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IBM 704

出典しゅってん: フリー百科ひゃっか事典じてん『ウィキペディア（Wikipedia）』
NACA の IBM 704 (1957)
IBM 704。IBM 727 磁気じきテープ装置そうちと IBM 780 CRTディスプレイが見みえる。(Image courtesy of LLNL.)
レオナルド・ダ・ヴィンチ記念きねん国立こくりつ科学かがく技術ぎじゅつ博物館はくぶつかん(ミラノ)のIBM 704

IBM 704[1]は、IBMが1954年ねん4月がつに発表はっぴょうした、浮動ふどう小数点しょうすうてん数すう演算えんざんハードウェアを搭載とうさいした初はつの量産りょうさん型がたコンピュータである[2]。

IBM 704 Manual of operation (下記かき外部がいぶリンク参照さんしょう)にはこう記しるされている[3]。

タイプ704電子でんしデータ処理しょり機きは大だい規模きぼで高速こうそくな電子でんし計算けいさん機きであり、シングルアドレス型がたの内蔵ないぞうプログラムによって制御せいぎょされる。

このように、当時とうじの704は「かなり複雑ふくざつな数学すうがくを扱あつかえる唯一ゆいいつのコンピュータ」と見みなされていた[4]。IBM 704は、アーキテクチャと実装じっそうの面めんで、以前いぜんのIBM 701よりも大幅おおはばに改良かいりょうされていた。701と同様どうように、704は真空しんくう管かん論理ろんり回路かいろと36ビットのバイナリワードを使用しようした。

701からの変更へんこう点てんとしては、ウィリアムス管かんの代かわりに磁気じきコアメモリを使用しようしたこと、浮動ふどう小数点しょうすうてん演算えんざん命令めいれい、15ビットアドレス指定してい、3つのインデックスレジスタの追加ついかなどが含ふくまれている。これらの新しん機能きのうをサポートするために、命令めいれいは完全かんぜんな36ビットワードに拡張かくちょうされた。701と互換ごかん性せいのない新あたらしい命令めいれいセットは、その後ごのIBM 700/7000 シリーズの科学かがく技術ぎじゅつ計算けいさん系けいコンピュータの基本きほんとなった。

IBMは、704は毎秒まいびょう40,000個この命令めいれいを実行じっこうでき、1秒間びょうかんに最大さいだい12,000個この浮動ふどう小数点しょうすうてん加算かさんを実行じっこうできるとした[2]。IBMは、1955年ねんから1960年ねんまでに123台だいの704システムを販売はんばいした[5]。

歴史れきし的てきなできごと

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プログラミング言語げんごFORTRAN[6]とLISP[7]は704のために最初さいしょに開発かいはつされた。後のちにSHARE (英語えいご版ばん) がSHARE Assembly Programとして配布はいふしたSAP assembler-Symbolic Assembly Programと同様どうようである。

最初さいしょのコンピュータ音楽おんがくプログラムであるMUSIC-Iは、マックス・マシューズによってIBM 704で開発かいはつされた。

1961–1962年ねん、物理ぶつり学者がくしゃ John Larry Kelly, Jr と Carol C. Lochbaum はベル研究所けんきゅうじょで IBM 704 を使用しようして音声おんせい合成ごうせいを行おこなった。[8] これはKelly–Lochbaumモデルと呼よばれる、ソフトウェア上じょうでデジタル化かされた「声こえ道どうアナログ・モデル」（声こえ道どうを断だん面積めんせきの変かわる複数ふくすうの音響おんきょう管かん(acoustic tube)で表現ひょうげんし進行しんこう波はを計算けいさんする導しるべ波なみ管かんモデル＝初期しょきのWaveguideシンセシス （物理ぶつりモデル音源おんげん））で、[9] 1961年ねんに歌うた（デイジー・ベル）も歌うたわせている（伴奏ばんそうにマックス・マシューズのプログラムを使用しよう）。[10][11]このデモンストレーションをアーサー・C・クラークが実際じっさいに聴きき[12]、『2001年ねん宇宙うちゅうの旅たび』でHAL 9000が同おなじ歌かを歌うたうクライマックスのシーンが生うまれた[13]。

MITの数学すうがく講師こうしであるエド・ソープは、彼かれのブラックジャックのゲーム理論りろんを発展はってんさせながら、勝かつ確かく率りつを調査ちょうさするための研究けんきゅうの道具どうぐとして IBM 704 を使用しようした[14][15]。彼かれはFORTRANを使つかって研究けんきゅうモデルの方程式ほうていしきを定式ていしき化かした。

MIT計算けいさんセンターのIBM 704は、1957年ねん秋あきに、スミソニアン天体てんたい物理ぶつり観測かんそく所しょの Operation Moonwatch の公式こうしきトラッカーとして使用しようされた。IBMは、スミソニアン天体てんたい物理ぶつり観測かんそく所しょの科学かがく者しゃや数学すうがく者しゃが衛星えいせい軌道きどうの計算けいさんを行おこなうのを支援しえんするために、4人にんのスタッフ科学かがく者しゃを派遣はけんした。

ロスアラモス国立こくりつ研究所けんきゅうじょ(LASL)は、バッチ処理しょりを可能かのうにするSLAMと名付なづけられた初期しょきのモニター (英語えいご版ばん) を開発かいはつした[16]。

1959年ねん3月がつ12日にち、IBM 704は、日本にっぽんの気象庁きしょうちょうで数値すうち予報よほうの導入どうにゅうに初はじめて用もちいられたコンピューターとなった[17]。数値すうち予報よほうとは、解析かいせきする大気たいきの領域りょういきを有限ゆうげん個この格子こうし点てんに分解ぶんかいし、それぞれの格子こうし点てんに初期しょき値ちを与あたえて、大気たいきの状態じょうたいを表あらわす微分びぶん方程式ほうていしきを数値すうち的てきに解とく方法ほうほうで、膨大ぼうだいな繰くり返かえし計算けいさんを必要ひつようとする。そのため、計算けいさん機きの構造こうぞう上じょう、繰くり返かえし計算けいさんに便利べんりな仕組しくみを多おおく持もつIBM 704が選定せんていされた。

レジスタ

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IBM 704の真空しんくう管かん回路かいろモジュール

IBM 704 の持もつレジスタは次つぎの通とおりである。

  • アキュムレータ×1、38ビット
  • 積せき・商しょうレジスタ×1、36ビット
  • デクリメントレジスタ×3、15ビット

デクリメントレジスタとはインデックスレジスタであり、ベースアドレスからその値ねを引ひいて実効じっこうアドレスとするため、このように呼よばれた。1命令めいれいで3つのデクリメントレジスタ全すべてを関与かんよさせることもできる。命令めいれいにある3ビットのタグフィールドは各かくビットがそれぞれデクリメントレジスタに対応たいおうしているので、複数ふくすうをONにすれば複数ふくすうのデクリメントレジスタをアドレス計算けいさんに使用しようできる。しかし、複数ふくすうのインデックス・レジスタが選択せんたくされた場合ばあい、デクリメントが行おこなわれる前まえに、それらの内容ないようは加算かさんされるのではなく、一緒いっしょに加算かさんされる。この動作どうさは、IBM 709やIBM 7090などの後のちの科学かがくアーキテクチャのマシンでは、IBM 7094まで続つづいた。1962年ねんに導入どうにゅうされたIBM 7094では、インデックス・レジスタの数かずを7つに増ふやし、一いち度どに1つだけ選択せんたくされた。またはIBM 7094の互換ごかんモードで利用りよう可能かのうなように残のこされた[18]。

命令めいれい形式けいしきとデータ形式けいしき

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命令めいれい形式けいしきにはタイプAとタイプBの2種類しゅるいがある[19]。ほとんどの命令めいれいはタイプB形式けいしきである。

タイプAの命令めいれい形式けいしきは、「プレフィックス」3ビット、「デクリメント」15ビット、「タグ」3ビット、「アドレス」15ビットから構成こうせいされる。プレフィックス部ぶは命令めいれいの種類しゅるいを指定していする。デクリメント部ぶは命令めいれい結果けっかを修飾しゅうしょくする即値そくちを格納かくのうするか、命令めいれいの種類しゅるい指定していに使つかわれる。タグ部ぶはデクリメントレジスタを指定していし、指定していされたインデックスレジスタの内容ないようがアドレスから引ひかれて実効じっこうアドレスとなる。アドレス部ぶはアドレスか即値そくちオペランドを格納かくのうしている。タグフィールドで指定していしたデクリメントレジスタの内容ないように基もとづいて条件じょうけん分岐ぶんきする命令めいれいもある。プレフィックスの2ビット目めと3ビット目めが共ともにゼロの場合ばあい、タイプBと判断はんだんされるため、タイプAの命令めいれいは6種類しゅるいしかない。しかもSTRという命令めいれい（バイナリで101）は IBM 709 で初はじめて実装じっそうされており、704 では5種類しゅるいのタイプA命令めいれいしかなかった。

タイプBの命令めいれい形式けいしきは、12ビットの命令めいれいコード（うち2ビット目めと3ビット目めは常つねにゼロ）、2ビットのフラグフィールド、4ビットの未み使用しようフィールド、3ビットのタグフィールド、15ビットのアドレスフィールドから構成こうせいされる。

命令めいれいセットは、データ形式けいしきをタイプA命令めいれいと同おなじフィールド (接頭せっとう辞やめ、デクリメント、タグ、アドレス) に暗黙あんもくのうちに細分さいぶん化かしている。Store Tag命令めいれいはIBM 704には実装じっそうされていなかったが、ワードの残のこりの部分ぶぶんを変更へんこうすることなく、データワード内ないのこれらのフィールドをそれぞれ変更へんこうする命令めいれいが存在そんざいした。

LISPの最初さいしょの実装じっそうでは、アドレスとデクリメントフィールドをCONSセルの実装じっそうに使用しようし、リンクされたリストの先頭せんとうと末尾まつびをそれぞれ格納かくのうしている。LISPの原始げんし関数かんすう CAR と CDR はそれぞれ「Contents of Address part of Register number」と「Contents of Decrement part of Register number」のフィールドに由来ゆらいする[20]。

「contents of address register」と「contents of decrement register」の略りゃくとされることもあるが、IBM 704 にはユーザーがアクセスできるアドレスレジスタは存在そんざいしない。

メモリと周辺しゅうへん機器きき

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IBM 704には、IBM 711（英語えいご版ばん）パンチカードリーダー1台だい、IBM 716（英語えいご版ばん）アルファベットプリンタ1台だい、721パンチカードレコーダー1台だい、IBM 727磁気じきテープユニット5台だいと753テープコントロールユニット1台だい、733磁気じきドラムリーダー＆レコーダー1台だい、および737磁気じきコアストレージユニット1台だいの制御せいぎょ装置そうちが含ふくまれている。重量じゅうりょうは約やく19,466ポンド(9.7ショートトン、8.8トン)[21][22]。

704本体ほんたいには、36個この制御せいぎょスイッチやボタン、36個このデータ入力にゅうりょくスイッチ (レジスタ内ないの各かくビットに対応たいおう) を備そなえた制御せいぎょコンソールが付属ふぞくしていた。この制御せいぎょコンソールでは、基本きほん的てきにはスイッチを使つかってレジスタのバイナリ値ちを設定せっていし、現代げんだいのLEDによく似にた小ちいさなネオン管かんのパターンで表示ひょうじされるレジスタのバイナリ状態じょうたいを表示ひょうじすることだけができる。コンピュータとの人間にんげんの対話たいわでは、プログラムはコンソールではなく、最初さいしょにパンチングカードに入力にゅうりょくされ、人間にんげんが読よめる出力しゅつりょくはプリンタに送おくられる。

IBM 740（英語えいご版ばん）陰極線管いんきょくせんかん出力しゅつりょくレコーダーも利用りよう可能かのうで、人間にんげんが見みるために20秒びょうという非常ひじょうに長ながい蛍光けいこう体たい持続じぞく時間じかんを備そなえた21インチのベクターディスプレイで、7インチディスプレイは大型おおがたディスプレイと同おなじ信号しんごうを受信じゅしんするが、付属ふぞくのカメラで撮影さつえいするように設計せっけいされた蛍光けいこう体たいの輝度きどが急速きゅうそくに減衰げんすいするよう設計せっけいされたため高速こうそくであった[23]。

737磁気じきコア記憶きおく装置そうちは、RAMとして4,096個この36ビットワード (18,432バイト相当そうとう) を搭載とうさいしている[24]。727磁気じきテープユニットは、1リールあたり500万まん文字もじ以上いじょうの6ビット文字もじを記録きろくした。

参照さんしょう項目こうもく

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脚注きゃくちゅう

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[脚注きゃくちゅうの使つかい方かた]
  1. ^ 704 photos from IBM
  2. ^ a b “704 Data Processing System”. IBM Archives - Exhibits - IBM Mainframes - Mainframes reference room - Mainframes product profiles. IBM (23 January 2003). 2016年ねん8月がつ18日にち閲覧えつらん。
  3. ^ “IBM Electronic Data-Processing Machines TYPE 704”. IBM 704 Manual of Operation. International Business Machines Corporation (1955年ねん). 2017年ねん12月28日にち閲覧えつらん。
  4. ^ “Assemblers were once people: My aunt did it for NASA”. Software - Developer. The Register (26 Feb 2015). 2016年ねん8月がつ18日にち閲覧えつらん。
  5. ^ “History of IBM Timeline”. IBM (23 January 2003). 2019年ねん7月がつ4日にち閲覧えつらん。
  6. ^ “History of FORTRAN and FORTRAN II — Software Preservation Group”. www.softwarepreservation.org. 2020年ねん9月がつ19日にち閲覧えつらん。
  7. ^ “LISP prehistory - Summer 1956 through Summer 1958.”. www-formal.stanford.edu. 2020年ねん9月がつ19日にち閲覧えつらん。
  8. ^ Kelly, John L.; Lochbaum, Carol (1962), “Speech synthesis”, Proceedings of the Speech Communications Seminar, paper F7 (Stockholm, Speech Transmission Laboratory, Royal Institute of Technology) 
  9. ^ Smith III, Julius O. (2010), “Singing Kelly-Lochbaum Vocal Tract”, Physical Audio Signal Processing, ISBN 978-0-9745607-2-4, https://ccrma.stanford.edu/~jos/pasp/Singing_Kelly_Lochbaum_Vocal_Tract.html 
  10. ^ 14. "Daisy Bell (Bicycle Built for Two)," Max Mathews (1961), “National Recording Registry Adds 25”, The Library Today (Library of Congress), (June 23, 2010), http://www.loc.gov/today/pr/2010/10-116.html, "This recording, made at Bell Laboratories on an IBM 704 mainframe computer, is the earliest known recording of a computer-synthesized voice singing a song. The recording was created by John L. Kelly, Jr., and featured musical accompaniment written by Max Mathews." 
  11. ^ 1961年ねんデイジー・ベルを歌うたった最初さいしょのコンピュータをIBM 7094とする文献ぶんけんもあるが、IBM 7094 の初はつ設置せっちは1962年ねん9月がつとされており時期じき的てきに合あわない。
  12. ^ “Arthur C. Clarke online Biography”. 2007年ねん11月15日にち時点じてんのオリジナルよりアーカイブ。2022年ねん12月27日にち閲覧えつらん。
  13. ^ “Bell Labs: Where "HAL" First Spoke”. 2013年ねん5月がつ30日にち時点じてんのオリジナルよりアーカイブ。2022年ねん12月27日にち閲覧えつらん。
  14. ^ ディスカバリーチャンネルのドキュメンタリーでのEd ThorpとVivian Thorpのインタビュー
  15. ^ The Tech (MIT) "Thorpe, 704 Beat Blackjack" Vol. 81 No. I Cambridge, Mass., Friday, February 10, 1961
  16. ^ Kaisler, Stephen H. (Nov 2018). First Generation Mainframes: The IBM 700 Series. Cambridge Scholars Publishing. p. 69. ISBN 978-1-5275-0650-3. https://books.google.com/books?id=B9l9DwAAQBAJ&pg=PA69 Apr 25, 2019閲覧えつらん。 
  17. ^ 朝日新聞あさひしんぶん
  18. ^ IBM 7094 Principles of Operation, IBM Systems Reference Library (fifth ed.), IBM, (1962), p. 8, A22-6703-4, http://bitsavers.trailing-edge.com/pdf/ibm/7094/A22-6703-4_7094_PoO_Oct66.pdf 
  19. ^ John Savard. From the IBM 704 to the IBM 7094. http://www.quadibloc.com/comp/cp0309.htm 2009年ねん11月15日にち閲覧えつらん。. 
  20. ^ John McCarthy. Recursive Functions of Symbolic Expressions and Their Computation by Machine, Part I. http://www-formal.stanford.edu/jmc/recursive.html 2009年ねん2月がつ14日にち閲覧えつらん。. 
  21. ^ Weik, Martin H. (December 1955). “IBM-704”. ed-thelen.org. 2020年ねん9月がつ19日にち閲覧えつらん。
  22. ^ Weik, Martin H. (March 1961). “IBM 704”. ed-thelen.org. 2020年ねん9月がつ19日にち閲覧えつらん。
  23. ^ “IBM Archives: 704 Cathode Ray Tube Output Recorder” (23 January 2003). 10 December 2012閲覧えつらん。
  24. ^ “IBM Archives: IBM 737 Magnetic core storage unit” (23 January 2003). 10 December 2012閲覧えつらん。

参考さんこう文献ぶんけん

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  • Charles J. Bashe, Lyle R. Johnson, John H. Palmer, Emerson W. Pugh, IBM's Early Computers (MIT Press, Cambridge, 1986年ねん)
  • Steven Levy, Hackers: Heroes of the Computer Revolution
  • IBM Type 704 Manual of operation, Form 24-66661-1, IBM, 1956

外部がいぶリンク

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IBMのコンピュータ
1960年代ねんだい以前いぜん
スパコン
メインフレーム
ミッドレンジ
UNIXサーバー
x86サーバー
ブレードサーバー
PureSystems
デスクトップPC
（企業きぎょう向むけ）
デスクトップPC
（消費しょうひ者しゃ向むけ）
ノートPC
特殊とくしゅ目的もくてき
関連かんれん項目こうもく
  • 現行げんこうとベースが別べつ系統けいとうのシリーズは斜体しゃたい
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