CS 220 / Рефераты по истории ЭВМ / реферат_661пузиковалександр

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Системного Программирования

РЕФЕРАТ

на тему «Н.Б. Брусенцов, троичная ЭВМ «Сетунь» и Burroughs B-5000» по дисциплине «История ВТ и программирования»

Принял:

Зав. кафедрой, д.ф.-м.н., проф. Терехов А. Н.

подпись, дата

Выполнил:

Студент группы 661 Пузиков А. Ю.

подпись, дата

Санкт-Петербург 2013

1. «Сетунь»

Чтобы понять как появились троичные ЭВМ нужно рассмотреть, какими они обладают преимуществами рядом с двоичными ЭВМ (компьютерами).

При сложении тритов в троичных полусумматорах и в троичных сумматорах количество сложений приблизительно в 1,5 раза меньше, чем при сложении битов в двоичных полусумматорах и в двоичных сумматорах, и, следовательно, быстродействие при сложении приблизительно в 1,5 раза больше.

При применении симметричной троичной системы счисления и сложение и вычитание производится в одних и тех же двухаргументных (двухоперандных) полусумматорахполувычитателях или полных трёхаргументных (трёхоперандных) сумматорах-вычитателях без преобразования отрицательных чисел в дополнительные коды, т. е. ещё немного быстрее, чем в двоичных полусумматорах и в двоичных полных сумматорах с преобразованием отрицательных чисел в дополнительные коды.

Удельное натуральнологарифмическое число кодов (чисел) (плотность записи информации) описывается уравнением

(1)

где — основание системы счисления[16]. Из уравнения следует, что наибольшей плотностью записи информации обладает система счисления с основанием равным основанию натуральных логарифмов, то есть равным числу Эйлера (е=2,71…). Из целочисленных систем счисления наибольшей плотностью записи информации обладает троичная система счисления.

Троичная логика целиком включает в себя двоичную логику, как центральное подмножество, поэтому троичные ЭВМ (компьютеры) могут делать почти всё, что делают двоичные ЭВМ (компьютеры), плюс возможности троичной логики.

Таким образом в Московском университете в 50-е годы российским инженером Николаем Брусенцовым всё это было реализовано в проекте компьютера "Сетунь", созданного под его руководством. А точнее в начале 1956 г. по инициативе академика С.Л. Соболева, заведующего кафедрой вычислительной математики на механико-математическом факультете Московского университета, в вычислительном центре МГУ был учрежден отдел электроники и стал работать семинар с целью создать практичный образец цифровой вычислительной машины, предназначенной для использования в вузах, а также в лабораториях и конструкторских бюро промышленных предприятий. Требовалось разработать малую ЭВМ, простую в освоении и применениях, надежную, недорогую и вместе с тем эффективную в широком спектре задач. В отличие от общепринятого в современных компьютерах двоичного кода с цифрами 0, 1, арифметически неполноценного вследствие невозможности непосредственного представления в нем отрицательных чисел, троичный код с цифрами -1, 0, 1 обеспечивает оптимальное построение арифметики чисел со знаком.

Троичная ЭВМ “Сетунь” (рисунок 1) опытный образец которой разработали, смонтировали и к концу 1958 г. ввели в эксплуатацию сотрудники отдела электроники, как показал опыт ее освоения, программного оснащения и многообразных практических применений, с исчерпывающей полнотой удовлетворяла всем предусмотренным заданием на ее разработку требованиям. Этот успех, с учетом того, что разработка троичной ЭВМ

2

предпринималась впервые, проводилась немногочисленным коллективом начинающих сотрудников (8 выпускников МЭИ и МГУ, 12 техников и лаборантов) и была выполнена

Рисунок 1 — первая опытная троичная ЭВМ «Сетунь»

в короткий срок, явно свидетельствует о благодатности троичной цифровой техники. Ценой усложнения по сравнению с двоичными элементов памяти и элементарных операций достигается существенное упрощение и, главное, естественность архитектуры троичных устройств.

Машина “Сетунь” может быть охарактеризована как одноадресная, последовательного действия, с 9-тритным кодом команды, 18-тритными регистрами сумматора S и множителя R, 5- тритными индекс-регистром модификации адреса F и счетчиком-указателем выполняемых команд C, а также однобитным указателем знака результата ?, управляющим условными переходами. Оперативная память — 162 9-тритных ячейки — разделена на 3 страницы по 54 ячейки для постраничного обмена с основной памятью — магнитным барабаном емкостью 36 либо 72 страницы. Считывание и запись в оперативную память возможны 18-тритными и 9- тритными словами, причем 9-тритное слово соответствует старшей половине 18-тритного в регистрах S и R.

В 1967-1969 гг. на основе опыта создания и практических применений машины “Сетунь” разработана усовершенствованная троичная цифровая машина “Сетунь 70”, опытный образец которой вступил в строй в апреле 1970 г. Это была машина нетрадиционной двухстековой архитектуры, ориентированной на обеспечение благоприятных условий дальнейшего развития ее возможностей методом интерпретирующих систем.

3

Burroughs B-5000

Асимметричная многопроцессорная обработка или Асимметричное мультипроцессирование — тип многопроцессорной обработки, который использовался до того, как была создана технология симметричного мультипроцессирования (SMP); также использовался как более дешевая альтернатива в системах, которые поддерживали SMP.

В системе асимметричного мультипроцессирования не все процессоры играют одинаковую роль; например, система может использовать (либо на аппаратном, либо на уровне операционной системы) только один процессор для выполнения кода операционной системы, или поручать только одному процессору выполнение операций ввода-вывода. В других AMPсистемах все процессоры могут выполнять код операционной системы и операции вводавывода, так что с этой стороны они ведут себя как симметричная система, но определенная периферийная аппаратура может быть подсоединена только к одному процессору, так что со стороны работы с этой аппаратурой система выглядит асимметричной.

Рисунок 2 — Burroughs B5000 в музее компьютерной истории

Отличительной особенностью рассматриваемой машины было то, что в Burroughs B5000, изображенном на рисунке 2, можно было при желании добавить "Процессор B". Этот второй процессор, в отличие от "Процессора А", не имел доступа к периферийным устройствам, но у обоих процессоров был доступ к общей памяти. Операционная система работала только на Процессоре А, а пользовательская задача - на Процессоре B. Когда пользовательской задаче требовался доступ к операционной системе, Процессор B останавливался и отправлял сигнал Процессору A, который обрабатывал запрос.

Сама серия В5000 началась разрабатываться в 1961 г. под руководством Роберта Бартона. Машина отличалась следующими новшествами:

-поддержка языков высокого уровня;

-первая коммерческая вставка для виртуальной памяти (за 10 лет до IBM);

-поддержка стэка на уровне архитектуры;

-упрощенный набор инструкций;

4

и так далее. B5000 была построена исключительно для поддержки языков высокого уровня. Это являлось большим нововведением, так как в те времена сначала конструировался процессор и его инструкции, а затем только созданная конструкция передавалась в руки программистов. В основном использовался ALGOL – 60, но так же присутствовала поддержка COBOL. Компилятор ALGOL был очень быстр, к примеру, это удивило Голландского ученого Е. Дейкстру когда он решился скомпилироваться свою программу на В5000. Его набор карт был скомпилирован практически мгновенно, и в тот же момент Дейсктра захотел несколько машин для своего университета в Ейндховене. Основным плюсом компилятора был его однопроходность.

Во многих ранних системах и языках, программистам рекомендовалось не делать их программы слишком маленькими. Вызовы процедур и возвраты были довольно дорогостоящим занятием. В5000 была спроектирована как стэк — машина, то есть весь код программы кроме массивов (строки и объекты) будет храниться в стэке. Это означает, что операции в стэке будут эффективно оптимизированы. Поскольку машина была стэк — ориентирована, в ней не было программируемой адресации регистра.

Однако, многозадачность так же была очень эффективно реализована в В5000. Для того чтобы осуществлять смену процессов, существовала одна инструкция MVST(move stack). Каждый стэк представляет собой процесс (задача или трэд) и задачи могут быть заблокированы в ожидании ресурсов (включает в себя ожидание процессора, если задача была прервана). При этом пользовательские программы не могут использовать MVST, и в операционной системе была только одна строчка кода где выполнялась эта инструкция.

Таким образом, переключение между процессами выглядело так — процесс запрашивал какой — либо ресурс, недоступный в данное время, возможно прочесть запись из файла в блоке, который в данный момент недоступен, или системный таймер запустил прерывание. Код операционной системы вступал в права и выполнялся наверху пользовательского стэка. Он выключил таймеры процессов пользователя. Процесс, выполнявшийся в данный момент, поступал в соответствующую очередь, ожидая своего ресурса, или в очередь готовых процессов , ожидая процессор, если это было приоритетное переключение между процессами. Операционная система определяла первый процесс в очереди готовых процессов и вызывала инструкцию MVST, которая делала процесс в начали очереди активным.

Некоторые противники системы В5000 верили, что стэк архитектура была в корне своей намного медленнее, чем архитектуры на регистрах. Весь трюк в поддерживании высокой скорости состоял в том, что требуется держать данные как можно ближе к процессору. В стэке В5000 эта технология была реализована с помощью резервирования за двумя регистрами А и В двух верхних позиций стэка. Большинство операций выполнялось на этих двух верхних позициях стэка. На машинах следующего поколения большая часть стэка уже хранилась в регистрах или так называемом кэше рядом с процессором.

Несомненное влияние В5000 заметно на серии Unisys ClearPath mainframes, которые являются прямыми потомками В5000. Эта архитектура теперь называется emode(за её режим эмуляции) начиная с того момента, когда архитектура В5000 была воплощена в машинах, построенных на Intel Xeon процессорах. В этих машинах, так же есть режим nmode (нативный режим), но вскоре от него отказались, поэтому вы скорее всего услышите о В5000 как о emode машине.

5

Так же огромное влияние машина произвела на советскую серию мэйнфреймов и суперкомпьютеров Эльбрус. Даже существовал язык, сродный с ALGOL 60, назывался Эль — 76. Он был скорее всего модификацией ALGOL 60 и поддерживал структурное программирование и процедуры первого класса. Однако последующие поколения машин переключились с описываемой архитектуры на VLIW (very long instruction word) архитектуры.

6