ИСКЛЮЧЕНИЕ ИЗ ПРАВИЛ

Юрий Полунов

Окончание. Начало см. http://www.computer-museum.ru/frgnhist/exception_p.htm

Вскоре после завершения работы над Elliot 401 команда разработчиков компании оказалась обескровленной: основные ее "мозги" (У. С. Эллиот,Ч. Оуэн, Дж. Фелтон Х. Девонолд и некоторые другие) "утекли" в другую организацию. В Бохэмвуде отдел вычислительной техники возглавил А. Сент-Джонстон. Под его руководством малыми силами продолжилось создание промышленных образцов ЭВМ 400-й серии.

Первый такой образец предназначался для научных и инженерных расчетов (научная ЭВМ) и был впервые введен в действие весной 1955 г. Машина выпускалась в двух модификациях - Elliott 402E и Elliott 402F. Обе выполняли операции над числами с фиксированной запятой, но последняя была также оснащена аппаратурой для работы с числами с плавающей запятой. Elliott 402E/F в целом повторяла архитектуру и технические решения своего прототипа, хотя и имела некоторые различия. Так, число "коротких" НЛЗ было увеличено до 15 - они хранили по одному слову размером в 32 рабочих разряда (включая знак) и два резервных разряда; в состав оборудования вместо магнитного диска был включен магнитный барабан емкостью 2944 слова, вращавшийся с частотой 4600 об/мин, можно было вводить/выводить данные с помощью перфорационного оборудования. Операции сложения и вычитания выполнялись за 0,2 мс, умножения и деления - примерно за 3,3 мс. Всего в период с 1955 по 1963 гг. было изготовлено 10 (по другим данным - 11) машин, причем две из них были поставлены за рубеж: Elliott 402E - в апреле 1955-го парижскому Институту Блеза Паскаля (Institut Blaise Pascal), Elliott 402F - в феврале 1958-го компании Ernst Leitz GmbH (Wezlar, ФРГ).

Развивая идею

Логично предположить, что вслед за созданием научной машины должна была появиться машина для обработки коммерческой информации (деловая машина). Так и произошло, хотя новая ЭВМ появилась в Бохэмвуде в июле 1956 г. под несколько другим названием - National-Elliott 405. Дело в том, что Elliott Brothers не обладала разветвленной международной сетью торговли средствами ВТ и поэтому заключила стратегическое соглашение с известной американской корпорацией National Cash Register (NCR), которая взялась за продажу машин британской компании, присвоив им двойное название.

ЭВМ Elliott 401

При разработке National-Elliott 405 конструкторы пошли примерно по тому же пути, что и Джон М. М. Пинкертон, создавая ЭВМ LEO (см. статью "Джон Булл шагает впереди", PC Week/RE, № 30/2006, c. 28). Взяв за основу уже апробированную Elliott 402, они дополнили ее новыми устройствами памяти и ввода-вывода. При этом они использовали не буферные каналы, а оригинальный способ обмена информацией между входными/выходными устройствами и машиной (о нем - чуть позднее).

В состав National-Elliott 405 входили следующие запоминающие устройства:

• оперативная память на 32-х НЛЗ общей емкостью 512 шестнадцатиразрядных чисел (среднее время выборки - 0,8 мс);
• 20 быстродействующих регистров емкостью в одно слово на "коротких" НЛЗ;
• внешняя, вторичная или массовая память:
• магнитный барабан емкостью 4096 слов; передача хранившейся на нем информации в оперативную память осуществлялась блоками по 64 слова (примерно за 19,5 мс);
• магнитный диск емкостью от 16К до 32К слов (в зависимости от модификации) с блочным принципом передачи информации в оперативную память (примерно за 26 мс);
• магнитные накопители, представлявшие собой 35-мм кинопленку длиной в 1000 футов, используемую в качестве подложки, на которую был нанесен слой оксида железа.

Всего в машине могло быть до 16 таких накопителей. Каждый из них размещался на съемной бобине, мог хранить примерно 4700 блоков по 64 слова, т. е. около 300 000 слов, и работал под управлением специального управляющего устройства (master unit).

Ввод информации в National-Elliott 405 осуществлялся с пятиканальной перфоленты (180 знаков/с) или с 80-колонных перфокарт (600 карт/мин), а для вывода результатов применялись перфолента, электрическая пишущая машинка, магнитная лента (на кинопленочной основе).

Замечательная особенность машины заключалась в применении принципа прямого доступа к памяти -- Direct Memory Access, DMA (по-видимому, впервые этот метод использовался в ЭВМ DYSEAC, построенной в американском Национальном бюро стандартов в 1954 г., а затем в IBM'овской машине AN/FSQ-7, введеной в действие в системе ПВО SAGE в 1955 г.). Упрощенно этот принцип состоит в том, что данные с периферийных устройств, работающих под управлением отдельных контроллеров, напрямую вводятся в определенные зоны оперативной или вторичной памяти (или выводятся из них), минуя арифметическое устройство, которое при этом продолжает выполнять текущую программу вычислений.

В течение февраля 1957- апреля 1962 гг. было продано свыше 30 экземпляров National-Elliott 405, причем многие из них, дооснащенные УСО (устройствами связи с объектами), использовались в системах управления производственным процессом в онлайновом режиме.

Между "402-й" и "405-й" вклинилась еще одна машина (Elliott 403), которая, хотя и была изготовлена в одном экземпляре, оставила свой след в истории ВТ (насколько мне известно, Elliott 404 не была разработана. - Ю.П.).

Elliott 403 предназначалась для обработки телеметрических и радиолокационных данных в системе контроля за опытными пусками ракет совместного британско-австралийского производства с полигона Вумера, шт. Южная Австралия. Главным разработчиком системы был Аллен Оувенстоун (John Allen Ovenstone, 1925--1984). Он закончил Сиднейский университет как математик и физик и защитил докторскую диссертацию по численным методам решения задач гидродинамики вязких жидкостей в 1953 г. в Кембридже, широко используя при этом ЭВМ EDSAC. В том же году, вернувшись на родину, он представил руководству Научно-исследовательского института вооружения (Weapons Research Establishment, WRE), находившегося в городке Сейлсбери, докладную записку, в которой в общих чертах описал интегрированную систему обработки данных, получаемых в процессе испытаний. По замыслу Оувенстоуна, первичные аналоговые сигналы записывались на полигоне на магнитную ленту, которая затем передавалась в WRE, где посредством аналого-цифрового преобразователя (АЦП) сигналы переводились в цифровую форму и поступали в ЭВМ, выполнявшую калибровку, числовую обработку данных, анализ полученной информации и вывод результатов на бумажную или магнитную ленту. Это предложение получило одобрение, и в поисках подходящей машины Оувенстоун и Джордж.Э. Барлоу (George E. Barlow, разработчик АЦП) в мае 1954 г. отправились в Британию (вариант покупки американской ЭВМ по ряду причин был отвергнут). Посетив компании English Electric, Ferranti, Elliott Brothers, они убедились, что их целям лучше всего соответствуют машины, разрабатываемые в рамках серии "400" (один из главных аргументов - модульная конструкция, облегчавшая эксплуатацию ЭВМ малоопытным персоналом). Оувенстоун подготовил и согласовал с инженерами Elliott Brothers техническое задание на будущую машину, и вскоре был подписан контракт на сумму порядка 100 тыс. фунтов стерлингов.

Пульт ЭВМ National-Elliott 405

Elliott 403 была изготовлена и отлажена в июле 1955-го и в сентябре того же года вместе с двумя накопителями на магнитной ленте (НМЛ), изготовленными кембриджской компанией Pye, водным путем доставлена в Австралию в сопровождении нескольких техников-отладчиков. Здесь НМЛ отправили на полигон, а машину установили в WRE, переименовали в "Цифровую автоматическую вычислительную машину Научно-исследовательского института вооружения" (Weapons Research Establishment Digital Automatic Computer, WREDAC), состыковали с АЦП и дооснастили дополнительным периферийным оборудованием (в частности, графопостроителями, работавшими в автономном режиме). Первые испытания система Оувенстоуна прошла в октябре 1956 г., и затем она успешно использовалась в течение двух десятилетий (за этот период в систему был внесен ряд важных улучшений).

Elliott 403 незначительно отличалась от своей предшественницы (фактически они разрабатывались одновременно): вместо магнитного барабана появился магнитный диск емкостью 16К, число "коротких" (на одно слово) НЛЗ уменьшилось до четырех, количество разрядов в машинном слове увеличилось до 34 (использовались резервные разряды). Но самая замечательная особенность машины (которая, собственно, и заставляет вспомнить о ней) состояла в первом в мире использовании принципа конвейеризации (pipelining) в ходе выполнения программы. Очень упрощенно этот принцип, ставший в 60-е оды ideе fixе компьютерных архитекторов, заключается в следующем. Выполнение команды в ЭВМ (если исключить команды условного перехода) состоит из несколько этапов: выборка команды, ее декодирование, вычисление адресов операндов, выборка операндов из памяти или регистров, выполнение операции, заданной командой, вычисление адреса результата, отсылка результата в память или в регистр. В командном конвейере выполнение каждого этапа возлагается на отдельный блок аппаратуры; при этом аппаратура (-того этапа (или, как принято говорить, (-той ступени конвейера), завершив работу, передает ее результаты в качестве входных данных на аппаратуру ((+1)-той ступени, а сама получает новые данные для выполнения свойственных ей действий. Производительность возрастает благодаря тому, что на различных ступенях одновременно выполняется несколько этапов. Так выглядела конвейеризация и в Elliott 403: во время обработки n-ной команды в одном из блоков машины команда (n+1) извлекалась из оперативной памяти и помещалась в одну из "коротких" НЛЗ, после чего начинался процесс декодирования новой команды и т. д.

National-Elliott 405 была последней машиной серии "400". Дальнейшая судьба производившей ее компании сложилась так. После появления в широкой продаже плоскостных транзисторов Elliott Brothers (с 1957 г. - Elliott Automation) в содружестве с NCR начала разрабатывать ЭВМ на полупроводниковой элементной базе и оперативной памяти на ферритовых сердечниках. Под руководством Э. Сент-Джонстона было создано несколько машин серии "800", самой удачной из них оказалась National-Elliott 803, которая была продана в количестве свыше 250 шт. (в том числе по одной машине в СССР и на Кубу). Но в июне 1967 г., находясь на грани банкротства, Elliott Automation была поглощена English Electric Company (ЕЕС) и потеряла свою независимость. Впрочем, уже в следующем году ЕЕС разделила ее судьбу, войдя в состав британской компании International Computers.

Из Цикла статей Ю. Полунова "Исторические машины".
Статья опубликована в PCWeek/RE №40 2006 г.

Статья помещена в музей 14.11.2006 года