آي بي إم 704

يُعدّ IBM 704 اسم طراز حاسوب مركزي رقمي ضخم طرحته شركة IBM عام 1954. صمّمه جون باكوس وجين أمدال ، وكان أول حاسوب يُنتج بكميات كبيرة مزود بأجهزة لإجراء العمليات الحسابية ذات الفاصلة العائمة . ^{[ 1 ] [ 2 ]} ينص دليل تشغيل IBM 704 على ما يلي: ^{[ 3 ]}

آلة معالجة البيانات الإلكترونية IBM 704 هي آلة حاسبة إلكترونية واسعة النطاق وعالية السرعة يتم التحكم فيها بواسطة برنامج مخزن داخليًا من نوع العنوان الفردي.

كان يُنظر إلى جهاز 704 آنذاك على أنه "الحاسوب الوحيد تقريبًا القادر على معالجة العمليات الحسابية المعقدة". ^{[ 4 ]} شكّل 704 تحسينًا ملحوظًا على سابقه IBM 701 من حيث البنية والتنفيذ. وكما في 701، استخدم 704 دوائر منطقية تعتمد على الصمامات المفرغة ، لكنه زاد حجم التعليمات من 18 بت إلى 36 بت ، وهو نفس حجم كلمة الذاكرة. وشملت التغييرات عن 701 استخدام ذاكرة ذات نواة مغناطيسية بدلًا من صمامات ويليامز ، وتعليمات حسابية للفاصلة العائمة، وعنونة 15 بت، وإضافة ثلاثة سجلات فهرسة . ولدعم هذه الميزات الجديدة، تم توسيع التعليمات لتشمل كلمة كاملة بحجم 36 بت. وأصبحت مجموعة التعليمات الجديدة ، غير المتوافقة مع 701، أساسًا لفئة "البنية العلمية" الفرعية من حواسيب سلسلة IBM 700/7000 .

كان بإمكان جهاز 704 تنفيذ ما يصل إلى 12000 عملية جمع للأعداد العشرية في الثانية. ^{[ 2 ]} أنتجت شركة IBM 123 نظامًا من النوع 704 بين عامي 1955 و1960. ^{[ 5 ]}

تم تطوير لغات البرمجة FORTRAN ^{[ 6 ]} و LISP ^{[ 7 ]} لأول مرة لجهاز 704، وكذلك برنامج التجميع SAP - برنامج التجميع الرمزي ، والذي تم توزيعه لاحقًا بواسطة SHARE باسم "برنامج تجميع SHARE".

تم تطوير برنامج MUSIC ، وهو أول برنامج موسيقي حاسوبي، على جهاز IBM  704 بواسطة ماكس ماثيوز .

استخدم إدوارد أو. ثورب ، وهو مدرس رياضيات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، جهاز IBM  704 كأداة بحثية لدراسة احتمالات الفوز أثناء تطوير نظريته حول لعبة البلاك جاك . ^{[ 8 ] [ 9 ]} وقد استخدم لغة فورتران لصياغة معادلات نموذجه البحثي.

استُخدم جهاز IBM 704 في مركز الحوسبة بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كجهاز تتبع رسمي لعملية مراقبة القمر التابعة لمرصد سميثسونيان للفيزياء الفلكية في خريف عام 1957. وقد وفرت شركة IBM أربعة علماء من فريقها لمساعدة علماء ورياضيي مرصد سميثسونيان للفيزياء الفلكية في حساب مدارات الأقمار الصناعية: الدكتور جيامبيرو روسوني، والدكتور جون جرينستادت، وتوماس آبل، وريتشارد هاتش. كما كان الجهاز أداةً مهمةً لفرانك روزنبلات ؛ ففي عام 1957، اخترع أول شبكة عصبية اصطناعية، وهي شبكة بيرسيبترون ، وطبّقها على جهاز IBM 704 في مختبر كورنيل للملاحة الجوية. 

تم استخدام جهاز IBM 704 لإجراء تحليلات ديناميكيات الطيران لصواريخ فانجارد التابعة لمختبر الأبحاث البحرية . ^{[ 10 ]}

قام مختبر لوس ألاموس العلمي (LASL) بتطوير جهاز مراقبة مبكر يسمى SLAM لتمكين المعالجة الدفعية . ^{[ 11 ]}

كان جهاز IBM 704 مزودًا بمُجمِّع 38 بت ، ومُضاعِف/حاصل قسمة 36 بت، وثلاثة مُسجِّلات فهرسة 15 بت . تُطرح محتويات مُسجِّلات الفهرسة من العنوان الأساسي، ولذلك تُسمى أيضًا "مُسجِّلات الإنقاص". يُمكن لجميع مُسجِّلات الفهرسة الثلاثة المشاركة في التعليمات: حقل العلامة ذو 3 بتات في التعليمات عبارة عن خريطة بتات تُحدد أيًّا من المُسجِّلات يُشارك في العملية. مع ذلك، عند تحديد أكثر من مُسجِّل فهرسة، تُجرى عملية OR منطقية على مُحتوياتها - وليس جمعها - قبل إجراء عملية الإنقاص. استمر هذا السلوك في أجهزة البنية العلمية اللاحقة (مثل IBM 709 و IBM 7090 ) حتى ظهور IBM 7094. في عام 1962، زاد IBM  7094 عدد مُسجِّلات الفهرسة إلى سبعة، وأصبح يُحدد واحدًا فقط في كل مرة. ظل سلوك "أو" متاحًا في وضع التوافق الخاص بجهاز IBM  7094. ^{[ 12 ]}

يوجد نوعان من صيغ التعليمات، يُشار إليهما باسم "النوع  أ" و"النوع  ب". ^{[ 13 ]} كانت معظم التعليمات من النوع  ب.

تتكون تعليمات النوع A، بالتسلسل، من بادئة ثلاثية البتات (رمز التعليمات)، وحقل إنقاص 15 بت ، وحقل علامة ثلاثي البتات ، وحقل عنوان 15 بت . توجد عمليات قفز مشروطة تعتمد على القيم الموجودة في سجلات الفهرسة المحددة في حقل العلامة . تقوم بعض التعليمات أيضًا بطرح حقل الإنقاص من محتويات سجلات الفهرسة. يتطلب التنفيذ أن يكون البتّان الأخيران من رمز التعليمات غير صفريين، مما ينتج عنه ست  تعليمات ممكنة من النوع A. إحداها (STR، رمز التعليمات ثنائي 101) لم تُنفذ إلا في جهاز IBM 709 .

تحتوي تعليمات النوع B، بالتسلسل، على رمز تعليمات مكون من 12 بت (مع تعيين البتات 2 و 3 إلى 0 لتمييزها عن تعليمات النوع A)، وحقل علامة مكون  من 2 بت ، وأربعة بتات غير مستخدمة، وحقل علامة مكون من 3 بت ، وحقل عنوان مكون من 15 بت .

• يتم تخزين الأرقام ذات الفاصلة الثابتة بتنسيق الإشارة/المقدار الثنائي .
• تحتوي الأرقام ذات الفاصلة العائمة أحادية الدقة على إشارة مقدارية، وأس فائض 128 بت مكون من 8 بت، وكسر مكون من 27 بت (بدون بت مخفي).
• كانت الأحرف الأبجدية الرقمية عادةً ما تكون من نوع BCD 6 بت ، حيث يتم تجميع ستة أحرف في كلمة واحدة.

تقوم مجموعة التعليمات بتقسيم تنسيق البيانات ضمنيًا إلى نفس الحقول الموجودة في  تعليمات النوع A: البادئة، والإنقاص، والوسم، والعنوان. توجد تعليمات لتعديل كل حقل من هذه الحقول في كلمة البيانات دون تغيير بقية الكلمة، على الرغم من أن تعليمة تخزين الوسم لم تُنفذ على جهاز IBM  704.

تستخدم النسخة الأصلية من لغة ليسب حقلي العنوان والإنقاص لتخزين رأس وذيل القائمة المتصلة على التوالي. وقد سُميت الدالتان الأساسيتان car ("محتويات جزء العنوان من السجل") و cdr ("محتويات جزء الإنقاص من السجل") نسبةً إلى هذين الحقلين. ^{[ 14 ]}

تتضمن وحدة التحكم 704 ما يلي: قارئ بطاقات مثقبة 711 ، وطابعة أبجدية 716 ، ومسجل بطاقات مثقبة 721، وخمس وحدات شريط مغناطيسي 727 ، ووحدة تحكم شريط 753، وقارئ ومسجل أسطوانة مغناطيسية 733 ، ووحدة تخزين لب مغناطيسي 737. بلغ الوزن الإجمالي حوالي 19,466 رطلاً (9.7 طن قصير؛ 8.8 طن متري) . ^{[ 15 ] [ 16 ]} 

كان جهاز 704 مزودًا بلوحة تحكم تضم 36 مفتاحًا أو زرًا للتحكم، و36 مفتاحًا لإدخال البيانات، واحد لكل بت في المسجل. وتتيح لوحة التحكم بشكل أساسي ضبط القيم الثنائية للمسجلات باستخدام المفاتيح، وعرض الحالة الثنائية للمسجلات على شكل مجموعة من مصابيح النيون الصغيرة، تشبه إلى حد كبير مصابيح LED الحديثة. أما بالنسبة للتفاعل البشري مع الحاسوب، فكانت البرامج تُدخل مبدئيًا على بطاقات مثقبة بدلًا من لوحة التحكم، ثم تُرسل المخرجات المقروءة إلى الطابعة.

كان جهاز تسجيل مخرج أنبوب أشعة الكاثود IBM 740 متاحًا أيضًا، وهو عبارة عن شاشة عرض متجهة مقاس 21 بوصة ذات زمن بقاء فسفوري طويل جدًا يبلغ 20  ثانية للمشاهدة البشرية، بالإضافة إلى شاشة عرض مقاس 7 بوصات تستقبل نفس الإشارة التي تستقبلها الشاشة الأكبر حجمًا ولكن مع فسفور سريع التلاشي مصمم ليتم تصويره بكاميرا ملحقة. ^{[ 17 ]}

تُستخدم وحدة التخزين المغناطيسية الأساسية 737 كذاكرة وصول عشوائي (RAM) وتوفر 4096 كلمة من 36 بت، أي ما يعادل 18432  بايت. ^{[ 18 ]} تخزن وحدات الشريط المغناطيسي 727 أكثر من 5  ملايين حرف من 6 بت لكل بكرة.

كان جهاز IBM  704 أكثر موثوقية بكثير من سابقه، IBM  701، الذي كان متوسط ​​الوقت بين أعطاله حوالي 30 دقيقة. ومع ذلك، ونظرًا لكونه جهازًا يعمل بتقنية الصمامات المفرغة، فقد كان جهاز IBM  704 يتمتع بموثوقية ضعيفة للغاية وفقًا لمعايير اليوم. في المتوسط، كان الجهاز يتعطل كل 8  ساعات تقريبًا، وهو ما يُقارن بجهاز مانشستر مارك 1 في عام 1949. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]} وقد حدّ هذا من حجم البرامج التي استطاعت مُترجمات فورتران الأولى ترجمتها بنجاح، لأن الجهاز كان يتعطل قبل إتمام ترجمة برنامج كبير بنجاح. ^{[ 20 ]}

• GM-NAA I/O
• قائمة أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بالصمامات المفرغة

• تشارلز ج. باشي، لايل ر. جونسون، جون هـ. بالمر، إيمرسون و. بو، أجهزة الكمبيوتر المبكرة لشركة IBM (مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، كامبريدج، 1986)
• ستيفن ليفي ، المخترقون: أبطال ثورة الحاسوب

• مقابلة تاريخية شفهية مع جين أمدال، معهد تشارلز باباج ، جامعة مينيسوتا، مينيابوليس. يتحدث أمدال عن دوره في تصميم العديد من أجهزة الكمبيوتر لشركة IBM، بما في ذلك STRETCH و IBM 701 وIBM 704. كما يتحدث عن عمله مع ناثانيال روتشستر وإدارة IBM لعملية تصميم أجهزة الكمبيوتر.