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] 。
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。
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 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。
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。
^ 704 photos from IBM
^ 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 。
^ “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 。
^ “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 。
^ “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 。
^ “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 。
^ “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 。
^
Kelly, John L.; Lochbaum, Carol (1962), “Speech synthesis”, Proceedings of the Speech Communications Seminar, paper F7 (Stockholm, Speech Transmission Laboratory, Royal Institute of Technology)
^
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
^
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. "
^
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。
^ “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 。
^ “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 。
^ 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
^ The Tech (MIT) "Thorpe, 704 Beat Blackjack" Vol. 81 No. I Cambridge, Mass., Friday, February 10, 1961
^ 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 。
^ 朝日新聞 あさひしんぶん
^ 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
^ 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 。 .
^ 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 。 .
^ 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 。
^ 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 。
^ “IBM Archives: 704 Cathode Ray Tube Output Recorder ” (23 January 2003). 10 December 2012 閲覧 えつらん 。
^ “IBM Archives: IBM 737 Magnetic core storage unit ” (23 January 2003). 10 December 2012 閲覧 えつらん 。
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