Orión de Ferranti

Orion fue una computadora mainframe de gama media presentada por Ferranti en 1959 e instalada por primera vez en 1961. Ferranti posicionó a Orion como su oferta principal a principios de la década de 1960, complementando su Atlas de alta gama y sistemas más pequeños como Sirius y Argus . Orion se basaba en un nuevo tipo de circuito lógico conocido como "Neuron" e incluía soporte multitarea integrado , una de las primeras máquinas comerciales en hacerlo (la KDF9 es contemporánea).

El rendimiento del sistema fue muy inferior al esperado y el Orion fue un desastre comercial, vendiéndose sólo unas once máquinas. El proyecto Orion 2 se puso en marcha rápidamente para solucionar sus problemas y se vendieron cinco de ellas. Su fracaso fue la piedra angular de una larga serie de pérdidas para los laboratorios de Manchester y, con él, la dirección de Ferranti se cansó de todo el mercado informático. La división se vendió a International Computers and Tabulators (ICT), que seleccionó el Ferranti-Packard 6000 canadiense como su oferta de gama media, poniendo fin a las ventas del Orion 2.

Durante la década de 1950, los transistores eran dispositivos caros y relativamente frágiles. ^[1] Aunque tenían ventajas para los diseñadores de computadoras, a saber, menores requisitos de energía y su empaque físico más pequeño, los tubos de vacío siguieron siendo el dispositivo lógico principal hasta principios de la década de 1960. Sin embargo, no faltó la experimentación con otros dispositivos de conmutación de estado sólido .

Uno de estos sistemas era el amplificador magnético . De manera similar a la memoria de núcleo magnético , o "núcleos", los amplificadores magnéticos utilizaban pequeños toroides de ferrita como elemento de conmutación. Cuando la corriente pasaba a través del núcleo, se inducía un campo magnético que alcanzaría un valor máximo basado en el punto de saturación del material que se estaba utilizando. Este campo inducía una corriente en un circuito de lectura separado, creando una salida amplificada con una corriente conocida. A diferencia de la lógica digital basada en tubos o transistores, que utiliza voltajes definidos para representar valores, los amplificadores magnéticos basaban sus valores lógicos en valores de corriente definidos. ^[1]

Una ventaja de los amplificadores magnéticos es que están abiertos en el centro y se pueden pasar varias líneas de entrada a través de ellos. Esto facilita la implementación de cadenas de lógica "OR" al conectar un solo núcleo con todas las entradas que deben combinarse. Esto se utilizó ampliamente en los circuitos "dos de tres mejores" que se utilizaban en los sumadores binarios, ^[1] lo que podía reducir considerablemente el número de componentes de la ALU . Esto se conocía como "lógica de urna electoral" debido a la forma en que las entradas "votaban" sobre la salida. Otra forma de utilizar esta característica era utilizar los mismos núcleos para diferentes tareas durante diferentes períodos del ciclo de la máquina, por ejemplo, para cargar la memoria durante una parte y luego como parte de un sumador en otra. Cada uno de los núcleos podía utilizarse para tantas tareas como hubiera espacio para el cableado a través del centro.

A finales de los años 50 se introdujeron nuevas técnicas en la fabricación de transistores que provocaron una rápida caída de los precios, al tiempo que se disparaba la fiabilidad. A principios de los años 60 se abandonaron la mayoría de los intentos de fabricar amplificadores magnéticos. Llegaron al mercado pocas máquinas que utilizasen estos circuitos; los ejemplos más conocidos son el UNIVAC Solid State (1959), que era principalmente magnético ^[2] , y el English Electric KDF9 (1964), que era principalmente transistorizado ^{[3] .}

El Departamento de Informática Ferranti en West Gorton , Manchester, se había creado originalmente como socio industrial del laboratorio pionero de investigación informática de la Universidad de Manchester , comercializando su Manchester Mark 1 y varios diseños posteriores. Durante la década de 1950, bajo la dirección de Brian Pollard, los laboratorios de Gorton también investigaron amplificadores magnéticos. Como la mayoría de los equipos, decidieron abandonarlos cuando mejoraron los transistores. ^[1]

Un miembro del laboratorio, Ken Johnson, propuso un nuevo tipo de lógica basada en transistores que seguía las mismas convenciones que los amplificadores magnéticos, es decir, que la lógica binaria se basaba en corrientes conocidas en lugar de voltajes. ^[1] Al igual que los amplificadores magnéticos, el diseño "Neuron" de Johnson podía utilizarse para controlar varias entradas diferentes. Mejor aún, el sistema a menudo requería solo un transistor por elemento lógico, mientras que la lógica convencional basada en voltajes requeriría dos o más. ^[1] Aunque los transistores estaban bajando de precio, seguían siendo caros, por lo que una máquina basada en Neuron podría ofrecer un rendimiento similar a un precio mucho más bajo que una máquina basada en la lógica tradicional de transistores.

El equipo decidió probar el diseño de Neuron construyendo una pequeña máquina conocida como "Newt", ^[4] abreviatura de "Neuron test". Esta máquina tuvo tanto éxito que el laboratorio decidió ampliar el banco de pruebas para convertirla en una computadora completa. El resultado fue Sirius , que se anunció el 19 de mayo de 1959 con la afirmación de que era la computadora más pequeña y económica del mercado europeo. ^[5] A esto le siguieron varias ventas.

Con el éxito de Sirius, el equipo centró su atención en un diseño mucho más grande. Dado que muchos de los costos de un sistema informático completo son fijos (fuentes de alimentación, impresoras, etc.), una computadora más compleja con más circuitos internos tendría una mayor parte de su costo asociada a los circuitos mismos. Por esta razón, una máquina más grande hecha de neuronas tendría una mayor ventaja de precio sobre las ofertas transistorizadas. Pollard decidió que una máquina de este tipo sería una contraparte fuerte del Atlas de alta gama y formaría la base de las ventas de Ferranti durante los próximos cinco años.

En busca de un cliente de lanzamiento, Ferranti contrató a Prudential Assurance con la promesa de entregar la máquina en 1960. Sin embargo, estos planes rápidamente fracasaron. El Neuron resultó ser incapaz de adaptarse al mayor tamaño físico del Orion. Mantener los niveles de corriente constantes durante los tramos de cable más largos fue extremadamente difícil, y los esfuerzos para solucionar los problemas dieron lugar a largos retrasos. ^[1] El primer Orion finalmente se entregó, pero con más de un año de retraso y el costo unitario fue mayor de lo esperado, lo que limitó sus ventas. Entre 1962 y 1964, la División de Computación perdió $7.5 millones, en gran parte como resultado del Orion. ^[6]

Durante la gestación de Orion parecía que había una posibilidad real de que el nuevo sistema no funcionara en absoluto. Los ingenieros de otros departamentos de Ferranti, en particular la antigua Lily Hill House en Bracknell , comenzaron a expresar cada vez más sus preocupaciones sobre el esfuerzo. ^[4] Varios miembros de Bracknell se acercaron a Gordon Scarrott y trataron de convencerlo de que Orion debería desarrollarse utilizando un diseño convencional de todos los transistores. Recomendaron utilizar los circuitos "Griblons" desarrollados por Maurice Gribble en la planta Wythenshawe de Ferranti , que habían utilizado para implementar con éxito su computadora Argus para el sistema de misiles Bristol Bloodhound . ^[7] Sus esfuerzos fracasaron, recurrieron a Pollard para anular a Scarrott, lo que llevó a una serie de intercambios cada vez más acalorados. Después de su último intento el 5 de noviembre de 1958, decidieron ir directamente a Sebastian de Ferranti , pero este esfuerzo también fracasó.

Pollard dimitió un mes más tarde y su puesto fue ocupado por Peter Hall. Braunholtz expresó más tarde su frustración por el hecho de que no le escribieran directamente y el asunto quedó en suspenso durante varios años mientras Orion seguía sufriendo retrasos. En septiembre de 1961, Prudential amenazó con cancelar su pedido y, por casualidad, Braunholtz envió en ese momento un telegrama a Hall expresando sus continuas preocupaciones. Hall invitó inmediatamente a Braunholtz a hablar de sus ideas y varios días después el equipo de Bracknell estaba trabajando a pleno rendimiento en lo que se convertiría en Orion 2.

A finales de octubre, el diseño básico estaba completo y el equipo comenzó a buscar un diseño de lógica de transistores para utilizar en la implementación. Aunque Braunholtz había sugerido utilizar los Griblons, el grupo de Bracknell también invitó a un equipo de ingenieros de Ferranti, Canadá, para hablar de sus recientes éxitos con su diseño "Gemini", que se utilizó en su sistema ReserVec . El 2 de noviembre, el equipo de Bracknell decidió adoptar el circuito Gemini para Orion 2. ^{[8] [9]}

Durante el año siguiente llegaron piezas de muchas divisiones de Ferranti y Peter Hunt puso en marcha oficialmente la máquina el 7 de enero de 1963. ^[8] El primer Orion 2 se entregó a Prudential el 1 de diciembre de 1964, funcionando a una velocidad cinco veces mayor que el Orion 1. Prudential compró una segunda máquina para procesar pólizas de la rama industrial. Otro sistema se vendió a la South African Mutual Life Assurance Society en Ciudad del Cabo, donde se utilizó para actualizar las pólizas de seguro. Un cuarto se vendió a Beecham Group para actualizar su sistema Orion 1. ^[10] El prototipo original fue conservado por ICT y utilizado para el desarrollo de software por el equipo de Nebula Compiler.

En ese momento, sin embargo, Ferranti ya estaba en camino de vender todas sus divisiones de computación empresarial a ICT. Como parte de su proceso de diligencia debida , ICT estudió tanto el Orion 2 como el FP-6000. Los propios ingenieros de Ferranti concluyeron que "hay ciertas facetas del sistema que no nos gustan. Sin embargo, si empezáramos a diseñar ahora una máquina en el mismo rango de precio/rendimiento que el FP6000, tendríamos en unos 18 meses un sistema que no sería significativamente mejor -si es que lo sería- que el FP6000". ^[11] ICT decidió seguir adelante con el FP-6000 con modificaciones menores y lo utilizó como base para su serie ICT 1900 hasta la década de 1960. ^[12] Los contratos existentes para el Orion 2 se cumplieron y las ventas finalizaron.

Aunque Orion y Orion 2 diferían significativamente en sus componentes internos, su interfaz de programación y sus periféricos externos eran casi idénticos.

La máquina Orion básica incluía 4.096 palabras de 48 bits de memoria central lenta de 12 μs , que se podía ampliar a 16.384 palabras. ^[10] Cada palabra podía organizarse como ocho caracteres de 6 bits, un único número binario de 48 bits o un único número de punto flotante con una mantisa de 40 bits y un exponente de 8 bits. El sistema incluía capacidades integradas para trabajar con libras esterlinas antes de la decimalización. ^[13] La memoria central estaba respaldada por uno o dos tambores magnéticos con 16k palabras cada uno. ^[14] Varias entradas/salidas fuera de línea incluían discos magnéticos , unidades de cinta , tarjetas perforadas , cintas perforadas e impresoras.

La mayor parte del conjunto de instrucciones de Orion utilizaba un formato de tres direcciones, con sesenta y cuatro acumuladores de 48 bits. Cada programa tenía su propio conjunto de acumuladores privados, que eran los primeros 64 registros de su espacio de direcciones, que era un subconjunto contiguo reservado del almacenamiento físico, definido por el contenido de un registro de reubicación de "dato". Las direcciones de los operandos eran relativas al dato y podían ser modificadas por uno de los acumuladores para indexar matrices y tareas similares. Una instrucción básica de tres direcciones tardaba un mínimo de 64 μs, una de dos direcciones, 48 ​​μs, y cualquier modificación de índice en las direcciones añadía 16 μs por dirección modificada. La multiplicación tardaba entre 156 y 172 μs, y la división entre 564 y 1.112 μs, aunque el tiempo medio era de 574 μs. ^[14] El Orion 2, al tener un almacén central con un tiempo de ciclo mucho más corto, era considerablemente más rápido.

Una característica clave del sistema Orion era su compatibilidad integrada con el tiempo compartido . Esto se apoyaba en una serie de interrupciones de entrada/salida (E/S), o lo que ellos llamaban "bloqueos". El sistema cambiaba automáticamente de programa durante el tiempo que se pasaba esperando el final de una operación de E/S. El Orion también admitía memoria protegida en forma de "reservas" preestablecidas. Iniciar y detener programas, así como seleccionar nuevos para ejecutar cuando uno se completaba, era tarea del "Programa de organización". ^[15] El Orion fue una de las primeras máquinas en admitir directamente el tiempo compartido en hardware a pesar del intenso interés de la industria; otros sistemas de tiempo compartido de la misma época incluyen LEO III de 1961, PLATO a principios de 1961, CTSS más tarde ese año y el English Electric KDF9 y FP-6000 de 1964.

Orion también es notable por el uso de su propio lenguaje de negocios de alto nivel, NEBULA. Nebula fue creado debido a la percepción de Ferranti de que el estándar COBOL de 1960 no era lo suficientemente potente para sus máquinas, en particular porque COBOL se desarrolló en el contexto del procesamiento por lotes orientado a caracteres decimales , mientras que Orion era un sistema de multiprogramación binario orientado a palabras. NEBULA adaptó muchos de los conceptos básicos de COBOL, agregando otros nuevos propios. ^[16] NEBULA fue posteriormente portado también al Atlas.