Кіріспе
DRTE компьютері - Канада қорғаныс зерттеулер кеңесінің бір бөлігі болып табылатын қорғаныс зерттеу телекоммуникациялар мекемесінде (DRTE) салынған транзисторлы компьютер. Ол 1957 жылы прототип түрінде жұмыс істейтін және 1960 жылы толыққанды дамыған алғашқы транзисторлы машиналардың бірі болды. Дегенмен, PDP 1 сияқты заманауи машиналардың өнімділігімен тең болғанмен, коммерциялық сатушылар ешқашан дизайнды қабылдамады және Канада Әскери-теңіз күшінің Тынық мұхит теңіздік зертханаларына арналған жалғыз әлеуетті сату сәтсіз аяқталды. Қазіргі уақытта машина Канаданың ғылым және технология мұражайында орналасқан Канаданың ұлттық ғылым және технология коллекциясының құрамына кіреді.
The DRTE Computer was a transistorized computer built at the Defence Research Telecommunications Establishment (DRTE), part of the Canadian Defence Research Board. It was one of the earlier fully transistorized machines, running in prototype form in 1957, and fully developed form in 1960. Although the performance was quite good, equal to that of contemporary machines like the PDP 1, no commercial vendors ever took up the design, and the only potential sale to the Canadian Navy's Pacific Naval Laboratories, fell through. The machine is currently part of the Canadian national science and technology collection housed at the Canada Science and Technology Museum.
Транзисторларды зерттеу
1950 жылдардың басында транзисторлар электронды құрылғылардың көпшілігінде вакуумды түтікшелерді алмастырмаған. Түтіктердің нақты сипаттамалары бір үлгідегі түтіктерден де өте әртүрлі болды. Инженерлер жалпы контурдың бұл өзгерістерге аса сезгіш еместігін қамтамасыз ету үшін әдістерді жасады, сондықтан оларды қиындық тудырмай ауыстыруға болады. Транзисторлы жүйелер үшін дәл осындай әдістер әзірленбеген, олар тым жаңа болды. Кішігірім схемаларды жұмыс істеуге "қолмен баптау" мүмкін болса да, көптеген транзисторларды пайдаланатын үлкен жүйелер жақсы түсініксіз болды. Сонымен бірге транзисторлар әлі де қымбат болды; түтікше шамамен 0,75 долларды, ал ұқсас транзистор шамамен 8 долларды құрады. Бұл көптеген компаниялардың тәжірибе жүргізу мүмкіндігін шектеді. DRTE бастапқыда байланыс жүйелерін жақсарту үшін құрылды және осы мақсатта олар Норман Мудидің басшылығымен жаңа электроника зертханасында күрделі схемаларда транзисторларды пайдалану бойынша зерттеу бағдарламасын бастады. 1950-1960 жылдар аралығында Электроника зертханасы транзисторлар саласындағы үздіктердің негізгі орталығы болды, ал электрондық компоненттерді зерттеу және әзірлеу комитеті транзисторлар саласындағы Канаданың ірі электроника компанияларының инженерлеріне өз білімдерін бере алды. Компьютердің түпкілікті құрылуына себеп болған негізгі оқиға - Мудидің барлық компьютер жүйелерінің негізгі компоненті болып табылатын флип-флоп схемасының жаңа түрін ойлап тапқаны. Мудидің дизайны PNP және NPN транзисторларынан тұратын PNN түйіні арқылы жасалды. Бұл кезеңдегі машиналардың көпшілігі Eccles Jordan флип-флоптарын қолданды; бұл бастапқыда құбырларды транзисторлармен ауыстыру арқылы қолданылатын түтікке негізделген тұжырымдама болды. PN PN схемасы әлдеқайда жоғары қуаттылықпен қамтамасыз етілді, бұл оған қосымша күшейткіштерсіз "ағыстағы" схемалардың көп санын жүргізуге мүмкіндік берді. Нәтижесінде цифрлық схеманы іске асыру үшін қажетті транзисторлардың жалпы саны, кейде өте көп, азайды. Муди өзінің схемасын 1956 жылы жариялады. Кейін ғана түсінген бір кемшілігі - Мудидің флип-флопының ток тартуы теңгерімсіз болған, сондықтан оларда әртүрлі сандарды сақтау электрмен жабдықтаудың күрт әртүрлі ағымдағы қажеттіліктеріне әкелуі мүмкін. Әдетте, мұндай ауыспалы жүктемеге күшейген немесе төмендеу кезінде пайда болатын шуды азайту үшін мүмкіндігінше жол бермеу керек. Қуат деңгейі өте төмен болса, мысалы, компьютерде, дыбыс импульстері сигналдың өзі сияқты күшті болуы мүмкін.
Процессордың құрылысы
Флорида бұған дейін Манчестер Mark 1 құрастырушы командамен жұмыс істеген болатын, олардың ізімен ол DRTE машинасын 40 биттік сөздермен жобалаған. Инструкция 10 биттік төрт бөлікке бөлінді, нұсқау және үш 10 биттік адрес. Бұл жалпы негізгі жад көлемін 2^10 = 1024 40 бит сөзге, немесе қазіргі терминологияда 40 кБ-ға дейін жеткізді. Бүкіл сандар белгіге 39 битті және бір битті пайдаланған, ал жылжымалы нүктелі сандар белгіге бір битті 8 биттік экспонентке және белгіге бір битті 32 биттік мантиссаға ие болды. Флорида үш адрес нұсқаулық форматы, оның ішінде екі параметрдің адрестері мен нәтижесі, регистрге негізделген жүйеге қарағанда бағдарламалауды жеңілдетеді деп ойлады. Машинаның эксперименттік нұсқасы негізгі математикалық бірлік пен жадты өңдеуден тұрады. Бүкіл жүйенің құрылысы 1958 жылы басталып, 1960 жылы аяқталды. Машина 5 микросекунд / циклдік бұғаттауышпен немесе 200 кГц-пен жұмыс істеді, бұл сол дәуірдегі машина үшін өте бәсекеге қабілетті. Айналып тұрған нүктемен қосу 50 мен 365 микросекундты (μS) алды. Ең ұзақ нұсқаулар, бөліну немесе квадрат түбір, жылжымалы нүкте үшін 5,3 миллисекундты (мс) алды. Бүкіл сандарды қосу шамамен 200 мкС-ты алды, бірақ басқа операциялар аппараттық емес, ішкі бағдарламаларда жүргізілді және әлдеқайда ұзақ уақыт алды; мысалы, бүтін санды бөлу / квадрат түбір 8,2 мс қажет етті.
Жады жүйесі
Компьютер барлық сақтау үшін негізгі жадты қолданды, жад барабаны сияқты "екінші" жүйелер жоқ. Әдетте машинаның жады бірнеше негізгі жинақтарды немесе "ұшақтарды" жинақтау арқылы құрылады, олардың әрқайсысында машинаның сөзінің бір бөлігі болады. Мысалы, 40 биттік сөз DRTE-де, жүйе 40 ядролық жазықтықты қолданады. Адрестер әр 10 биттік адресті жазықтықтағы X және Y адрестеріне аудару арқылы іздестіріледі; DTRE-дегі 1024 сөз үшін 32 × 32 жазықтықта қажет. DRTE машинасында өзекті пайдаланудың бір мәселесі, өзектің жұмыс істеуі үшін өте жоғары қуатты қажет етуі болды. Мұндай қуатты сол кездегі қуаттылығы аз транзисторлардан жеткізу үлкен қиындық туғызды. Ол кезде кеңінен қолданылатын шешімдердің бірі - негізгі механизмді құбырлардан жасау болса да, DRTE машинасы үшін бұл транзисторларды жобалаудағы тағы бір қиындық деп саналды. Негізінен Ричард Коббльд жасаған соңғы шешім толығымен транзисторға негізделген, кейін патенттелген. Олардың негізгі конструкциясына енгізілген тағы бір жақсарту оқу сымының жұмыс істеуіне қатысты. Ядродағы орынды оқу, сол орынға "1" жазуды қалайтын сияқты, сол мекен-жайға қуат беру арқылы жұмыс істейді. Егер ядрода "1" болса, онда ештеңе болмайды. Алайда, егер ядрода "0" белгісі болса, онда қуат ядроның полярлығын "1" белгісіне өзгертеді. Бұл үшін жұмсалатын энергияның аз мөлшері басқа сымға, оқу желісіне импульс шығаруды тудырады. Деректерді оқу үшін сол жерге "1" деп жазасыз, егер оқылған сызықта импульс болса, бастапқыда "0" деп жазылған, ал импульс болмаса "1" деп жазылған. Бұл жүйенің бір проблемасы - сол сызықтардағы басқа өзектер (X немесе Y) өте кішкентай сигнал береді, мүмкін ізделіп жатқан сигналды жасырады. Дәстүрлі шешім - оқылған сызықты жазықтық арқылы диагональмен алға-артқа өткізу, осылайша бұл кіші сигналдар жойылады - бірінен оң сигнал келесіден теріс сигнал болады, өйткені сым кері бағытта өтеді. Алайда бұл шешім өзекті сымдарды орнатуды да қиындатты, және сымдарды орнатудың құнын жақсартудың әртүрлі тәсілдеріне айтарлықтай зерттеулер жүргізілді. Коббльдтың дизайны кейінге қарай айқын өзгеріс сияқты көрінді; оқу сымы бір ұшаққа бір емес, ұшақтарда тігілген. Бұл жүйеде оқу сымдары шын мәнінде тек бір қатар электр желілері арқылы өтеді және "қосымша сигнал" проблемалары мүлдем болдырмалды. Бұл шешімнің бұрын қолданылмағаны таңқаларлық емес; ядролар бір уақытта жазық етіп жасалып, содан кейін бірге сыммен жабдықталды, ал бұл әдіс оқу сымдарын қосудан бұрын бүкіл ядроны жасауды талап етті. Бұл құрылғының бірден-бір үлкен кемшілігі - оның жұмыс істеу үшін көп қуат қажет.
Кірісі/шығысы
DRTE жобасындағы I/O құрылғысы өте шектеулі болды, ол шығыс үшін Flexowriter және кіріс үшін шамамен 600 CPS-те қағаз таспасын оқушыдан тұрады. Атап айтқанда, жүйе I/O жүйелерімен қатар іске асырылған бинарлық-децималды/децималды-бинарлық түрлендіргіш аппараттық түрлендіргішін қосты. жаңа бірлік құрылды, ол бүкіл сөзді қатар жұмыс істеді. Бұл жаңа құрылғы машинаның "толық нұсқасы" (1960-61) сияқты дайын болды және кейіннен жобаға енгізілді. Бұл жылдамдықты он есеге жақсартты, мысалы, жылжымалы нүктелі қосу 300 мкс-тан 40 мкс-қа дейін, көбейту 2200 мкс-тан 180 мкс-қа дейін, ал квадрат түбір 5300 мкс-тан 510 мкс-қа дейін жақсарды. Бүкіл сандар математикасы да шамамен бірдей фактормен жақсартылды, бірақ көбейту сияқты "кеңілді" арифметика аппараттық емес, кодта қалды. Жаңа математикалық бірлікпен машина орташа қазіргі заманғы жүйеден жылдам болды, бірақ IBM 7090 сияқты "жоғарғы деңгейдегі" машиналардан екі-бес есе баяу болды. Кез-келген зерттеу машинасында сияқты, DRTE жүйесі бірқатар "тұрмыстық" есептеулер үшін, сондай-ақ бірқатар қарапайым компьютерлік ойындарды әзірлеу үшін пайдаланылды. Бұларға тик-так-тоу мен асылқыш, сондай-ақ белгілі бір флип-флопка динамикті жалғау арқылы полковник Боги маршын ойнайтын қарапайым музыка генераторы кірді.
DAR
1950 жылдардың соңында АҚШ SAGE жүйесін іске қосудың ортасында болды және радиолокациялық операцияға Aurora borealis әсеріне қызығушылық танытты. Ақырында ДРБ мен АҚШ Әуе күштері арасында келісімге қол қойылды, Әуе күштері екі миллион доллармен МТИ-дің Линкольн зертханасының үлгісі бойынша радарлық зерттеу орталығын салуға көмектесті, бұл радарлық жүйелерде АҚШ-тың техникалық жетекшілігінің көп бөлігін қамтамасыз етті. DRB Черчилль зымыран зерттеу полигонынан бес жүзден алты жүз миль аралығында орналасқан жерді ұсынды, ол олардың зымырандық бағдарламасы бойынша ауқымды Aurora зерттеулері үшін қолданылып келді. Мұндай орналасу радарларға радардағы ақшыл сәулелердің әсерін тікелей өлшеуге мүмкіндік береді. Ақырында Принс-Альберт, Саскачеваннан тыс жер таңдалды; бұл премьер-министрдің Джон Дифенбеккердің үйі болғандықтан болды. Жаңа нысан 1959 жылы маусымда ашылды. Сынақ кезінде деректерді тез жазу үшін DRTE DAR, яғни Цифрлық талдаушы және жазушы деп аталатын арнайы жүйе жасады. DAR - бұл өте маңызды жоба болды, сондықтан DRTE компьютерімен жұмыс істейтін кейбір адам күшін DAR-ға орналастырды. Машинаның өзі бағдарламаланбайтын компьютерден тұрады, ол деректерді 40,000 бит негізгі жадынан оқиды, оны уақыт кодымен және басқа ақпаратпен белгілейді, содан кейін магниттік таспаға жазады. DAR бірнеше жыл бойы қолданылды және 1962 жылы өрттен кейін қайта құрылуы керек болды.
Алует
1958 жылы DRB NASA-ға "жердің жоғарғы жағындағы дыбыс шығарушыны" ұшыру туралы ұсыныс жіберді, ол ғарыштан Жердің ионосферасын өлшейтін болады. Бұл сол кездегі маңызды тақырып болды; DRB өте алыс қашықтыққа байланыс жүйесін құру үшін ионосфералық зерттеу бағдарламасын жүргізді (кейін Mid Canada Line және DEW Line желілерінде пайдаланылатын). Жүйеге қатысты пікір білдірген әртүрлі АҚШ агенттіктері DRB-нің осындай құрылғыны жасай алатынына күмәнмен қарады, бірақ олар өздерінің әлдеқайда қарапайым дизайнына резервтік копия ретінде мұны қалай да жасауын ұсынды. Ақырында АҚШ-тың дизайны ұзақ кешіктірілді, ал "өте озық" Канадалық дизайн ақырында 1962 жылы Alouette I ретінде іске қосылды. "Алуэтта" жобаланып жатқан кезде, DRTE компьютерімен жүйеге қуат беретін күн батареяларының өмір сүру мерзімі туралы маңызды сұрақ шешілді. Олар спутник орбитасына прецессия әсерін симуляциялайтын бағдарлама жасады және осы ақпаратты күн сәулесінің оған қанша уақыт түскенін есептеу үшін пайдаланды. Нәтижесінде жүйеде жеткілікті қуат бар екені дәлелденді. Ал "Алуэтт" тек бір жыл ғана жұмыс істеуге арналған, ал "Алуэтт" оны он жыл бойы жұмыс істеуге мәжбүр етті. Сонымен қатар, компьютер Оттавадағы қабылдағыш антеннаға трассингтік командаларды шығарып, Алуэттен деректерді жүктеді. Антенна "тікелей жоғары" жолдай алмайды және қарама-қарсы көкжиекке қарай төмен қарай жүруге 180 градус айналдыру керек болды. Бұл қозғалысты қағаздан жазылған таспаны оқитын қарапайым жүйе басқаратын. Компьютер таспаларды шығарып, спутникті қадағалап отыра отырып, тағамды баяу айналдырады, осылайша "өлі уақыт" болмауына кепілдік береді. Ақырында, кез келген ықтимал өту үшін таспалар кітапханасы құрылды.