Las computadoras Argus de Ferranti fueron una línea de computadoras de control industrial ofrecidas desde la década de 1960 hasta la de 1980. Originalmente diseñado para un papel militar, un Argus reempaquetado fue la primera computadora digital que se usó para controlar directamente una fábrica completa. Fueron ampliamente utilizados en una variedad de funciones en Europa, particularmente en el Reino Unido, [1] donde un pequeño número continúa sirviendo como sistemas de monitoreo y control para reactores nucleares .
Serie original
Blue Envoy, audífono
El concepto original de la computadora se desarrolló como parte del proyecto de misiles Blue Envoy . Este era un sistema de misiles tierra-aire de muy largo alcance con un alcance del orden de 200 millas (320 km). Para alcanzar estos rangos, el misil fue "elevado" en una trayectoria casi vertical en el lanzamiento, de modo que pasó más tiempo volando a través del aire delgado a gran altitud. Una vez que alcanzara una gran altitud, se volcaría y comenzaría a rastrear al objetivo. Durante el ascenso vertical inicial, el radar del misil no podría ver el objetivo, por lo que durante este período fue guiado por comandos desde el suelo. [2]
Argus comenzó como un sistema para leer los datos del radar, calcular la trayectoria requerida y enviarla al misil en vuelo. El sistema no solo tenía que desarrollar la trayectoria, sino que también controlaba directamente las superficies de control del misil y, por lo tanto, tenía un sistema de retroalimentación de control completo. El desarrollo fue llevado a cabo por Maurice Gribble en la División de Automatización de Ferranti en Wythenshawe a partir de 1956. El sistema utilizó los nuevos transistores OC71 de Mullard , originalmente diseñados para su uso en audífonos . Solo se podían ejecutar a la baja velocidad de 25 kHz, pero esto era suficiente para la tarea. [3]
Blue Envoy fue cancelado en 1957 como parte del extenso Libro Blanco de Defensa de 1957 . Ferranti decidió continuar el desarrollo de la computadora para otros usos. Durante una visita del príncipe Felipe, duque de Edimburgo en noviembre de 1957, instalaron un sistema con un faro de automóvil conectado a una manija que se podía mover con la mano para brillar en cualquier punto de la pared, mientras la computadora intentaba mover un segundo Linterna frontal para colocar en el mismo lugar de la pared. [4]
Prototipo Argus
Ferranti continuó desarrollando el sistema, y durante 1958 completaron un prototipo de un producto comercial que mostraron públicamente por primera vez en el Olympia en noviembre. [4] Esta máquina usaba nuevos circuitos que funcionaban a una velocidad mucho más rápida de 500 kHz. [5] El nombre "Argus" (del dios griego de ese nombre) fue asignado al año siguiente, manteniendo la tradición de Ferranti de usar nombres griegos para sus computadoras. Eligieron a Argus porque era el dios que todo lo ve, apropiado para una máquina que tendría la tarea de controlar sistemas complejos. [6]
El nuevo sistema tenía una serie de diferencias con la máquina de audífonos. Entre ellos se encontraba la introducción de interrupciones para manejar mejor la sincronización de varios eventos. La máquina anterior era tan lenta que este tipo de problemas se resolvieron simplemente verificando cada entrada física en un bucle, pero con el rendimiento mucho más rápido del nuevo diseño, esto ya no era apropiado ya que la mayoría de las pruebas no revelarían cambios y, por lo tanto, ser desperdiciado. Este tipo de tareas ahora estaban controladas por interrupciones, por lo que el dispositivo podía indicar cuándo sus datos estaban listos para ser procesados. El sistema agregó memoria central para almacenamiento temporal, reemplazando los flip-flops del sistema anterior y una placa de conexiones para la programación. [7] [8]
La primera entrega [9] [10] [11] [12] [8] sería a Imperial Chemical Industries (ICI) para ser utilizada como sistema de control para la planta de carbonato de sodio / amoníaco de ICI en Fleetwood . [13] Se llegó a un acuerdo en marzo de 1960 [14] y la máquina se instaló en abril / mayo de 1962. [15] [16] Esta fue la primera gran fábrica en ser controlada directamente por una computadora digital. [17] [18] Siguieron otras ventas europeas. [19]
El circuito de Argus se basó en transistores de germanio con 0 y -6 voltios que representan el 1 y 0 binarios, respectivamente. La computadora se basó en una longitud de palabra de 12 bits con instrucciones de 24 bits. La aritmética se manejó en dos ALU de 6 bits en paralelo que operaban a 500 kHz. Las adiciones en la ALU tomaron 12 µs, pero agregar el tiempo de acceso a la memoria significó que las instrucciones simples tomaron alrededor de 20 µs. También se proporcionaron operaciones aritméticas de doble longitud (24 bits). La memoria de datos se suministró en un almacén de memoria central de 12 bits y 4096 palabras, mientras que hasta 64 palabras de instrucción se almacenaron en una matriz de placa de conexiones separada , utilizando clavijas de ferrita colocadas en agujeros para crear un "1". Los códigos de operación eran de 6 bits, los registros de 3 bits, el registro de índice (modificador) de 2 bits y la dirección de datos de 13 bits. [20]
Sabueso Mark II
Poco después de la cancelación del Blue Envoy en 1957, una reunión de emergencia entre los contratistas principales, Ferranti y Bristol Aerospace , llevó a la idea de combinar componentes del Blue Envoy con el Bristol Bloodhound existente para producir un diseño mucho más capaz. Esto produjo el Bloodhound Mark II, duplicando aproximadamente el alcance a unas 75 millas (121 km) y utilizando los nuevos sistemas de radar del Envoy que permitieron que el misil rastreara objetivos mucho más cerca del suelo y al mismo tiempo fuera mucho más resistente a las interferencias del radar. [21]
A diferencia de Blue Envoy, se esperaba que Bloodhound pudiera ver al objetivo durante todo el ataque. La guía era una localización por radar semiactiva , con un radar iluminador que iluminaba los objetivos y un receptor en el misil que usaba la señal reflejada para rastrear. Para que esto funcione, el iluminador tenía que apuntar al objetivo utilizando información de un radar de control táctico separado , y el receptor en la punta del misil tenía que apuntar al objetivo. El iluminador y los misiles no estarían necesariamente juntos, lo que complicaría los cálculos. [22] Además, el receptor tuvo que filtrar las señales que no estaban en el rango de frecuencia de Doppler desplazado esperado , por lo que la computadora también tuvo que calcular el desplazamiento de frecuencia esperado para configurar los filtros del receptor. [23]
La precisión requerida de los cálculos estaba más allá de la capacidad de las pequeñas computadoras militares utilizadas hasta ese momento. [24] Un sistema experimental de Derek Whitehead que usaba una computadora digital fue capaz de realizar fácilmente los cálculos. Sugirió colocar las computadoras en los sitios de radar de Orange Yeoman como centros de cálculo que alimentarían esta información a las baterías de misiles. [25]
Whitehead era amigo de Gribble y estaba al tanto de su trabajo en una pequeña computadora, y planteó el problema por primera vez en el otoño de 1959. Una vez que se tomó la decisión de pasar a una computadora digital, todo tipo de tareas secundarias se transfirieron a la máquina. Esto incluyó todo, desde las pruebas de mantenimiento hasta el control de lanzamiento de misiles y el cálculo de los "puntos cero" Doppler donde se esperaría que la señal cayera a cero cuando el objetivo cruzara en ángulo recto con el radar. [23]
Argus 200 y 100
El diseño original fue seguido en 1963 por el único ALU Argus 100 , que costó alrededor de £ 20,000 [26] (equivalente a aproximadamente £ 430,000 en 2020[actualizar]). [a] A diferencia del original, el Argus 100 usaba un esquema de direccionamiento plano de 24 bits con datos y código almacenados en una sola memoria. Se utilizó un código de operación más pequeño de 5 bits para simplificar la lógica básica y obtener un bit de dirección. La única ALU y otros cambios dieron como resultado un tiempo de funcionamiento básico de 72 μs. Un uso notable del Argus 100 fue controlar el telescopio Jodrell Bank Mark II en 1964. Con el lanzamiento del 100, el diseño original fue rebautizado retroactivamente como Argus 200 . [6]
El modelo Argus 200 eventualmente vendería 63 máquinas y el 100 14. [27]
Argus 300
El diseño del Argus 300 se inició en 1963, con la primera entrega en 1965. [16] Esta era una máquina mucho más rápida con una unidad lógica aritmética de arquitectura completamente paralela , a diferencia de las unidades seriales anteriores y mucho más lentas. No obstante, su conjunto de instrucciones era totalmente compatible con el Argus 100. El 300 tuvo mucho éxito y se utilizó durante la década de 1960 en diversas funciones industriales.
Una variante del 300 fue el Argus 350 , que permitía el acceso externo a su núcleo para permitir el acceso directo a la memoria . Esto mejoró el rendimiento de entrada / salida , evitando tener que mover datos a través del código que se ejecuta en el procesador. El 350 se utilizó en varios simuladores militares, incluida la Royal Navy para entrenamiento antisubmarino en fragatas, submarinos y helicópteros, y la Royal Air Force para un simulador Bloodhound Mk.II y el simulador de vuelo Vickers VC10 construido en Redifon y entregado a RAF Brize Norton en 1967. El modelo utilizado en el VC10 Simulator era un 3520B, esto significaba que tenía (20) kWords de memoria y un (B) acking Store. Redifon también usó el 350 en el simulador de vuelo Air Canada DC9 que se instaló en Montreal en la primavera de 1966. Los 350 se entregaron en el período de tiempo de 1967 a 1969.
Reemplazos de silicio
El diseño del Argus 400 [28] [29] comenzó al mismo tiempo que el Argus 300. En términos lógicos, el 400 era similar al 100 anterior, utilizando ALU en serie. Sin embargo, presentaba un sistema eléctrico completamente nuevo. Las máquinas anteriores usaban transistores de germanio para formar las puertas lógicas. El Argus 400 usó transistores de silicio en una lógica NOR diseñada por Ferranti Wythenshawe llamada MicroNOR II , [30] con una lógica más "convencional" donde 0 y +4.5 representaban 1 y 0 binarios, respectivamente. Sin embargo, el resto del mundo utilizó 0 voltios para representar 0 y + 2,4 (a 5) voltios para representar 1. Esto se llamó lógica NAND. De hecho, ambos son el mismo circuito. Cuando Texas Instruments presentó su serie “74” de circuitos integrados, la especificación de MicroNOR II se cambió de 4.5 voltios a 5 voltios para que las dos familias pudieran trabajar juntas. La máquina fue empaquetada para encajar en un bastidor de transporte aéreo estándar . Los PCB multicapa no eran una rutina en 1963 y Ferranti desarrolló procesos para unir las placas y recubrir las placas de circuito. La oficina de dibujo tuvo que aprender a diseñar tableros multicapa. que se grabó primero en cinta y luego se transfirió a la película. El Argus 400 tardó alrededor de dos años en entrar en producción (primera entrega en 1966). [16] [31] Pesaba más de 13 kilogramos (29 libras). [32]
El Argus 500 , diseñado unos 3 años después, usaba aritmética paralela y era mucho más rápido. Fue diseñado para ser conectado a un bastidor montado en un bastidor más grande de 19 pulgadas, junto con hasta cuatro unidades de almacenamiento central (memoria). El Argus 400 se volvió a empaquetar para que fuera el mismo que el Argus 500 y las dos máquinas eran compatibles con enchufes . El Argus 400 usó 18 pequeños PCB para su CPU, cada uno de los cuales se envolvió con cables a la placa posterior con 70 envoltorios de cables en miniatura. Quitar una tarjeta fue tedioso. Inicialmente, el Argus 500 usó los mismos paquetes, y también envoltura de alambre, en placas más grandes, pero las versiones posteriores emplearon circuitos integrados de doble línea que se soldaron planos sobre la PCB y fueron mucho más fáciles de quitar.
Al igual que los diseños anteriores, el 400 y el 500 usaban el mismo espacio de direcciones de 14 bits y el mismo conjunto de instrucciones de 24 bits y eran compatibles. El 500 agregó nuevas instrucciones que usaban tres bits del acumulador para indexar el desplazamiento también. Ambas máquinas funcionaron a un ciclo de reloj básico de 4 MHz, mucho más rápido que los 500 kHz de las máquinas anteriores. Ambos usaron memoria de núcleo que estaba disponible en dos tiempos de ciclo, el Argus 400 usó un núcleo de 2 μs mientras que el Argus 500 tenía 2 μs en máquinas anteriores y 1 μs para las posteriores, duplicando el rendimiento. La diferencia entre el 400 y el 500 era similar a la división entre el 100 y el 300, en que el 500 tenía una ALU paralela y el 400 era serial. El Argus 400 tuvo un tiempo adicional (dos números de 24 bits de 12 μs. El Argus 500 (con 1 μs de almacenamiento) tomó 3 μs. Divide (la instrucción más larga) tomó 156 μs en el Argus 400 y el Argus 500 tomó 9 μs. El Argus 500 era, por supuesto, mucho más caro.
El Royal Signals and Radar Establishment desarrolló un compilador de lenguaje de programación de alto nivel CORAL 66 para el Argus 500 bajo contrato con Ferranti para su uso en proyectos de automatización y control industrial. [33]
Las instalaciones típicas de Argus 500 eran plantas químicas (control de procesos) y centrales nucleares (supervisión de procesos). [34] [35] Una aplicación posterior fue para las instalaciones de Comando y Control de la Policía, siendo una de las más famosas la de la Policía de Strathclyde en Glasgow. Este sistema proporcionó la primera visualización visual de la ubicación de los recursos utilizando mapas proporcionados por proyectores de diapositivas de 35 mm que se proyectan a través de un orificio en el tubo de la pantalla VDU.
Un Argus 400 reemplazó al 100 en Jodrell Bank en 1971. [36] Había una versión especial del Argus 400 hecha para la red de reserva de asientos de Boadicea para BOAC . Esto eliminó las funciones de multiplicar y dividir, ya que utilizaban una cantidad significativa de costosos flip-flops JK y era rentable en ese momento guardar estos 24 y algunos otros componentes. En general, el 500 demostró ser uno de los productos más vendidos de Ferranti y encontró un uso especialmente amplio en las plataformas petroleras durante la apertura de los campos petroleros del Mar del Norte durante la década de 1970. [37]
Argus 600 y 700
Rompiendo con el pasado, la siguiente serie de máquinas Argus eran diseños completamente nuevos y no compatibles con versiones anteriores. El Argus 600 era una máquina de 8 bits, destinada a los fabricantes de equipos eléctricos y electrónicos que necesitaban una computadora relativamente simple o un dispositivo de control programable. Poseía una memoria central básica de 1.024 palabras , ampliable en bloques del mismo tamaño hasta un máximo de 8.192 palabras. Se desarrolló un lenguaje de programación mnemónico simple llamado ASSIST, que comprende 17 instrucciones de dirección única, para la nueva máquina. Con un costo de alrededor de £ 1,700 cuando se presentó en 1970, en ese momento el Argus 600 era la computadora digital más barata disponible en el Reino Unido. Podía conectarse directamente o mediante líneas telefónicas a computadoras más grandes y su interfaz de hardware permitía agregar módulos de la gama Argus de periféricos y equipos de conexión de planta según fuera necesario. [26]
El Argus 600 fue seguido por el Argus 700 , que utilizaba una arquitectura de 16 bits. El diseño del 700 comenzó alrededor de 1968/9 y la gama todavía estaba en producción a mediados de la década de 1980 logrando un éxito internacional para aplicaciones industriales y militares. [38] El 700 todavía está operativo en varias centrales nucleares británicas en 2020 en aplicaciones de control y procesamiento de datos. [35] [39] También se utilizó como plataforma de control de producción para empresas como Kodak .
Modelo (procesador único) | Aproximadamente millones de instrucciones por segundo |
---|---|
Argus 700 GDL | 0,7 |
Argus 700 GL | 0,8 |
Argus 700 GX | 2 |
Argus 700 GZ | 4 |
El Argus 700 se puede configurar en configuraciones multiprocesador de memoria compartida. [40] El Argus 700E era un modelo de gama baja. El Argus 700F usó una memoria MOS de tiempo de ciclo de 500 ns de hasta 64k palabras de 16 bits. El Argus 700G admitía un espacio de direcciones virtual con hasta 256k palabras de memoria. El Argus 700S tenía la opción de una memoria bipolar más rápida de 150 ns con acceso independiente para procesadores de entrada y salida. [41]
El Argus 700 también jugó un papel histórico importante en el desarrollo de redes de conmutación de paquetes en el Reino Unido. Ferranti utilizó estas máquinas durante los primeros experimentos en la Oficina General de Correos como base para los primeros enrutadores . [42] A este respecto, son similares a los procesadores de mensajes de interfaz construidos en los EE. UU. Para cumplir una función similar durante el desarrollo de Internet . [43]
Se utilizaron más de 70 procesadores Argus 700G en los sistemas de control e instrumentación de la central nuclear de Torness , que tenía un sistema de control mucho más sofisticado que los miembros anteriores de la flota avanzada de reactores refrigerados por gas , incluido el Control Digital Directo (DDC) de los reactores. . Cuando se instaló por primera vez, fue probablemente el sistema de control computarizado más sofisticado y complejo para una central nuclear en todo el mundo; el sistema se implementó utilizando el lenguaje de programación de alto nivel CORAL . Cada reactor en la estación de reactor dual tenía 10 computadoras de multiplexación de entrada, 11 computadoras de control de doble procesador y una computadora de supervisión de triple procesador con respaldo de reserva. [40] [44]
M700
La serie de computadoras M700 se basó en la arquitectura y el conjunto de instrucciones de la serie de computadoras Ferranti Argus 700. Tanto las computadoras M700 como las computadoras Argus 700 tienen un conjunto de instrucciones general común. Sin embargo, los modelos particulares no implementan necesariamente el conjunto de instrucciones completo. El M700 incluía una gama de computadoras que se basaban en las mismas características arquitectónicas y el mismo conjunto de instrucciones, lo que garantiza un alto nivel de compatibilidad e intercambiabilidad en términos de hardware y software. Dentro de estos límites, existían diferentes implementaciones de más de un fabricante para reflejar los requisitos comerciales y de aplicación específicos. [45] [46]
Notas
- ^ Calculado con la calculadora de inflación del Banco de Inglaterra .
Referencias
Citas
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enlaces externos
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