Serie IBM 700/7000

Serie IBM 700/7000

Un mainframe IBM 704 en NACA en 1957
Tipo	Computadora central / computadora científica
Fecha de lanzamiento	1953 ; hace 71 años ( 1953 )
Sucesor	IBM 8000 (no lanzado) IBM System/360
Relacionado	Serie IBM 1400

La serie IBM 700/7000 es una serie de sistemas informáticos de gran escala ( mainframe ) que IBM fabricó durante los años 1950 y principios de los 1960. La serie incluye varias arquitecturas de procesador diferentes e incompatibles. Los 700 utilizan lógica de tubo de vacío y quedaron obsoletos con la introducción de los 7000 transistorizados . Los 7000, a su vez, fueron finalmente reemplazados por System/360 , que se anunció en 1964. Sin embargo, el 360/65, el primer 360 lo suficientemente potente como para reemplazar a los 7000, no estuvo disponible hasta noviembre de 1965. Los primeros problemas con OS/360 y el alto costo de la conversión de software mantuvieron a muchos 7000 en servicio durante años después.

La serie IBM 700/7000 tiene seis formas completamente diferentes de almacenar datos e instrucciones:

• Primera palabra científica (36/18 bits ): 701 (Calculadora de defensa)
• Científico posterior (palabras de 36 bits, punto flotante de hardware ): 704 , 709 , 7040 , 7044 , 7090 , 7094
• Comercial ( cadenas de caracteres de longitud variable ): 702 , 705, 7080
• Serie 1400 (cadenas de caracteres de longitud variable): 7010
• Decimal (palabras de 10 dígitos, punto flotante de hardware ): 7070 , 7072 , 7074
• Supercomputadora (palabras de 64 bits, punto flotante de hardware ): 7030 "Stretch"

Las máquinas de la clase 700 utilizan tubos de vacío ; las máquinas de la clase 7000 están transistorizadas . Todas las máquinas (como la mayoría de las computadoras de la época) utilizan memoria de núcleo magnético ; excepto los primeros modelos 701 y 702, que inicialmente usaban memoria CRT de tubo Williams y luego se convirtieron a memoria de núcleo magnético.

Las primeras computadoras se vendían sin software. A medida que empezaron a surgir los sistemas operativos , tener cuatro arquitecturas de mainframe diferentes más las arquitecturas de gama media IBM 1400 se convirtió en un problema importante para IBM, ya que significaba que se necesitaban al menos cuatro esfuerzos de programación diferentes.

El System/360 combina las mejores características de las arquitecturas de las series 7000 y 1400 en un único diseño, tanto para informática comercial como para informática científica y de ingeniería. Sin embargo, su arquitectura no es compatible con las de las series 7000 y 1400, por lo que algunos modelos 360 tienen características opcionales que les permiten emular los conjuntos de instrucciones 1400 y 7000 en microcódigo. Uno de los puntos fuertes del System/370 , el sucesor del 360 introducido a mediados de 1970, era la emulación mejorada de la serie 1400/7000, que podía realizarse bajo el control del sistema operativo en lugar de apagar y reiniciar en modo de emulación, como se requería para la emulación de 7040/44, 7070/72/74, 7080 y 7090/94 en todos los 360 excepto el 360/85.

Aunque las arquitecturas difieren, las máquinas de la misma clase utilizan las mismas tecnologías electrónicas y generalmente utilizan los mismos periféricos. Las unidades de cinta generalmente ^[a] utilizan el formato de 7 pistas , con el IBM 727 para máquinas de tubo de vacío y el 729 para máquinas de transistores. Tanto el tubo de vacío como la mayoría de los modelos de transistores utilizan los mismos lectores de tarjetas, perforadoras de tarjetas e impresoras de línea que se introdujeron con el 701. Estas unidades, IBM 711 , 721 y 716, se basan en la tecnología de máquinas de contabilidad de IBM e incluso incluyen paneles de control de tablero de conexiones . Son relativamente lentas y era común que las instalaciones de la serie 7000 incluyeran un IBM 1401 , con sus periféricos mucho más rápidos, para realizar operaciones de tarjeta a cinta y de cinta a impresora de línea fuera de línea. Tres máquinas posteriores, la 7010, la 7040 y la 7044, adoptaron periféricos de la serie IBM 1400 de línea media. Parte de la tecnología del 7030 se utilizó en canales de datos y dispositivos periféricos de otras computadoras de la serie 7000, por ejemplo, 7340 Hypertape .

Conocida como Calculadora de Defensa durante su desarrollo en el Laboratorio IBM Poughkeepsie, esta máquina se presentó formalmente el 7 de abril de 1953 como Máquina de Procesamiento Electrónico de Datos IBM 701 .

Formatos de datos

Los números tienen una longitud de 36 o 18 bits y solo punto fijo .

• Los números de punto fijo se almacenan en formato binario de signo/magnitud .

Formato de instrucción

Las instrucciones tienen una longitud de 18 bits y una única dirección.

• Signo (1 bit): dirección del operando de palabra completa (-) o media palabra (+)
• Código de operación (5 bits): 32 instrucciones
• Dirección (12 bits) – 4096 direcciones de media palabra

Para ampliar la memoria de 2048 a 4096 palabras, se agregó una instrucción número 33 que utiliza el bit más significativo de su campo de dirección para seleccionar el banco. (Esta instrucción probablemente se creó utilizando la instrucción "No OP", que parece haber sido la única instrucción con bits sin usar, ya que originalmente ignoraba su campo de dirección. Sin embargo, la documentación sobre esta nueva instrucción no está disponible actualmente).

Registros

Los registros del procesador constaban de:

• AC – Acumulador de 38 bits
• MQ – Cociente multiplicador de 36 bits

Memoria

2048 o 4096: palabras binarias de 36 bits con caracteres de seis bits

La arquitectura científica de 36 bits de IBM se utilizó para diversas aplicaciones de computación intensiva. Las primeras máquinas fueron las 704 y 709 con válvulas de vacío , seguidas por las 7090 , 7094 y 7094-II con transistores y las 7040 y 7044 de menor costo. El modelo definitivo fue el sistema acoplado directamente (DCS), que consistía en una 7094 conectada a una 7044 que manejaba operaciones de entrada y salida.

Formatos de datos

Los números tienen una longitud de 36 bits , tanto para la aritmética de punto fijo como para la aritmética de punto flotante .

• Los números de punto fijo se almacenan en formato binario de signo/magnitud .
• Los números de punto flotante de precisión simple tienen un signo de magnitud, un exponente de exceso de 128 de 8 bits y una magnitud de 27 bits.
• Los números de punto flotante de doble precisión, introducidos en el 7094, tienen un signo de magnitud, un exponente de exceso de 65536 de 17 bits y una magnitud de 54 bits.
• Los caracteres alfaméricos son BCD de 6 bits , empaquetados de seis en seis por palabra.

Formato de instrucción

El formato básico de instrucción es un prefijo de tres bits , un decremento de quince bits , una etiqueta de tres bits y una dirección de quince bits . El campo de prefijo especifica la clase de instrucción. El campo de decremento a menudo contiene un operando inmediato para modificar los resultados de la operación, o se utiliza para definir con más detalle el tipo de instrucción. Los tres bits de la etiqueta especifican tres (siete en el 7094) registros de índice , cuyo contenido se resta de la dirección para producir una dirección efectiva . El campo de dirección contiene una dirección o un operando inmediato.

Registros

Los registros del procesador constaban de:

• AC – Acumulador de 38 bits
• MQ – Cociente multiplicador de 36 bits
• XR – Registros de índice de 15 bits (tres o siete)
• SI – Indicador de detección de 36 bits

Los registros del acumulador (y del multiplicador-cociente) funcionan en formato de signo/magnitud . El acumulador tiene dos bits de desbordamiento, denominados Q y P. Las instrucciones lógicas borran o ignoran S y Q; la instrucción Add and Carry Logical (ACL) realiza un acarreo de fin de ciclo desde el bit P al bit 35.

Los registros de índice funcionan utilizando el formato de complemento a dos y cuando se utilizan para modificar una dirección de instrucción se restan de la dirección en la instrucción. En máquinas con tres registros de índice, si la etiqueta tiene dos o tres bits establecidos (es decir, múltiples registros seleccionados), entonces sus valores se combinan mediante OR antes de restarse. El IBM 7094, con siete registros de índice, se enciende en modo de múltiples etiquetas para compatibilidad con máquinas anteriores, de modo que los programas que usaban este truco pudieran seguir utilizándose; la instrucción Leave Multiple Tag Mode (LMTM) desactiva ese modo, de modo que la etiqueta especifica cuál de los registros de índice usar, y la instrucción Enter Multiple Tag Mode (EMTM) lo vuelve a activar.

Los indicadores Sense permiten la interacción con el operador a través de interruptores y luces del panel.

Memoria

• 704: 4096 o 8192 o 32 768 – palabras binarias de 36 bits con caracteres de seis bits
• 709, 7090, 7094, 7094 II, 7040, 7044: 32 768 palabras binarias de 36 bits con caracteres de seis bits

Entrada/salida

Las series 709/7090 utilizan canales sincronizadores de datos para entrada/salida de alta velocidad, como cinta y disco. Los DSC básicos de 7 bits ^[b] , por ejemplo, 7607, ejecutan sus propios programas simples desde la memoria de la computadora que controla la transferencia de datos entre la memoria y los dispositivos de E/S; el 7909 de 9 bits ^[c] más avanzado admite programas de canal más sofisticados. Debido a que el equipo de registro de la unidad en el 709x era tan lento, la E/S de tarjetas perforadas y la impresión de alta velocidad a menudo se realizaban transfiriendo cintas magnéticas hacia y desde un IBM 1401 fuera de línea . Más tarde, los canales de datos se utilizaron para conectar un 7090 a un 7040 o un 7094 a un 7044 para formar el sistema acoplado directo (DCS) IBM 7094/7044 . En esa configuración, el 7044, que podía usar periféricos de la serie 1400 más rápidos, manejaba principalmente la E/S.

El programa de ensamblaje FORTRAN (FAP) es un ensamblador para los sistemas 709, 7090 y 7094, escrito originalmente en el Centro de procesamiento de datos occidental por David E. Ferguson y Donald P. Moore para el 709. ^[1] Se ejecuta en los sistemas operativos Fortran Monitor System (FMS) e IBSYS de IBM . Un ensamblador anterior fue SHARE Compiler-Assembler-Translator (SCAT) bajo SHARE Operating System (SOS). Bell Laboratories agregó macros a FAP (BE-FAP), y el ensamblador final para 7090/7094 fue Macro Assembly Program (IBMAP), bajo IBSYS/IBJOB. SCAT, FAP y MAP eran mutuamente incompatibles.

Su pseudooperación BSS , utilizada para reservar memoria, es el origen del nombre común de la " sección BSS ", utilizada todavía hoy en muchos lenguajes ensambladores para designar rangos de direcciones de memoria reservadas del tipo que no tienen que ser guardadas en la imagen ejecutable .

El IBM 702 y el IBM 705 son similares, y el 705 puede ejecutar muchos programas 702 sin modificaciones, pero no son completamente compatibles.

El IBM 7080 es una versión transistorizada del 705, con varias mejoras. Para compatibilidad con versiones anteriores, puede funcionar en modo 705 I ^{[2] , modo} 705 II ^[3] , modo 705 III ^[4] o modo 7080 completo.

Formato de datos

Los datos se representan mediante una cadena de caracteres de longitud variable terminada en una marca de registro .

Formato de instrucción

Cinco caracteres: un código de operación de un carácter y una dirección de cuatro caracteres – OAAAA

Registros

• 702
  • Dos acumuladores (A y B) – 512 caracteres
• 705
  • Un acumulador – 256 caracteres
  • 14 unidades de almacenamiento auxiliares – 16 caracteres
  • una unidad de almacenamiento auxiliar – 32 caracteres
• 7080
  • Un acumulador – 256 caracteres
  • 30 unidades de almacenamiento auxiliares – 512 caracteres
  • 32 unidades de almacenamiento de comunicación – 8 caracteres

Memoria

• 702
  • De 2000 a 10 000 caracteres en tubos Williams (en incrementos de 2000 caracteres)
  • Frecuencia de ciclo de caracteres: 23 microsegundos
• 705 (modelos I, II o III)
  • 20.000 o 40.000 u 80.000 caracteres de memoria central
  • Frecuencia de ciclo de caracteres: 17 microsegundos o 9,8 microsegundos
• 7080
  • 80.000 o 160.000 caracteres de memoria central
  • Frecuencia de ciclo de caracteres: 2,18 microsegundos

Entrada/salida

El 705 y el 7080 básico utilizan canales con una interfaz de 7 bits ^[b] . El 7080 puede equiparse con canales de datos 7908 para conectar dispositivos más rápidos mediante una interfaz de 9 bits ^[c] .

La arquitectura comercial 700/7000 inspiró la exitosa serie IBM 1400 de computadoras empresariales de tamaño mediano. A su vez, IBM presentó más tarde una versión mainframe del IBM 1410 llamada IBM 7010.

Formato de datos

• Los datos se representan mediante una cadena de caracteres de longitud variable terminada en una palabra .

Formato de instrucción

• Longitud variable: 1, 2, 6, 7, 11 o 12 caracteres.

Registros

Quince campos de cinco caracteres en ubicaciones fijas de la memoria baja pueden ser tratados como registros de índice, cuyos valores pueden sumarse a la dirección especificada en una instrucción. Además, ciertos registros internos que hoy serían invisibles, como las direcciones de los caracteres que se están procesando actualmente, están expuestos al programador; en particular, el registro de dirección B se utiliza a menudo para la vinculación de subrutinas.

Memoria

• 100.000 caracteres ^[5]

Las IBM 7070 , IBM 7072 e IBM 7074 son máquinas decimales con una longitud de palabra fija. Utilizan una palabra de diez dígitos como la IBM 650 , más pequeña y antigua , pero no son compatibles con el conjunto de instrucciones de la 650.

Formato de datos

• Longitud de la palabra: 10 dígitos decimales más el signo
• Codificación de dígitos: código de dos de cinco
• Punto flotante: opcional, con un exponente de dos dígitos
• Tres signos para cada palabra: más, menos y alfa
  • Más y menos indican valores numéricos de 10 dígitos.
  • Alfa indica cinco caracteres de texto codificados por pares de dígitos. 61 = A, 91 = 1.

Formato de instrucción

• Todas las instrucciones utilizan una palabra.
• Código de operación de dos dígitos (incluye signo más o menos únicamente)
• Registro de índice de dos dígitos
• Control de campo de dos dígitos: permite seleccionar conjuntos de dígitos y desplazarse hacia la izquierda o hacia la derecha
• Dirección de cuatro dígitos

Registros

• Todos los registros utilizan una palabra y también pueden direccionarse como memoria.
• Acumuladores: tres (direcciones 9991, 9992 y 9993: estándar; 99991, 99992 y 99993: extendidas 7074)
• Registro de programa – uno (dirección 9995 – estándar; 99995 – extendido 7074)
  • Direccionable únicamente desde la consola. Almacena la instrucción actual.
• Contador de instrucciones – uno (dirección 9999 – estándar; 99999 – extendida 7074)
  • Direccionable solo desde la consola
• Registros de índice – 99 (direcciones 0001-0099)

Memoria

• 5000 a 9990 palabras (estándar)
• 15000 a 30000 palabras (ampliado 7074)
• Tiempo de acceso: 6 microsegundos (7070/7072), 4 microsegundos (7074)
• Añadir tiempo: 72 microsegundos (7070), 12 microsegundos (7072), 10 microsegundos (7074)

Entrada/salida

El 707x utiliza canales con una interfaz de 7 bits ^[b] . El 7070 y el 7074 pueden equiparse con canales de datos 7907 para conectar dispositivos más rápidos que utilicen una interfaz de 9 bits ^[c] .

El Servicio de Impuestos Internos de Estados Unidos utilizó un IBM 7074 en 1962. ^[6]

El sistema de adquisición de datos IBM 7700 no es miembro de la serie IBM 7000, a pesar de su número y su fecha de anuncio del 2 de diciembre de 1963.

Todas las máquinas de las series 700 y 7000 son anteriores a las herramientas de medición de rendimiento estándar, como los puntos de referencia Whetstone (1972), Dhrystone (1984), LINPACK (1979) o Livermore Loops (1986).

En la siguiente tabla, las mediciones de Gibson y Knight informan la velocidad, donde los números más altos son mejores; la medición de TRIDIA informa el tiempo, donde los números más bajos son mejores.

• IBM 650

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con IBM serie 700 .

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con IBM serie 7000 .

• Árbol genealógico de IBM Mainframe
• La arquitectura de los primeros ordenadores de IBM (PDF)
• C. Gordon Bell, Computer Structures: Readings and Examples, McGraw-Hill, 1971; parte 6, sección 1, "La secuencia IBM 701-7094 II, una familia por evolución", ISBN 0-07-004357-4 
• IBM 705
• IBM 7030 Estiramiento
• IBM 7070
• IBM 7094
• Arquitectura IBM 7090/94 Archivado el 22 de mayo de 2012 en Wayback Machine .
• Página FAP de Jack Harper Archivado el 20 de febrero de 2012 en Wayback Machine .
• El nacimiento de una computadora IBM no deseada, por Bob Bemer
• Película IBM 700

701

Principios de funcionamiento: tipo 701 y equipo asociado (PDF) . IBM. 1953. 24-6042-1 . Consultado el 3 de noviembre de 2022 .

702

Máquinas de procesamiento electrónico de datos IBM - Tipo 702 (PDF) . IBM. 1954. 22-6173-1 . Consultado el 3 de noviembre de 2022 .

704

704 máquina electrónica de procesamiento de datos - manual de operación (PDF) . IBM. 1955. 24-6661-2 . Consultado el 3 de noviembre de 2022 .

705

Manual de referencia - Sistema de procesamiento de datos 705 (PDF) . IBM. Mayo de 1959. A22-6506-0 . Consultado el 3 de noviembre de 2022 .

7010

Principios de funcionamiento del IBM 7010 (PDF) . Biblioteca de referencia de sistemas IBM. IBM. A22-6726 . Consultado el 3 de noviembre de 2022 .

7030

Manual de referencia - Sistema de procesamiento de datos 7030 (PDF) . IBM. Agosto de 1961. A22-6530-2 . Consultado el 3 de noviembre de 2022 .

7040/7044

IBM 7040-7044 Principles of Operation (PDF) . Biblioteca de referencia de sistemas IBM. IBM. Mayo de 1964. A22-6640-4 . Consultado el 3 de noviembre de 2022 .

7070/7072/7074

Manual de referencia - Sistema de procesamiento de datos 7070 (PDF) . Biblioteca de referencia de sistemas IBM. IBM. 1962. A22-7003-6 . Consultado el 3 de noviembre de 2022 .

7080

Principios de funcionamiento del IBM 7080 (PDF) . Biblioteca de referencia de sistemas IBM. IBM. Noviembre de 1964. A22-6560-4 . Consultado el 3 de noviembre de 2022 .

7090/7094

Manual de referencia - Sistema de procesamiento de datos IBM 7090 (PDF) . IBM. Marzo de 1962. A22-6528-4 . Consultado el 3 de noviembre de 2022 . {{cite book}}: |work=ignorado ( ayuda )

Principios de funcionamiento del IBM 7094 (PDF) . Biblioteca de referencia de sistemas IBM. IBM. 1966. A22-6703-4 . Consultado el 3 de noviembre de 2022 .