IBM 650

IBM 650
ノルウェーで1959年に製造された最初のIBM 650コンピュータ（通称「EMMA」）の一部。650コンソールユニット（右、外側のサイドパネルが開いている）、533カード読み取りパンチユニット（中央、入出力）。655電源ユニットは欠落。パンチカードソーター（左、650の一部ではない）。現在、オスロのノルウェー科学技術博物館に所蔵されている。
タイプデジタルコンピュータ
発売日1954年; 71年前 （1954年）
前任者IBM CPC（604、605）
後継IBM 7070（ハイエンド）
IBM 1620（ローエンド）
関連しているIBM 701、IBM 702、
IBM 608
テキサスA&M大学のIBM 650。右側はIBM 533カード読み取りパンチユニット。
IBM 650 コンソール パネル。バイ 5 進インジケーターが表示されます。[1] : p. 47ff  右下、頻繁に使用されるスイッチの周囲に摩耗痕があることに注意してください。国立科学技術博物館のコレクション。ア・コルーニャ（スペイン、ガリシア州）。
二五進法指標のクローズアップ
IBM 650のメモリドラム
IBM 650コンソールユニットの側面図。スペイン初のコンピュータ（1959年）。現在はア・コルーニャの国立科学技術博物館に所蔵されている。

IBM 650磁気ドラムデータ処理マシンは、 1950年代半ばにIBMが製造した初期のデジタルコンピュータです。 [2] [3]これは世界初の量産コンピュータでした。[4] [5]約2,000台が製造され、最後の生産は1962年でした。[6] [7]これは初めてまとまった利益を上げたコンピュータでした。[7]最初の1台は1954年後半に設置され、IBM 650は1950年代で最も人気のあるコンピュータでした。[8]

650は、IBM 701とIBM 702コンピュータ（それぞれ科学研究目的とビジネス目的）の低速で安価な代替品として、ビジネス、科学研究、エンジニアリング分野のユーザーに提供されました。[7]また、 IBM 604などのパンチカード計算機からコンピュータにアップグレードするパンチカードマシンのユーザーにも販売されました。 [1] : 5  [9]

650は比較的安価でプログラミングが容易だったため、潜水艦乗組員の性能モデリング[10]から高校生や大学生へのコンピュータプログラミング教育まで、幅広い用途の開拓に利用されました。IBM 650は大学で非常に人気があり、ある世代の学生が初めてプログラミングを学びました[11] 。

1953年に発表され、1956年に最大4台のディスク記憶装置を追加したIBM 650 RAMACとして拡張されました。 [12]リーダーパンチユニットなしのIBM 650コンソール単体の購入価格は1959年時点で15万ドルでした。[13]これは2023年時点で約150万ドルです。650とその構成ユニットのサポートは1969年に終了しました。

650は、2アドレス、25進コード化10進法（データとアドレスはどちらも10進法）のコンピュータで、回転磁気ドラムにメモリを搭載していました。 文字サポートは、パンチカードのアルファベットおよび特殊文字のエンコードを2桁の10進コードに変換する入出力ユニットによって提供されました。

650のクロック周波数は125kHzでした。[14]加算と減算は1.63ミリ秒、乗算は12.96ミリ秒、除算は16.90ミリ秒でした。650の平均速度は1命令あたり約27.6ミリ秒、つまり1秒あたり約40命令と推定されました。[15]

ドナルド・クヌースの著書『The Art of Computer Programming』シリーズは650に捧げられたものとして有名である。[15]

歴史

最初の650台は1954年12月8日にボストンのジョン・ハンコック生命保険会社の会計部門に設置されました。 [16]

1958年に発表されたIBM 7070（符号付き10桁10進ワード）は、「少なくとも650と[IBM] 705の共通の後継機種」となることが期待されていました。[17] 1959年に発表されたIBM 1620（可変長10進ワード）は、市場の下位層をターゲットとしていました。UNIVACソリッドステート（2アドレスコンピュータ、符号付き10桁10進ワード）は、1958年12月にスペリーランド社から650への対抗機種として発表されました。これらの機種はいずれも650と互換性のある命令セットを持っていませんでした。

ハードウェア

基本的な650システムは3つのユニットで構成されていました。[18]

  • IBM 650コンソールユニット[19]には、磁気ドラム記憶装置、演算装置（真空管を使用）、およびオペレータコンソールが収容されていました。
  • IBM 655電源ユニット[20]
  • IBM 533またはIBM 537カード読み取りパンチユニット[21] [22] [23] IBM 533には読み取りとパンチ用の別々のフィードがありましたが、IBM 537にはフィードが1つしかなく、同じカードを読み取り、パンチすることができました。

重量: 5,400～6,263ポンド (2.7～3.1ショートトン; 2.4～2.8t)。[24] [25]

オプションユニット: [18]

  • IBM 46 テープ・トゥ・カードパンチ、モデル3 [18]
  • IBM 47 テープ・トゥ・カード印刷パンチ、モデル3 [18]
  • IBM 355ディスク記憶装置[26] ディスク装置を備えたシステムはIBM 650 RAMACデータ処理システムとして知られていた。
  • IBM 407会計機[27]
  • IBM 543 カードリーダーユニット
  • IBM 544 カードパンチユニット
  • IBM 652制御装置（磁気テープ、ディスク）[28]
  • IBM 653ストレージユニット（磁気テープ、ディスク、コアストレージ、インデックスレジスタ、浮動小数点演算）[29]
  • IBM 654 補助アルファベット装置
  • IBM 727磁気テープ装置
  • IBM 838 照会ステーション[30]

メインメモリ

回転ドラムメモリは、アドレス 0000 から 0999、1999、3999 にそれぞれ1,000、2,000、4,000ワードのメモリを提供しました。各ワードには 10 桁の符号付き数字または 5 文字を表す 10 進法の 25進コード化10 進数字がありました。(25 進法コード化数字を 7 ビットとして数えると、4000 ワードは 35 キロバイトに相当します。) [31] [32] ドラム上のワードはドラムの周りのバンドで構成され、バンドあたり 50 ワードで、各モデルで 20、40、または 80 バンドでした。ワードは、回転中にドラム表面上の位置が読み取り/書き込みヘッドの下を通過するときにアクセスできました (12,500 rpmで回転し、最適化されていない平均アクセス時間は 2.5ミリ秒でした)。このタイミングのおかげで、各命令の2番目のアドレスは次の命令のアドレスになりました。前の命令の実行が完了したらすぐにアクセスできるアドレスに命令を配置することで、プログラムを最適化することができました。IBMは、プログラマが命令とデータの配置場所を追跡できるように、10列200行のフォームを提供しました。後に、大まかな最適化を行うアセンブラSOAP（Symbolic Optimal Assembly Program）が提供されました。[33] [34]

LGP -30、Bendix G-15、IBM 305 RAMACコンピュータも真空管とドラム メモリを使用していましたが、IBM 650 とはまったく異なっていました。

ドラムから読み出された命令はプログラムレジスタ（現在の用語では命令レジスタ）に送られました。ドラムから読み出されたデータは10桁の分配器を通過しました。650には20桁のアキュムレータがあり、共通の符号を持つ10桁の下位アキュムレータと上位アキュムレータに分割されました。演算は1桁の加算器によって行われました。コンソール（10個の桁スイッチ、1個の符号スイッチ、10個の25進表示灯）、分配器、下位アキュムレータ、上位アキュムレータはすべてアドレス指定可能で、それぞれ8000、8001、8002、8003でした。

IBM 653 ストレージユニット

オプションのIBM 653ストレージユニットは1955年5月3日に導入され、最終的に最大5つの機能を提供しました。[35]

  • 磁気テープ コントローラ (IBM 727 磁気テープ装置用) (10 個の追加操作コード)
  • ディスク ストレージ コントローラ (1956 年に当時の新しい IBM 355 ディスク ストレージ ユニット向けに拡張) (5 つの追加操作コード)
  • アドレス9000から9059に、10桁ワードの磁気コアメモリが60個配置されていました。この小型で高速なメモリのアクセス時間は96μsで、回転ドラム方式に比べて26倍も高速でした。この機能により5つのオペレーションコードが追加され、テープおよびディスクI/Oのバッファとして必要になりました。この60ワードは、プログラム内部のループ処理やテーブル参照の高速化にも使用できました。
  • 8005から8007番地には4桁のインデックスレジスタが3つあります。ドラムアドレスは2000、4000、または6000を加算することでインデックスが作成され、コアアドレスは0200、0400、または0600を加算することでインデックスが作成されます。システムが4000ワードのドラムを搭載している場合、インデックスレジスタAの最初のアドレスに4000を加算し、インデックスレジスタBの2番目のアドレスに4000を加算し、インデックスレジスタCの2つのアドレスそれぞれに4000を加算することでインデックスが作成されます（4000ワードシステムのインデックスは最初のアドレスのみに適用されます）。4000ワードシステムでは、ドラムメモリ用のトランジスタ式読み書き回路が必要で、1963年より前に利用可能でした。（18個の追加オペレーションコード）
  • 浮動小数点演算命令は、8桁の仮数と2桁の特性（オフセット指数）（MMMMMMMMCC ）をサポートし、±0.00000001E-50から±0.99999999E+49の範囲を提供します。（7つの追加演算コード）

命令セット

650命令は、 2桁の命令コード、4桁のデータアドレス、そして次の命令の4桁のアドレスで構成されていた。符号は基本マシンでは無視されたが、オプション機能を備えたマシンでは使用された。基本マシンには44個の命令コードがあった。浮動小数点、コアストレージ、インデックスレジスタ、追加I/Oデバイスなどのオプションには、追加の命令コードが用意されていた。すべてのオプションをインストールすると、97個の命令コードが利用可能になった。[35]

テーブルルックアップ（TLU）命令は、参照された10桁のワードを、同じドラムバンド上の連続する48ワードと5ミリ秒の1回転で比較し、次の48ワードに間に合うように次のバンドに切り替えることができました。これは、1963年のバイナリマシン（IBM 7040では1,500マイクロ秒、650では5,000マイクロ秒）の約3分の1の速度で、46エントリを検索するのに十分でした（ただし、どちらもアセンブラでプログラムされている場合）。オプションで、同じパフォーマンスのテーブルルックアップイコール命令もありました。

読み取り（RD）命令は、80列の数値データを10個のメモリワードに読み込みます。ワードへの桁の割り当ては、カードリーダーのコントロールパネルの配線によって決定されます。533リーダーパンチユニットのアルファベットデバイスと併用すると、数値と英数字の組み合わせ（最大30列の英数字）を読み取ることができます。[1] 拡張機能により、より多くの英数字列を読み込むことができますが、カード読み取り操作によってドラムに保存されるのは10ワード（1ワードあたり5文字）のみであるため、50を超えることはできませんでした。[要出典]

テキサスA&M大学のIBM 650。フロントパネルの裏側、真空管モジュール、ストレージドラムが見えるように開かれている。
650型真空管回路モジュール
1960年のブロンクス科学高校の教室。黒板の上にIBM 650の指導図が描かれている。右上。

ベースマシンの操作コードは以下のとおりです。[36]

17AABL絶対値を下側アキュムレータに加算する
15AL下側のアキュムレータに追加
10オーストラリア上位アキュムレータに追加
45BRNZ累算器がゼロ以外の場合に分岐する
46BRMINマイナス累算器の分岐
44ブランズ上位アキュムレータがゼロ以外の場合に分岐する
47ブロブオーバーフロー時に分岐
90～99BRDディストリビューター位置1～10の8で分岐[a]
14部門分ける
64ディヴル上位アキュムレータを除算してリセットする
69LD負荷分散装置
19マルチ掛け算
00ノーオペレーション操作なし
71PCHカードをパンチする
70RDカードを読む
67ラーブルアキュムレータをリセットし、絶対値を下位のアキュムレータに加算する
65RAL累計器をリセットし、下の累計器に追加する
60ラウ累計器をリセットし、上位累計器に追加する
68RSABL累計器をリセットし、下側の累計器から絶対値を減算する
66RSL累計値をリセットし、下側の累計値から減算する
61RSU累計値をリセットし、上位累計値から減算する
35SLTアキュムレータを左にシフト
36SCT累算器を左にシフトしてカウント[b]
30SRTアキュムレータを右にシフト
31SRDアキュムレータを右にシフトし、アキュムレータを丸める
01停止コンソールスイッチが停止に設定されている場合、停止します。それ以外の場合は、NO-OPとして続行します。
24性感染症ディストリビュータをメモリに保存する
22STDA下位アキュムレータデータアドレスをディストリビュータに格納する

次にディストリビュータをメモリに保存します

23STIA下位アキュムレータ命令アドレスをディストリビュータに格納する

次にディストリビュータをメモリに保存します

20STL下位アキュムレータをメモリに保存する
21STU上位アキュムレータをメモリに格納します。[c]
18サブル下側累計値から絶対値を減算する
16SL下側の累計値から減算する
11SU上位累計値から減算する
84TLUテーブル検索
  1. ^ 533 コントロール パネルが CPU に信号を送信できるようにするために使用されます。
  2. ^ 上位累算器の上位のゼロをカウントします。
  3. ^ 除算演算後を除き、格納される値は累算器の符号を取ります。除算演算後は剰余の符号が格納されます。

注:

IBM 653オプションは追加の命令コードを実装することができた。[35]

サンプルプログラム

この1枚のカードを使ったプログラムは、650 Programming Bulletin 5、IBM、1956年、22-6314-0から引用したもので、ドラム記憶域の大部分をマイナスゼロに設定します。このプログラムには、コンソールスイッチとアキュムレータから実行される命令の例が含まれています。

まず、ロードカードに連続80桁の数字（下の2列目）がキーパンチされ、読み取られるとドラム位置0001から0008の内容が図のようになります。[37]

 0001 0000010000 0002 0000000000- 0003 1000018003 0004 6100080007 0005 2400008003 0006 0100008000 0007 6900060005 0008 2019990003

コンソールの数字スイッチ (アドレス 8000) は、データ アドレス 0004 の読み取り命令に手動で設定されます。

 loc- op|データ|次 ation |addr|命令 | |アドレス
 8000 RD 70 0004 xxxx ロードカードを最初のバンド読み取り領域に読み取ります

各ドラムバンドには読み出し領域があり、これらの読み出し領域は0001～0010、0051～0060、0101～0110といった位置にあります。バンド内の任意のアドレスは、読み出し命令においてそのバンドを識別するために使用できます。アドレス0004は最初のバンドを識別します。コンソールからの実行は、ロードカード上の8ワードを最初のメモリバンドの0001～0008番地に読み込むことから始まります。ロードカードの読み出しの場合、「次の命令アドレス」は、次の命令アドレスフィールド（上記ではxxxxとして示されています）ではなく、データアドレスフィールドから取得されます。したがって、実行は0004から継続されます。

 0004 RSU 61 0008 0007 アキュムレータ全体をリセットし、上位（8003）に値2019990003を減算します 0007 LD 69 0006 0005 負荷分配器 0100008000 0005 STD 24 0000 8003 ディストリビュータを位置0000に格納します。次の命令は8003（上位アキュムレータ）にあります。 注: データまたは命令をあるドラムの場所から別のドラムの場所へ移動すること LD、STD の 2 つの命令が必要です。

ここで、2 つの命令のループが実行されます。

 8003 STL 20 1999 0003 下位アキュムレータをストアする（このアキュムレータは上記のRSU命令によって0にリセットされている） 以下のように、各反復ごとに「1999」データ アドレスが減分されます。 この命令は、上記の RSU 命令によって上位アキュムレータに配置されました。 注: この命令は現在上位アキュムレータにあり、デクリメントされてから アキュムレータ内にある間に再度実行されます。
 0003 AU 10 0001 8003 アキュムレータ内の命令のデータアドレスを1減らす （負の数に10000を加算する）

STLのデータアドレスは最終的に0003にデクリメントされ、0003にあるAU ...命令はゼロで上書きされます。その場合（STLの次の命令アドレスは0003のまま）、実行は次のように続行されます。

 0003 NOOP 00 0000 0000 無操作命令、次の命令アドレスは0000 0000 HALT 01 0000 8000 停止、次の命令アドレスはコンソール （このHalt命令は上記のSTD命令によって0000に格納されました）

ソフトウェア

1961年の学生用プログラム。アンドレーの本の演習問題に基づいてIBM 650マシン言語で書かれた。[38]

650の命令セットは非常にシンプルで、小さなプログラムを機械語で書くことができ、学生の課題ではよく使われていました。[38]カード1枚につき1命令という形式で、マシンに直接ロードして実行できました。

マシン言語は大規模なプログラムには不向きであったため、時間の経過とともに、IBM 650 用にさまざまなプログラミング言語とツールが作成されました。これには次のものが含まれます。

アセンブラ
解釈システム
代数言語 / コンパイラ
  • GATE — 1文字の変数名を持つシンプルなコンパイラ
  • IPL — 最初のリスト処理言語。最もよく知られたバージョンはIPL-Vでした。
  • SPACE (Simplified Programming Anyone Can Enjoy) — SOAP を介したビジネス指向の 2 ステップコンパイラ

参照

注釈と参考文献

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さらに読む

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ウィキメディア コモンズには、 IBM 650に関連するメディアがあります。
  • Bitsavers.org: I​​BM 650 ドキュメント (PDF ファイル)
  • コロンビア大学: コロンビア大学の IBM 650
  • IBM - アーカイブ - IBMの歴史に関する貴重なリソース - 米国 - Wayback Machine (2023年7月12日アーカイブ)
  • Wayback Machineの「IBM 650: 現代産業の主力機」(2023 年 7 月 3 日アーカイブ) 年表、技術仕様、写真、代表的な顧客、および 650 が使用されたアプリケーションが含まれています。
  • IBM 650 と RAMAC の動作を示すビデオクリップ（別バージョン）
  • ワイク、マーティン・H.（1961年3月）「国内電子デジタル計算システムに関する第三回調査」弾道研究所（BRL）報告書第1115号顧客、アプリケーション、仕様、コストなど、約 40 ページにわたる IBM 650 調査の詳細が含まれています。
  • IBM 650「磁気ドラムデータ処理装置」
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