延遲存儲電子自動計算器
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电子延迟存储自动计算器(英文:Electronic Delay Storage Auto-matic Calculator、EDSAC)是英国的早期计算机。1946年,英国剑桥大学数学实验室的莫里斯·威尔克斯教授和他的团队受冯·诺伊曼的First Draft of a Report on the EDVAC[1]的启发,以EDVAC为蓝本,设计和建造EDSAC,1949年5月6日正式运行,是世界上第一台实际运行的存储程序式电子计算机[2]。
项目的投资方是英国的J. Lyons & Co. Ltd.,该公司后来推出基于EDSAC设计的第一代商业应用电子计算机LEO I。
物理组件
[编辑]EDSAC使用了约3000个真空管,排在12个柜架上,占地5×4米,功率消耗12Kw [3]。
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存储器
[编辑]使用水银延迟线作存储器,分布在32个槽中,每个槽5英尺长,里面包含32个内存位置,共1024个位置。 [4][5]
建造时只实现了一半,512个字,第二组于1952年添加.[3] 1952年增加一个磁带存储,但实际使用中不能良好工作。[6]
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5b/EDSAC_%285%29.jpg/200px-EDSAC_%285%29.jpg)
输入采用5路的穿孔纸带,使用电子纸带读入机,速度为每秒个字符,1949年10月改进为每秒16字符,1950年使用光电阅读器,达到50字符每秒。 [3]
输出使用电传打字机,速度字符每秒,1951年添加一个16字符每秒的纸带打孔机 [3]
另外,EDSAC可以外接阴极射线管(CRT),可以用来观察寄存器的值。
体系结构
[编辑]EDSAC的原始设计基于EDVAC,概念上是一台十分简单的机器,这是它的一个良好特征,与1960-1970年代的RISC体系很相似。[7]
包含5部分:运算器(ALU)、控制器、存储器、输入和输出。运算器和控制器现在一般合称CPU。
内存
[编辑]共1024字(word),每字18位(bit)。但一般只能使用17bit,第一个bit由于电路的建立时间(set-up time)而不能使用。
存放指令时,包含如下结构:
5 1 10 1 指令代码 保留 内存地址 长度 指令格式
- 5bit的指令代码,11bit内存地址(由于EDSAC内存只有1024,所以实际有1bit保留),余下1bit在某些指令中,用于指示操作子是单字还是双字(word)。
存放数据时,EDSAC采用二进制补码,可表示正负整数和正负真分数。 单字17bit,其中第一个bit用于符号位;双字35bit,此时,第二个字可用满18bit。
如下图所示:
16 a.短整数
16 17 b.长整数
16 c.短分数
16 17 d.长分数
- 隐含的小数点在符号位后面。
表示符号位 表示中间位
寄存器
[编辑]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/90/EDSAC_%2817%29.jpg/400px-EDSAC_%2817%29.jpg)
- 指令地址寄存器
- 顺序存储器
- 被乘数寄存器
- 乘数寄存器
- 累加器
指令集
[编辑]平均每条指令运行时间1.5ms,乘法4.5ms,软件除法大约需要200ms。[3]
- 转移指令只有E-和G-(分别表示累加器的符号位为0和1时转移),而没有无条件转移。因此无条件转移就需要使用两条指令;同样的原因,使得判断两个数相等需要八条指令。[7] 1952年,指令集添加了无条件转移,但许多程序和子程序库需要重写。
软件
[编辑]操作系统
[编辑]操作系统,或者称之为初始化指令,使用了31条指令,存放在机械结构的只读存储器中。这些指令将纸带上的程序读入内存,然后运行。
第二个版本在1949年8月安装,占用了41条指令,使得子程序的重定位和协作变得简单易用(D.J. Wheeler的重要发明)。[3]
应用软件
[编辑]1949年5月6日,第一个在EDSAC程序是打印0-99的平方表。
EDSAC的非凡的特征是提供了大量的子程序。到1951年,EDSAC含有87个子程序,涵盖:
EDSAC的应用
[编辑]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/22/EDSAC_%2821%29.jpg/200px-EDSAC_%2821%29.jpg)
EDSAC早期应用集中在解决气象学、遗传学和X光结晶学等方面的问题。
- 1951年,Miller和Wheeler利用EDSAC发现了一个当时最大的79位素数。
- 1951年,A.S. Douglas开发出OXO(井字游戏),输出到阴极射线管,是最早的电子计算机游戏。
- 1960年代,EDSAC用于收集椭圆曲线解的数值现象,这引出了贝赫和斯维讷通-戴尔猜想。
后续发展
[编辑]EDSAC的后继机型EDSAC2于1958年投入使用。EDSAC2引入了微程序(microprogramme)和位片的概念。[6]
参考
[编辑]- The Preparation of Programs for an Electronic Digital Computer 莫里斯·威尔克斯, 大卫·惠勒和斯坦利·吉尔, Addison-Wesley, 第一版, 1951年
- John von Neumann. First Draft of a Report on the EDVAC (PDF). (原始内容 (PDF)存档于2004-04-23).
相关条目
[编辑]外部链接
[编辑]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4a/Commons-logo.svg/30px-Commons-logo.svg.png)
- EDSAC模拟器(英文) 英国华威大学计算机科学系马丁·坎贝尔-凯利开发
- EDSAC50周年 (页面存档备份,存于互联网档案馆) (英文)
- Nicholas Enticknap and Maurice Wilkes, Cambridge's Golden Jubilee (页面存档备份,存于互联网档案馆) (英文)
脚注
[编辑]- ^ http://www.virtualtravelog.net/entries/2003-08-TheFirstDraft.pdf 互联网档案馆的存檔,存档日期2004-04-23.
- ^ EDVAC是第一个设计为冯·诺伊曼结构的电子计算机,但直到1952年该计算机才首次正式运行。
- ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 Martin Campbell-Kelly: Programming the EDSAC, IEEE Annals of the History of Computing, Vol 2(1), 1980.
- ^ Report of a Conference on High Speed Automatic Calculating-machines, University Mathematical Laboratory, Cambridge, June 1949; M.R. Williams与M. Campbell-Kelly的修改版于1989年由MIT/Tomash historical series重印(报告也包含了EDSAC与曼彻斯特与美国的同时期电子计算机的比较报告。)
- ^ Peter Robinson and Karen Sparck Jones: EDSAC 99 commemorative booklet, University of Cambridge Computer Laboratory, April 1999. 在线版本 (页面存档备份,存于互联网档案馆).
- ^ 6.0 6.1 Karen Sparck Jones: Brief informal history of the Computer Laboratory 在线版本 (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 EDSAC模拟器的文档 (页面存档备份,存于互联网档案馆) 马丁·坎贝尔-凯利编写
- ^ M.V. Wilkes, Memoirs of a Computer Pioneer, MIT Press, 1985.