Torbellino

Torbellino
equipo militar
Elementos informáticos torbellino: memoria (izquierda) y consola de operador
País	Estados Unidos
Estado	Massachusetts
Parte de	"Programa torbellino"/ "Proyecto torbellino"
Ubicación	Edificio de Barta del MIT (ahora edificio N42) 211 Massachusetts Ave, Cambridge, MA
Diseño Construido	TBD-1947 20 de abril de 1948, 1951
Wikimedia Commons: Proyecto torbellino

Circuitos de memoria unidad de torbellino.

Pila de núcleo de unidad de memoria del torbellino.

Torbellino fue un Guerra fría computadora del tubo de vacío desarrollado por el MIT Laboratorio de servomecanismos para el Marina de los EEUU. Fue entre las primeras computadoras electrónicas digitales que operó en tiempo real para la salida y el primero que no era simplemente un reemplazo electrónico de los más viejos sistemas mecánicos. Su desarrollo condujo directamente al torbellino II diseño utilizado como base para el Fuerza aérea de Estados Unidos SALVIA sistema de defensa, del aire e indirectamente en casi todos los equipos comerciales y minicomputadoras en la década de 1960.

Fondo

Durante la II guerra mundial, la Marina de los EEUU se acercó a MIT sobre la posibilidad de crear un equipo para conducir un simulador de vuelo para el entrenamiento bombardero tripulaciones. Prevé un sistema bastante simple en el que el equipo continuamente actualizaría un simulado panel de instrumentos basado en entradas de control de los pilotos. A diferencia de los sistemas más antiguos como el Link Trainer, el sistema que fueron percibidas tendría un considerablemente más realista aerodinámica modelo que puede adaptarse a cualquier tipo de avión. Este fue un factor importante en el momento, cuando se introdujeron muchos nuevos diseños en servicio.

El laboratorio de servomecanismos en MIT edificio 32 llevó a cabo una breve encuesta que concluyó que este sistema era posible. La armada decidió financiar desarrollo bajo Proyecto torbellino, y el laboratorio colocado Jay Forrester a cargo del proyecto. Pronto construyeron una gran ordenador analógico para la tarea, pero encontró que era inexacto e inflexible. Para resolver estos problemas de una manera general requeriría un sistema mucho más grande, tal vez tan grandes como para ser imposible construir uno.

En 1945, Perry Crawford, otro miembro del equipo del MIT, vio una demostración de ENIAC y sugirió que la solución era una computadora digital. Una máquina permitiría la exactitud de la simulación para ser mejorado con la adición de código más en el Programa de computadora, en contraposición a agregar componentes a la máquina. Mientras la máquina fue lo suficientemente rápida, no había ningún límite teórico a la complejidad de la simulación.

Hasta este punto, todos los equipos construidos se dedicaban a tareas individuales, entramos modo por lotes. Una serie de entradas fueron establecido de antemano y alimentados en la computadora, que funciona las respuestas e imprimirlos. Esto no era apropiado para el sistema de torbellino, que debía funcionar continuamente en una serie cambiante de los insumos. Velocidad se convirtió en una cuestión importante: mientras que con otros sistemas simplemente significaba seguir esperando para la impresión, con torbellino significó limita seriamente la cantidad de complejidad podría incluir la simulación.

Descripción técnica

Diseño y construcción

En 1947, Forrester y colaborador Robert Everett completado el diseño de una alta velocidad computadora de programa almacenado para esta tarea. Mayoría de los ordenadores de la época operaba en bit-serie modo, usando aritmética de bits únicos y alimentación en grandes palabras, a menudo 48 o 60 bits de tamaño, un poco a la vez. Esto simplemente no era lo suficientemente rápido para sus propósitos, así torbellino incluyeron dieciséis tales unidades de matemáticas, operando en una palabra de 16 bits completa en cada ciclo bit-URL modo. Haciendo caso omiso de la velocidad de la memoria, torbellino ("20.000 single-dirección de operaciones por segundo" en 1951) era esencialmente dieciséis veces más rápido que otras máquinas. Hoy en día casi todas las CPU hacen cálculos aritméticos en modo "bit paralelo".

El tamaño de palabra fue seleccionado después de algunas deliberaciones. La máquina funcionada pasando en una única dirección con casi todas las instrucciones, de tal modo reduciendo el número de accesos de memoria. Para operaciones con dos operandos, añadiendo por ejemplo, que el "otro" operando fue asumido para ser el último cargado. Torbellino operado como un notación polaca inversa Calculadora en este sentido; Pero no había ninguna pila, sólo un acumulador. Los diseñadores sentían que 2048 palabras de memoria sería la mínima cantidad utilizable, requiriendo 11 bits para representar una dirección, y que las instrucciones de 16 a 32 sería el mínimo para otro 5 pedacitos — y así era 16 bits.

El diseño del torbellino incorporado un tienda de control impulsado por un reloj maestro. Cada paso del reloj seleccionado una o más líneas de señales en un matriz de diodos Eso permitió a gates y otros circuitos de la máquina. Un interruptor especial dirigido señales a diferentes partes de la matriz para ejecutar instrucciones diferentes. A inicios de 1950, torbellino "se estrellaría cada 20 minutos en promedio."

Torbellino construcción comenzó en 1948, un esfuerzo que 175 personas entre 70 ingenieros y técnicos. Torbellino tomó tres años para construir y por primera vez en línea en 20 de abril de 1951. Presupuesto del proyecto fue de aproximadamente $ 1 millón al año, que era infinitamente superior a los costos de desarrollo de la mayoría de los otro ordenadores de la época. Después de tres años la armada había perdido interés. Sin embargo, durante este tiempo había convertido en la fuerza aérea interesado en el uso de computadoras para ayudar a la tarea de suelo controlado por intercepción, y el torbellino fue la única máquina adecuada para la tarea. Tomaron desarrollo bajo Proyecto Claude.

El subsistema de memoria

El diseño original de la máquina llamado palabras 2048 (2K) de 16 bits de almacenamiento de acceso aleatorio. Las tecnologías de memoria disponible solamente dos en 1949 que puede contener tanto datos fueron líneas de retardo de mercurio y almacenamiento electrostático.

Una línea de retardo de mercurio consistía en un tubo largo llenado de mercurio, un transductor mecánico en un extremo y un micrófono en el otro extremo, al igual que un reverberación unidad más tarde utilizada en el procesamiento de audio. Pulsos fueron enviados a la línea de retardo de mercurio en un extremo y tomaron una cierta cantidad de tiempo necesario para alcanzar el otro extremo. Fueron detectados por el micrófono, amplificados, remodeladas en la forma correcta de pulso y enviados de vuelta a la línea de retardo. Así, la memoria ha dicho para recircular.

Líneas de retardo de mercurio operado en acerca de la velocidad del sonido, así que era muy lentas en términos de equipo, incluso para los estándares de los ordenadores de finales de 1940 y 1950. La velocidad del sonido en el mercurio era también muy dependiente de la temperatura. Desde una línea de retardo celebrado un número determinado de bits, la frecuencia del reloj debía cambiar con la temperatura del mercurio. Si hubo muchos líneas de retardo y no todos tienen la misma temperatura en todo momento, la memoria de datos podrían fácilmente corrompidos.

Los diseñadores de torbellino rápidamente descartada la línea de retardo como una memoria posible — los dos demasiado lento para el simulador de vuelo previsto, y demasiado poco fiable para un sistema de producción reproducibles, de los cuales torbellino pretendía ser un prototipo funcional.

La forma alternativa de memoria era conocida como "electrostática". Esto era una memoria de tubo de rayos catódicos, similar en muchos aspectos a una temprana TV tubo de imagen o osciloscopio tubo. Un Cañón de electrones envió un rayo de electrones hasta el final del tubo, donde impactó una pantalla. El rayo podría ser desviado para aterrizar en un lugar particular en la pantalla. El rayo entonces podría acumular una carga negativa en ese momento, o cambiar un cargo que ya estaba allí. Midiendo la viga actual podría ser determinado si el lugar era originalmente un cero o un uno y un nuevo valor pudiera ser almacenado por el rayo.

Había varias formas de tubos de memoria electrostática en existencia en 1949. El más conocido hoy en día es la Tubo de Williams, desarrollado en Inglaterra, pero eran un número de otros que se había desarrollado independientemente por varios laboratorios de investigación. Los ingenieros de torbellino considera que el Williams del tubo, pero determinó que la naturaleza dinámica de almacenamiento de la información y la necesidad de frecuentes ciclos de actualización era incompatible con los objetivos de diseño para el torbellino. Por el contrario, se asentaron en un diseño que se están desarrollando en la MIT Laboratorio de radiación. Este fue un tubo del electrón dual-gun. Un arma produce un rayo marcadamente orientada para leer o escribir bits individuales. La otra arma era un "arma de inundación" que rocía toda la pantalla con los electrones de baja energía. Como resultado del diseño, este tubo era más un RAM estática que no requieren ciclos de actualización, a diferencia de la RAM dinámico Tubo de Williams.

Al final la elección de este tubo fue desafortunada. El tubo Williams fue considerablemente mejor desarrollado y a pesar de la necesidad de actualizar fácilmente podría sostener 1024 bits por el tubo y era bastante fiable cuando funciona correctamente. El tubo del MIT estaba todavía en desarrollo, y mientras que el objetivo era contener 1024 bits por el tubo, nunca fue alcanzado este objetivo, incluso varios años después de que el plan había llamado para tubos funcionales del mismo tamaño. Además, pidió que las especificaciones de un tiempo de acceso de seis microsegundos, pero el acceso real tiempo era alrededor de 30 microsegundos. Desde el tiempo de ciclo básico del torbellino procesador fue determinada por el tiempo de acceso de memoria, el procesador completo era más lento de lo diseñado.

Jay Forrester estaba desesperado por encontrar un reemplazo adecuado memoria para su computadora. Inicialmente el equipo sólo tenía 32 palabras de almacenamiento, y 27 de estas palabras sólo lectura registros de interruptores de palanca. Los restantes 5 registros fueron Flip-flop almacenamiento de información, con cada uno de los cinco registros están hechas de más de 30 tubos de vacío. Esta "prueba de almacenamiento", como era conocido, fue pensada para permitir la comprobación de los elementos de procesamiento mientras que la memoria no estaba lista. La memoria principal era tan tarde que los primeros experimentos de seguimiento aeroplanos con live radar datos se realizaron usando un programa manualmente poner en prueba de almacenamiento.

Jay llegó a través de un anuncio de un nuevo material magnético producido por una empresa. Reconociendo que esto tenía el potencial de ser un medio de almacenamiento de datos, Jay obtuvo un banco de trabajo en la esquina del laboratorio y tiene varios ejemplos de los materiales para experimentar con. Luego de varios meses pasó tanto tiempo en el laboratorio como lo hizo en la oficina de gestión de la totalidad del proyecto. Al final de esos meses había inventado los fundamentos de la memoria de núcleo magnético y demostró que era probable que sea factible. Su demostración consistió en un avión pequeño núcleo de 32 núcleos, cada tres octavos de pulgada de diámetro. Habiendo demostrado que el concepto era práctico, necesitaba sólo reducirse a un diseño de trabajo. Preguntó Jay Dudley Allen Buck (¿quién iría a inventar el Criotrón y memoria de contenido direccionable en el laboratorio) que era entonces un estudiante en busca de un tesis de maestría proyecto para trabajar en el material y le asignó al banco de trabajo, mientras que Jay volvió a gestión de proyectos a tiempo completo.

Después de aproximadamente dos años de investigación y desarrollo, eran capaces de demostrar un plano base que fue hecho de 32 por 32 o núcleos de 1024, celebración de 1024 bits de datos. Por lo tanto, alcanzaron el tamaño de almacenamiento originalmente previsto de un tubo electrostático, una meta que no había sido alcanzado por los tubos de sí mismos, sólo con 512 bits por el tubo en la última generación de diseño. Muy rápidamente se fabricó una memoria 1024 palabra, reemplazando la memoria electrostática. El diseño de memoria electrostática y la producción fue cancelada sumariamente, ahorrar una buena cantidad de dinero para ser reasignados a otras áreas de investigación. Más tarde fueron fabricadas dos unidades de memoria adicional, aumentando el tamaño de la memoria total disponible.

Redes de defensa aérea

Después de la conexión para el radar de alerta temprana microondas (MEW) experimental en Hanscom Field "uso de equipos y líneas telefónicas comerciales de Jack Harrington", aviones fueron rastreados por el torbellino. El Sistema de Cape Cod posteriormente demostró computarizado defensa aérea cubierta del sur Nueva Inglaterra. Las señales de tres radares de largo alcance (AN/FPS-3), once radares gap-filler y tres radares de detección de altura fueron transmitidas por líneas telefónicas en el torbellino computadora en Cambridge, Massachusetts. El diseño del torbellino II para una máquina más grande y más rápida (no finalizada) fue la base para el sabio IBM AN/FSQ-7 combate Dirección Central.

Legado

Después de apoyar a SAGE, torbellino estaba alquilado ($1/ yr) del 30 de junio de 1959, hasta 1974 por miembro del proyecto, Bill Wolf. Ken Olsen y Robert Everett salvó la máquina que se convirtió en la base para el 1979 Digital Computer Museum. Torbellino I está en la colección de la Computer History Museum (Mountain View CA) y a partir de febrero de 2009, una unidad de memoria se muestra en la Museo de la industria del río Charles (Waltham MA).

El torbellino utiliza aproximadamente 5.000 tubos de vacío. También se inició un esfuerzo para convertir el diseño de torbellino en forma transistorizada, liderada por Ken Olsen y conocido como el TX-0. TX-0 fue un gran éxito y se hicieron planes para hacer una versión más grande conocida como TX-1. Sin embargo este proyecto era demasiado ambicioso y debía reducirse a una versión más pequeña conocida como TX-2. Incluso esta versión resultó problemática, y Olsen deja en medio proyecto para empezar Digital Equipment Corporation (DEC). De DEC PDP-1 era esencialmente una colección de conceptos TX-0 y TX-2 en un paquete más pequeño.

El edificio que albergaba a torbellino fue hasta recientemente inicio al Departamento de informática del MIT todo el campus, servicios de información y tecnología y en 1997-8, fue restaurada a su original diseño exterior.

Véase también

• Historia del hardware de la computación
• Sistema de alineación y Zierler
• Dinámica de sistemas
• Roger Sisson

Enlaces externos

• Torbellino documentación lista de mit páginas web relacionadas con torbellino

Otras Páginas

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