IBM システム/360 モデル 20

IBM システム/360 モデル 20

IBM System/360 モデル 20。右側にIBM 1442 、左側に IBM 2203 ライン プリンターがある。
メーカー	インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション ( IBM )
製品ファミリー	システム/360
発売日	1964年11月 ( 1964-11 )
メモリ	4～32 KB コア

IBM System/360 モデル 20 は、 1964 年 11 月に発表されたIBM System/360ファミリーの最小の製品です。モデル 20 は System/360 命令セットのサブセットのみをサポートしており、2 進数は 16 ビットに制限され、浮動小数点演算はサポートされていません。^[1]後年、この製品はメインフレームではなく16 ビットミニコンピュータとして分類されていましたが、「ミニコンピュータ」という用語は当時は一般的ではなく、いずれにせよ IBM はモデル 20 の互換性を強調したかったため、System/360 製品ラインの他の製品との違いを強調したくありませんでした。ただし、この製品には System/360 の 10 進命令セットがすべて備わっており、最大 31 桁の 10 進数の加算、減算、積、被除数が実行できます。

ドイツのベーブリンゲンにあるIBM社によって開発されたこのシステム^{[2] ：pp.217–218, 352は}、データ処理と集計装置の代替として意図されていました。翌年に発表された互換性のない小型コンピュータであるIBM 1130は、科学技術計算用に設計されました。

モデル 20 の設計は、IBM 社内での綱引きの結果でした。ジョン・ハーンストラは、 IBM 1401命令を実行できるローエンドのマシンを望んでいました。フレッド・ブルックスは、マシンに System/360 アーキテクチャを採用することを望んでいました。最終結果は、コストの懸念が優先される妥協案でした。システムは、マルチファンクション カード マシンとライン プリンターを含めて月額 2,000 ドル未満 (2023 年の 19,648 ドルに相当) でリースされました。これに対し、同等の 1401 システムの場合は約 3,000 ドル (2023 年の 29,472 ドルに相当) でした。^{[2] : p.446}

販売されたシステムの数から判断すると、モデル 20 は System/360 の中で最も成功したモデルでした。Pugh によれば、「1970 年末までに米国でインストールされたモデル 20 プロセッサの数は 7,400 を超えました。」^{[2] : p.639} ただし、他のモデルの方が収益は大きくなっています。人気があるにもかかわらず、2020 年現在、稼働状態にあるモデル 20 は比較的少数です。^[3]

モデル 20 は、4、8、12、16、24、32 KB の 6 つのメモリ サイズで利用できました。System/360 の他のモデルと同様に、メモリはバイト アドレス指定可能です。^{[1] : p.1} このモデルには、R8 から R15 までの番号が付けられた 8 つの 16 ビット汎用レジスタがあり、計算でベースレジスタとして使用できます。また、すべてのメモリは、直接アドレス指定と呼ばれる機能によって直接アドレス指定可能です。この機能は、12 ビットの変位と、通常は命令のベース レジスタ フィールド (R0-R7) となる下位ビットを組み合わせて、15 ビットのアドレスを形成します。^{[1] : p.4} 下位 144 バイトの「保護領域」を除き、ストレージ保護は提供されません。

命令セットはSystem/360のサブセットであり、143命令ではなく37命令で構成されています。^{[1] : pp.7–25  [4] : p.384} BALR (Branch And Link Register)ではなくBASR (Branch And Store Register)など、互換性のない命令もいくつかあります。

• バイナリ演算では、S/360 の「ハーフワード」命令を使用して 16 ビットの量を演算します。ハーフワードのロード、ハーフワードの加算、ハーフワードの減算、ハーフワードの比較、ハーフワードのストアのほか、レジスタの加算とレジスタの減算が使用できます。
• 10 進演算には、ストレージ内の最大 31 桁の符号付きパック 10 進オペランドを操作するための完全な S/360 10 進命令セットが含まれています。
• 論理命令には、文字の移動、オフセットによる移動、即時移動、数値の移動、ゾーンの移動、論理即時比較、論理文字の比較、編集、即時 AND、即時 OR、マスク下のテスト、および変換があります。他の System/360 モデルにはない、特に珍しい論理命令の 1 つに「Halt and Proceed」(HPR、操作コード X'99') があります。これは、入出力を停止し、プロセッサを停止してオペレータにコードを表示します。操作は、「開始」ボタンを押すことで再開できます。
• 分岐命令には、標準の S/360 条件分岐が含まれます。命令セットは、「分岐とリンク」の代わりに、「分岐と保存」(BASR、X'0D'、および BAS、X'4D') を使用します。これは、16 ビットのリンク アドレスが格納されることを除いて同様に機能します。32 ビットのプログラム ステータス ワード(PSW) をロードする「PSW の設定」(SPSW、X'B1') は、標準の「PSW のロード」に代わるものです。モデル 20 には特権命令の概念や、スーパーバイザ状態とユーザー状態の区別がないため、SPSW はユーザー プログラムで使用できます。
• 入出力命令はモデル 20 に固有です。I /O チャネルがないため、すべての周辺機器はプロセッサによって直接制御されます。
  • 「I/O と分岐のテスト」(TIOB、X'9A') は、指定されたデバイスに対して、4 つのハードウェア依存条件の任意の組み合わせをテストします。
  • 「制御 I/O」(CIO、X'9B') は、デバイス上で制御 (非データ) 操作を実行します。
  • 「転送 I/O」(XIO、X'D0') は、デバイス上でデータ転送操作を実行します。XIO は転送を開始し、読み取りまたは書き込みのバイト数を指定します。データ転送は、オプションでサイクル スチール(IBM のドキュメントではこれをタイム シェアリングと呼びます) によって実行できます。サイクル スチールとは、操作を実行するために必要なプロセッサ サイクルをユーザー プログラムから取得するものです。

System/360 の他のほとんどのモデルと同様に、モデル 20 はマイクロプログラム化されており、トランスフォーマー読み取り専用ストレージ(TROS) を使用します。

1967年時点では以下の周辺機器がサポートされていた: ^{[1] : pp.36–110}

• 最大 6 台のテープ ドライブを備えたIBM 2415磁気テープ装置。
• IBM 2560 多機能カード マシン。
• IBM 2520 カード読み取り/パンチまたはカード パンチ。
• IBM 1419磁気インク文字リーダー。
• IBM 2311ディスク ストレージ (モデル 11 および 12)。
• IBM 1442モデル 5 カード パンチ。
• IBM 2203 ライン プリンター。
• IBM 1403ライン プリンター。
• IBM 2501カード リーダー。

システムには、統合通信アダプタも搭載できます。アダプタには、同期送受信(STR) 用とバイナリ同期通信(Bisync) 用の 2 つのバージョンがあります。

モデル 20 ディスク ストレージは、CPU に統合された「ストレージ制御機能」に接続されたIBM 2311 ディスク ドライブ(モデル 11 または 12) を使用します。 ^{[1] : pp.58–76} 複数のドライブを接続する場合は、同じモデルである必要があります。どちらのモデルも、最大 203シリンダとシリンダあたり 10トラックを提供する 1316ディスク パックを使用します。モデル 11 はすべてのシリンダを使用し、モデル 12 は最も外側の 103 のみを使用します。各トラックは、それぞれ 270 バイトの 10セクターに分割されます。モデル 11 のフォーマット済み容量は 540 万バイト、モデル 12 は 250 万バイトです。^[5]

IBM 2560多機能カードマシン（MFCM）^[6]は、モデル20で初めて提供された周辺機器です。カード詰まりなどの信頼性の問題があったため、この頭字語は多くの好ましくない名前を指していると解釈されることがよくありました。

2560 には、パンチ カードを入れることができるホッパーが 2 つあります。2 番目のホッパーのカードには、読み取るパンチ カードまたはパンチする空白カードを入れることができます。2 つのモデルが提供されました。

• モデルA1：5つのカードスタッカーとオプションの印刷/解釈装置、2つ、4つ、または6つのプリントヘッド。^[7]
• モデル A2: 4 つのカード スタッカー。

カードフローは、読み取りステーション、パンチステーション、およびA2上のテキストをカードに印刷できる印刷ステーションです。カードは処理された後、スタッカーの1つに流れ込みます。^{[1] ：41〜43}これにより、カードリーダーとカードパンチ として機能することができます。プログラムは、Read Primary Card命令またはRead Secondary Card命令でカードデータを読み取った後、Write Card命令を発行してカードに印刷できるため、プログラム制御下ではインタープリターとして機能することもできます。また、プログラムは、Primary Card Stacker Select命令またはSecondary Card Stacker Select命令を発行して、カードデータを読み取った後、カードを入れるスタッカーを選択できるため、カードソーターとして機能することもできます。これにより、モデル20は、パンチカード装置のいくつかの個別の部分を置き換えることができます。

IBM の発表では、2560 は「システムを 1 回通過するだけではこれまで不可能だったカード処理機能」を提供すると宣言されています。^{[8] [7] : 13  [9]}すべての I/O がプロセッサによって実行されるため、このシステムは 2560 などのタイミングに依存するデバイスの制御に特に適しています。2560 では、カードの読み取り、パンチイン、印刷、および厳しいタイミング要件で指定された出力スタッカーへの送信が可能で、定格速度が維持されます。

ディスクプログラミングシステム（DPS）は、少なくとも12KiBのメモリと1つのディスクドライブを備えたモデル20用の制御プログラムです。DPSのコンポーネントは次のとおりです。^[10]

• 初期プログラム ローダー(IPL)。
• ディスク入出力、エラー回復、ジョブ間の遷移を処理し、ディスク上のコアイメージ ライブラリから実行するプログラムをロードする小さな常駐モニターです。
• ジョブのセットアップを処理するジョブ間でモニターによってロードされるジョブ制御プログラム。
• ライブラリ管理、I/O デバイス テーブルの保守、リンケージ編集、システム常駐ディスクのロードとコピー、他のディスク ドライブのバックアップと復元を行うサービス プログラム。

ロールアウト/ロールインを使用すると、コンピュータ オペレーターは実行中のバッチ プログラムを中断し、照会プログラムを実行してから、中断された場所からバッチ ジョブを再開できます。

テーププログラミングサポート (TPS) は、磁気テープドライブは搭載しているがディスクドライブは搭載していないシステムをサポートします。TPS の最小構成は、4096 バイトの主記憶装置、カードリーダー、カードパンチ、プリンター、および 2 つの磁気テープドライブです。このようなシステムでは、TPS はアセンブラとテープ操作ユーティリティプログラムを提供します。8192 バイトの主記憶装置を搭載したシステムでは、追加の機能が提供されます。また、4 台以上の磁気テープドライブを搭載したシステムでは、さらに多くの機能が提供されます。^{[11] : 42–43}

カード プログラミング システム (CPS) は、カード入出力デバイスのみを備えたモデル 20 コンピュータ システム用の制御プログラム セットです。

• レポート プログラム ジェネレーター (RPG)。
• PL/Iサブセット、DPSのみ。^[12]
• 入出力制御システム(IOCS) マクロと処理ルーチンを含む、CPS、TPS、DPS 用の基本アセンブラバージョンが利用可能でした。

• 並べ替え/結合。
• ディスクの初期化、テープ初期化、ディスクのクリアなどのディスクおよびテープ ユーティリティ プログラム。

UNIVAC 9200 および 9300 コンピュータは、モデル 20 のクローンでした。

当時のメインフレームシステムとしては非常に大量に販売またはリースされたにもかかわらず、System/360 Model 20 コンピュータはわずかしか残っていません。これらは主に博物館や収集家の所有物です。現存するシステムの例は次のとおりです。

• ドイツのニュルンベルクにあった2台のモデル20プロセッサと多数の周辺機器（少なくとも1つの完全なシステムを形成）は、 2019年4月から5月にかけて、2人の英国の愛好家によってeBayで3,710ユーロで購入され、数か月かけて英国バッキンガムシャーのクレスロウパークにマシンを移動しました。このシステムは数十年間放置されていた小さな廃墟の建物にあり、すべての周辺機器が完全に配線され相互接続されていたことから、明らかにその建物で使用されていたようです。 ^[13] 2024年9月現在、システムは展示と修復のために米国メリーランド州ハントバレーのシステムソースコンピュータミュージアムに長期貸出ベースで移されています。^[14]
• 2020年現在^{[アップデート]}、モデル20プロセッサといくつかの周辺機器がドイツのミュンヘンにあるドイツ博物館で一般公開されています。^[15]

残っている System/360 の最新リストは、残っている System/360 CPU の世界在庫で確認できます。

• IBM システム/360
• IBM 2922リモートジョブエントリ端末（モデル 20 をベースとする）

• 基本アプリケーション - System/360 モデル 20 (E20-0098-0) 「このマニュアルの目的は、IBM System/360 モデル 20 について説明し、請求、売掛金、売上分析、在庫管理、買掛金、給与計算という 6 つの基本アプリケーションを処理するためにどのように使用できるかを示すことです。」
• IBM System/360 モデル 20 / ディスク プログラミング システム / ディスク ユーティリティ プログラム 「このマニュアルの目的は、ジョブ制御ステートメントとユーティリティ制御ステートメントについて説明し、これらのプログラムが実行できるさまざまなディスク操作を示すことにより、ディスク ユーティリティ プログラムの使用方法と変更方法を示すことです。」
• IBM System/360 モデル 20 ディスク プログラミング システム制御およびサービス プログラム 「この資料では、IBM System/360 モデル 20 ディスク プログラミング システム (DPS) の制御およびサービス プログラムの目的と機能について説明します。」
• IBM System/360 モデル 20 / カード プログラミング サポート / 基本アセンブラー言語 「このリファレンス出版物は、IBM System/360 モデル 20 の基本アセンブラー言語でプログラムを作成するために必要な情報をプログラマーに提供します。」