Ferranti Argus

Argus firmy Ferranti były linią przemysłowych komputerów sterujących oferowanych od lat 60. do 80. XX wieku. Pierwotnie zaprojektowany do zadań wojskowych, przepakowany Argus był pierwszym komputerem cyfrowym używanym do bezpośredniego sterowania całą fabryką. Były szeroko stosowane w różnych rolach w Europie, szczególnie w Wielkiej Brytanii, gdzie niewielka ich liczba nadal służy jako systemy monitorowania i kontroli reaktorów jądrowych .

Oryginalna seria

Niebieski wysłannik, komputer z aparatem słuchowym

Pierwotna koncepcja komputera została opracowana w ramach projektu rakietowego Blue Envoy . Był to system rakiet ziemia-powietrze bardzo dalekiego zasięgu , o zasięgu rzędu 200 mil (320 km). Aby osiągnąć te odległości, pocisk został „podniesiony” podczas startu po prawie pionowej trajektorii, dzięki czemu spędził więcej czasu lecąc w rozrzedzonym powietrzu na dużej wysokości. Po osiągnięciu dużej wysokości przewracał się i zaczynał śledzić cel. Podczas początkowego pionowego wznoszenia radar pocisku nie byłby w stanie zobaczyć celu, więc w tym okresie był kierowany z ziemi.

Argus zaczął jako system do odczytywania danych radarowych, obliczania wymaganej trajektorii i wysyłania ich do pocisku w locie. System miał nie tylko opracowywać trajektorię, ale także bezpośrednio sterować powierzchniami sterowymi pocisku, a tym samym dysponować kompletnym systemem sprzężenia zwrotnego sterowania. Rozwój został przeprowadzony przez Maurice'a Gribble'a w dziale automatyki Ferranti w Wythenshawe , począwszy od 1956 roku. System wykorzystywał nowe tranzystory OC71 firmy Mullard , pierwotnie zaprojektowane do użytku w aparatach słuchowych . Można je było uruchomić tylko z niską prędkością 25 kHz, ale to wystarczyło do wykonania zadania.

Blue Envoy został odwołany w 1957 roku w ramach szeroko zakrojonej Białej Księgi Obrony z 1957 roku . Ferranti postanowił kontynuować rozwój komputera do innych zastosowań. Podczas wizyty księcia Filipa, księcia Edynburga w listopadzie 1957 r., stworzyli system z reflektorem samochodowym podłączonym do uchwytu, który można było przesuwać ręcznie, aby świecił w dowolnym miejscu na ścianie, podczas gdy komputer próbował przesunąć drugi reflektor do położenia w tym samym miejscu na ścianie.

Prototyp Argusa

Ferranti kontynuował rozwój systemu iw 1958 roku ukończyli prototyp produktu komercyjnego, który po raz pierwszy pokazali publicznie w Olympii w listopadzie. Ta maszyna wykorzystywała nowe obwody, które działały ze znacznie większą częstotliwością 500 kHz. Nazwa „Argus” (od greckiego boga o tym imieniu) została nadana w następnym roku, zgodnie z tradycją Ferranti polegającą na używaniu greckich nazw dla ich komputerów. Wybrali Argusa, ponieważ był to wszechwidzący bóg, odpowiedni dla maszyny, której zadaniem byłoby kontrolowanie złożonych systemów.

Nowy system miał wiele różnic w stosunku do aparatu słuchowego. Wśród nich było wprowadzenie przerwań , aby lepiej obsługiwać synchronizację różnych zdarzeń. Wcześniejsza maszyna była tak wolna, że ​​tego rodzaju problemy rozwiązywano po prostu przez sprawdzanie każdego fizycznego wejścia w pętli, ale przy znacznie szybszym działaniu nowego projektu nie było to już odpowiednie, ponieważ większość testów nie wykazała żadnych zmian, a tym samym być zmarnowanym. Tego rodzaju zadania były teraz kontrolowane przez przerwania, więc urządzenie mogło wskazywać, kiedy jego dane są gotowe do przetworzenia. System dodał pamięć rdzeniową do tymczasowego przechowywania, zastępując przerzutniki z wcześniejszego systemu oraz wtyczkę do programowania.

Pierwsza dostawa miałaby trafić do Imperial Chemical Industries (ICI) w celu zastosowania jako system sterowania dla zakładu sody kalcynowanej / amoniaku ICI w Fleetwood . Porozumienie osiągnięto w marcu 1960 r., a maszynę zainstalowano w kwietniu/maju 1962 r. Była to pierwsza duża fabryka sterowana bezpośrednio przez komputer cyfrowy. Potem nastąpiła inna sprzedaż europejska.

Obwód Argus był oparty na tranzystorach germanowych z napięciem 0 i -6 woltów reprezentującymi odpowiednio binarne 1 i 0. Komputer był oparty na 12-bitowej długości słowa z 24-bitowymi instrukcjami. Arytmetyka była obsługiwana w dwóch równoległych 6-bitowych jednostkach ALU pracujących z częstotliwością 500 kHz. Dodatki w ALU zajmowały 12 µs, ale dodanie czasu dostępu do pamięci oznaczało, że proste instrukcje trwały około 20 µs. Zapewniono również operacje arytmetyczne o podwójnej długości (24-bitowe). Pamięć danych była dostarczana w 12-bitowym, 4096 słów, rdzeniowym magazynie pamięci, podczas gdy do 64 słów instrukcji było przechowywanych w oddzielnej tacy z wtyczką , następnie 8 tacek w pudełku i 4 pudełka w stojaku, dające 2048 linii programu, przy użyciu ferrytu kołki wpuszczone w otwory, aby utworzyć „1”. Kody operacyjne miały 6 bitów, rejestry 3 bity, rejestr indeksu (modyfikator) 2 bity, a adres danych 13 bitów.

Bloodhound Mark II

Wkrótce po odwołaniu Blue Envoy w 1957 r., nadzwyczajne spotkanie między głównymi wykonawcami, Ferranti i Bristol Aerospace , doprowadziło do pomysłu połączenia komponentów Blue Envoy z istniejącym Bristol Bloodhound , aby stworzyć znacznie bardziej wydajny projekt. W ten sposób powstał Bloodhound Mark II, z grubsza podwajający zasięg do około 75 mil (121 km) i wykorzystujący nowe systemy radarowe z Envoy, które pozwoliły pociskowi śledzić cele znacznie bliżej ziemi, a jednocześnie były znacznie bardziej odporne na zagłuszanie radaru.

W przeciwieństwie do Blue Envoy, Bloodhound miał widzieć cel przez cały atak. Naprowadzanie polegało na półaktywnym naprowadzaniu radarowym , z radarem oświetlającym oświetlającym cele i odbiornikiem w pocisku wykorzystującym odbity sygnał do śledzenia. Aby to zadziałało, iluminator musiał być skierowany na cel za pomocą informacji z oddzielnego taktycznego radaru kontrolnego , a odbiornik w nosie pocisku musiał być skierowany na cel. Iluminator i pociski niekoniecznie musiałyby znajdować się blisko siebie, co komplikowałoby obliczenia. Ponadto odbiornik musiał odfiltrować sygnały, które nie mieściły się w oczekiwanym z przesunięciem Dopplera , więc komputer musiał również obliczyć oczekiwane przesunięcie częstotliwości, aby ustawić filtry odbiornika.

Wymagana dokładność obliczeń przekraczała możliwości małych komputerów wojskowych używanych do tej pory. Eksperymentalny system Dereka Whiteheada wykorzystujący komputer cyfrowy był w stanie z łatwością wykonać obliczenia. Zasugerował umieszczenie komputerów w Orange Yeoman jako centrów obliczeniowych, które dostarczałyby te informacje do baterii rakiet.

Whitehead był przyjacielem Gribble'a i był świadomy jego pracy nad małym komputerem, i po raz pierwszy poruszył tę kwestię jesienią 1959 roku. Kiedy zapadła decyzja o przejściu na komputer cyfrowy, wszystkie drugorzędne zadania zostały przekazane maszyna. Obejmowało to wszystko, od testów konserwacyjnych, przez kontrolę wystrzeliwania pocisków, po obliczenie „punktów zerowych” Dopplera, w których można by oczekiwać, że sygnał spadnie do zera, gdy cel przecina radar pod kątem prostym.

Argusa 200 i 100

Po oryginalnym projekcie w 1963 roku pojawił się pojedynczy ALU Argus 100 , który kosztował około 20 000 funtów (równowartość około 430 000 funtów w 2020 roku). W przeciwieństwie do oryginału, Argus 100 wykorzystywał płaski 24-bitowy schemat adresowania z danymi i kodem przechowywanymi w jednej pamięci. Mniejszy 5-bitowy kod operacji został użyty w celu uproszczenia podstawowej logiki i uzyskania bitu adresu. Pojedyncza jednostka ALU i inne zmiany spowodowały, że podstawowy czas działania wyniósł 72 μs. Jednym z godnych uwagi zastosowań Argusa 100 było sterowanie Jodrell Bank Mark II w 1964 roku. Wraz z wydaniem 100-tych, oryginalny projekt został z mocą wsteczną przemianowany na Argus 200 .

Model Argus 200 miał ostatecznie sprzedać 63 maszyny, a 100 14.

Argus 300

Projekt Argusa 300 rozpoczęto w 1963 r., a pierwszą dostawę w 1965 r. Była to znacznie szybsza maszyna z jednostką arytmetyczną o całkowicie równoległej architekturze , w przeciwieństwie do wcześniejszych i znacznie wolniejszych jednostek szeregowych. Jego zestaw instrukcji był jednak w pełni kompatybilny z Argus 100. 300 odniósł duży sukces i był używany przez całe lata 60. w różnych rolach przemysłowych.

Wariantem 300 był Argus 350 , który pozwalał na zewnętrzny dostęp do jego rdzenia w celu umożliwienia bezpośredniego dostępu do pamięci . To poprawiło wydajność wejścia/wyjścia , unikając konieczności przenoszenia danych za pomocą kodu działającego na procesorze. Model 350 był używany w różnych symulatorach wojskowych, w tym w Królewskiej Marynarce Wojennej do szkolenia fregat, okrętów podwodnych i helikopterów do zwalczania okrętów podwodnych oraz w Królewskich Siłach Powietrznych do symulatora Bloodhound Mk.II i symulatora lotu Vickers VC10 zbudowanych w Redifon i dostarczonych do RAF Brize Norton w 1967 roku. Modelem użytym w symulatorze VC10 był 3520B, co oznaczało, że miał (20)kSłów pamięci i (B)backing Store. Redifon używał również modelu 350 w symulatorze lotu Air Canada DC9, który został zainstalowany w Montrealu wiosną 1966 roku. Modele 350 zostały dostarczone w latach 1967-1969.

Zamienniki silikonu

Projekt Argusa 400 rozpoczął się w tym samym czasie, co Argus 300. Logicznie rzecz biorąc, 400 był podobny do wcześniejszego 100, wykorzystując szeregowe jednostki ALU. Jednak zawierał całkowicie nowy system elektryczny. Poprzednie maszyny wykorzystywały tranzystory germanowe do tworzenia bramek logicznych. Argus 400 wykorzystywał tranzystory krzemowe w logice NOR zaprojektowanej przez Ferranti Wythenshawe o nazwie MicroNOR II , z bardziej „konwencjonalną” logiką, w której 0 i +4,5 reprezentowały odpowiednio binarne 1 i 0. Jednak reszta świata używała 0 woltów do reprezentowania 0 i + 2,4 (do 5) woltów do reprezentowania 1. Nazywało się to logiką NAND. W rzeczywistości oba są tymi samymi obwodami. Kiedy firma Texas Instruments wypuściła serię układów scalonych „74”, specyfikacja MicroNOR II została zmieniona z 4,5 V na 5 V, aby obie rodziny mogły ze sobą współpracować. Maszyna została zapakowana tak, aby pasowała do standardowego stojaka do transportu lotniczego. Wielowarstwowe płytki drukowane nie były rutynowe w 1963 roku, a Ferranti opracował procesy łączenia płytek i powlekania płytek drukowanych. Biuro rysunkowe musiało nauczyć się projektować tablice wielowarstwowe, które najpierw układano na taśmie, a następnie przenoszono na kliszę. Wejście do produkcji Argusa 400 zajęło około dwóch lat, a pierwsza dostawa miała miejsce w 1966 roku i ważyła ponad 13 kilogramów (29 funtów).

Argus 500

Argus 500 , zaprojektowany około 3 lata później, wykorzystywał arytmetykę równoległą i był znacznie szybszy. Został zaprojektowany do podłączenia do większej 19-calowej ramy montowanej w stojaku, razem z maksymalnie czterema jednostkami przechowywania rdzeni (pamięci). Argus 400 został przepakowany tak, aby był taki sam jak Argus 500, a obie maszyny były kompatybilne z wtyczkami . Argus 400 wykorzystywał 18 małych płytek PCB dla swojego procesora, z których każda była owinięta drutem do płyty montażowej za pomocą 70 miniaturowych owijek. Wyjmowanie karty było uciążliwe. Argus 500 początkowo używał tych samych pakietów, a także owijania drutem, na większych płytach, ale późniejsze wersje wykorzystywały układy scalone typu dual-in-line, które były lutowane płasko na płytce drukowanej i były znacznie łatwiejsze do usunięcia.

Podobnie jak wcześniejsze projekty, 400 i 500 wykorzystywały tę samą 14-bitową przestrzeń adresową i 24-bitowy zestaw instrukcji i były kompatybilne. Model 500 dodał nowe instrukcje, które wykorzystywały również trzy bity akumulatora do indeksowania przesunięcia. Obie maszyny pracowały z podstawowym cyklem zegara 4 MHz, znacznie szybszym niż 500 kHz wcześniejszych maszyn. Oba wykorzystywały pamięć rdzeniową, która była dostępna w dwóch cyklach. Argus 400 wykorzystywał rdzeń 2 μs, podczas gdy Argus 500 miał 2 μs we wcześniejszych maszynach i 1 μs w późniejszych, podwajając wydajność. Różnica między 400 a 500 była podobna do podziału między 100 a 300, ponieważ 500 miał równoległą jednostkę ALU, a 400 był szeregowy. Argus 400 miał czas dodawania (dwie liczby 24-bitowe) 12 μs. Argus 500 (z magazynem 1 μs) potrzebował 3 μs. Dzielenie (najdłuższa instrukcja) trwało 156 μs na Argusie 400, a Argus 500 9 μs. Argus 500 był oczywiście znacznie droższy.

Kompilator języka programowania wysokiego poziomu CORAL 66 dla Argus 500 został opracowany przez Royal Signals and Radar Establishment na zlecenie Ferranti do użytku w projektach sterowania i automatyki przemysłowej.

Typowymi instalacjami Argus 500 były zakłady chemiczne (sterowanie procesami) i elektrownie jądrowe (monitorowanie procesów). Późniejsze zastosowanie dotyczyło instalacji dowodzenia i kontroli policji, z których jedna z bardziej znanych dotyczyła policji Strathclyde w Glasgow. System ten zapewnił pierwsze wizualne wyświetlanie lokalizacji zasobów za pomocą map dostarczonych przez 35-milimetrowe rzutniki slajdów wyświetlane przez otwór w tubie ekranu VDU.

Argus 400 zastąpił 100 w Jodrell Bank w 1971 roku. Była specjalna wersja Argusa 400 stworzona dla sieci rezerwacji miejsc Boadicea dla BOAC . To usunęło funkcje mnożenia i dzielenia, ponieważ wykorzystywały one znaczną liczbę drogich przerzutników JK , a zaoszczędzenie tych 24 i kilku innych komponentów było wówczas opłacalne. Ogólnie rzecz biorąc, 500 okazał się jednym z najlepiej sprzedających się produktów Ferranti i znalazł szczególnie szerokie zastosowanie na platformach wiertniczych podczas otwierania pól Morzu Północnym w latach siedemdziesiątych.

Argusa 600 i 700

Zrywając z przeszłością, kolejne serie maszyn Argus były zupełnie nowymi konstrukcjami i nie były wstecznie kompatybilne. Argus 600 był maszyną 8-bitową, przeznaczoną do użytku przez producentów sprzętu elektrycznego i elektronicznego, którzy wymagali stosunkowo prostego komputera lub programowalnego urządzenia sterującego. Posiadał podstawową pamięć rdzeniową 1024 słów , rozszerzalną w blokach tego samego rozmiaru do maksymalnie 8192 słów. Dla nowej maszyny opracowano prosty mnemoniczny język programowania o nazwie ASSIST, składający się z 17 instrukcji jednoadresowych. Kosztujący około 1700 funtów, kiedy został wprowadzony na rynek w 1970 roku, Argus 600 był wówczas najtańszym komputerem cyfrowym dostępnym w Wielkiej Brytanii. Można go było łączyć bezpośrednio lub za pośrednictwem linii telefonicznych z większymi komputerami, a jego interfejs sprzętowy umożliwiał dodawanie w razie potrzeby modułów z gamy urządzeń peryferyjnych i urządzeń przyłączeniowych firmy Argus.

Po Argusie 600 pojawił się Argus 700 , który wykorzystywał architekturę 16-bitową. Projektowanie 700 rozpoczęto około 1968/9, a seria była nadal produkowana w połowie lat 80., odnosząc międzynarodowy sukces w zastosowaniach przemysłowych i wojskowych. Model 700 nadal działa w kilku brytyjskich elektrowniach jądrowych w 2020 r. w aplikacjach do sterowania i przetwarzania danych. Był również używany jako platforma kontroli produkcji dla firm takich jak Kodak .

Oceny MIPS modelu Argus 700G

Model (pojedynczy procesor)
Około miliona instrukcji na sekundę
Argus 700 GDL 0,7
Argus 700 GL 0,8
Argus 700 GX 2
Argus 700 GZ 4

Argus 700 można skonfigurować w konfiguracjach wieloprocesorowych z pamięcią współdzieloną. Argus 700E był modelem z niższej półki. Argus 700F wykorzystywał pamięć MOS o czasie cyklu 500 ns, zawierającą do 64 000 16-bitowych słów. Argus 700G obsługiwał wirtualną przestrzeń adresową z maksymalnie 256 tysiącami słów pamięci. Argus 700S miał opcję szybszej pamięci bipolarnej 150 ns z niezależnym dostępem dla procesorów wejścia-wyjścia.

Argus 700 odegrał również ważną historyczną rolę w rozwoju sieci komutacji pakietów w Wielkiej Brytanii. Maszyny te były używane przez Ferranti podczas wczesnych eksperymentów na poczcie głównej jako podstawa dla wczesnych routerów . Pod tym względem są one podobne do Interface Message Processors budowanych w USA, aby pełnić podobną rolę podczas rozwoju Internetu .

Ponad 70 procesorów Argus 700G było używanych w systemach sterowania i oprzyrządowania elektrowni jądrowej Torness , która miała znacznie bardziej wyrafinowany system sterowania niż wcześniejsi członkowie floty zaawansowanych reaktorów chłodzonych gazem , w tym bezpośrednie sterowanie cyfrowe (DDC) reaktorów . Kiedy został zainstalowany po raz pierwszy, był to prawdopodobnie najbardziej wyrafinowany i złożony skomputeryzowany system sterowania dla elektrowni jądrowej na świecie; system został zaimplementowany przy użyciu języka programowania wysokiego poziomu CORAL . Każdy reaktor w stacji z podwójnym reaktorem miał 10 wejściowych komputerów multipleksujących, 11 dwuprocesorowych komputerów sterujących i trzyprocesorowy komputer nadzorczy z rezerwowym zapasem.

M700

Seria komputerów M700 została oparta na architekturze i zestawie instrukcji serii komputerów Ferranti Argus 700. Zarówno komputery M700, jak i komputery Argus 700 mają wspólny ogólny zestaw instrukcji. Jednak poszczególne modele niekoniecznie implementują pełny zestaw instrukcji. M700 obejmował szereg komputerów, które były oparte na tych samych funkcjach architektonicznych i zestawie instrukcji, zapewniając wysoki poziom kompatybilności i wymienności w zakresie sprzętu i oprogramowania. W tych granicach istniały różne implementacje od więcej niż jednego producenta, aby odzwierciedlić określone wymagania handlowe i aplikacyjne.

Notatki

Cytaty

Bibliografia

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ferranti_Argus&oldid=1141151194 ”