Майнфреймы GE серии 600: История и Архитектура

Введение

Серия GE 600 — это семейство 36-битных мэйнфреймов, разработанных компанией General Electric (GE) в 1960-х годах. Когда GE вышла из бизнеса мэйнфреймов, эта линейка была продана компании Honeywell, которая продолжала производить аналогичные системы вплоть до 1990-х годов, пока подразделение не перешло к Groupe Bull, а затем к NEC. Эта система наиболее известна как аппаратная платформа, использовавшаяся в системах Dartmouth Time Sharing System (DTSS) и операционной системе Multics. Поддержка Multics была расширена благодаря добавлению виртуальной памяти в GE 645.

Архитектура

Процессор серии 600 работает с 36-битными словами, а адреса имеют длину 18 бит. Регистр аккумулятора (AQ) – это 72-битный регистр, к которому также можно обращаться отдельно как к двум 36-битным регистрам (A и Q) или четырем 18-битным регистрам (AU, AL, QU, QL).

Форматы данных

Данные хранились в формате big endian. Нумерация битов велась от 0 (наиболее значащий) до 35 или 71 (наименее значащий). Данные в формате бинарной точки с фиксированной запятой хранились в дополнительном коде. Поддерживались операнды размером в половину слова (18 бит), слово (36 бит) и двойное слово (72 бит). Предусмотрены инструкции умножения и деления, которые обрабатывали операнд как двоичную дробь, а не целое число. Данные с плавающей точкой могли быть одинарной (36 бит) или двойной точности (72 бит). В обоих случаях экспонента занимала восемь бит и представлялась в дополнительном коде. Мантисса имела размер 28 или 64 бит и также представлялась в дополнительном коде. Операнды и результаты в регистрах AQ и E могли иметь мантиссу до 72 бит. Символьные данные представлялись либо в виде 6-битного BCD, либо 9-битного ASCII.

В/В

Серия 600 также включала в себя ряд контроллеров каналов для управления вводом-выводом. Центральный процессор мог передавать контроллеру канала короткие программы, написанные на его собственном машинном языке, которые затем обрабатывали данные, перемещали их в память или из нее, и генерировали прерывание по завершении. Это позволяло главному процессору переходить к другим задачам, пока выполнялся медленный ввод-вывод – ключевая особенность систем с разделением времени.

История

Линейка компьютеров GE 600 была разработана командой во главе с Джоном Кулером на основе работы, проделанной ими для военного проекта MISTRAM в 1959 году. MISTRAM представляла собой радарную систему слежения, использовавшуюся в ряде проектов, включая проект Apollo. ВВС потребовали установить компьютер для сбора данных на станции слежения, расположенной за пределами мыса Канаверал. Данные в конечном итоге должны были передаваться на 36-битный компьютер IBM 7094 на мысе, поэтому компьютер, вероятно, также должен был быть 36-битным. GE построила машину под названием M236 для этой задачи, и в результате 36-битных требований она оказалась во многом похожей на 7094. Первоначально GE не планировала выходить на рынок коммерческих компьютеров со своей собственной машиной. Однако к началу 1960-х годов GE была крупнейшим пользователем мэйнфреймов IBM, и производство собственных машин казалось отличным способом снизить затраты своего вычислительного отдела. По одной оценке, стоимость разработки окупится за год за счет экономии на арендной плате IBM. Многие оставались скептиками, но после года внутренних обсуждений проект коммерциализации M236 наконец получил одобрение в феврале 1963 года. Машина первоначально предлагалась как базовая модель GE 635, а также более медленные, но совместимые GE 625 и GE 615. В то время как большинство из них были однопроцессорными системами, 635 можно было сконфигурировать с четырьмя процессорами и до четырьмя контроллерами ввода/вывода (IOC), каждый из которых поддерживал до 16 каналов общего периферийного интерфейса. 635, вероятно, был первым примером системы SMP общего назначения, хотя программное обеспечение GECOS/GCOS рассматривало процессоры как главный и до трех ведомых. В августе 1964 года IBM считала серию GE 600 "серьезной конкуренцией в областях научных вычислений среднего и большого масштаба". В мае 1965 года первый компьютер GE 625 был поставлен на завод GE в Скенектади, чтобы заменить пять других компьютеров различных размеров и производителей. В 1965 году было отгружено несколько GE 635, в том числе два компании Martin Marietta в ноябре. Линейка 600 состояла из шести моделей: 605, 615, 625, 635, 645 и 655. GE предлагала устройство для подключения к 635 под названием 9SA, которое позволяло 635 запускать программы для 7094. 615 представлял собой 635 с отключенным перекрытием работы блока управления (CU) и операционного блока (OU) и 36-битным каналом памяти. 625 представлял собой 635 с отключенным перекрытием работы блока управления и операционного блока и 72-битным каналом памяти. 635 имел 72-битный канал памяти и включенное перекрытие CU/OU. Разница между этими моделями составляла менее 10 проводов на задней панели. Специалисты сервисной службы могли преобразовать 615 в 635 или 625 или наоборот за пару часов, если это необходимо; за исключением этих нескольких проводов, 615, 625 и 635 были идентичны. 605 использовался в некоторых приложениях реального времени/военного назначения и по сути являлся 615 без аппаратного обеспечения для операций с плавающей запятой. Программы, написанные для 605, работали без изменений на любом другом процессоре линейки 600. 645 был модифицированным процессором 635, который обеспечивал аппаратную поддержку операционной системы Multics, разработанной в MIT. 605/615/625/635 и 645 по сути были компьютерами второго поколения с дискретными транзисторными логическими схемами TTL и небольшим количеством интегральных схем. Память состояла из ферритового сердечника с временем доступа в две микросекунды, который можно было чередовать. GE закупала ферритовую память у Fabri Tek, Ampex и Lockheed. Память Lockheed считалась наиболее надежной. Постоянные проблемы с надежностью магнитных лентовых накопителей, используемых в системе, омрачали весь проект. В 1966 году GE приостановила выполнение многих заказов, а некоторые были отменены. К 1967 году эти проблемы были решены, и машины были перезапущены вместе с обновленной версией операционной системы GECOS. В 1967 году начался проект по созданию следующего поколения 635. Новый GE 655 заменил отдельные транзисторы из предыдущих моделей на интегральные схемы, что удвоило производительность машины и значительно снизило затраты на сборку. Однако машина все еще находилась в разработке в 1969 году, и была анонсирована, но, вероятно, никогда не была поставлена под этим именем. К тому времени проект Multics наконец-то создал операционную систему, пригодную для конечных пользователей. Помимо MIT, Bell Labs и GE, системы GE 645 с поддержкой Multics были установлены в Центре разработки ВВС США в Риме, Honeywell Billerica и Machines Bull в Париже. Эти две последние системы использовались в качестве "фабрики программного обеспечения" в проекте Honeywell/Bull для разработки компьютера Honeywell Level 64. GE продала свое компьютерное подразделение компании Honeywell в 1970 году, которая переименовала серию GE 600 в серию Honeywell 6000. 655 была официально выпущена в 1973 году как Honeywell 6070 (с версиями с пониженной производительностью, 6030 и 6050). Для повышения производительности COBOL был добавлен необязательный набор инструкций для десятичных/бизнес-вычислений. Это был Расширенный набор инструкций, также известный как EIS, и Десятичный блок (DU). Машины с EIS были серией "четных" чисел: 6040, 6060, 6080 и позже 6025. Было продано несколько сотен этих процессоров. Память изначально состояла из ферритового сердечника с временем доступа 600 нс, производимого компанией Lockheed. Более поздние версии использовали память MOS с временем доступа 750 нс. Обе могли сосуществовать в системе, но не в контроллере памяти. Версия 6080 с различными изменениями, связанными с Multics, аналогичными 645, была выпущена как 6180. Было отгружено всего несколько десятков процессоров архитектуры 6180. Более поздние модели серии 6000 выпускались под различными названиями, включая Level 66, Level 68, DPS 8, DPS 88, DPS 90, DPS 9000 компаниями Honeywell, Groupe Bull и NEC.

The GE 600 line of computers was developed by a team led by John Couleur out of work they had done for the military MISTRAM project in 1959. MISTRAM was a radar tracking system that was used on a number of projects, including Project Apollo. The Air Force required a data collection computer to be installed in a tracking station downrange from Cape Canaveral. The data would eventually be shared with the 36 bit IBM 7094 machine at the Cape, so the computer would likely have to be 36 bits as well. GE built a machine called the M236 for the task, and as a result of the 36 bit needs, it ended up acting much like the 7094. GE originally had not intended to enter the commercial computer market with their own machine. However, by the early 1960s GE was the largest user of IBM mainframes, and producing their own machines seemed like an excellent way to lower the costs of their computing department. In one estimate, the cost of development would be paid for in a single year free of IBM rental fees. Many remained skeptical, but after a year of internal wrangling, the project to commercialize the M236 eventually got the go ahead in February 1963. The machine was originally offered as the main GE 635, and the slower but compatible GE 625 and GE 615. While most were single processor systems, the 635 could be configured with four CPUs and up to four input/output controllers (IOC's) each with up to 16 Common Peripheral Interface Channels. The 635 was likely the first example of a general purpose SMP system, though the GECOS/GCOS software treated the processors as a master and up to three slaves. In August 1964, IBM considered the GE 600 series to be "severe competition in the medium and large scale scientific areas". In May 1965 the first GE 625 computer was delivered to the GE Schenectady plant to replace five other computers of various sizes and makes. A number of GE 635's were shipped during 1965 including two to Martin Marietta in November. The 600 line consisted of six models: the 605, 615, 625, 635, 645, and 655. GE offered a box to connect to the 635 called a 9SA that allowed the 635 to run 7094 programs. The 615 was a 635 with Control Unit (CU) and Operations Unit (OU) overlap disabled, and a 36 bit wide memory path. The 625 was a 635 with Control Unit and Operations Unit overlap disabled and 72 bit wide memory path. The 635 had a 72 bit wide memory path and CU/OU overlap enabled. The difference between these models was fewer than 10 wires on the backplane. Field service could convert a 615 to a 635 or 625 or vice versa in a couple of hours if necessary; other than those few wires, the 615, 625 and 635 were identical. The 605 was used in some realtime/military applications and was essentially a 615 without the floating point hardware. Programs coded for a 605 would run without any modification on any other 600 line processor. The 645 was a modified 635 processor that provided hardware support for the Multics operating system developed at MIT. The 605/615/625/635 and 645 were essentially second generation computers with discrete transistor TTL logic and a handful of integrated circuits. Memory consisted of a two microsecond ferrite core, which could be interleaved. GE bought core memory from Fabri Tek, Ampex and Lockheed. The Lockheed memory tended to be the most reliable. Continuing problems with the reliability of the magnetic tape systems used with the system cast a pall over the entire project. In 1966 GE froze many orders while others were cancelled outright. By 1967 these problems were cleared up, and the machines were re launched along with an upgraded version of the GECOS operating system. A follow on project to create a next generation 635 started in 1967. The new GE 655 replaced the individual transistors from the earlier models with integrated circuits, which doubled the performance of the machine while also greatly reducing assembly costs. However, the machine was still in development in 1969, and was announced but probably never delivered under that name. By that time the Multics project had finally produced an operating system usable by end users. Besides MIT, Bell Labs, and GE, GE 645 systems running Multics were installed at the US Air Force Rome Development Center, Honeywell Billerica, and Machines Bull in Paris. These last two systems were used as a "software factory" by a Honeywell/Bull project to design the Honeywell Level 64 computer. GE sold its computer division to Honeywell in 1970, who renamed the GE 600 series as the Honeywell 6000 series. The 655 was officially released in 1973 as the Honeywell 6070 (with reduced performance versions, the 6030 and 6050). An optional Decimal/Business instruction set was added to improve COBOL performance. This was the Extended Instruction Set, also known as EIS, and the Decimal Unit or DU. The machines with EIS were the 'even' series, the 6040, 6060, 6080 and later the 6025. Several hundred of these processors were sold. Memory was initially 600 ns ferrite core made by Lockheed. Later versions used 750 ns MOS memory. The two could co exist within a system, but not within a memory controller. A version of the 6080 with the various Multics related changes similar to the 645 was released as the 6180. A few dozen 6180 architecture CPUs were shipped. Later members of the 6000 series were released under various names, including Level 66, Level 68, DPS 8, DPS 88, DPS 90, DPS 9000 by Honeywell, Groupe Bull, and NEC.