IBM 7030 Estiramiento

El IBM 7030 , también conocido como Stretch , fue el primer superordenador transistorizado de IBM . Fue el ordenador más rápido del mundo desde 1961 hasta que el primer CDC 6600 entró en funcionamiento en 1964. ^{[2] [3]}

Originalmente diseñado para cumplir con un requisito formulado por Edward Teller en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore , el primer ejemplo fue entregado al Laboratorio Nacional de Los Álamos en 1961, y una segunda versión personalizada, el IBM 7950 Harvest , a la Agencia de Seguridad Nacional en 1962. El Stretch en el Establecimiento de Investigación de Armas Atómicas en Aldermaston , Inglaterra, fue ampliamente utilizado por investigadores allí y en AERE Harwell , pero solo después del desarrollo del compilador S2 Fortran , que fue el primero en agregar matrices dinámicas , y que luego se trasladó al Atlas Ferranti del Laboratorio de Computación Atlas en Chilton. ^{[4] [5]}

El 7030 fue mucho más lento de lo esperado y no logró alcanzar sus ambiciosos objetivos de rendimiento. IBM se vio obligada a reducir su precio de 13,5 millones de dólares a sólo 7,78 millones y retiró el 7030 de las ventas a clientes que no hubieran negociado contratos. La revista PC World calificó a Stretch como uno de los mayores fracasos de gestión de proyectos en la historia de la TI . ^[6]

Dentro de IBM, ser eclipsado por la más pequeña Control Data Corporation parecía difícil de aceptar. ^[7] El líder del proyecto, Stephen W. Dunwell , ^[8] fue inicialmente considerado como chivo expiatorio por su papel en el "fracaso", ^[9] pero cuando el éxito del IBM System/360 se hizo evidente, recibió una disculpa oficial y, en 1966, fue nombrado IBM Fellow . ^[10]

A pesar de que Stretch no logró cumplir sus propios objetivos de rendimiento, sirvió como base para muchas de las características de diseño del exitoso IBM System/360, que se anunció en 1964 y se lanzó por primera vez en 1965.

A principios de 1955, el Dr. Edward Teller del Laboratorio de Radiación de la Universidad de California quería un nuevo sistema informático científico para cálculos hidrodinámicos tridimensionales . Se solicitaron propuestas a IBM y UNIVAC para este nuevo sistema, que se llamaría Calculadora de Reacción Automática de Livermore o LARC . Según el ejecutivo de IBM Cuthbert Hurd , un sistema de este tipo costaría aproximadamente 2,5 millones de dólares y funcionaría a uno o dos MIPS . ^{[11] : 12} La entrega se realizaría entre dos y tres años después de la firma del contrato.

En IBM, un pequeño equipo de Poughkeepsie, que incluía a John Griffith y Gene Amdahl, trabajó en la propuesta de diseño. Justo después de terminar y cuando estaban a punto de presentar la propuesta, Ralph Palmer los detuvo y les dijo: "Es un error". ^{[11] : 12} El diseño propuesto se habría construido con transistores de contacto puntual o transistores de barrera de superficie , ambos probablemente superados pronto por el entonces recién inventado transistor de difusión . ^{[11] : 12}

IBM volvió a Livermore y declaró que se retiraban del contrato y, en su lugar, proponían un sistema mucho mejor: "No vamos a construir esa máquina para ustedes; ¡queremos construir algo mejor! No sabemos exactamente cuánto costará, pero creemos que será otro millón de dólares y otro año, y no sabemos qué tan rápido funcionará, pero nos gustaría alcanzar los diez millones de instrucciones por segundo". ^{[11] : 13} Livermore no se impresionó y, en mayo de 1955, anunciaron que UNIVAC había ganado el contrato LARC , ahora llamado Livermore Automatic Research Computer . LARC finalmente se entregaría en junio de 1960. ^[12]

En septiembre de 1955, temiendo que el Laboratorio Nacional de Los Álamos también pudiera encargar un LARC, IBM presentó una propuesta preliminar para un ordenador binario de alto rendimiento basado en la versión mejorada del diseño que Livermore había rechazado, que recibieron con interés. En enero de 1956 se inició formalmente el Proyecto Stretch. En noviembre de 1956, IBM ganó el contrato con el ambicioso objetivo de rendimiento de una "velocidad al menos 100 veces superior a la del IBM 704 " (es decir, 4 MIPS). La entrega estaba prevista para 1960.

Durante el diseño, resultó necesario reducir las velocidades de reloj, lo que dejó en claro que Stretch no podría cumplir con sus agresivos objetivos de rendimiento, pero las estimaciones de rendimiento oscilaron entre 60 y 100 veces el IBM 704. En 1960, se fijó el precio de 13,5 millones de dólares para el IBM 7030. En 1961, los puntos de referencia reales indicaron que el rendimiento del IBM 7030 era solo unas 30 veces el del IBM 704 (es decir, 1,2 MIPS), lo que provocó una considerable vergüenza para IBM. En mayo de 1961, Thomas J. Watson Jr. anunció una reducción de precio de todos los 7030 en negociación a 7,78 millones de dólares y la retirada inmediata del producto de futuras ventas.

Su tiempo de adición en punto flotante es de 1,38 a 1,50 microsegundos , el tiempo de multiplicación es de 2,48 a 2,70 microsegundos y el tiempo de división es de 9,00 a 9,90 microsegundos.

Aunque el IBM 7030 no se consideró exitoso, generó muchas tecnologías incorporadas en futuras máquinas que tuvieron un gran éxito. La lógica de transistores del Sistema Modular Estándar fue la base para la línea de computadoras científicas IBM 7090 , las computadoras comerciales IBM 7070 y 7080 , las líneas IBM 7040 e IBM 1400 y la pequeña computadora científica IBM 1620 ; el 7030 utilizó alrededor de 170.000 transistores. Las unidades de almacenamiento central IBM 7302 Modelo I también se utilizaron en el IBM 7090, IBM 7070 e IBM 7080. La multiprogramación , la protección de memoria, las interrupciones generalizadas, el byte de ocho bits para E/S ^[a] fueron todos conceptos incorporados más tarde en la línea de computadoras IBM System/360 , así como en la mayoría de las unidades centrales de procesamiento (CPU) posteriores.

Stephen Dunwell, el director de proyectos que se convirtió en chivo expiatorio cuando Stretch fracasó comercialmente, señaló poco después del fenomenalmente exitoso lanzamiento de System/360 en 1964 que la mayoría de sus conceptos básicos fueron desarrollados por Stretch. ^[13] En 1966, había recibido una disculpa y había sido nombrado IBM Fellow, un alto honor que conllevaba recursos y autoridad para llevar a cabo la investigación deseada. ^[13]

La canalización de instrucciones , la precarga y decodificación y el entrelazado de memoria se utilizaron en diseños de supercomputadoras posteriores, como los modelos 91 , 95 y 195 del IBM System/360 y la serie 3090 de IBM , así como en computadoras de otros fabricantes. A partir de 2021 ^[actualizar], estas técnicas todavía se utilizan en la mayoría de los microprocesadores avanzados, a partir de la generación de la década de 1990 que incluía el Intel Pentium y el Motorola/IBM PowerPC , así como en muchos microprocesadores y microcontroladores integrados de varios fabricantes.

La CPU 7030 utiliza lógica acoplada a emisor (originalmente llamada lógica de dirección de corriente ) ^[14] en 18 tipos de tarjetas de Sistema Modular Estándar (SMS). Utiliza 4025 tarjetas dobles (como se muestra) y 18 747 tarjetas simples, que contienen 169 100 transistores, lo que requiere una potencia total de 21 kW. ^{[15] : 54} Utiliza transistores de deriva de germanio NPN y PNP de alta velocidad , con una frecuencia de corte superior a 100 MHz y que utilizan ~50 mW cada uno. ^{[15] : 57} Algunos circuitos de tercer nivel utilizan un tercer nivel de voltaje. Cada nivel lógico tiene un retraso de aproximadamente 20 ns. Para ganar velocidad en áreas críticas, se utiliza la lógica seguidor de emisor para reducir el retraso a aproximadamente 10 ns. ^{[15] : 55}

Utiliza la misma memoria central que el IBM 7090. [ ^{15] : 58}

1. Laboratorio Científico de Los Álamos (LASL) en abril de 1961, aceptado en mayo de 1961 y utilizado hasta el 21 de junio de 1971.
2. Laboratorio Nacional Lawrence Livermore , Livermore, California, entregado en noviembre de 1961. ^[16]
3. Agencia de Seguridad Nacional de Estados Unidos en febrero de 1962 como CPU principal del sistema IBM 7950 Harvest , utilizado hasta 1976, cuando el sistema de cinta IBM 7955 Tractor desarrolló problemas debido a levas desgastadas que no se podían reemplazar.
4. Establecimiento de Armas Atómicas , Aldermaston , Inglaterra, entregado en febrero de 1962 ^[16]
5. Oficina Meteorológica de Estados Unidos , Washington DC, junio/julio de 1962. ^[16]
6. MITRE Corporation , entregado en diciembre de 1962. ^[16] y utilizado hasta agosto de 1971. En la primavera de 1972, se vendió a la Universidad Brigham Young , donde fue utilizado por el departamento de física hasta su desguace en 1982.
7. Campo de pruebas naval Dahlgren de la Armada de los EE. UU. , entregado en septiembre/octubre de 1962. ^[16]
8. Commissariat à l'énergie atomique , Francia, entregado en noviembre de 1963. ^[16]
9. Empresa

El IBM 7030 del Laboratorio Lawrence Livermore (a excepción de su memoria central ) y partes del IBM 7030 de MITRE Corporation/Brigham Young University ahora residen en la colección del Museo de Historia de la Computación , en Mountain View, California .

• Los números de punto fijo tienen una longitud variable y se almacenan en formato binario (de 1 a 64 bits) o decimal (de 1 a 16 dígitos) y en formato sin signo o en formato de signo/magnitud . Los campos pueden abarcar los límites de las palabras. En formato decimal, los dígitos son bytes de longitud variable (de cuatro a ocho bits).
• Los números de punto flotante tienen un indicador de exponente de 1 bit, un exponente de 10 bits, un signo de exponente de 1 bit, una magnitud de 48 bits y un byte de signo de 4 bits en formato de signo/magnitud.
• Los caracteres alfanuméricos tienen una longitud variable y pueden utilizar cualquier código de carácter de 8 bits o menos.
• Los bytes tienen una longitud variable (de uno a ocho bits). ^[17]

Las instrucciones son de 32 o 64 bits. ^[18]

Los registros se superponen a las primeras 32 direcciones de memoria como se muestra. ^[19]

Los registros del acumulador y del índice operan en formato de signo y magnitud .

La memoria principal es de 16K a 256K palabras binarias de 64 bits, en bancos de 16K.

La memoria fue calentada/enfriada con aceite de inmersión para estabilizar sus características de funcionamiento.

• Programa de montaje STRETCH (STRAP)
• MCP (no debe confundirse con el MCP de Burroughs )
• Lenguajes de programación COLASL y IVY ^[20]
• Lenguaje de programación FORTRAN ^[21]
• SOS (Stretch Operating System) Escrito en el Centro de Computación Científica de BYU como una actualización de MCP, junto con una variante actualizada de FORTRAN.

• IBM 608 , el primer dispositivo informático transistorizado disponible comercialmente
• ILLIAC II , una supercomputadora transistorizada de la Universidad de Illinois que compitió con Stretch.

• Brooks, Frederick (2010). "El estiramiento es un gran ejercicio: te pone en forma para ganar". IEEE Annals of the History of Computing . 32 : 4–9. doi :10.1109/MAHC.2010.26. S2CID  43480009.

• Entrevista de historia oral con Gene Amdahl , Instituto Charles Babbage , Universidad de Minnesota, Minneapolis. Amdahl habla sobre su papel en el diseño de varias computadoras para IBM, incluidas la STRETCH, IBM 701 , 701A e IBM 704. Habla sobre su trabajo con Nathaniel Rochester y la gestión del proceso de diseño de computadoras por parte de IBM.
• Colecciones IBM Stretch en el Museo de Historia de la Computación
  • Página de índice de la colección
    • El sistema FORTRAN IBM 7030
• Sistema de procesamiento de datos 7030 (Archivos IBM)
• IBM Stretch (también conocido como sistema de procesamiento de datos IBM 7030)
• Esquema de la organización de IBM Stretch
• Informe de BRL sobre IBM Stretch
• Planificación de un sistema informático – Proyecto Stretch , libro de 1962.
  • Escaneo de copia autografiada por varios de los colaboradores
  • Archivo PDF con capacidad de búsqueda
• Documentos del IBM 7030 en Bitsavers.org (archivos PDF)