IBM 700/7000 シリーズ

IBM 700/7000 シリーズ

1957 年、NACAの IBM 704 メインフレーム
タイプ	メインフレーム/ 科学コンピュータ
発売日	1953年; 71年前 （1953年）
後継	IBM 8000 (未発売) IBM System/360
関連している	IBM 1400シリーズ

IBM 700/7000 シリーズは、1950 年代から 1960 年代初期にかけてIBMが製造した一連の大規模 (メインフレーム) コンピュータ システムです。このシリーズには、互換性のない複数の異なるプロセッサ アーキテクチャが含まれています。700 は真空管ロジックを使用しており、トランジスタ化された7000の導入により廃止されました。7000 は、最終的に1964 年に発表されたSystem/360に置き換えられました。しかし、7000 を置き換えるのに十分な性能を持つ最初の 360 である 360/65 は、1965 年 11 月まで発売されませんでした。OS /360の初期の問題とソフトウェア変換の高コストにより、多くの 7000 がその後も何年も使用されました。

IBM 700/7000 シリーズには、データと命令を保存する 6 つのまったく異なる方法があります。

• 最初の科学的な（36/18ビットワード）：701（防衛計算機）
• それ以降の科学表記（ 36ビット ワード、ハードウェア浮動小数点）：704、709、7040、7044、7090、7094
• 商用（可変長文字列）：702、705、7080
• 1400シリーズ（可変長文字列）：7010
• 10進数（ 10桁ワード、ハードウェア浮動小数点）：7070、7072、7074
• スーパーコンピュータ (64 ビット ワード、ハードウェア浮動小数点): 7030 "Stretch"

700 クラスのマシンは真空管を使用し、7000 クラスのマシンはトランジスタ化されています。すべてのマシン (当時の他のほとんどのコンピュータと同様に) は磁気コア メモリを使用しています。ただし、初期の 701 および 702 モデルは例外で、最初はウィリアムズ チューブCRT メモリを使用し、後に磁気コア メモリに変更されました。

初期のコンピュータはソフトウェアなしで販売されていました。オペレーティング システムが登場し始めると、4 つの異なるメインフレーム アーキテクチャとIBM 1400ミッドライン アーキテクチャを持つことは、少なくとも 4 つの異なるプログラミング作業が必要になるため、IBM にとって大きな問題になりました。

System/360 は、7000 および 1400 シリーズのアーキテクチャの最良の機能を単一の設計に統合し、商用コンピューティングと科学技術コンピューティングの両方に対応しています。ただし、そのアーキテクチャは 7000 および 1400 シリーズのものと互換性がないため、一部の 360 モデルには、マイクロコードで 1400 および 7000 の命令セットをエミュレートできるオプション機能があります。1970年半ばに発表された 360 の後継機であるSystem/370のセールス ポイントの 1 つは、1400/7000 シリーズのエミュレーションが改善されたことです。これは、360/85 を除くすべての 360 で 7040/44、7070/72/74、7080、および 7090/94 のエミュレーションに必要だった、エミュレーション モードでのシャットダウンと再起動ではなく、オペレーティング システムの制御下で実行できました。

アーキテクチャは異なりますが、同じクラスのマシンは同じ電子技術を使用し、一般的に同じ周辺機器を使用します。テープ ドライブは一般に^[a] 7 トラック フォーマットを使用し、IBM 727 は真空管マシン用、729 はトランジスタ マシン用です。真空管モデルとほとんどのトランジスタ モデルは両方とも、701 で導入されたのと同じカード リーダー、カード パンチ、およびライン プリンターを使用します。これらのユニット、IBM 711、721 、および 716 は、IBM会計マシン技術に基づいており、プラグボードコントロール パネルも含まれています。これらは比較的低速であり、7000 シリーズのインストールには、カードからテープ、およびテープからライン プリンターへの操作をオフラインで行うために、はるかに高速な周辺機器を備えたIBM 1401が含まれるのが一般的でした。後続の 3 つのマシン、7010、7040、および 7044 は、ミッドライン IBM 1400 シリーズの周辺機器を採用しました。 7030 のテクノロジの一部は、7340 Hypertapeなどの他の 7000 シリーズ コンピュータのデータ チャネルや周辺機器にも使用されました。

IBM ポキプシー研究所で開発中は防衛計算機として知られていたこのマシンは、1953 年 4 月 7 日にIBM 701 電子データ処理マシンとして正式に発表されました。

データ形式

数値は36 ビットまたは18 ビットの長さで、固定小数点のみです。

• 固定小数点数は、バイナリ符号/絶対値形式で保存されます。

指示フォーマット

命令は18 ビット長で、単一アドレスです。

• 符号（1ビット） - ワード全体（-）またはハーフワード（+）のオペランドアドレス
• オペコード（5ビット） – 32命令
• アドレス（12ビット） – 4096ハーフワードアドレス

メモリを 2048 ワードから 4096 ワードに拡張するために、アドレス フィールドの最上位ビットを使用してバンクを選択する 33 番目の命令が追加されました。(この命令は、おそらく「No OP」命令を使用して作成されました。この命令は、元々アドレス フィールドを無視していたため、未使用のビットを持つ唯一の命令であったようです。ただし、この新しい命令に関するドキュメントは現在入手できません。)

レジスター

プロセッサ レジスタは次のもので構成されています。

• AC – 38 ビットアキュムレータ
• MQ – 36 ビット乗算商

メモリ

2,048 または 4,096 – 6 ビットの文字を含む 36 ビットのバイナリワード

IBM の 36 ビット科学アーキテクチャは、さまざまな計算集約型アプリケーションに使用されました。最初のマシンは真空管式の704と709で、その後トランジスタ式の7090、7094、7094 -II、そして低コストの7040と 7044 が続きました。最終的なモデルは、入出力操作を処理する 7044 にリンクされた 7094 で構成される直接結合システム (DCS) でした。

データ形式

数値は、固定小数点演算と浮動小数点演算の両方で36 ビットの長さです。

• 固定小数点数は、バイナリ符号/絶対値形式で保存されます。
• 単精度浮動小数点数は絶対値符号、8ビットの128超過指数、27ビットの絶対値を持つ。
• 7094で導入された倍精度浮動小数点数は、絶対値符号、17ビットの65536超の指数、および54ビットの絶対値を持っています。
• 英数字 は 6 ビットのBCDで、1 ワードに 6 個ずつパックされています。

指示フォーマット

基本的な命令フォーマットは、3 ビットのプレフィックス、15 ビットのデクリメント、3 ビットのタグ、および 15 ビットのアドレスです。プレフィックス フィールドは命令のクラスを指定します。デクリメント フィールドには、多くの場合、演算の結果を変更する即値オペランドが含まれるか、命令タイプをさらに定義するために使用されます。タグの 3 ビットは 3 つ (7094 では 7 つ) のインデックス レジスタを指定します。インデックス レジスタの内容がアドレスから減算されて、有効なアドレスが生成されます。アドレス フィールドには、アドレスまたは即値オペランドのいずれかが含まれます。

レジスター

IBM 704x/709x レジスタ

データレジスタ S 質問 ポ 1 2 3 ... 1 7 1 8 2 0 2 1 ... 3 5 (ビット位置) アキュムレータ 交流 S   乗数/商 ＭＱ 0 1 2 3 ... 1 7 1 8 2 0 2 1 ... 3 5 (ビット位置)   センスインジケーター SI インデックスレジスタ 3 ... 1 7 (ビット位置)   インデックスレジスタ1   XR1 (XRA)   インデックスレジスタ2   XR2（エックスアールビー）   インデックスレジスタ3   ＸＲ１   インデックスレジスタ4   XR4 (エックスアールシー)   インデックスレジスタ5   ＸＲ５   インデックスレジスタ6   ＸＲ６   インデックスレジスタ7   XR7 命令カウンタ 3 ... 1 7 (ビット位置)   命令カウンタ   IC

プロセッサ レジスタは次のもので構成されています。

• AC – 38 ビットアキュムレータ
• MQ – 36 ビット乗算商
• XR – 15 ビット インデックス レジスタ (3 または 7)
• SI – 36 ビットセンスインジケーター

アキュムレータ (および乗算器商) レジスタは、符号/絶対値の形式で動作します。アキュムレータには、Q と P というラベルの付いた 2 つのオーバーフロー ビットがあります。論理命令は S と Q をクリアまたは無視します。ACL (Add and Carry Logical) 命令は、ビット P からビット 35 へのエンドアラウンド キャリーを実行します。

インデックス レジスタは2 の補数形式を使用して動作し、命令アドレスを変更するために使用される場合、命令内のアドレスから減算されます。3 つのインデックス レジスタを備えたマシンでは、タグに 2 ビットまたは 3 ビットが設定されている場合 (つまり、複数のレジスタが選択されている場合)、それらの値は減算される前に OR 演算されます。7 つのインデックス レジスタを備えた IBM 7094 は、以前のマシンとの互換性を保つために複数タグ モードで起動するため、このトリックを使用するプログラムは引き続き使用できます。Leave Multiple Tag Mode (LMTM) 命令は、そのモードをオフにして、タグが使用するインデックス レジスタを指定し、Enter Multiple Tag Mode (EMTM) 命令は、そのモードをオンに戻します。

センス インジケーターは、パネルのスイッチとライトを介してオペレーターとの対話を可能にします。

メモリ

• 704: 4,096 または 8,192 または 32,768 – 6 ビットの文字を持つ 36 ビットのバイナリワード
• 709、7090、7094、7094 II、7040、7044: 32,768 – 6 ビット文字を含む 36 ビットのバイナリ ワード

入力/出力

709/7090 シリーズは、テープやディスクなどの高速入出力にデータ シンクロナイザ チャネルを使用します。基本的な 7 ビット^[b] DSC (例: 7607) は、メモリと I/O デバイス間のデータ転送を制御するコンピュータ メモリから独自の単純なプログラムを実行します。より高度な 9 ビット^[c] 7909 は、より高度なチャネル プログラムをサポートします。709xのユニット レコード装置は非常に低速だったため、パンチ カードI/O と高速印刷は、オフラインのIBM 1401との間で磁気テープを転送することによって実行されることが多かったです。後に、データ チャネルを使用して 7090 を 7040 に、または 7094 を 7044 に接続し、IBM 7094/7044 直接結合システム (DCS) を形成しました。この構成では、より高速な 1400 シリーズの周辺機器を使用できる 7044 が主に I/O を処理しました。

FORTRANアセンブリ プログラム (FAP) は、709、7090、および 7094 用のアセンブラであり、元々は Western Data Processing Center で David E. Ferguson と Donald P. Moore によって 709 用に作成されました。[ ^{1] IBM の}Fortran Monitor System (FMS) およびIBSYSオペレーティング システムで動作します。以前のアセンブラは、SHARE オペレーティング システム(SOS) の SHARE Compiler-Assembler-Translator (SCAT) でした。ベル研究所 (BE-FAP) によって FAP にマクロが追加され、最終的な 7090/7094 アセンブラは IBSYS/IBJOB の Macro Assembly Program (IBMAP) でした。SCAT、FAP、および MAP は相互に互換性がありませんでした。

メモリを予約するために使用されるその疑似操作BSS は、「BSSセクション」という一般名の由来であり、実行可能イメージに保存する必要のないタイプの予約済みメモリ アドレス範囲を指定するために、今日でも多くのアセンブリ言語で使用されています。

IBM 702とIBM 705は類似しており、705 では多くの 702 プログラムを変更せずに実行できますが、完全な互換性はありません。

IBM 7080は705のトランジスタバージョンで、さまざまな改良が施されている。下位互換性のため、705 I ^[2]モード、705 II ^[3]モード、705 III ^[4]モード、または完全な7080モードで実行できる。

データ形式

データは、レコード マークで終了する可変長の文字列で表されます。

指示フォーマット

5 文字: 1 文字のオペコードと 4 文字のアドレス – OAAAA

レジスター

• 702
  • 2つのアキュムレータ（AとB） – 512文字
• 705
  • 1 つのアキュムレータ – 256 文字
  • 14 補助記憶装置 – 16 文字
  • 補助記憶装置 1 台 – 32 文字
• 7080
  • 1 つのアキュムレータ – 256 文字
  • 30 補助記憶装置 – 512 文字
  • 32 通信記憶ユニット – 8 文字

メモリ

• 702
  • ウィリアムズチューブで2,000～10,000文字（2,000文字単位）
  • 文字サイクルレート – 23 マイクロ秒
• 705 (モデル I、II、または III)
  • 20,000 または 40,000 または 80,000 文字のコアメモリ
  • 文字サイクルレート – 17マイクロ秒または9.8マイクロ秒
• 7080
  • 80,000文字または160,000文字のコアメモリ
  • 文字サイクルレート – 2.18 マイクロ秒

入力/出力

705 と基本的な 7080 は、7 ビット^[b]インターフェイスのチャネルを使用します。7080 には、9 ビット^[c]インターフェイスを使用してより高速なデバイスを接続するために、7908 データ チャネルを装備できます。

700/7000 商用アーキテクチャは、大成功を収めた中規模ビジネス コンピュータのIBM 1400 シリーズに影響を与えました。その後、IBM はIBM 1410のメインフレーム バージョンである IBM 7010 を発表しました。

データ形式

• データは、ワードマークで終了する可変長の文字列で表されます。

指示フォーマット

• 可変長: 1、2、6、7、11、または 12 文字。

レジスター

低位メモリの固定位置にある 15 個の 5 文字フィールドはインデックス レジスタとして扱うことができ、その値は命令で指定されたアドレスに追加できます。また、現在処理中の文字のアドレスなど、現在は非表示になっている特定の内部レジスタがプログラマに公開されます。特に、B アドレス レジスタはサブルーチン リンクによく使用されます。

メモリ

• 100,000文字^[5]

IBM 7070、IBM 7072、およびIBM 7074は、10 進固定ワード長マシンです。これらは、より小型で古いIBM 650と同様に 10 桁のワードを使用しますが、命令セットは650 と互換性がありません。

データ形式

• ワード長 – 10桁の10進数プラス符号
• 数字のエンコード – 5桁中2桁のコード
• 浮動小数点数 – オプション、2桁の指数
• 各単語に3つの記号（プラス、マイナス、アルファ）
  • プラスとマイナスは10桁の数値を示します
  • アルファは、数字のペアでコード化された 5 文字のテキストを示します。61 = A、91 = 1。

指示フォーマット

• すべての指示は1つの単語で表されます
• 2桁のオペコード（符号、プラスまたはマイナスのみを含む）
• 2桁インデックスレジスタ
• 2桁のフィールドコントロール - 数字のセットを選択したり、左または右にシフトしたりできます。
• 4桁のアドレス

レジスター

• すべてのレジスタは 1 ワードを使用し、メモリとしてアドレス指定することもできます。
• アキュムレータ – 3 個 (アドレス 9991、9992、9993 – 標準、99991、99992、99993 – 拡張 7074)
• プログラムレジスタ – 1 (アドレス 9995 – 標準、99995 – 拡張 7074)
  • コンソールからのみアドレス指定可能です。現在の命令を保存します。
• 命令カウンタ – 1 (アドレス 9999 – 標準、99999 – 拡張 7074)
  • コンソールからのみアドレス可能
• インデックスレジスタ – 99 (アドレス 0001-0099)

メモリ

• 5000～9990語（標準）
• 15000～30000語（拡張7074）
• アクセス時間 – 6 マイクロ秒 (7070/7072)、4 マイクロ秒 (7074)
• 追加時間 – 72 マイクロ秒 (7070)、12 マイクロ秒 (7072)、10 マイクロ秒 (7074)

入力/出力

707x は 7 ビット^[b]インターフェイスのチャネルを使用します。7070 および 7074 には 7907 データ チャネルを装備して、9 ビット^[c]インターフェイスを使用するより高速なデバイスを接続できます。

IBM 7074は1962年に米国国税庁で使用されました。 ^[6]

IBM 7700 データ取得システムは、その番号と 1963 年 12 月 2 日の発表日にもかかわらず、IBM 7000 シリーズのメンバーではありません。

700 シリーズおよび 7000 シリーズのマシンはすべて、 Whetstone (1972)、Dhrystone (1984)、LINPACK (1979)、Livermore loops (1986) ベンチマークなどの標準的なパフォーマンス測定ツールよりも古いものです。

以下の表では、Gibson と Knight の測定値は速度を報告しており、数値が高いほど優れています。TRIDIA の測定値は時間を報告しており、数値が低いほど優れています。

• IBM 650

• IBM メインフレームの系図
• IBM の初期のコンピュータのアーキテクチャ (PDF)
• C Gordon Bell、Computer Structures: Readings and Examples、McGraw-Hill、1971 年、パート 6、セクション 1、「IBM 701-7094 II シーケンス、進化によるファミリー」、ISBN 0-07-004357-4 
• IBM 705
• IBM 7030 ストレッチ
• IBM7070
• IBM7094
• IBM 7090/94 アーキテクチャー 2012 年 5 月 22 日にWayback Machineにアーカイブされました
• ジャック・ハーパーの FAP ページは 2012 年 2 月 20 日にWayback Machineにアーカイブされました
• 望まれない IBM コンピュータの誕生、ボブ・ベマー著
• IBM 700 フィルム

701

動作原理 - タイプ701および関連機器(PDF) . IBM. 1953. 24-6042-1 . 2022年11月3日閲覧。

702

IBM 電子データ処理マシン - タイプ 702 (PDF) . IBM. 1954. 22-6173-1 . 2022 年11 月 3 日に閲覧。

704

704 電子データ処理マシン - 操作マニュアル(PDF) . IBM. 1955. 24-6661-2 . 2022 年11 月 3 日に閲覧。

705

リファレンス・マニュアル - 705 データ処理システム(PDF) . IBM. 1959 年 5 月. A22-6506-0 . 2022 年11 月 3 日に取得。

7010

IBM 7010 の動作原理(PDF) . IBM システム リファレンス ライブラリ. IBM. A22-6726 . 2022 年11 月 3 日に取得。

7030

リファレンス・マニュアル - 7030 データ処理システム(PDF) . IBM. 1961 年 8 月. A22-6530-2 . 2022 年11 月 3 日に取得。

7040/7044

IBM 7040-7044 動作原理(PDF) . IBM システム・リファレンス・ライブラリー。IBM。1964 年 5 月。A22-6640-4 . 2022 年11 月 3 日に取得。

7070/7072/7074

リファレンス マニュアル - 7070 データ処理システム(PDF)。IBM システム リファレンス ライブラリー。IBM。1962 年。A22-7003-6。2022年11 月 3 日に取得。

7080

IBM 7080 の動作原理(PDF)。IBM システム リファレンス ライブラリ。IBM。1964 年 11 月。A22-6560-4 。2022 年11 月 3 日に取得。

7090/7094

リファレンス・マニュアル - IBM 7090 データ処理システム(PDF) . IBM. 1962 年 3 月. A22-6528-4 . 2022 年11 月 3 日に取得。 {{cite book}}:|work=無視されました (ヘルプ)

IBM 7094 動作原理(PDF) . IBM システム・リファレンス・ライブラリー. IBM. 1966. A22-6703-4 . 2022 年11 月 3 日に取得。