맨체스터 마크 1

Manchester Mark 1
이 기사는 영국의 초기 컴퓨터에 관한 것이다.항공기는 아브로 맨체스터와 아브로 533 맨체스터를 참조한다.
맨체스터 마크 1
Manchester Mark2.jpg
맨체스터 마크 1은 세계 최초의 저장 프로그램 컴퓨터 중 하나였다.
제품군맨체스터 컴퓨터
전임자맨체스터 베이비
후계자페란티 마크 1

맨체스터 마크 1은 영국 맨체스터 빅토리아 대학교에서 맨체스터 베이비(1948년 6월 운영)로부터 개발된 최초의 저장 프로그램 컴퓨터 중 하나이다.1948년 8월에 작업이 시작되었고, 1949년 4월에 첫 번째 버전이 운영되었다; 메르센느 프라임을 검색하기 위해 쓰여진 프로그램은 1949년 6월 17일 밤 9시간 동안 오류 없이 실행되었다.

이 기계의 성공적인 작동은 영국 언론에 널리 보도되었는데, 이 기구는 독자들에게 "전자 뇌"라는 표현을 사용하였다.그 묘사는 맨체스터 대학의 신경외과 과장의 반응을 불러일으켰는데, 이것은 전자 컴퓨터가 과연 정말 창의적일 수 있는지에 대한 오랜 논쟁의 시작이었다.

마크 1은 대학 내에 컴퓨팅 자원을 제공하고, 연구자들이 컴퓨터의 실제 사용에 대한 경험을 얻을 수 있도록 하는 것이었지만, 그것은 또한 매우 빠르게 페란티의 상업용 버젼의 디자인이 바탕이 될 수 있는 프로토타입이 되었다.1949년 말에 개발이 중단되었고, 1950년 말에 기계는 폐기되었고 1951년 2월 세계 최초로 상용화된 범용 전자 컴퓨터인 페란티 마크 1로 대체되었다.[1]

컴퓨터는 인덱스 레지스터의 선구적인 포함 때문에 특히 역사적으로 중요한데, 이것은 프로그램이 기억 속에 있는 일련의 단어들을 통해 순차적으로 읽기 쉽게 만든 혁신이다.34개의 특허는 기계의 개발에서 비롯되었으며, 그 설계의 이면에 있는 많은 아이디어들이 IBM 701과 702와 같은 후속 상용 제품들과 Ferranti Mark 1에 통합되었다.수석 디자이너인 프레데릭 C. 윌리엄스와 톰 킬번은 마크 1과의 경험에서 컴퓨터가 순수 수학보다 과학적인 역할에 더 많이 사용될 것이라고 결론지었다.1951년, 그들은 마크 1의 후계자인 메그에 대한 개발 작업을 시작했는데, 여기에는 부동소수지가 포함될 것이다.

그것은 또한 맨체스터 오토매틱 디지털 머신, 또는 MADM이라고도 불렸다.[2]

배경

주요 기사:컴퓨팅 하드웨어의 역사

1936년 수학자 앨런 튜링은 연구 중인 데이터와 함께 자신의 프로그램을 테이프에 저장한 컴퓨터인 이론적인 "범용 컴퓨팅 머신"의 정의를 발표했다.튜링은 그러한 기계가 알고리즘이 작성될 수 있는 상상할 수 있는 수학 문제를 해결할 수 있다는 것을 증명했다.[3]1940년대 동안, 튜링과 콘래드 주즈 등 다른 사람들은 테이프 대신 컴퓨터 자체의 메모리를 사용하여 프로그램과 데이터를 모두 보유하는 아이디어를 개발했지만,[4] 맨체스터 마크 1의 기반이 되는 그 저장 프로그램 컴퓨터 아키텍처를 규정하는 데 널리 공로가 된 사람은 수학자 존 폰 노이만이었다.[5]

폰 노이만 컴퓨터의 실용적인 구조는 적절한 메모리 장치의 가용성에 달려 있었다.세계 최초의 전자 저장 프로그램 컴퓨터인 맨체스터의 베이비는 1948년 6월 21일 첫 프로그램을 가동함으로써 저장 프로그램 접근과 표준 음극선관(CRT)을 기반으로 한 초기 형태의 컴퓨터 메모리인 윌리엄스 튜브의 실용성을 성공적으로 입증했다.[6]초기 전자 컴퓨터는 일반적으로 플러그와 패치 패널을 통해 프로그램되었다; 현대의 컴퓨터처럼 메모리에 저장된 별도의 프로그램은 없었다.예를 들어, ENIAC를 재프로그래밍하는 데는 며칠이 걸릴 수 있다.[7]저장된 프로그램 컴퓨터도 국립물리연구소의 파일럿 ACE, 케임브리지 대학의 EDSAC, 미 육군의 EDVAC 등 다른 연구자들에 의해 개발되고 있었다.[8]Baby와 Mark 1은 주로 수은 지연선 대신 Williams 튜브를 메모리 장치로 사용하는 것에 있어서 차이를 보였다.[9]

1948년 8월경부터 베이비는 맨체스터 마크 1의 시제품으로 집중적으로 개발되었는데, 초기에는 대학교에 좀 더 현실적인 컴퓨터 시설을 제공한다는 목적으로 개발되었다.[10]1948년 10월, 영국 정부 최고 과학자 벤 락스파이저는 맨체스터 대학을 방문하던 중 마크 1의 프로토타입 시연을 받았다.록스페이저는 그가 본 것에 매우 감명을 받아 즉시 현지 회사인 페란티와 정부 계약을 개시하여 그 기계를 상업용 버전인 페란티 마크 1을 만들었다.[11]1948년 10월 26일자 Lockspeer는 회사에 보낸 서한에서 "우리가 논의한 선, 즉 F. C. Williams 교수의 지시에 따라 전자 계산 기계를 제작할 것"[12]을 회사가 승인했다.그 때부터, 마크 1의 개발은 Ferranti에게 그들의 상업기계의 기초가 되는 디자인을 공급하는 추가적인 목적을 가지고 있었다.[13]정부의 페란티와의 계약은 1948년 11월부터 5년간 진행되었으며, 연간 약 3만 5천 파운드(2019년 연간 114만[14] 파운드 상당)가 소요되었다.[15][a]

개발 및 설계

윌리엄스 튜브가 녹색으로 표시되어 있는 기능 도식.튜브 C는 현재 지시와 그 주소를 가지고 있고, A는 축전지, M은 곱셈 연산을 위해 승수와 승수를 잡는 데 사용되며, B는 지시사항을 수정하는 데 사용되는 색인 레지스터를 포함하고 있다.

그 아기는 프레데릭 C팀이 디자인한 것이었다. 윌리엄스, 톰 킬번, 제프 투틸.Mark 1을 개발하기 위해 그들은 D. B. G. Edwards와 G. E.라는 두 명의 연구 학생과 함께 했다.토마스; 일은 1948년 8월에 본격적으로 시작되었다.이 프로젝트는 곧 Ferranti에게 상업용 기계인 Ferranti Mark 1의 기초가 될 수 있는 작업 설계를 공급하고, 연구자들이 그러한 기계가 실제로 어떻게 사용될 수 있는지에 대한 경험을 얻을 수 있는 컴퓨터를 구축하는 이중의 목적을 갖게 되었다.중간 버전으로 알려진 맨체스터 마크 1의 두 버전 중 첫 번째 버전이 1949년 4월까지 운영되었다.[10]그러나 이 첫 번째 버전은 메인 스토어와 새로 개발된 마그네틱 백업 스토어 간에 프로그래밍 방식으로 데이터를 전송하는 데 필요한 지침과 같은 기능이 부족했는데, 이는 기계를 중지하고 수동으로 전송을 개시하는 방식으로 이루어져야 했다.이러한 누락된 특징들은 Final Specification 버전에 통합되어 1949년 10월까지 완전히 작동되었다.[13]그 기계는 4,050개의 밸브를 포함하고 있었고 25 킬로와트의 전력 소비량을 가지고 있었다.[16]신뢰도를 높이기 위해 GEC가 만든 전용 CRT를 아기에게 사용하는 표준 장치 대신 기계에 사용했다.[1]

베이비의 32비트 워드 길이는 40비트까지 늘어났다.각 단어에는 하나의 40비트 번호 또는 두 개의 20비트 프로그램 명령이 포함될 수 있다.메인 스토어는 처음에 두 개의 이중 밀도 윌리엄스 튜브로 구성되어 있었는데, 각각 32페이지의 추가 저장이 가능한 자기 드럼에 의해 백업된 32 x 40비트 워드의 두 개의 배열을 가지고 있다.Final Specification 버전에서는 윌리엄스 튜브 4개에 메인 스토어 8쪽, 백킹 스토어 128쪽 자석 드럼으로 용량이 늘었다.[17]처음에는 자기 바퀴로 알려진 [18]직경 12인치(300mm)의 드럼통에는 표면 둘레에 일련의 평행 자기 궤적이 있었고, 각각은 읽기/쓰기 헤드가 있었다.각 트랙은 2페이지(2×32×40비트)에 해당하는 2,560비트를 보유했다.실제 데이터 전송 시간은 읽기/쓰기 헤드 아래에 페이지가 도착하는 데 걸린 시간인 지연 시간에 따라 다르지만 드럼의 1회 회전은 30밀리초가 걸렸고, 이 시간 동안 두 페이지 모두를 CRT 메인 메모리로 전송할 수 있었다.북에 페이지를 쓰는 데 걸리는 시간은 독서의 약 두 배였다.[13]드럼의 회전 속도는 메인 중앙 프로세서 클럭과 동기화되어 드럼을 추가할 수 있었다.데이터는 오늘날에도 여전히 맨체스터 코딩으로 알려진 위상 변조 기술을 사용하여 드럼에 기록되었다.[19]

기계의 명령 집합은 하드웨어에서 수행한 곱셈을 포함하여 초기에는 Baby의 7개에서 26개로 늘어났다.이는 Final Specification 버전에 30개의 지침으로 늘어났다.각 단어의 10비트가 명령어 코드를 보유하도록 할당되었다.표준 명령 시간은 1.8밀리초였지만, 피연산자의 크기에 따라 곱셈은 훨씬 느렸다.[20]

이 기계의 가장 중요한 혁신은 일반적으로 현대 컴퓨터에서 흔히 볼 수 있는 색인 레지스터의 통합으로 간주된다.Baby는 Williams 튜브로 구현된 두 개의 레지스터를 포함했다: 축열조 (A)와 프로그램 카운터 (C).이미 A와 C가 배정되었기 때문에 원래 B라인으로 알려진 두 개의 색인 레지스터를 들고 있는 관에 B라는 이름이 붙여졌다.레지스터의 내용은 프로그램 지침을 수정하는 데 사용될 수 있으며, 메모리에 저장된 일련의 숫자를 통해 편리하게 반복할 수 있다.마크 1은 또한 곱셈 연산을 위한 곱셈과 곱셈 연산을 위한 곱셈과 곱셈을 담을 수 있는 네 번째 관(M)을 가지고 있었다.[19]

프로그래밍

하나의 40비트 단어가 8개의 5비트 문자로 인코딩되는 방법을 보여주는 펀치 테이프 섹션.

각 프로그램 지침에 할당된 20비트 중 10비트를 사용하여 명령 코드를 보유했으며, 이 경우 1,024(210) 다른 명령이 허용되었다.이 기계는 처음에는 26개로 마그네틱 드럼과 브라운관(CRT) 메인 스토어 간 데이터 전송을 프로그래밍 방식으로 제어하는 기능 코드가 추가되면서 30개로 늘어났다.[10]중간 버전 프로그램에서는 키 스위치에 의해 입력되었고, 출력 장치라고 알려진 음극선 튜브에 마크 1이 개발된 Baby에서와 마찬가지로 일련의 점들과 대시들로 출력이 표시되었다.그러나, 1949년 10월에 완성된 최종 사양 기계는 5홀짜리 종이 테이프 판독기와 펀치를 가진 텔레프린터를 추가하는 데 도움이 되었다.[13]

1948년 9월 맨체스터 대학 전산기계연구소 부소장의 명목상 직책에 임명된 수학자 앨런 튜링은 표준 ITA2 5비트 텔레프린터 코드를 바탕으로 32개의 기본 인코딩 방식을 고안해 프로그램과 데이터를 종이 테이프에 쓰고 읽을 수 있게 했다.[10][21]ITA2 시스템은 5비트(25)로 나타낼 수 있는 가능한 32개의 이진수 값을 각각 하나의 문자에 매핑한다.따라서 "10010"은 "D"를, "10001"은 "Z"를 나타낸다.튜링은 표준 인코딩 중 일부만 변경했는데, 예를 들어, 텔레프린터 코드에서 "무효"와 "라인피드"를 의미하는 00000과 01000은 각각 "/"와 "@"라는 문자로 표현되었다.포워드 슬래시로 대표되는 바이너리 제로(Bininary 0)는 프로그램과 데이터에서 가장 흔한 캐릭터로, 시퀀스가 "/////////////////"로 작성되었다.한 초기 사용자는 튜링의 슬래시 선택은 자신의 잠재의식적 선택이었다고 제안했는데, 이것은 더러운 창문을 통해 보이는 빗물의 표현으로 맨체스터의 "유명하게 음울한" 날씨를 반영한다.[22]

마크 1은 단어 길이가 40비트였기 때문에 각 단어의 인코딩을 위해 8개의 5비트 텔레프린터 문자가 필요했다.따라서 이항 워드는 다음과 같다.

10001 10010 10100 01001 10001 11001 01010 10110

종이 테이프에 ZDSLZWRF로 표시된다.저장 중인 단어의 내용은 텔레프린터의 키보드를 통해 설정될 수 있으며, 프린터로 출력할 수도 있다.기계는 내부적으로 이진법으로 작동했지만, 입력과 출력에 필요한 십진 대 이진, 이진 대 십진 변환을 각각 수행할 수 있었다.[18]

마크 1에 대해 정의된 어셈블리 언어는 없었다. 프로그램은 각 40비트 단어마다 8개의 5비트 문자로 인코딩된 이진 형태로 작성되고 제출되어야만 했다. 프로그래머들은 그들의 일을 더 쉽게 하기 위해 수정된 ITA2 코딩 체계를 기억하도록 장려되었다.프로그램 통제 하에 파파테프 펀치에서 데이터를 읽고 썼다.Mark 1은 하드웨어 인터럽트 시스템이 없었다; 이 프로그램은 읽기 또는 쓰기 작업이 시작된 후 기계가 첫 번째 완료되기를 기다리는 다른 입력/출력 명령이 있을 때까지 계속되었다.[23]

Mark 1은 운영체제가 없었다. 그것의 유일한 시스템 소프트웨어는 입출력을 위한 몇 가지 기본적인 루틴이었다.[1]그것이 발달한 Baby에서처럼, 그리고 기존의 수학적 관습과는 대조적으로, 기계의 저장고는 왼쪽에 가장 적은 숫자로 배열되었다. 따라서 1개는 더 전통적인 "00001"이 아니라 "10000"으로 5비트로 표현되었다.음수는 오늘날 대부분의 컴퓨터가 여전히 그렇듯이 두 개의 보어를 사용하여 표현되었다.그 표현에서, 가장 중요한 비트의 값은 숫자의 부호를 나타낸다. 양수는 그 위치에 0을 가지고 있고 음수는 1을 가지고 있다.[23]따라서 각 40비트 워드에서 보유할 수 있는 숫자의 범위는 -239 ~ +239 - 1 (십진수: -549,755,813,888 ~ +549,755,83,887)이었다.

첫 번째 프로그램

마크 1에서 처음으로 실행된 현실적인 프로그램은 1949년 4월 초 메르세네 프라임 검색으로, 1949년 6월 16일 밤 9시간 동안 오류가 발생하지 않았다.[24]

알고리즘은 맨체스터 대학의 수학부장인 막스 뉴먼이 지정했으며, 프로그램은 킬번과 투틸이 작성했다.앨런 튜링은 후에 메르센 익스프레스로 불리는 이 프로그램의 최적화된 버전을 썼다.[19]

맨체스터 마크 1호는 1950년까지 리만 가설에 대한 조사와 광학에서의 계산 등 유용한 수학 작업을 계속하였다.[25][26]

후기 개발

주요 기사:맨체스터 컴퓨터

토오틸은 1949년 8월 맨체스터 대학에서 페란티로 임시이전되어 페란티 마크 1의 디자인 작업을 계속했으며, 4개월 동안 회사와 함께 작업했다.[27]맨체스터 마크 1은 1950년 8월 해체돼 폐기됐다가 [28]몇 달 뒤 세계 최초로 상용화된 범용 컴퓨터인 페란티 마크 1호로 대체됐다.[1]

1946년과 1949년 사이에 마크 1과 그 전신인 베이비에서 일하는 디자인팀의 평균 규모는 약 4명이었다.그 기간 동안 34건의 특허는 공급부나 그 후임인 국가연구개발공사에 의해 팀의 업무를 바탕으로 취득되었다.[2]1949년 7월, IBM은 Mark 1의 디자인에 대해 논의하기 위해 윌리엄스를 전 경비로 미국에 초대했다.그 회사는 그 후 윌리암스 튜브를 포함하여 그 기계를 위해 개발된 특허받은 아이디어들 중 몇 가지를 자체 701대와 702대의 컴퓨터 디자인에 허가했다.[29]맨체스터 마크 1의 가장 중요한 디자인 유산은 아마도 윌리엄스, 킬번, 투틸, 뉴먼의 이름으로 특허 출원된 인덱스 레지스터의 통합이었다.[2]

킬번과 윌리엄스는 컴퓨터가 순수 수학보다 과학적인 역할에 더 많이 사용될 것이라고 결론지었고, 부동 소수점 단위를 포함하는 새로운 기계를 개발하기로 결정했다.1951년에 작업이 시작되었고, 1954년 5월에 첫 프로그램을 실행한 결과 기계는 메그, 즉 메가사이클 기계로 알려져 있었다.그것은 마크 1보다 작고 단순했으며 수학 문제에서는 훨씬 더 빨랐다.Ferranti는 Ferranti Mercury로 판매되는 보다 신뢰할 수 있는 코어 메모리로 대체된 Williams 튜브로 Meg 버전을 제작했다.[30]

문화적 영향

참고 항목:인공지능의 역사

맨체스터 마크 1호와 그 전신인 베이비(Baby)의 성공적인 운영은 영국 언론에 널리 보도되었는데, 이 기계의 설명에는 '전자 브레인'이라는 문구를 사용했다.[31]루이스 마운트배튼 경은 1946년 10월 31일 영국 라디오 엔지니어 협회에 전달된 연설에서 이 용어를 일찍이 소개했는데, 이 연설에서 당시 사용 가능한 원시 컴퓨터들이 어떻게 진화할지 추측했다.[32]1949년 최초의 현대식 컴퓨터인 제프리 제퍼슨 맨체스터 대학 신경외과 교수는 1949년 6월 9일 리스터 오레이션을 전달해 달라는 요청을 받고 "기계적인 인간의 마음"을 주제로 선택했다.그의 목적은 맨체스터 프로젝트를 "디버깅"하는 것이었다.[33]그는 주소에서 이렇게 말했다.

기계가 느낌의 생각과 감정 때문에 소네트를 쓰거나 협주곡을 작곡할 수 있을 때까지가 아니라, 기호가 우연히 떨어졌을 때만이 아니라, 기계가 뇌와 같다는 것에 동의할 수 없었다.어떤 기계도 그것의 성공에 기쁨을 느낄 수 없었다, 그것의 판막이 융합될 때, 슬픔,[33] 아첨에 의해 따뜻해질 때, 그것의 실수에 의해 비참하게 될 때, 성에 매료될 때, 그리고 원하는 것을 얻을 수 없을 때 화가 나거나 비참해질 때.

더 타임스는 다음 날 제퍼슨의 연설에 대해 "왕립 협회의 우아한 방이 이런 새 친구들을 수용하기 위해 차고로 개조될 날이 결코 밝지 않을 것"이라고 예측했다고 덧붙였다.이는 맨체스터 구단의 활동을 계속하기 위해 협회로부터 보조금을 받아온 뉴먼에 대한 고의적인 경시라고 해석됐다.이에 대해 뉴먼은 더 타임즈의 후속 기사를 썼는데, 이 기사에서 마크 1의 구조와 인간의 뇌 사이에 밀접한 유사성이 있다고 주장했다.[34]그의 기사에는 튜링과의 인터뷰가 포함되었는데, 그는 다음과 같이 덧붙였다.

이것은 앞으로 닥칠 일의 앞맛일 뿐, 앞으로 닥칠 일의 그림자일 뿐이다.우리는 그 기계에 대한 경험을 쌓아야만 비로소 그 기능을 알 수 있다.우리가 새로운 가능성에 안주하기까지는 몇 년이 걸릴지 모르지만, 나는 왜 그것이 인간의 지성이 보통 다루는 어떤 분야에도 들어가지 않고 결국 동등한 조건에서 경쟁해야 하는지 모르겠다.[35]

참고 항목

참조

메모들

  1. ^ 영국 국내총생산 디플레이터 수치는 다음에서 제공되는 측정 가치 "일관된 시리즈"를 따른다.Thomas, Ryland; Williamson, Samuel H. (2018). "What Was the U.K. GDP Then?". MeasuringWorth. Retrieved February 2, 2020.

인용구

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  2. ^ a b c 래빙턴(1998), 페이지 20
  3. ^ Turing, A. M. (1936), "On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem" (PDF), Proceedings of the London Mathematical Society, 2 (published 1936–1937), vol. 42, pp. 230–265, doi:10.1112/plms/s2-42.1.230.
  4. ^ 이씨(2002년), 페이지 67
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  7. ^ "Early Electronic Computers (1946–51)", University of Manchester, archived from the original on 5 January 2009, retrieved 16 November 2008
  8. ^ 래빙턴(1998), 페이지 9
  9. ^ 래빙턴(1998), 페이지 8
  10. ^ a b c d 래빙턴(1998), 페이지 17
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  12. ^ "Newman's Contribution to the Mark 1 Machines", University of Manchester, archived from the original on 11 May 2008, retrieved 23 January 2009
  13. ^ a b c d Napper, R. B. E., "The Manchester Mark 1", University of Manchester, archived from the original on 29 December 2008, retrieved 22 January 2009
  14. ^ 영국 국내총생산 디플레이터 수치는 다음에서 제공되는 측정 가치 "일관된 시리즈"를 따른다.
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  17. ^ "The Manchester Mark I", University of Manchester, archived from the original on 9 February 2014, retrieved 5 January 2014
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  35. ^ 레빗(2007), 페이지 237–238

참고 문헌 목록

  • Lavington, Simon (1980), Early British computers, Manchester University Press, ISBN 978-0-7190-0810-8
  • Lavington, Simon (1998), A History of Manchester Computers (2nd ed.), The British Computer Society, ISBN 978-1-902505-01-5
  • Leavitt, David (2007), The Man Who Knew Too Much: Alan Turing and the Invention of the Computer, Phoenix, ISBN 978-0-7538-2200-5
  • Lee, J. A. N. (2002), "Some Great Myths of the History of Computing", in Brunnstein, Klaus; Berleur, Jacques (eds.), Human Choice and Computers: Issues of Choice and Quality of Life in the Information Society, Springer, ISBN 978-1-4020-7185-0
  • Napper, R. B. E. (2000), "The Manchester Mark 1 Computers", in Rojas, Raúl; Hashagen, Ulf (eds.), The First Computers: History and Architectures, MIT Press, pp. 356–377, ISBN 978-0-262-68137-7

추가 읽기

  • Lavington, Simon H. (July–September 1993), "Manchester Computer Architectures, 1948–1975", IEEE Annals of the History of Computing, IEEE, 15 (3): 44–54, doi:10.1109/85.222841, S2CID 14847352

외부 링크