Computadores Manchester - Manchester computers
Os computadores de Manchester foram uma série inovadora de computadores eletrônicos com programas armazenados, desenvolvidos durante o período de 30 anos entre 1947 e 1977 por uma pequena equipe da Universidade de Manchester , sob a liderança de Tom Kilburn . Eles incluíram o primeiro computador com programa armazenado do mundo, o primeiro computador transistorizado do mundo e o que foi o computador mais rápido do mundo na época de sua inauguração em 1962.
O projeto começou com dois objetivos: provar a praticidade do tubo de Williams , uma forma inicial de memória de computador baseada em tubos de raios catódicos (CRTs) padrão ; e construir uma máquina que pudesse ser usada para investigar como os computadores poderiam ajudar na solução de problemas matemáticos. O primeiro da série, o Manchester Baby , executou seu primeiro programa em 21 de junho de 1948. À medida que o primeiro computador com programa armazenado do mundo, o Baby e o Manchester Mark 1 se desenvolveram a partir dele, rapidamente atraiu a atenção do governo do Reino Unido, que contratou a firma de engenharia elétrica Ferranti para produzir uma versão comercial. A máquina resultante, o Ferranti Mark 1 , foi o primeiro computador de uso geral disponível comercialmente no mundo.
A colaboração com Ferranti acabou resultando em uma parceria industrial com a empresa de informática ICL , que fez uso de muitas das ideias desenvolvidas na universidade, principalmente no design de sua série 2900 de computadores durante os anos 1970.
Manchester Baby
O Manchester Baby foi projetado como uma cama de teste para o tubo Williams , uma forma inicial de memória de computador, ao invés de um computador prático. O trabalho na máquina começou em 1947 e, em 21 de junho de 1948, o computador executou com sucesso seu primeiro programa, consistindo em 17 instruções escritas para encontrar o fator adequado mais alto de 2 18 (262.144) tentando cada inteiro de 2 18-1 para baixo. O programa funcionou por 52 minutos antes de produzir a resposta correta de 131.072.
O bebê tinha 5,2 m de comprimento, 2,24 m de altura e pesava quase 1 tonelada longa . Ele continha 550 válvulas termiônicas - 300 diodos e 250 pentodos - e tinha um consumo de energia de 3,5 quilowatts. Sua operação bem-sucedida foi relatada em uma carta ao jornal Nature publicada em setembro de 1948, estabelecendo-o como o primeiro computador com programa armazenado do mundo. Ele rapidamente evoluiu para uma máquina mais prática, o Manchester Mark 1 .
Manchester Mark 1
O desenvolvimento do Manchester Mark 1 começou em agosto de 1948, com o objetivo inicial de fornecer à universidade uma facilidade de computação mais realista. Em outubro de 1948, o cientista-chefe do governo do Reino Unido, Ben Lockspeiser, recebeu uma demonstração do protótipo e ficou tão impressionado que imediatamente iniciou um contrato governamental com a empresa local de Ferranti para fazer uma versão comercial da máquina, a Ferranti Mark 1 .
Duas versões do Manchester Mark 1 foram produzidas, a primeira das quais, a versão intermediária, estava operacional em abril de 1949. A máquina de especificação final, que estava funcionando plenamente em outubro de 1949, continha 4.050 válvulas e consumia 25 quilowatts. Talvez a inovação mais significativa do Manchester Mark 1 tenha sido a incorporação de registradores de índice , comuns em computadores modernos.
Meg e Mercury
Como resultado da experiência adquirida com o Mark 1, os desenvolvedores concluíram que os computadores seriam mais usados em funções científicas do que em matemática pura. Eles, portanto, embarcaram no projeto de uma nova máquina que incluiria uma unidade de ponto flutuante ; o trabalho começou em 1951. A máquina resultante, que executou seu primeiro programa em maio de 1954, era conhecida como Meg, ou a máquina megaciclo. Era menor e mais simples do que o Mark 1, além de mais rápido na resolução de problemas matemáticos. A Ferranti produziu uma versão comercial comercializada como Ferranti Mercury , na qual os tubos Williams foram substituídos pela memória central mais confiável .
Computador Transistor
O trabalho de construção de um computador menor e mais barato começou em 1952, em paralelo com o desenvolvimento contínuo de Meg. Dois membros da equipe de Kilburn, Richard Grimsdale e DC Webb, foram designados para a tarefa de projetar e construir uma máquina usando os transistores recém-desenvolvidos em vez de válvulas. Inicialmente os únicos dispositivos disponíveis foram germânio transistores ponto de contato , menos confiáveis do que as válvulas eles substituídos, mas que consumiu muito menos energia.
Duas versões da máquina foram produzidas. O primeiro foi o primeiro computador transistorizado do mundo, um protótipo, e tornou-se operacional em 16 de novembro de 1953. "A máquina de 48 bits usava 92 transistores de contato de ponto e 550 diodos". A segunda versão foi concluída em abril de 1955. A versão de 1955 usava 250 transistores de junção, 1.300 diodos de estado sólido e tinha um consumo de energia de 150 watts. A máquina, no entanto, fez uso de válvulas para gerar suas formas de onda de relógio de 125 kHz e no circuito para ler e escrever em sua memória de tambor magnético , portanto, não foi o primeiro computador completamente transistorizado, uma distinção que foi para o CADET Harwell de 1955.
Problemas com a confiabilidade dos primeiros lotes de transistores significavam que o tempo médio da máquina entre as falhas era de cerca de 90 minutos, o que melhorou quando os transistores de junção mais confiáveis se tornaram disponíveis. O projeto do computador transistor foi adotado pela empresa de engenharia local Metropolitan-Vickers em seu Metrovick 950 , no qual todos os circuitos foram modificados para fazer uso de transistores de junção. Seis Metrovick 950 foram construídos, o primeiro concluído em 1956. Eles foram implantados com sucesso em vários departamentos da empresa e estiveram em uso por cerca de cinco anos.
Musa e atlas
O desenvolvimento do MUSE - um nome derivado de " motor de microssegundo " - começou na universidade em 1956. O objetivo era construir um computador que pudesse operar em velocidades de processamento próximas a um microssegundo por instrução, um milhão de instruções por segundo. Mu (ou μ ) é um prefixo no SI e outros sistemas de unidades denotando um factor de 10 -6 (milionésimo).
No final de 1958, Ferranti concordou em colaborar com a Universidade de Manchester no projeto, e o computador foi logo depois rebatizado de Atlas, com a joint venture sob o controle de Tom Kilburn. O primeiro Atlas foi oficialmente comissionado em 7 de dezembro de 1962 e foi considerado na época o computador mais poderoso do mundo, equivalente a quatro IBM 7094s . Dizia-se que sempre que o Atlas ficava offline, metade da capacidade do computador do Reino Unido era perdida. Suas instruções mais rápidas levavam 1,59 microssegundos para serem executadas, e o uso de armazenamento virtual e paginação pela máquina permitia que cada usuário simultâneo tivesse até um milhão de palavras de espaço de armazenamento disponível. A Atlas foi a pioneira em muitos conceitos de hardware e software ainda em uso hoje, incluindo o Atlas Supervisor , "considerado por muitos como o primeiro sistema operacional moderno reconhecível".
Duas outras máquinas foram construídas: uma para um consórcio conjunto British Petroleum / University of London , e outra para o Atlas Computer Laboratory em Chilton, perto de Oxford . Um sistema derivado foi construído por Ferranti para a Universidade de Cambridge , chamado Titan ou Atlas 2, que tinha uma organização de memória diferente e executava um sistema operacional de compartilhamento de tempo desenvolvido pelo Cambridge Computer Laboratory .
O Atlas da Universidade de Manchester foi desativado em 1971, mas o último esteve em serviço até 1974. Partes do Atlas Chilton são preservadas pelos Museus Nacionais da Escócia em Edimburgo.
MU5
Um artigo completo sobre o MU5 pode ser encontrado no Wiki de História da Engenharia e Tecnologia .
Um esboço da proposta para um sucessor do Atlas foi apresentado na Conferência IFIP de 1968 em Edimburgo, embora o trabalho no projeto e as conversas com a ICT (da qual Ferranti se tornou parte) com o objetivo de obter sua assistência e apoio tivessem começado em 1966. A nova máquina , que mais tarde se tornou conhecido como MU5, foi projetado para estar no topo de uma gama de máquinas e ser 20 vezes mais rápido do que o Atlas.
Em 1968, o Conselho de Pesquisa Científica (SRC) concedeu à Universidade de Manchester uma bolsa de cinco anos de £ 630.466 (equivalente a £ 9,94 milhões em 2019) para desenvolver a máquina e ICT , que mais tarde se tornaria ICL , disponibilizou suas instalações de produção para a Universidade. Naquele ano, um grupo de 20 pessoas estava envolvido no projeto: 11 funcionários do Departamento de Ciência da Computação, 5 funcionários de TIC destacados e 4 funcionários de suporte SRC. O nível máximo de pessoal foi em 1971, quando o número, incluindo estudantes de pesquisa, aumentou para 60.
Os recursos inovadores mais significativos do processador MU5 foram seu conjunto de instruções e o uso de memória associativa para acelerar acessos de operando e instrução. O conjunto de instruções foi projetado para permitir a geração de código-objeto eficiente por compiladores, para permitir uma organização pipeline do processador e para fornecer informações ao hardware sobre a natureza dos operandos, de modo a permitir que sejam armazenados de forma otimizada. Assim, as variáveis nomeadas eram armazenadas em buffer separadamente dos elementos do array, que eram eles próprios acessados por meio de descritores nomeados. Cada descritor incluía um comprimento de array que poderia ser usado em instruções de processamento de string ou para permitir que a verificação de limite de array fosse realizada por hardware. O mecanismo de pré-busca de instruções usava um salto associativo para prever o resultado de ramificações iminentes.
O sistema operacional MU5 MUSS foi projetado para ser altamente adaptável e foi portado para uma variedade de processadores em Manchester e em outros lugares. No sistema MU5 completo, três processadores (o próprio MU5, um ICL 1905E e um PDP-11 ), bem como várias memórias e outros dispositivos, foram interconectados por um Exchange de alta velocidade. Todos os três processadores executaram uma versão do MUSS. O MUSS também incluiu compiladores para várias linguagens e pacotes de tempo de execução para suportar o código compilado. Ele foi estruturado como um pequeno kernel que implementou um conjunto arbitrário de máquinas virtuais análogo a um conjunto correspondente de processadores. O código MUSS apareceu nos segmentos comuns que faziam parte do espaço de endereço virtual de cada máquina virtual.
O MU5 estava totalmente operacional em outubro de 1974, coincidindo com o anúncio da ICL de que estava trabalhando no desenvolvimento de uma nova linha de computadores, a série 2900 . O 2980 da ICL em particular, entregue pela primeira vez em junho de 1975, deveu muito ao design do MU5. O MU5 permaneceu em operação na Universidade até 1982.
MU6
Uma vez que o MU5 estava totalmente operacional, um novo projeto foi iniciado para produzir seu sucessor, o MU6. O MU6 foi projetado para ser uma variedade de processadores: MU6P, uma arquitetura de microprocessador avançada destinada ao uso como um computador pessoal, MU6-G, uma máquina de alto desempenho para aplicações gerais ou científicas e MU6V, um sistema de processamento vetorial paralelo. Um modelo de protótipo de MU6V, baseado em 68000 microprocessadores com ordens de vetores emulados como "extracodes" foi construído e testado, mas não foi desenvolvido além deste. O MU6-G foi construído com uma concessão da SRC e funcionou com sucesso como uma máquina de serviço no Departamento entre 1982 e 1987, usando o sistema operacional MUSS desenvolvido como parte do projeto MU5.
SpiNNaker
SpiNNaker: Spiking Neural Network Architecture é uma arquitetura de supercomputador massivamente paralela , manycore , projetada por Steve Furber no Advanced Processor Technologies Research Group (APT) da Universidade de Manchester. Construído em 2019, é composto por 57.600 processadores ARM9 (especificamente ARM968), cada um com 18 núcleos e 128 MB de DDR SDRAM móvel , totalizando 1.036.800 núcleos e mais de 7 TB de RAM. A plataforma de computação é baseada em redes neurais de spiking , úteis na simulação do cérebro humano (veja Projeto do Cérebro Humano ).
Resumo
Ano | Protótipo Universitário | Ano | Computador Comercial |
---|---|---|---|
1948 | Manchester Baby , que evoluiu para o Manchester Mark 1 | 1951 | Ferranti Mark 1 |
1953 | Computador transistor | 1956 | Metrovick 950 |
1954 | Manchester Mark II, também conhecido como "Meg" | 1957 | Ferranti Mercury |
1959 | Musa | 1962 | Ferranti Atlas , Titã |
1974 | MU5 | 1974 | ICL 2900 Series |
Referências
Notas