IBM 1401

IBM 1401 — десятковий комп'ютер, розроблений передовою компанією IBM, випущений 5 жовтня 1959. Комп'ютер належить до другого покоління ЕОМ. Версія 1401 була найпоширенішим комп’ютером 60-х років. 8 лютого 1971 року був знятий з виробництва.

IBM 1401

Опис

IBM випускала комп'ютери IBM-1401 для комерційних розрахунків. Ця машина могла прочитувати і записувати магнітні стрічки та перфокарти й роздруковувати результат з такою ж швидкістю, як і IBM-7094, але при цьому коштувала дешевше. Для наукових обчислень вона не підходила, але була зручною для ведення ділових записів.

У IBM-1401 не було регістрів та фіксованої довжини слова. Пам'ять складалася з байтів, вміщувала 4 Кбайт по 8 бітів (4 Кбайт). Кожен байт містив символ в 6 бітів, адміністративний біт та біт для вказівки кінця слова.

У команди MOVE, наприклад, є початкова адреса та адреса пункту призначення. Ця команда переміщає байти з першої адреси в другу за порядком, поки біт кінця слова не прийме значення 1.

Приклад програми:

, 008015,022029,036043,050054,055062,063065,069080 / 333 / M0792502F1.065HELLO WORLD

Покрокове пояснення до алгоритму виконання наведеної вище програми:

• Встановити слово-мітку (opcode «,» операнди 008 015)
• Встановити більше слів-міток.
• Очистити сховище - 333-300 (opcode «/» 333 операнда)
• Очистити сховище - інша частина області друку 299-200 (opcode«/» прикутий адрес)
• Переміщення «Hello World» до області друку (код операції «М», операнда 079 та 250)
• Друк рядка (opcode «2»)
• Прогнати сторінку через ПРИНТЕР (код операції «F» модифікатор «1»)
• Halt (opcode операнд 065)

Історія

Щомісячна орендна плата за використання IBM 1401 починалася від 2500 дол. США (на сьогоднішній день близько 20 539 дол. США). Компанія IBM була вражена, отримавши 5200 замовлень за перші п'ять тижнів після виходу моделі 1401. IMB 1401 використовувала багато електроенергії для стабільної роботи. Число покупців в 60-х роках досягло 10 000 (До середини 60-х років майже половина всіх комп'ютерних систем в світі були типу 1401). Продаж моделі 1401 припинився в 1971 році.

Зазвичай IBM 1401 використовувалася на малих підприємствах для обробки даних. Саме 1401 передавала вхідні дані з периферійних пристроїв (таких як IBM 1402 Card Read-Punch) на стрічку, а потім з стрічки на перфокарту, принтер IBM 1403 або іншій периферійний пристрій. IBM вперше застосувала емуляцію мікрокоду для 1401 у вигляді схеми постійної пам'яті. Модель котра вийшла після припинення продажі IBM 1401 мала назву IBM 1410.

Архітектура 

Панель управління в IBM - 1401

Кожен буквено-цифровий символ в IBM 1401 був закодований шістьма бітами - B, A, 8,4,2,1. B та A біти були названі зонами-біт. 8,4,2,1 біти були названі цифровими бітами взяті зі шпальти перфокарти IBM 80. IBM називали 1401 в символьному коді BCD, незважаючи на те, що термін описує тільки десяткове кодування. З кожною клітинкою пам'яті були ще два біти, які мають назву C для непарної перевірки та M для парної перевірки знаків слова.

Кожна комірка пам'яті мала наступні біти:

CBA 8 4 2 1 М

IBM 1401 був доступний в шести конфігураціях пам'яті: 1400, 2000., 4000, 8000, 12000, або 16000 символів. Адресуватися міг кожен символ, адреса в діапазоні від 0 до 15999.

Деякі операції використовують спеціальні осередки пам'яті (ці місця не були збережені й можуть бути використані для інших цілей).

Формат інструкції для IBM-1401

Opcode with [A-or-I-or-unit-address [B-address]] [modifier] word mark

Опкод задається одним символом. Адреси пам'яті ( «I» branch target, «A» і «B» date) та блок-адреси представляють три символи. Модифікатор опкоду також задається одним символом. Довжина інструкції 1, 2, 4, 5, 7 або 8 символів.

Апаратна реалізація

Велика частина логічної схеми в 1401 — діодно-транзисторна логіка (англ. diode-transistor logic, DTL), яку IBM назвав CTDL (Complemented Transistor Diode Logic).

Відкриті плати IBM 1401

Інші типи IBM схем:

1. Alloy (присутня логіка але в основному різні нелогічні функції необхідні для транзисторів ).
2. CTRL (присутня регістерно-транзистерна логіка (RTL) ).
3. SDTDL (присутня регістерно-діодна логіка).

SMS карта

Ці схеми були побудовані на основі дискретних компонентів (резистори, конденсатори, транзистори) та встановлені на односторонніх паперах епоксидних друкованих плат розміру (2,5 - 4,5) дюйма з золотими гальванічними краями, 16-контактного роз'єму (5.375 - 4,5 дюйма) з двома 16-контактними золотими гальванічними торцевими роз'ємами (подвійної ширини), які IBM називають SMS карти (стандартна модульна система). SMS-карти були вставлені в гніздах на шарнірних стійках, для якої IBM дала назву ворота. Як і більшість машин, на той час, IBM 1401 використовувала пам'ять на магнітних осердях. Діаметр кожного осердя був близько 1 мм в діаметрі, для запису-читання біту використовувалися чотири провідники. Стек з восьми таких площин зберігав шість бітів даних. Системи були широко доступна з двома, трьома або чотирма такими модулями.

Символи та коди операцій

IBM 1401 представляє односимвольні операції. У багатьох випадках, особливо для більш загальних інструкцій, символи були такими: A - додати (від add), B - відгалужитись (від branch), S - відняти (від subtract), та інші. Символи можна побачити в таблиці:

BCD символи	Print-A	Print-H	карта	BCD w/o M	Операції	Визначення та примітки
Blank				C
.	.	.	12-3-8	BA8 21	Halt
¤	¤	)	12-4-8	CBA84	Clear Word Mark	Ромб
[			12-5-8	BA84 1
<			12-6-8	BA842		Менше
			12-7-8	CBA8421		Мітка групи
&	&	+	12	CBA
$	$	$	11-3-8	CB 8 21
*	*	*	11-4-8	B 84
]			11-5-8	CB 84 1
;			11-6-8	CB 842
Δ			11-7-8	B 8421		Дельталі (Зміна режиму)
-	-	-	11	B
/	/	/	0-1	C A   1	Clear Storage
,	,	,	0-3-8	C A8 21	Set Word Mark
%	%	(	0-4-8	A84	Divide	Спеціальна функція
ˠ			0-5-8	C A84 1		слово Separator
\			0-6-8	C A842		Лівий
⧻			0-7-8	A8421		Стрічка сегмента
ƀ	‡	‡	N/A 0	A		Не може бути зчитана з карти без без наявності RPQ, читається як 8-2
#	#	=	3-8	8 21	Modify Address	потрібно більш 4000 символів пам'яті
@	@	'	4-8	C  84	Multiply	Спеціальна функція
:			5-8	84 1
>			6-8	842		Більше
√			7-8	C  8421		Tape Mark
?	&	&	12-0	CBA8 2	Zero and Add	плюс Нуль
A	A	A	12-1	BA   1	Add
B	B	B	12-2	BA  2	Branch or Branch on Indicator
C	C	C	12-3	CBA  21	Compare
D	D	D	12-4	BA 4	Move Numerical	Біти
E	E	E	12-5	CBA 4 1	Move Characters and Edit
F	F	F	12-6	CBA 42	Control Carriage	Принтер
G	G	G	12-7	BA 421
H	H	H	12-8	BA8	Store B-Address Register	спеціальна функція
I	I	I	12-9	CBA8  1
!	-	-	11-0	B 8 2	Zero and Subtract	мінус Нуль
J	J	J	11-1	CB    1
K	K	K	11-2	CB   2	Select Stacker and other device controls
L	L	L	11-3	B   21	Load Characters to Word Mark
M	M	M	11-4	CB  4	Move Characters to Word Mark
N	N	N	11-5	B  4 1	No Operation
O	O	O	11-6	B  42
P	P	P	11-7	CB  421	Move Characters to Record or Group Mark	Спеціальна функція
Q	Q	Q	11-8	CB 8	Store A-Address Register	Спеціальна функція
R	R	R	11-9	B 8  1
‡	‡	‡	0-2-8	A8 2		Record Mark
S	S	S	0-2	C A  2	Subtract
T	T	T	0-3	A  21	Translate	1460
U	U	U	0-4	C A 4	Control Unit	Лента
V	V	V	0-5	A 4 1	Branch if Word Mark and/or Zone
W	W	W	0-6	A 42	Branch if Bit Equal	Спеціальна функція
X	X	X	0-7	C A 421	Move and Insert Zeros	Спеціальна функція
Y	Y	Y	0-8	C A8	Move Zone	Лента
Z	Z	Z	0-9	A8  1	Move Characters and Suppress Zeros
0	0	0	0	C  8 2
1	1	1	1	1	Read a Card
2	2	2	2	2	Write a Line
3	3	3	3	C    21	Write and Read
4	4	4	4	4	Punch a Card
5	5	5	5	C   4 1	Read and Punch
6	6	6	6	C   42	Write and Punch
7	7	7	7	421	Write, Read, and Punch
8	8	8	8	8	Start Read Feed	Спеціальна функція
9	9	9	9	C  8  1	Start Punch Feed	Спеціальна функція

Модифікатори символів за допомоги B-інструкції

BCD Символ	Блок	Призначення
Blank	1401	знака необхідності в наступному символі
1	1009	умови
	1011	операції символу повернення
	1011	читач парності індикатор
	1231	автоматичний вибір
	1285	помилка
	1412	контроль перевірки індикатора
	1418	пізнє читання
	1419	документ для читання
	1428	пізно прочитати або змінити режим пізнього читання
	1445	помилка принтера
	7340	незвичайний кінець
	7740	передача до набору з ненормальним станом
	DDC	помилка передачі
2	1009	буфер доступний
	1011	перфоратор готорвий
	1011	читач готовий
	1231	повний буфер
	1285	кінець рядка
	1412	сигнал читача
	1418	готові брати участь
	1419	документ зчитує (PDS 4)
	1428	готові брати участь
	7340	hypertape нормальний кінець
	7740	передача завершена успішно
	DDC	передача закінчилася через GMWM
3	1009	відбулася безпомилкова передача
	1011	перфоратор не готовий до прийому даних
	1231	готовий читати
	1285	читач транспортує
	1412	зчитування, перевірте індикатор
	1418	документ для зчитування
	1419	діє поле
	1428	документ після зчитування
	7340	блок управління 7641 зайнятий
	7740	отримати запит
	DDC	запит на читання
4	1009	поганий індикатор
	1011	перфоратор не готовий читати
	1231	порожній буфер
	1285	помічена лінія
	1412	сума поле індикатора
	1419	процес управління
	7340	hypertape увага
	7740	7740 увага
	DDC	записи
5	1009	підтвердження коду помилки
	1011	перфоратор затягнутий
	1231	помилка читання або перевитрата
	1285	інформація про заголовок
	1412	індикатор на процес контролю
	1418	кінцевий документ
	1419	рахунковий номер
	1428	кінцевий документ
	1445	принтер зайнятий
6	1009	потрібна увага до програма
	1011	перфораторна котушка повна
	1231	прапорець синхронізації
	1285	готовий прочитати рядок
	1412	номер індикатора
	1418	символ в рядку
	1419	поле транзитного номера
	1428	символ в рядку
	1445	каретка зайнята
	DDC	написати до процесу
7	1009	кінець повідомлення
	1285	читач готовий
	1412	транзитний номер індикатора
	1418	порожній транспорт (кінець файлу)
	1419	поле серійного номера
	1428	порожній транспорт (кінець файлу)
	1445	канал каретки 9
	DDC	читати прогрес
8	1009	кінець файлу
	1285	кінець файлу
	1412	перевірка індикатора
	1418	готовий читати
	1419	автовибір
	1428	готовий читати
	1448	канал 12 каретки
	DDC	система зупинена
9	1403	канал стрічки каретки
0	1404	помилка
' or @	1403	канал стрічки каретки
>	1448	кінець блоку
/	1401	невірні порівняння
S	1401	порівняти
T	1401	малі порівняння
U	1401	великі порівняння
V	1301	помилка диска
	1311	помилка диска
	1405	читати чи записувати перевірки на парність
W	1301	неправильна довжина запису
	1311	неправильна довжина запису
	1405	неправильна довжина запису
X	1301	нерівний адреса
	1311	нерівний адреса
	1405	нерівний адреса
Y	1301	стан помилки
	1311	стан помилки
	1405	стан помилки
Z	1401	арифметичне переповнення
‡	1403	помилка принтера
( or %	1401	перевірка процесу
	1440	I/O перевірити та вимкнути
\	1301	доступ зайнятий
	1311	доступ зайнятий
J	1419	I/O-індикатор каналу зайнятий
	TAU	стрічка зайнята
	SIO	послідовне введення-виведення
K	TAU	кінець  запису або мітки стрічки
L	TAU	помилка стрічки
N	1301	непрацездатність
	1311	непрацездатність
	1405	непрацездатність
P	1403	принтер зайнятий
Q	1407	запит
R	1403	каретка зайнята
!	1402	помилка перфоратора
*	1407	запит
+ or &	1442	остання карта
A	1402	остання карта  SS А
B	1401	SS B
	7340	відповідь
C	1401	SS C
D	1401	SS D
E	1401	SS E
	7340	кінець на відповідь
F	1401	SS F
G	1401	SS G
H	1402	читач зайнятий
I	1402	перфоратор зайнятий
?	1402	помилка читача
<	1448	попередження

Програмне забезпечення

Програмне забезпечення IBM для 1401 налічує:

• 1401 Symbolic Programming System assembler.
• Autocoder на магнітну стрічку.
• Autocoder на диску.
• COBOL
• FARGO
• FORTRAN II (потребує память в 8000 символов).
• FORTRAN IV (потребує память в 12000 символов).
• RPG (потребує память в 4000 символов).

Цікаві факти

У жовтні 2006 року ісландський авангардний музикант Йоганн Йоганссон випустив альбом IBM 1401. Для запису альбому, Йоганн переписав його на шістдесят частин струнного оркестра.

Концепція заснована на роботі, виконаної в 1964 році його батьком, Йоганном Гуннарссоном (головний інженер з експлуатації одного з перших комп'ютерів країни) та Еліас Давісон (один з перших програмістів у країні).

Відео

• Презентація комп'ютера IBM 1401 французькою мовою з англійськими субтитрами [ 2 грудня 2016 у Wayback Machine.] YouTube April 20, 2014

Див. також

• IBM
• IBM PC
• Перші комп'ютери
• IBM Watson

Примітки

1. . www-03.ibm.com (амер.). 23 січня 2003. Архів оригіналу за 2 липня 2012. Процитовано 28 квітня 2017. 
2. Murray, Charles J. (18 січня 1997). The Supermen: The Story of Seymour Cray and the Technical Wizards Behind the Supercomputer (English) (вид. 1 edition). Wiley. ISBN 9780471048855. 
3. . www.historyofpia.com. Архів оригіналу за 10 травня 2017. Процитовано 28 квітня 2017. 
4. . www.columbia.edu. Архів оригіналу за 24 березня 2017. Процитовано 28 квітня 2017. 
5. rthelen (18 грудня 2008). . Архів оригіналу за 18 серпня 2017. Процитовано 28 квітня 2017.