAC تقديم مقترحات لهذا النظام الجديد، والذي سيُطلق عليه اسم حاسبة تفاعل ليفرمور الأوتوماتيكية أو LARC . ووفقًا للمدير التنفيذي لشركة IBM كوثبرت هورد ، فإن مثل هذا النظام سيكلف حوالي 2.5 مليون دولار وسيعمل بسرعة تتراوح من واحد إلى اثنين من MIPS . [11] : 12 وكان من المقرر أن يتم التسليم بعد عامين إلى ثلاثة أعوام من توقيع العقد.
في شركة آي بي إم، عمل فريق صغير في بوكيبسي يضم جون جريفيث وجين أمدال على اقتراح التصميم. وبمجرد انتهائهم من العمل وكانوا على وشك تقديم الاقتراح، أوقفهم رالف بالمر وقال، "إنه خطأ". [11] : 12 كان من المفترض أن يتم بناء التصميم المقترح إما باستخدام ترانزستورات نقطة الاتصال أو ترانزستورات حاجز السطح ، ومن المرجح أن يتفوق عليهما قريبًا الترانزستور الانتشاري الذي تم اختراعه حديثًا في ذلك الوقت . [11] : 12
عادت شركة آي بي إم إلى ليفرمور وأعلنت أنها ستنسحب من العقد، واقترحت بدلاً من ذلك نظامًا أفضل بشكل كبير، "لن نبني لك هذه الآلة؛ نريد أن نبني شيئًا أفضل! لا نعرف على وجه التحديد ما سيتطلبه الأمر ولكننا نعتقد أنه سيستغرق مليون دولار آخر وعامًا آخر، ولا نعرف مدى سرعته ولكننا نود أن نستهدف عشرة ملايين تعليمة في الثانية." [11] : 13 لم يكن ليفرمور معجبًا، وفي مايو 1955 أعلنوا أن UNIVAC قد فازت بعقد LARC ، والذي يُطلق عليه الآن اسم Livermore Automatic Research Computer . سيتم تسليم LARC في النهاية في يونيو 1960. [12]
في سبتمبر 1955، وخوفًا من أن يطلب مختبر لوس ألاموس الوطني أيضًا جهازًا آخر، قدمت شركة آي بي إم اقتراحًا أوليًا لجهاز كمبيوتر ثنائي عالي الأداء يعتمد على النسخة المحسنة من التصميم الذي رفضه ليفرمور، والذي استقبلوه باهتمام. في يناير 1956، تم البدء رسميًا في مشروع Stretch. في نوفمبر 1956، فازت آي بي إم بالعقد بهدف الأداء العدواني المتمثل في "سرعة لا تقل عن 100 ضعف سرعة جهاز IBM 704 " (أي 4 MIPS). وكان من المقرر التسليم في عام 1960.
أثناء التصميم، ثبت أنه من الضروري تقليل سرعات الساعة، مما يوضح أن Stretch لا يمكنه تحقيق أهداف الأداء العدوانية الخاصة به، لكن تقديرات الأداء تراوحت من 60 إلى 100 ضعف IBM 704. في عام 1960، تم تحديد سعر 13.5 مليون دولار لـ IBM 7030. في عام 1961، أشارت المعايير الفعلية إلى أن أداء IBM 7030 كان حوالي 30 ضعفًا فقط من IBM 704 (أي 1.2 MIPS)، مما تسبب في إحراج كبير لشركة IBM. في مايو 1961، أعلن توماس جيه واتسون جونيور عن خفض سعر جميع أجهزة 7030 قيد التفاوض إلى 7.78 مليون دولار وسحب المنتج فورًا من المبيعات الإضافية.
وقت الجمع ذو الفاصلة العائمة هو 1.38–1.50 ميكروثانية ، ووقت الضرب هو 2.48–2.70 ميكروثانية، ووقت القسمة هو 9.00–9.90 ميكروثانية.
التأثير التقني
في حين لم يُعتبر جهاز IBM 7030 ناجحًا، فقد أفرز العديد من التقنيات المدمجة في الآلات المستقبلية التي حققت نجاحًا كبيرًا. كان منطق الترانزستور للنظام المعياري القياسي (SMS) هو الأساس لسلسلة أجهزة الكمبيوتر العلمية IBM 7090 وأجهزة الكمبيوتر التجارية IBM 7070 و 7080 وخطوط IBM 7040 و IBM 1400 والكمبيوتر العلمي الصغير IBM 1620 ؛ استخدم 7030 حوالي 170.000 ترانزستور. كما تم استخدام وحدات تخزين IBM 7302 Model I Core في أجهزة IBM 7090 وIBM 7070 وIBM 7080. تم دمج البرمجة المتعددة وحماية الذاكرة والمقاطعات المعممة والبايت ذي الثماني بتات للإدخال والإخراج [أ] في وقت لاحق في سلسلة أجهزة الكمبيوتر IBM System/360 بالإضافة إلى معظم وحدات المعالجة المركزية (CPU) اللاحقة.
أشار ستيفن دونويل، مدير المشروع الذي أصبح كبش فداء عندما فشل ستريتش تجاريًا، بعد وقت قصير من إطلاق نظام System/360 الناجح بشكل مذهل في عام 1964 إلى أن معظم مفاهيمه الأساسية كانت رائدة من قبل ستريتش. [13] وبحلول عام 1966، تلقى اعتذارًا وحصل على زمالة IBM، وهو شرف كبير يحمل معه الموارد والسلطة لمواصلة البحث المرغوب فيه. [13]
تم استخدام خطوط أنابيب التعليمات ، والاسترجاع المسبق وفك التشفير، وتداخل الذاكرة في تصميمات الحواسيب العملاقة اللاحقة مثل طرازات IBM System/360 91 و 95 و 195 ، وسلسلة IBM 3090 بالإضافة إلى أجهزة الكمبيوتر من الشركات المصنعة الأخرى. اعتبارًا من عام 2021 [تحديث]، لا تزال هذه التقنيات مستخدمة في معظم المعالجات الدقيقة المتقدمة، بدءًا من جيل التسعينيات الذي شمل Intel Pentium وMotorola/IBM PowerPC ، وكذلك في العديد من المعالجات الدقيقة ووحدات التحكم الدقيقة المضمنة من مختلف الشركات المصنعة.
تنفيذ الأجهزة

تستخدم وحدة المعالجة المركزية 7030 منطق اقتران الباعث (الذي كان يسمى في الأصل منطق توجيه التيار ) [14] على 18 نوعًا من بطاقات النظام المعياري القياسي . وهي تستخدم 4025 بطاقة مزدوجة (كما هو موضح) و18747 بطاقة مفردة، تحتوي على 169100 ترانزستور، وتتطلب إجمالي طاقة يبلغ 21 كيلو وات. [15] : 54 وهي تستخدم ترانزستورات انجراف الجرمانيوم NPN وPNP عالية السرعة ، بتردد قطع يزيد عن 100 ميجا هرتز، وتستخدم حوالي 50 مللي وات لكل منها. [15] : 57 تستخدم بعض الدوائر ذات المستوى الثالث مستوى جهد ثالث. كل مستوى منطقي له تأخير يبلغ حوالي 20 نانوثانية. للحصول على السرعة في المناطق الحرجة، يتم استخدام منطق متتبع الباعث لتقليل التأخير إلى حوالي 10 نانوثانية. [15] : 55
يستخدم نفس الذاكرة الأساسية الموجودة في IBM 7090. [15] : 58
التركيبات
- مختبر لوس ألاموس العلمي (LASL) في أبريل 1961، وتم قبوله في مايو 1961، وتم استخدامه حتى 21 يونيو 1971.
- مختبر لورانس ليفرمور الوطني ، ليفرمور، كاليفورنيا تم تسليمه في نوفمبر 1961. [16]
- وكالة الأمن القومي الأمريكية في فبراير 1962 باعتبارها وحدة المعالجة المركزية الرئيسية لنظام IBM 7950 Harvest ، والذي تم استخدامه حتى عام 1976، عندما ظهرت مشاكل في نظام شريط IBM 7955 Tractor بسبب الكاميرات البالية التي لا يمكن استبدالها.
- مؤسسة الأسلحة الذرية ، ألديرماستون ، إنجلترا، تم تسليمها في فبراير 1962 [16]
- مكتب الأرصاد الجوية الأمريكي ، واشنطن العاصمة، تم تسليمه في يونيو/يوليو 1962. [16]
- شركة MITRE Corporation ، تم تسليمها في ديسمبر 1962. [16] وتم استخدامها حتى أغسطس 1971. في ربيع عام 1972، تم بيعها إلى جامعة بريغهام يونغ ، حيث تم استخدامها من قبل قسم الفيزياء حتى تم التخلص منها في عام 1982.
- أرض الاختبار البحرية الأمريكية دالجرين ، تم تسليمها في سبتمبر/أكتوبر 1962. [16]
- مفوضية الطاقة الذرية ، فرنسا، صدرت في نوفمبر 1963. [16]
- آي بي إم.
الآن، يوجد جهاز IBM 7030 الخاص بمختبر لورانس ليفرمور (باستثناء الذاكرة الأساسية ) وأجزاء من جهاز IBM 7030 الخاص بشركة MITRE Corporation/Brigham Young University في مجموعة متحف تاريخ الكمبيوتر في ماونتن فيو، كاليفورنيا .
بنيان
تنسيقات البيانات
- الأرقام ذات النقطة الثابتة متغيرة الطول، ويتم تخزينها إما في صيغة ثنائية (من 1 إلى 64 بت) أو عشرية (من 1 إلى 16 رقمًا) وإما بتنسيق غير موقّع أو بتنسيق إشارة/حجم . وقد تمتد الحقول عبر حدود الكلمات. وفي التنسيق العشري، تكون الأرقام عبارة عن بايتات متغيرة الطول (من أربعة إلى ثمانية بتات).
- تحتوي الأرقام ذات الفاصلة العائمة على علم أس مكون من 1 بت، وأس مكون من 10 بت، وعلامة أس مكونة من 1 بت، ومقدار مكون من 48 بت، وبايت إشارة مكون من 4 بت بتنسيق إشارة/مقدار.
- تختلف أطوال الأحرف الأبجدية الرقمية ويمكنها استخدام أي رمز حرفي يتكون من 8 بتات أو أقل.
- تختلف البايتات في الطول (من بت واحد إلى ثمانية بتات). [17]
تنسيق التعليمات
التعليمات إما أن تكون 32 بت أو 64 بت. [18]
السجلات
تتداخل السجلات مع أول 32 عنوانًا من الذاكرة كما هو موضح. [19]
| ! عنوان | ذاكري | يسجل | مخزنة في: |
|---|---|---|---|
| 0 | ز | صفر 64 بت: يقرأ دائمًا كصفر، ولا يمكن تغييره عن طريق الكتابة | وحدة تخزين النواة الرئيسية |
| 1 | دولار أمريكي | مؤقت الفاصل الزمني (بتات 0..18): يتناقص عند 1024 هرتز، ويعاد تدويره كل 8.5 دقيقة تقريبًا، وعند الصفر يتم تشغيل "مؤشر إشارة الوقت" في سجل المؤشر | تخزين الفهرس الأساسي |
| $TC | ساعة زمنية مكونة من 36 بت (بتات 28..63): عدد دقات 1024 هرتز، بتات 38..63 تتزايد مرة واحدة في الثانية، وتتكرر كل ~777 يومًا. | ||
| 2 | $IA | عنوان المقاطعة 18 بت | وحدة تخزين النواة الرئيسية |
| 3 | $UB | عنوان الحد العلوي المكون من 18 بتًا (بتات 0-17) | سجل الترانزستور |
| رطل | عنوان الحد الأدنى 18 بت (بتات 32-49) | ||
| التحكم في الحدود ذات البت الواحد (بت 57): يحدد ما إذا كانت العناوين داخل أو خارج عناوين الحدود محمية | |||
| 4 | بتات الصيانة 64 بت: تستخدم للصيانة فقط | وحدة تخزين النواة الرئيسية | |
| 5 | دولار كندي | عنوان القناة (بتات 12..18): للقراءة فقط، يتم تعيينه بواسطة "التبادل"، معالج الإدخال/الإخراج | سجل الترانزستور |
| 6 | وحدة المعالجة المركزية | بتات وحدة المعالجة المركزية الأخرى (بتات 0..18): آلية الإشارة لمجموعة مكونة من ما يصل إلى 20 وحدة معالجة مركزية | سجل الترانزستور |
| 7 | ل.ز.ك | عدد الأصفار اليسرى (بتات 17..23): عدد بتات الأصفار الأولية من نتيجة اتصال أو عملية فاصلة عائمة | سجل الترانزستور |
| $AOC | عدد الواحدات (بتات 44..50): عدد البتات المحددة في النتيجة الترابطية أو المضاعفات العشرية أو القسمة | ||
| 8 | ل | النصف الأيسر من المجمع 128 بت | سجل الترانزستور |
| 9 | ر | النصف الأيمن من المجمع 128 بت | |
| 10 | $SB | بايت علامة التراكم (بتات 0..7) | |
| 11 | الهند | سجل المؤشر (بتات 0..19) | سجل الترانزستور |
| 12 | قناع | سجل قناع 64 بت: البتات 0..19 دائمًا 1، البتات 20..47 قابلة للكتابة، البتات 48..63 دائمًا 0 | سجل الترانزستور |
| 13 | رينغيت ماليزي | سجل الباقي 64 بت: يتم ضبطه عن طريق تعليمات القسمة الصحيحة والفاصلة العائمة فقط | وحدة تخزين النواة الرئيسية |
| 14 | دولار | سجل عامل 64 بت: يتم تغييره فقط بواسطة تعليمات "عامل التحميل" | وحدة تخزين النواة الرئيسية |
| 15 | $TR | سجل العبور 64 بت | وحدة تخزين النواة الرئيسية |
| 16 ... 31 |
$X0 ... $X15 |
سجلات الفهرس 64 بت (ستة عشر) | تخزين الفهرس الأساسي |
تعمل سجلات المجمع والمؤشر بتنسيق الإشارة والحجم .
ذاكرة
الذاكرة الرئيسية تحتوي على 16 كيلو بايت إلى 256 كيلو بايت من الكلمات الثنائية 64 بت، في بنوك كل منها 16 كيلو بايت.
تم تسخين الذاكرة/تبريدها بالزيت المغمور لتثبيت خصائص تشغيلها.
برمجة
- برنامج تجميع STRAP (STRAP)
- MCP (لا ينبغي الخلط بينه وبين Burroughs MCP )
- لغات البرمجة COLASL و IVY [20]
- لغة البرمجة فورتران [21]
- SOS (نظام التشغيل الممتد) تم كتابته في مركز الحوسبة العلمية في جامعة بريغهام يونغ كترقية إلى MCP، إلى جانب نسخة محدثة من FORTRAN.
انظر أيضا
- IBM 608 ، أول جهاز حاسوبي ترانزستوري متوفر تجاريًا
- ILLIAC II ، وهو حاسوب فائق الترانزستور من جامعة إلينوي والذي تنافس مع Stretch.
ملحوظات
مراجع
- ^ تقرير abc BRL 1961
- ^ "صمم سيمور كراي جهاز CDC 6600، وكان أسرع بثلاث مرات تقريبًا من أسرع جهاز في عصره، وهو جهاز IBM 7030 Stretch." صنع عالم من الاختلاف: تحويل الأفكار الهندسية إلى واقع. الأكاديمية الوطنية للهندسة . 2014. ISBN 978-0309312653.
- ^ "في عام 1964 حل جهاز CDC 6600 من إنتاج شركة Cray محل جهاز Stretch باعتباره أسرع جهاز كمبيوتر على وجه الأرض." أندرياس سوفرونيو (2013). أنظمة الخبراء، هندسة المعرفة للاستنساخ البشري. رقم ISBN 978-1291595093.
- ^ "بعض مترجمي FORTRAN الأوائل في المملكة المتحدة".
- ^ "نظرة عامة على HARTRAN".
- ^ Widman, Jake (9 أكتوبر 2008). "الدروس المستفادة: أكبر حالات فشل المشاريع في مجال تكنولوجيا المعلومات". PCWorld . تم الاسترجاع في 23 أكتوبر 2012 .
- ^ كما هو مذكور في مذكرة "البواب" الشهيرة، حيث سأل الرئيس التنفيذي لشركة IBM تي جيه واتسون الابن "لماذا فقدنا قيادتنا للصناعة" إلى "34 شخصًا، بما في ذلك البواب". "مذكرة واتسون الابن حول CDC 6600". 28 أغسطس 1963.
- ^ "أرشيفات IBM: Stephen W. Dunwell". IBM . مؤرشف من الأصل في 4 سبتمبر 2006.
- ^ "اعتبرت ستريتش فشلاً تجارياً، وتم إرسال دنويل إلى ..." سموثرمان، مارك؛ سبايسر، داج. "جهود شركة آي بي إم في مجال الحاسبات العملاقة ذات المعالج الواحد".
- ^ "لإجراء أي بحث يرغب فيه." ولفجانج ساكسون (24 مارس 1994). "إس دبليو دونويل، 80 عامًا، مهندس في شركة آي بي إم؛ صمم أجهزة كمبيوتر". نيويورك تايمز .
- ^ abcd Bob Evans (Summer 1984). "IBM System/360". تقرير متحف الكمبيوتر . ص 8-18.
- ^ تشارلز كول. "Remington Rand Univac LARC".
- ^ ab Simmons, William W. ; Elsberry, Richard B. (1988). Inside IBM: the Watson years: A Personal Memoir. Bryn Mawr, Pennsylvania, US: Dorrance. p. 160. ISBN 978-0805931167. LCCN 88184688. OCLC 18532202. OL 2124603M. مذكرات أحد كبار المسؤولين التنفيذيين في شركة IBM، يقدم فيها ذكرياته عن تجربته وتجربة شركة IBM منذ الحرب العالمية الثانية وحتى سبعينيات القرن العشرين.
- ^ Rymaszewski, EJ; et al. (1981). "Semiconductor Logic Technology in IBM". مجلة IBM للبحث والتطوير . 25 (5): 607–608. doi :10.1147/rd.255.0603. ISSN 0018-8646.
- ^ abcd Erich Bloch (1959). التصميم الهندسي للحاسوب الممتد (PDF) . المؤتمر المشترك الشرقي للحاسوب.
- ^ abcdef "TIMELINE OF THE IBM STRETCH/HARVEST ERA (1956-1961)" . تم الاسترجاع في 13 يونيو 2021 .
- ^ مارك سموذرمان (يوليو 2010). "IBM Stretch (7030) — Aggressive Uniprocessor Parallelism". clemson.edu . تم الاسترجاع في 2013-12-07 .
- ^ "تنسيق التحكم" (PDF) . دليل مرجعي لنظام معالجة البيانات IBM 7030 (PDF) . IBM . 1961. ص 19-20. A22-6530-2 . تم الاسترجاع في 2024-05-17 – عبر bitsavers.org.
- ^ "Storage Assignment" (PDF) . IBM 7030 Data Processing System Reference Manual (PDF) . IBM . 1961. ص 33–38. A22-6530-2 . تم الاسترجاع في 2015-05-05 – عبر bitsavers.org.
- ^ روجر ب. لازاروس (1978). الحوسبة في مختبرات لازاروس في الأربعينيات والخمسينيات من القرن العشرين. وزارة الطاقة الأمريكية . ص 14-15.
- ^ "نظام IBM 7030 FORTRAN" (PDF) . متحف تاريخ الكمبيوتر . مجموعة IBM Stretch: شركة International Business Machines Corporation . 1961. ص. 36. تم الاسترجاع في 28 فبراير 2015 .
قراءة إضافية
- بروكس، فريدريك (2010). "التمدد تمرين رائع - فهو يجعلك في حالة جيدة للفوز". حوليات تاريخ الحوسبة IEEE . 32 : 4-9. doi :10.1109/MAHC.2010.26. S2CID 43480009.
روابط خارجية
- مقابلة تاريخية شفوية مع جين أمدال معهد تشارلز باباج ، جامعة مينيسوتا، مينيابوليس. يناقش أمدال دوره في تصميم العديد من أجهزة الكمبيوتر لشركة IBM بما في ذلك STRETCH، وIBM 701 ، و701A، و IBM 704. ويناقش عمله مع ناثانيال روتشستر وإدارة IBM لعملية تصميم أجهزة الكمبيوتر.
- مجموعة IBM Stretch في متحف تاريخ الكمبيوتر
- صفحة فهرس المجموعة
- نظام IBM 7030 FORTRAN
- صفحة فهرس المجموعة
- نظام معالجة البيانات 7030 (أرشيفات IBM)
- IBM Stretch (المعروف أيضًا باسم نظام معالجة البيانات IBM 7030)
- مخطط تنظيمي لشركة IBM Stretch
- تقرير BRL عن IBM Stretch
- تخطيط نظام حاسوبي – مشروع ستريتش ، كتاب 1962.
- مسح ضوئي لنسخة موقعة من قبل العديد من المساهمين
- ملف PDF قابل للبحث
- مستندات IBM 7030 على Bitsavers.org (ملفات PDF)
