Serie IBM 700/7000

La serie IBM 700/7000 es una serie de sistemas informáticos de gran escala ( mainframes ) fabricados por IBM durante la década de 1950 y principios de la de 1960. La serie incluye varias arquitecturas de procesador diferentes e incompatibles . Los 700 utilizaban lógica de tubos de vacío y quedaron obsoletos con la introducción de los 7000 transistorizados . Los 7000, a su vez, fueron reemplazados finalmente por el System/360 , anunciado en 1964. Sin embargo, el 360/65, el primer 360 lo suficientemente potente como para reemplazar a los 7000, no estuvo disponible hasta noviembre de 1965. Los problemas iniciales con el OS/360 y el alto costo de la conversión de software mantuvieron muchos 7000 en servicio durante años.

La serie IBM 700/7000 tiene seis formas completamente diferentes de almacenar datos e instrucciones:

• Primera calculadora científica ( palabras de 36/18 bits ): 701 (Calculadora de Defensa)
• Científico posterior (palabras de 36 bits, punto flotante por hardware ): 704 , 709 , 7040 , 7044 , 7090 , 7094
• Comercial ( cadenas de caracteres de longitud variable ): 702 , 705, 7080
• Serie 1400 (cadenas de caracteres de longitud variable): 7010
• Decimal (palabras de 10 dígitos, punto flotante por hardware ): 7070 , 7072 , 7074
• Supercomputadora (palabras de 64 bits, punto flotante por hardware ): 7030 "Stretch"

Las máquinas de la serie 700 utilizan tubos de vacío ; las de la serie 7000 son transistorizadas . Todas las máquinas (al igual que la mayoría de los ordenadores de la época) utilizan memoria de núcleo magnético , a excepción de los primeros modelos 701 y 702, que inicialmente utilizaban memoria CRT de tubos Williams y posteriormente se convirtieron a memoria de núcleo magnético.

Conocida como la Calculadora de Defensa mientras se desarrollaba en el Laboratorio IBM de Poughkeepsie, esta máquina fue presentada formalmente el 7 de abril de 1953 como la Máquina Electrónica de Procesamiento de Datos IBM 701 .

Formatos de datos

Los números tienen una longitud de 36 o 18 bits , y son de punto fijo .

• Los números de punto fijo se almacenan en formato binario de signo/magnitud .

Formato de instrucciones

Las instrucciones tienen una longitud de 18 bits y una única dirección.

• Signo (1 bit) – Dirección de operando de palabra completa (-) o media palabra (+)
• Código de operación (5 bits) – 32 instrucciones
• Dirección (12 bits) – 4096 direcciones de media palabra

To expand the memory from 2048 to 4096 words, a 33rd instruction was added that uses the most-significant bit of its address field to select the bank. (This instruction was probably created using the "No OP" instruction, which appears to have been the only instruction with unused bits, as it originally ignored its address field. However, documentation on this new instruction is not currently available.)

Registros

Los registros del procesador constaban de:

• AC – Acumulador de 38 bits  
• MQ – Cociente multiplicador de 36 bits

Memoria

2.048 o 4.096: palabras binarias de 36 bits con caracteres de seis bits.

La arquitectura científica de 36 bits de IBM se utilizó para diversas aplicaciones que requerían un alto nivel de computación. Las primeras máquinas fueron las 704 y 709 , basadas en tubos de vacío , seguidas por las transistorizadas 7090 , 7094, 7094-II y las de menor costo 7040 y 7044. El modelo definitivo fue el Sistema de Acoplamiento Directo (DCS), que consistía en una 7094 conectada a una 7044 que gestionaba las operaciones de entrada y salida.

Formatos de datos

Los números tienen una longitud de 36 bits , tanto para la aritmética de punto fijo como para la de punto flotante .

• Los números de punto fijo se almacenan en formato binario de signo/magnitud .
• Los números de punto flotante de precisión simple tienen un signo de magnitud, un exponente de exceso de 128 de 8 bits y una magnitud de 27 bits.
• Los números de punto flotante de doble precisión, introducidos en el 7094, tienen un signo de magnitud, un exponente de exceso de 65536 de 17 bits y una magnitud de 54 bits.
• Los caracteres alfanuméricos son BCD de 6 bits , con seis caracteres por palabra.

Formato de instrucciones

El formato básico de instrucción consta de un prefijo de tres bits , un decremento de quince bits , una etiqueta de tres bits y una dirección de quince bits . El campo de prefijo especifica la clase de instrucción. El campo de decremento suele contener un operando inmediato para modificar el resultado de la operación o se utiliza para definir con mayor precisión el tipo de instrucción. Los tres bits de la etiqueta especifican tres (siete en el 7094) registros de índice , cuyo contenido se resta de la dirección para obtener una dirección efectiva . El campo de dirección contiene una dirección o un operando inmediato.

Registros

Los registros del procesador constan de:

• AC – Acumulador de 38 bits  
• MQ – Cociente multiplicador de 36 bits
• XR – Registros de índice de 15 bits (tres o siete)  
• SI – Indicador de detección de 36 bits    

Los registros acumulador (y multiplicador-cociente) funcionan en formato signo/magnitud . El acumulador tiene dos bits de desbordamiento, denominados Q y P. Las instrucciones lógicas borran o ignoran S y Q; la instrucción lógica de suma y acarreo (ACL) realiza un acarreo circular desde el bit P hasta el bit 35.

Los registros de índice funcionan con el formato de complemento a dos y, cuando se usan para modificar la dirección de una instrucción, se restan de la dirección de la instrucción. En máquinas con tres registros de índice, si la etiqueta tiene dos o tres bits activados (es decir, varios registros seleccionados), sus valores se combinan mediante una operación OR antes de restarlos. El IBM 7094, con siete registros de índice, se inicia en modo de etiquetas múltiples para garantizar la compatibilidad con máquinas anteriores, de modo que los programas que utilizaban este método pudieran seguir utilizándose; la instrucción Leave Multiple Tag Mode (LMTM) desactiva este modo, de manera que la etiqueta especifica qué registros de índice utilizar, y la instrucción Enter Multiple Tag Mode (EMTM) lo vuelve a activar.

Los indicadores de detección permiten la interacción con el operador a través de interruptores y luces en el panel.

Memoria

• 704: 4.096 u 8.192 o 32.768: palabras binarias de 36 bits con caracteres de seis bits.
• 709, 7090, 7094, 7094 II, 7040, 7044: 32.768 – palabras binarias de 36 bits con caracteres de seis bits

Entrada/salida

La serie 709/7090 utiliza canales de sincronización de datos para entrada/salida de alta velocidad, como cinta y disco. Los DSC básicos de 7 bits ^{[ b ]} , por ejemplo, el 7607, ejecutan sus propios programas simples desde la memoria de la computadora que controla la transferencia de datos entre la memoria y los dispositivos de E/S; el más avanzado de 9 bits ^{[ c ]} 7909 admite programas de canal más sofisticados. Debido a que el equipo de registro de la unidad en el 709x era tan lento, la E/S de tarjetas perforadas y la impresión de alta velocidad a menudo se realizaban transfiriendo cintas magnéticas desde y hacia un IBM 1401 fuera de línea . Posteriormente, los canales de datos se utilizaron para conectar un 7090 a un 7040 o un 7094 a un 7044 para formar el sistema acoplado directo (DCS) IBM 7094/7044 . En esa configuración, el 7044, que podía usar periféricos más rápidos de la serie 1400, manejaba principalmente la E/S.

Los ordenadores IBM 702 e IBM 705 son similares, y el 705 puede ejecutar muchos programas del 702 sin modificaciones, pero no son completamente compatibles.

El IBM 7080 es una versión transistorizada del 705, con varias mejoras. Para garantizar la compatibilidad con versiones anteriores, puede funcionar en modo 705 I ^{[ 2 ]} , modo 705 II ^{[ 3 ]} , modo 705 III ^{[ 4 ]} o en modo 7080 completo.

Formato de datos

Los datos se representan mediante una cadena de caracteres de longitud variable que termina con una marca de registro .

Formato de instrucciones

Cinco caracteres: un código de operación de un carácter y una dirección de cuatro caracteres – OAAAA

Registros

• 702
  • Dos acumuladores (A y B) – 512 caracteres
• 705
  • Un acumulador: 256 caracteres
  • 14 unidades de almacenamiento auxiliares – 16 caracteres
  • una unidad de almacenamiento auxiliar – 32 caracteres
• 7080
  • Un acumulador: 256 caracteres
  • 30 unidades de almacenamiento auxiliares – 512 caracteres
  • 32 unidades de almacenamiento de comunicaciones – 8 caracteres

Memoria

• 702
  • De 2.000 a 10.000 caracteres en tubos Williams (en incrementos de 2.000 caracteres).
  • Frecuencia de ciclo de caracteres: 23 microsegundos
• 705 (modelos I, II o III)
  • 20.000, 40.000 u 80.000 caracteres de memoria principal
  • Frecuencia del ciclo de caracteres: 17 microsegundos o 9,8 microsegundos
• 7080
  • 80.000 o 160.000 caracteres de memoria Core
  • Frecuencia del ciclo de caracteres: 2,18 microsegundos

Entrada/salida

Los modelos 705 y 7080 básicos utilizan canales con una interfaz de 7 bits ^{[ b ]} . El modelo 7080 puede equiparse con canales de datos 7908 para conectar dispositivos más rápidos que utilizan una interfaz de 9 bits ^{[ c ]} .

La arquitectura comercial 700/7000 inspiró la exitosa serie IBM 1400 de computadoras empresariales de tamaño mediano. Posteriormente, IBM lanzó una versión de mainframe de la IBM 1410, denominada IBM 7010.

Formato de datos

• Los datos se representan mediante una cadena de caracteres de longitud variable que termina con una marca de palabra .

Formato de instrucciones

• Longitud variable: 1, 2, 6, 7, 11 o 12 caracteres.

Registros

Quince campos de cinco caracteres en ubicaciones fijas de memoria baja pueden tratarse como registros de índice, cuyos valores se pueden sumar a la dirección especificada en una instrucción. Además, ciertos registros internos que hoy serían invisibles, como las direcciones de los caracteres que se están procesando, están expuestos al programador; en particular, el registro de dirección B se usa frecuentemente para la vinculación de subrutinas.

Memoria

• 100.000 caracteres ^{[ 5 ]}

Las IBM 7070 , IBM 7072 e IBM 7074 son máquinas decimales de longitud de palabra fija. Utilizan una palabra de diez dígitos, al igual que la IBM 650 , más pequeña y antigua , pero no son compatibles en cuanto a su conjunto de instrucciones .

Formato de datos

• Longitud de la palabra: 10 dígitos decimales más signo
• Codificación de dígitos: código de dos de cinco
• Números de coma flotante: opcional, con un exponente de dos dígitos.
• Tres signos para cada palabra: Más, Menos y Alfa.
  • Los signos más y menos indican valores numéricos de 10 dígitos.
  • Alpha indica cinco caracteres de texto codificados por pares de dígitos. 61 = A, 91 = 1.

Formato de instrucciones

• Todas las instrucciones usan una sola palabra.
• Código de operación de dos dígitos (incluye signo, más o menos solamente)
• Registro de índice de dos dígitos
• Control de campo de dos dígitos: permite seleccionar conjuntos de dígitos, desplazarlos hacia la izquierda o hacia la derecha.
• Dirección de cuatro dígitos

Registros

• Todos los registros utilizan una sola palabra y también pueden ser direccionados como memoria.
• Acumuladores: tres (direcciones 9991, 9992 y 9993 - estándar; 99991, 99992 y 99993 - extendida 7074)
• Registro del programa – uno (dirección 9995 – estándar; 99995 – ampliada 7074)
  • Accesible únicamente desde la consola. Almacena la instrucción actual.
• Contador de instrucciones: uno (dirección 9999 - estándar; 99999 - extendida 7074)
  • Accesible solo desde la consola
• Registros de índice – 99 (direcciones 0001-0099)

Memoria

• De 5000 a 9990 palabras (estándar)
• De 15.000 a 30.000 palabras (7074 palabras extendidas)
• Tiempo de acceso: 6 microsegundos (7070/7072), 4 microsegundos (7074)
• Agregar tiempo: 72 microsegundos (7070), 12 microsegundos (7072), 10 microsegundos (7074)

Entrada/salida

El 707x utiliza canales con una interfaz de 7 bits ^{[ b ]} . Los modelos 7070 y 7074 pueden equiparse con canales de datos 7907 para conectar dispositivos más rápidos que utilizan una interfaz de 9 bits ^{[ c ]} .

El Servicio de Impuestos Internos de los Estados Unidos utilizó una IBM 7074 en 1962. ^{[ 7 ]}

El sistema de adquisición de datos IBM 7700 no pertenece a la serie IBM 7000, a pesar de su número y de la fecha de su anuncio, el 2 de diciembre de 1963.

Todas las máquinas de las series 700 y 7000 son anteriores a las herramientas estándar de medición del rendimiento, como los puntos de referencia Whetstone (1972), Dhrystone (1984), LINPACK (1979) o Livermore loops (1986).

En la tabla siguiente, las mediciones de Gibson y Knight indican la velocidad, donde los números más altos son mejores; la medición de TRIDIA indica el tiempo, donde los números más bajos son mejores.

• IBM 650

• Árbol genealógico de los mainframes de IBM. Archivado el 14 de enero de 2005 en Wayback Machine .
• La arquitectura de los primeros ordenadores de IBM (PDF)
• C Gordon Bell, Estructuras de computadoras: lecturas y ejemplos , McGraw-Hill, 1971; parte 6, sección 1, "La secuencia IBM 701-7094 II, una familia por evolución" , ISBN 0-07-004357-4
• IBM 705
• IBM 7030 Stretch
• IBM 7070
• IBM 7094
• Arquitectura IBM 7090/94 Archivada el 22 de mayo de 2012 en Wayback Machine .
• La página FAP de Jack Harper fue archivada el 20 de febrero de 2012 en la Wayback Machine .
• El nacimiento de una computadora IBM no deseada, por Bob Bemer
• Película IBM 700
• OpenSIMH dispone de simuladores para los modelos 701, 7010, 7070, 7080 y 7090.