LINC: Алғашқы миникомпьютер және жеке компьютердің алғабастысы

Кіріспе

Лабораториялық аспаптық компьютер (1962)
Мини-компьютер

LINC (Laboratory INstrument Computer) – 12 биттік, 2048 сөздік транзисторлық компьютер. Кейбір мамандар LINC-ті алғашқы мини-компьютер және жеке компьютердің алға құрлысы деп санайды. Алғашқыда Линк деп аталған, бұл жобаның MIT Линкольн зертханасында басталғанын көрсетеді, ал жоба Линкольн зертханасынан көшкеннен кейін LINC деп қайта аталды. LINC-ті Уэсли А. Кларк және Чарльз Молнар жобалаған. LINC және басқа "MIT Group" машиналары MIT-де жобаланып, ақырында Digital Equipment Corporation (DEC) және Spear Inc. (Массачусетс штаты, Уолтхэм, кейіннен Becton, Dickinson and Company бөлімшесі) құрастырған. Бұл компьютерлер NIH зерттеушілері үшін жасалған. LINC дизайны жалпы қолданысқа берілген, бұл оны компьютер тарихында бірегей етеді. 1963 жылы MIT-де өткен жазғы семинарда болашақ биомедициналық зерттеушілер оннан астам LINC компьютерін құрастырды. Олар коммерциялық түрде өндірілген. DEC компаниясының пионері C. Гордон Белл LINC жобасы 1961 жылы басталғанын, алғашқы жеткізілім 1962 жылдың наурыз айында жасалғанын және машина 1969 жылдың желтоқсанына дейін ресми түрде қолданыстан алынбағанын мәлімдеді. Барлығы 50 дана салынды (барлығы DEC System Module Blocks және шкафтарды пайдалана отырып), көбінесе Линкольн зертханасында, үстел үстіндегі құралдарды төрт ағаш тіреуге орналастырды. Бірінші LINC екі осциллограф дисплейін қамтыды. DEC компаниясы жиырма бір данасын 43 600 долларға сатты, олар өндіріс үлгісінде жеткізілді. Бұлардың ішінде ақ формалы үстелдің артында орналасқан биік шкафта бірдей аспаптарды қамтитын екі кішкентай металл қорап, пайдаланушының сол жағындағы "алдыңғы панельде" Tektronix дисплей осциллографы, пайдаланушының оң жағындағы екі LINC Tape дискісіне қосылу үшін ұя және олардың арасында ірі пернетақта орналасқан. Стандартты бағдарламаны әзірлеу бағдарламалық жасақтамасын (ассемблер/редактор) Мэри Аллен Уилкс жасаған, соңғы нұсқасы LAP6 (LINC Assembly Program 6) деп аталды.

Сәулет

LINC-те екі бөлімнен тұратын 2048 12 биттік сөздік жады бар. LINC-тің кейінгі модификациясында кеңейтілген дәлдік арифметикасын жеңілдету үшін 12 биттік Z тіркегісі қосылды, сондай-ақ орындалуды 21 (сегіздік санау жүйесі) мекенжайына бағыттайтын үзіліс көзделді. Әріптік-сандық кіріс/шығыс құрылғыларына арналған пернетақта және қосылған биттік картасы бар ЭЭЖ-да мәтінді көрсету мүмкіндігі болды. Басып шығару үшін телетайп қосылуы мүмкін еді. Арифметикалық амалдар толықтыру арқылы орындалды, яғни «плюс нөл» және «минус нөл» көрсетілімдері болды. Бастапқы LINC әрбір команданы орындау үшін 8 микросекунд уақыт жұмсады.

Басқару панелі

LINC басқару панелі бағдарламаларды бір қадамдық орындау және бағдарламаны жөндеу үшін пайдаланылады. Бағдарлама санағышы белгілі бір түйреуіштерге (переключатель) сәйкес келгенде орындалу тоқтатылуы мүмкін. Тағы бір мүмкіндік, нақты бір мекенжайға қол жеткен кезде орындалуды тоқтатуға болады. Бір қадамдық орындау және жалғастыру функцияларын автоматты түрде қайталауға болады. Қайталау жиілігін аналогтық тұтқа мен төрт позициялық ондық ауыстырғыш арқылы төрт ретке дейін өзгертуге болады, шамамен секундына бір қадамнан бастап, толық жылдамдықтың жартысына дейін. Бағдарламаны секундына бір қадаммен орындап, оны біртіндеп толық жылдамдыққа дейін үдету компьютердің жылдамдығын сезінуге және бағалауға ең керемет мүмкіндік берді.

LINCtape (Тіркеме)

LINC-тің ерекше ерекшелігі LINCtape болды. Бұл машинаның құрылымының негізгі бөлігі еді, қосымша құрылғы емес, және машинаның операциялық жүйесі оған тікелей байланысты болды. LINCtape-ті іздеу уақыты баяу болатын сызықтық дискетамен салыстыруға болады. Көлемді деректерді сақтайтын сол кездегі үлкен машиналардағы магниттік таспалар деректерді аяғынан аяғына дейін шығаруға бірнеше минут кеткенімен, деректер блогын сенімді түрде өзгерте алмады. LINCtape болса, шағын, жылдам құрылғы болатын, шамамен 400К дерек сақтайтын, деректерді бірнеше рет оқып, қайта жазуға мүмкіндік беретін тұрақты форматтау жолына ие болды және бір шетінен екінші шетіне дейін бір минуттан кем уақытта шығарылатын. Таспа белгілі бір өлшемдегі блоктарға форматталған және каталог пен файлдық жүйені сақтау үшін қолданылды. Бір аппараттық команда бір операцияда бірнеше таспа блогын іздеп, оқи немесе жаза алатын. Файл атаулары алты таңбадан тұратын. Файл жүйесі бірдей атаумен бастапқы файл мен орындалатын бинарлық файлды сақтауға мүмкіндік берді. Бұл, іс жүзінде, 6.1 файл атауы еді, онда кеңейтім "S" немесе "B" деп шектелген. Негізгі LINC-те бар болғаны 1024 12 биттік жад сөзі (RAM) болды, ал үлкен, кеңейтілген LINC-те – 2048 ғана болды, сондықтан қалыпты жұмыс LINCtape-ке және одан деректерді ауыстыруға үлкен тәуелділікте болды. Кейін Digital компаниясы DECtape деген атпен ұқсас конструкцияны патенттеді және сатуға шығарды; Digital компаниясының DECtape-ке қатысты патенттері сотта тексеріліп, жарамсыз деп танылды. LINCtape өте сенімді болғаны үшін де есімдерде сақталды, ол оны алмастырған дискеталардан асып түсті. LINCtape деректерді екі еселеудің өте қарапайым түрін қамтыды – барлық деректер таспаның екі бөлігінде дубликатталды. LINC қолданушылары кеңседегі қағазды кескішпен таспаға тесіктер жасап, мұны көрсетті. Осылайша зақымдалған таспа да толық оқылды. Форматтау жолы операцияны таспа жылдамдығынан дерлік тәуелсіз етті, ол, шындығында, өте өзгермелі болды. Капстан болған жоқ; таспаның оқу және жазу кезіндегі қозғалысы тікелей катушкалық моторлармен басқарылды. Жеделдету немесе кері айналдыру болған жоқ – оқу және жазу жеделдету және кері айналдыру жылдамдықтарында жүргізілді. Кейбір режимдерде деректерді тасымалдау кіріктірілген динамик арқылы естіліп, әртүрлі биіктіктегі құстардың дауысына ұқсас ерекше дыбыстарды шығарды.

A noteworthy feature of the LINC was the LINCtape. It was a fundamental part of the machine design, not an optional peripheral, and the machine's OS relied on it. The LINCtape can be compared to a linear diskette with a slow seek time. The magnetic tape drives on large machines of the day stored large quantities of data, took minutes to spool from end to end, but could not reliably update blocks of data in place. In contrast, the LINCtape was a small, nimble device which stored about 400K, had a fixed formatting track allowing data to be repeatedly read and re written to the same locations, and took less than a minute to spool from one end to the other. The tape was formatted in fixed sized blocks, and was used to hold a directory and file system. A single hardware instruction could seek and then read or write multiple tape blocks all in one operation. Filenames were six characters long. The file system allowed for two files—a source file and an executable binary file to be stored under the same name. In effect it was a 6.1 filename in which the extension was restricted to "S" or "B". Since the basic LINC had only 1024 12 bit words of core memory (RAM) and the big, expanded LINC had only 2048—normal operations depended heavily on swapping to and from LINCtape. Digital later patented and marketed a similar design under the name DECtape; Digital's patents on DECtape were eventually tested in court and found invalid. LINCtape is also remembered for its reliability, which was higher than that of the diskettes which supplanted it. LINCtape incorporated a very simple form of redundancy—all data was duplicated in two locations across the tape. LINC users demonstrated this by punching holes in a tape with an ordinary office paper punch. Tape damaged in this way was perfectly readable. The formatting track made operation almost independent of tape speed, which was, in fact, quite variable. There was no capstan; the motion of the tape during reading and writing was directly controlled by the reel motors. There was no fast forward or rewind—reading and writing was performed at fast forward and rewind speeds. In some modes of operation, the data transfers were audible over the built in loudspeaker and produced a very characteristic series of harsh bird like squawks with varying pitch.

Пернетақта

LINC пернетақтасы Soroban Engineering компаниясы жасаған, және оның ерекше құлыптау электромагниті болған. Әрбір перненің ішкі механизмінде әріпті кодтау үшін сызықтар жиынтығымен жұмыс істейтін ойық, сондай-ақ құлыптау сызығын ұстап, құлыптау электромагнитінің бір механикалық қозғалысымен барлық пернелерді құлыптайтын тағы бір ойық болған. Пайдаланушы пернеге басқанда, басқан перне төменгі жағдайда бекітіліп, қалған барлық пернелер жоғары жағдайда құлыпталатын болған. Бағдарлама пернетақтаны оқығанда құлып ашылып, басқан перне қайта көтерілетін. Бұл теру жылдамдығын төмендетіп, тіпті екі пернені бірдей басу мүмкіндігін де жоғалтуға әкелуі мүмкін. Бұл ерекше пернетақта LINC 8 және PDP 12 компьютерлерінде Model 35 KSR және Model 37 KSR сияқты Teletype пернетақталарына алмастырылды.

Қосымша

LINC сегіз үш айналымды потенциометрден (0-ден 7-ге дейін нөмірленген) тұратын жиынтыққа ие болды, олардың әрқайсысын компьютерлік нұсқау арқылы оқуға болады. Диалдық тақта тышқан кеңінен қолданысқа енбей тұрған кезде қолданушыға ыңғайлы деректерді енгізу құралы болды. Мысалы, бір тұтқа көрсетіліп тұрған графиктің масштабын басқара алса, екіншісі деректердің нақты мәнін бір нүктеде көрсету үшін курсор ретінде қолданылуы мүмкін.

Мәтіннің көрсетілуі

LINC жабдықтары 12 биттік сөзді экранға 4 ендігі 6 биіктігі пиксел матрицасы ретінде жылдам және автоматты түрде көрсетуге мүмкіндік берді, бұл жыпылықтамайтын мәтіннің толық экрандарын минималды арнайы жабдықпен көрсетуге мүмкіндік берді. Стандартты дисплейлік бағдарламалар 4х6 таңбалық ұяшықтарды жасады, бұл LINC-ке ең қарапайым таңба жиынтығын берді. Экран шамамен 5 дюймдік квадрат CRT болды, ол іс жүзінде арнайы қосымша күшейткіштері бар стандартты Tektronix осциллоскопы болды. Арнайы плагиндерді компьютердің диагностикалық қызмет көрсетуі үшін стандартты осциллоскоп плагиндерімен алмастыруға болады. Көптеген LINC жиынтықтар түрінде жеткізілді, оларды соңғы пайдаланушы құрастыру керек болды, сондықтан осциллоскоп қолға келді. CRT өте ұзақ қалқымалылыққа ие ақ немесе сары люминофорды қолданды, сондықтан салыстырмалы түрде баяу жылдамдықпен нүктеден нүктеге салынған сызықтар мен қисықтар бағдарламаланған сызу циклдары бойына, көбінесе жарты секунд немесе одан да көп уақытқа көрінетін болды. Y осінде оң және теріс нөл әртүрлі мәндер ретінде көрсетілді, бұл LINC бірліктердің толықтығын есептеуді қолданғанын көрсетті. Бағдарламашылар теріс деректерді бір нүктеге жоғары жылжытып, әйтпесе y=0 орнында пайда болатын артефактіні жасыруды тез үйренді. Экранның бір жерінде нүктелерді қайта-қайта көрсетуге арналған тығыз цикл бір минуттан кем уақыт ішінде нәзік люминофорда тұрақты қараңғы тесік жасады; бағдарламашылар бағдарламалық қатеге байланысты кенеттен өте жарқын нүкте пайда болған жағдайда дереу Тоқтату тұтқасын басуға дайын болуы керек еді.

Телетайп шығысы

Телетиптің 33 ASR үлгісіндегі басылған шығыс бір полюсті реле арқылы басқарылатын. Бағдарламаша LINC таңба кодтарын ASCII форматына түрлендіріп, реленің қосылып-өшуін уақыт циклдары арқылы реттеуге мүмкіндік беретін, телетип принтерін басқаруға қажетті 8 биттік дұрыс сигналды жасады.

Зертханалық интерфейс

LINC коннектор модулі екі қосылатын шассиге ұялармен жабдықталған, бұл тәжірибелік құрылғыларға қосылуға арналған интерфейстің қалыптасуына мүмкіндік берді. Аналогты-цифрлық және цифрлық-аналогтық түрлендіргіштер компьютерге орнатылған және олардың әрқайсысына бір машиналық команда арқылы қол жеткізуге болатын. Сонымен қатар, алты реле қолданысқа берілді.

Нұсқалар

Бастапқы "классикалық" LINC-тен өзге, микро LINC (μ LINC) (1965), микро LINC 300 (μ LINC 300 (интегралды схема [MECL] нұсқалары)) және LINC 8 пайдаланғанда шамалы бағдарламалау өзгерістері орын алды. Кіріс/шығыс құралдары мен жадқа қол жеткізуде айырмашылықтар болды. Кейінгі үлгілерде сағат жиілігі жоғарырақ болды.

LINC-8 және PDP-12 компьютерлері

Белл өзінің кітабында DEC-тің соңғы 12 биттік зертхана машинасы LAB 8/E LINC командалар жиынтығын қамтыған жоқ. Алғашқы жалғасы LINC 8, PROGOFOP (PROGram OF OPeration) деп аталатын PDP 8 бағдарламасын (баяу) жүктеді, ол LINC аспаптық бөлігімен байланысты болды. PDP 12 LINC-тің соңғы және ең танымал жалғасы болды. Бұл мүмкіндігі жоғары және жақсартылған машина болды, LINC 8-ден тұрақтырақ болды, бірақ архитектуралық тұрғыдан LINC пен PDP 8-дің толық емес гибриді болып, көптеген ұсақ техникалық кемшіліктерге толы еді. (Мысалы, LINC-те LINC машинасының күйінің шағын, бірақ маңызды бөлігі болған артық жүктелу биті болды; PDP 12-де PDP 8 үзілістерінде осы биттің күйін сақтау және қалпына келтіру мүмкіндігі болмады.)

MINC-11 компьютері

Digital компаниясы PDP 11/03 машинасының MINC 11 деп аталатын нұсқасын жасады, ол портативті арбаға орналастырылған және аналогтық енгізу және шығару сияқты мүмкіндіктерді қолдайтын Digital компаниясымен жасалған зертханалық I/O модульдерімен жабдықталған. MINC BASIC бағдарламалау тілі зертханалық I/O модульдеріне толыққанды қолдауды қамтиды. MINC дегені – "Модульдік құралдық компьютер". Бұл атау, әрине, LINC машинасының естелігін ояту мақсатында берілген, бірақ 16 биттік машинаның LINC машинасымен архитектуралық ұқсастығы немесе үйлесімділігі болған жоқ.