IBM 7094

IBM 7094 — это мейнфрейм второго поколения, выпущенный корпорацией International Business Machines (IBM) в январе 1962 года. Относится к классу лампово-транзисторных компьютеров (гибридная архитектура, хотя в основном транзисторная), предназначенных для научных, инженерных и военных вычислений. Является преемником модели IBM 7090 и последней и наиболее мощной машиной в серии IBM 700/7000, использующей 36-битную архитектуру слова.

История

Разработка IBM 7094 была обусловлена необходимостью повышения производительности по сравнению с IBM 7090, который сам по себе был транзисторной версией лампового IBM 709. Основные усилия были направлены на увеличение скорости выполнения операций с плавающей запятой и улучшение работы с памятью.

Компьютер был представлен в январе 1962 года. Первые поставки начались в том же году. IBM 7094 быстро завоевал популярность в научных центрах, университетах и правительственных учреждениях США. В частности, он использовался в Лаборатории реактивного движения (JPL) для расчёта траекторий космических аппаратов программы «Рейнджер» и «Маринер», а также в Массачусетском технологическом институте (MIT) для ранних экспериментов по системам разделения времени (проект MAC).

В 1964 году была выпущена модификация IBM 7094 II с увеличенной тактовой частотой и улучшенной архитектурой ввода-вывода. Производство продолжалось до конца 1960-х годов, пока машины не были вытеснены более совершенными мейнфреймами серии System/360.

Архитектура и характеристики

Центральный процессор

IBM 7094 использовал 36-битную архитектуру слова. Основные характеристики процессора:

• Тактовая частота: 2,0 МГц (базовая модель) и 2,5 МГц (модель II).
• Время цикла памяти: 2,18 микросекунды (базовая модель), 1,4 микросекунды (модель II).
• Регистры: 7 индексных регистров (в отличие от трёх в IBM 7090), что значительно ускоряло работу с массивами данных.
• Арифметика: Аппаратная поддержка операций с плавающей запятой одинарной точности (27-битная мантисса + 8-битный порядок) и двойной точности (54-битная мантисса + 8-битный порядок).
• Система команд: Набор из около 200 инструкций, включая инструкции для работы с фиксированной и плавающей запятой, логические операции, операции сдвига и управления вводом-выводом.

Память

• Основная память: Магнитная ферритовая память.
• Ёмкость: От 32 768 до 131 072 слов (от 144 КБ до 576 КБ в пересчёте на 36-битные слова).
• Доступ: Прямой доступ к каждому слову.

Ввод-вывод

Система ввода-вывода IBM 7094 была сложной и многоуровневой. Основные устройства:

• Перфокарты: Считыватель (IBM 711) и перфоратор (IBM 716).
• Магнитные ленты: Накопители на магнитной ленте IBM 729 и IBM 7330 — основное средство хранения данных и программ.
• Барабанная память: IBM 7302 (дополнительное запоминающее устройство с произвольным доступом, ёмкостью до 4 миллионов слов).
• Принтеры: Строчные принтеры IBM 716 (скорость печати до 600 строк в минуту).
• Терминалы: В поздних версиях подключались телетайпы и алфавитно-цифровые дисплеи.

Программное обеспечение

Операционные системы

IBM 7094 работал под управлением нескольких операционных систем, наиболее известными из которых были:

• FMS (Fortran Monitor System) — одна из первых операционных систем, разработанная в 1961 году. Обеспечивала пакетную обработку заданий на языке Фортран.
• IBJOB — более совершенная система, поддерживавшая мультипрограммирование и работу с несколькими языками программирования.
• CTSS (Compatible Time-Sharing System) — экспериментальная система разделения времени, разработанная в MIT. CTSS стала прототипом для многих современных операционных систем, включая Multics и Unix.

Языки программирования

Основным языком программирования для IBM 7094 был Фортран II и Фортран IV. Также поддерживались:

• COBOL — для коммерческих приложений.
• ALGOL — для научных вычислений.
• LISP — ранняя реализация, использовавшаяся в исследованиях по искусственному интеллекту.
• Ассемблер (SAP — Symbolic Assembly Program и FAP — Fortran Assembly Program).

Применение

Научные и инженерные расчёты

IBM 7094 был основным инструментом для сложных математических вычислений. Он использовался:

• В аэрокосмической отрасли (NASA, JPL) для расчёта орбит и траекторий.
• В ядерной физике для моделирования реакций и расчётов критических масс.
• В метеорологии для прогнозирования погоды.

Системы разделения времени

Проект MAC в MIT, начатый в 1963 году, использовал IBM 7094 для создания первой практически применимой системы разделения времени CTSS. Это позволило нескольким пользователям одновременно работать с компьютером через удалённые терминалы, что стало революцией в вычислительной технике.

Военные и правительственные нужды

Машина применялась в системах ПВО, для криптоанализа и в других оборонных проектах, где требовалась высокая надёжность и производительность.

Эволюция и влияние

IBM 7094 стал вершиной развития 36-битных машин IBM. Непосредственно на его базе была разработана модель IBM 7094 II, а затем IBM 7094/7044 Direct Coupled System (DCS) — система из двух машин, работающих в связке.

Однако с появлением в 1964 году семейства IBM System/360, которое предлагало 32-битную архитектуру и единую линейку совместимых моделей, необходимость в 36-битных мейнфреймах отпала. К концу 1960-х годов IBM 7094 был полностью вытеснен с рынка.

Тем не менее, наследие IBM 7094 огромно. Он заложил основы современных операционных систем (через CTSS), методов пакетной обработки и мультипрограммирования. Многие алгоритмы и архитектурные решения, впервые реализованные на этой машине, используются до сих пор.

Интересные факты

• IBM 7094 был одним из первых компьютеров, на котором была реализована система распознавания речи (проект «Харпи» в Университете Карнеги-Меллон).
• В 1960-х годах IBM 7094 использовался для обработки данных с первых спутников связи (Telstar).
• Один из экземпляров IBM 7094, установленный в Музее компьютерной истории в Маунтин-Вью (Калифорния), до сих пор находится в рабочем состоянии и демонстрируется посетителям.
• Машина потребляла около 150 кВт электроэнергии и весила более 20 тонн, требуя установки в специально оборудованном машинном зале с системой кондиционирования.

Источники

• IBM Archives: IBM 7094.
• Brooks, F.P., Jr. The Mythical Man-Month: Essays on Software Engineering. Addison-Wesley, 1975.
• Levy, S. Hackers: Heroes of the Computer Revolution. Penguin Books, 1984.
• Ritchie, D.M. The Evolution of the Unix Time-sharing System. AT&T Bell Laboratories, 1979.
• Музей компьютерной истории (Computer History Museum), Маунтин-Вью, Калифорния.