IBM 7090

IBM 7090 — это мейнфрейм второго поколения, выпущенный корпорацией International Business Machines (IBM) в ноябре 1959 года. Относится к классу транзисторных компьютеров, предназначенных для научных, инженерных и военных расчётов. Является преемником ламповой модели IBM 709 и первой в мире серийной транзисторной вычислительной машиной, ориентированной на коммерческое использование. Отличался высокой для своего времени производительностью (около 100 000 операций с плавающей запятой в секунду) и стал основой для создания первых операционных систем и языков программирования высокого уровня.

История

Предпосылки и разработка

К концу 1950-х годов ламповые компьютеры, такие как IBM 704 и IBM 709, достигли предела своих возможностей из-за низкой надёжности, высокого энергопотребления и тепловыделения. Переход на транзисторы, изобретённые в 1947 году, обещал значительное увеличение производительности и уменьшение размеров. IBM начала разработку транзисторной версии IBM 709 в 1957 году под руководством инженера Джина Амдала (впоследствии основателя компании Amdahl Corporation). Проект получил обозначение IBM 7090.

Выпуск и модификации

Первая система IBM 7090 была поставлена заказчику в ноябре 1959 года — это был Центр ядерных исследований Лос-Аламос (США). В 1960 году началось серийное производство. Всего было выпущено несколько десятков машин (точное количество не раскрывается, по оценкам — около 50–70 единиц). В 1962 году вышла улучшенная версия — IBM 7094, отличавшаяся увеличенной памятью (до 32 768 слов) и поддержкой инструкций с плавающей запятой двойной точности. Позднее появилась модель IBM 7094 II с ещё более высокой производительностью.

Завершение производства

Производство IBM 7090 было прекращено в 1969 году, когда на смену пришли машины третьего поколения на интегральных схемах, такие как IBM System/360. Тем не менее, многие экземпляры IBM 7090 и 7094 продолжали эксплуатироваться вплоть до середины 1970-х годов, особенно в университетах и правительственных учреждениях.

Архитектура и устройство

Основные характеристики

• Тип элементной базы: кремниевые и германиевые транзисторы (около 50 000 штук), диоды, резисторы.
• Представление данных: 36-битное машинное слово. Данные могли быть целыми числами (в дополнительном коде), числами с плавающей запятой одинарной точности (27 бит мантисса, 8 бит порядок, 1 бит знак) или символьными (6 бит на символ, до 6 символов в слове).
• Память: основная память на магнитных сердечниках. Объём — от 8 192 до 32 768 36-битных слов (около 32–128 КБ). Время цикла памяти — 2,18 микросекунды.
• Процессор: один центральный процессор (ЦП) с фиксированной системой команд. Регистры — аккумулятор (AC), множитель-частное (MQ), индексные регистры (до 7 в модели 7090, до 15 в 7094). Адресация — однобитовая (прямая или косвенная).
• Быстродействие: до 100 000 операций сложения с плавающей запятой в секунду; скорость выполнения инструкций варьировалась от 2 до 10 микросекунд.

Система команд

IBM 7090 имел около 200 инструкций, включая арифметические, логические, пересылки, условные и безусловные переходы, а также специальные команды для работы с плавающей запятой. Особенностью была поддержка косвенной адресации и индексных регистров, что упрощало программирование циклов и массивов. Программы хранились в той же памяти, что и данные (архитектура фон Неймана).

Периферийное оборудование

Система включала:

• Накопители на магнитной ленте: IBM 729 (лентопротяжные механизмы с 7-дорожечной лентой, скорость до 150 дюймов/с). Были основным средством хранения данных.
• Накопители на магнитных барабанах: IBM 1301 (ёмкость до 2,5 млн слов, среднее время доступа 17 мс).
• Устройства ввода-вывода: перфокарточные считыватели (IBM 711) и перфораторы (IBM 716), построчные принтеры (IBM 1403), печатающие со скоростью до 1100 строк в минуту.
• Консоль оператора: телетайп или электрическая пишущая машинка для ввода команд и вывода сообщений.

Программное обеспечение

Операционные системы

IBM 7090 стал платформой для разработки ранних операционных систем. Наиболее известные:

• Fortran Monitor System (FMS) — одна из первых операционных систем, разработанная в 1960 году в Калифорнийском университете в Беркли. Обеспечивала пакетную обработку заданий на языке Fortran.
• IBM 7090/7094 IBSYS — операционная система от IBM, выпущенная в 1962 году. Включала управление заданиями, загрузку программ, драйверы периферии и поддержку языков программирования.
• CTSS (Compatible Time-Sharing System) — экспериментальная система разделения времени, созданная в Массачусетском технологическом институте (MIT) в 1961 году. Работала на модифицированном IBM 7094 и позволяла одновременно обслуживать до 30 пользователей. CTSS считается предшественником современных многопользовательских ОС.

Языки программирования

IBM 7090 поддерживал широкий спектр языков:

• Fortran II и Fortran IV — основной язык для научных расчётов.
• COBOL — для коммерческих приложений.
• ALGOL 60 — для алгоритмического программирования.
• LISP — для задач искусственного интеллекта (первая реализация LISP была выполнена на IBM 7090 в MIT).
• Assembly (FAP — Fortran Assembly Program) — машинно-ориентированный язык для низкоуровневого программирования.

Применение

Научные и военные расчёты

IBM 7090 активно использовался в ядерной физике, аэродинамике, баллистике и криптографии. Например:

• В Лос-Аламосской национальной лаборатории на нём моделировались ядерные реакции.
• В NASA (США) — для расчёта траекторий космических аппаратов, в том числе программы «Меркурий» и «Джемини».
• В Агентстве национальной безопасности (АНБ) — для взлома шифров и обработки разведданных.

Коммерческое применение

Крупные корпорации и банки использовали IBM 7090 для обработки финансовых данных, бухгалтерского учёта и управления запасами. Однако из-за высокой стоимости (аренда составляла около 50 000 долларов в месяц) машина была доступна лишь ограниченному кругу организаций.

Образование и исследования

Многие университеты (MIT, Стэнфорд, Калифорнийский университет в Беркли) имели IBM 7090 или 7094. На них проводились исследования в области компьютерных наук, разрабатывались первые компиляторы и операционные системы.

Критика и ограничения

Несмотря на революционность, IBM 7090 имел ряд недостатков:

• Высокая стоимость — аренда и обслуживание были доступны только крупным организациям.
• Сложность эксплуатации — требовалась команда из нескольких операторов, инженеров и программистов.
• Ограниченная память — даже максимальные 32 К слов (128 КБ) были недостаточны для сложных задач.
• Отсутствие стандартизации — программы, написанные для IBM 7090, не были совместимы с другими компьютерами IBM без переработки.

Интересные факты

• IBM 7090 стал первым компьютером, на котором была запущена система разделения времени CTSS, что впоследствии привело к созданию проекта Multics и операционной системы Unix.
• В 1961 году на IBM 7094 была написана первая версия игры «Spacewar!» — одной из первых компьютерных игр в истории.
• Машина весила около 10 тонн и занимала площадь более 50 квадратных метров.
• В 1964 году IBM 7094 использовался для обработки данных с космического аппарата «Маринер-2», который впервые пролетел мимо Венеры.

Источники

• IBM 7090 Data Processing System (IBM Reference Manual, 1960).
• Emerson W. Pugh, Lyle R. Johnson, John H. Palmer. IBM's 360 and Early 370 Systems. MIT Press, 1991.
• Paul E. Ceruzzi. A History of Modern Computing. MIT Press, 2003.
• Документация и архивы Computer History Museum (Mountain View, California).
• Описание архитектуры IBM 7090 в журнале IEEE Annals of the History of Computing, 1990.