LGP-30

LGP -30 は、 Librascope General Purposeの略で、後にLibrascope General Precisionとなった、初期の市販コンピュータです。カリフォルニア州グレンデールのLibrascope社 ( General Precision Inc.の一部門) で製造され、Royal Precision Electronic Computer Company が販売とサービスを行っていました。Royal Precision Electronic Computer Company は、Royal Typewriter CompanyのRoyal McBee部門との合弁会社です。LGP-30 は 1956 年に初めて製造され、^{[1] [2] [3] 、}小売価格は 47,000 ドルで、2023 年現在の価値で 530,000 ドルに相当します。^[4]

LGP-30は一般にデスクコンピュータと呼ばれていました。タイプライターの棚を除いた高さ、幅、奥行きは33 x 44 x 26インチ（84 x 112 x 66 cm）でした。重量は約800ポンド（360 kg）^[5]で、ユニットの移動を容易にする 頑丈なキャスターが取り付けられていました。

リブラスコープコンピュータの主な設計コンサルタントは、マンハッタン計画のベテランであり、 ENIACの最初のプログラマーの1人であるスタン・フランケルでした。彼は、最小限のハードウェアで使用可能なコンピュータを設計しました。^[6] シングルアドレス命令セットには16個のコマンドしかありませんでした。磁気ドラムメモリには、メインメモリ、中央処理装置（CPU）プロセッサレジスタ、タイミング情報、マスタービットクロックがそれぞれ専用トラックに保持されていました。真空管の数は、ソリッドステートダイオードロジック、ビットシリアルアーキテクチャ^[7]、および15個のフリップフロップのそれぞれを複数回使用することで最小限に抑えられました。

これは、4096ワードのドラム メモリを備えたバイナリ、31 ビット ワードのコンピュータでした。標準入力は、Flexowriterキーボードと紙テープ(6 ビット文字 10 文字/秒) でした。標準出力は、Flexowriterプリンタ(タイプライター、10 文字/秒で動作) でした。オプションの高速紙テープ リーダーとパンチは、別の周辺機器として利用できました。

このコンピュータには、113 個の電子管と 1450 個のダイオードが搭載されていました。電子管は、関連コンポーネントも搭載された 34 枚のエッチング回路の差し込み可能なカードに取り付けられていました。34 枚のカードは、わずか 12 種類でした。カード エクステンダーを使用すると、すべてのマシン機能の動的テストが可能になりました。1450 個のダイオードのうち 680 個は、1 枚の差し込み可能なロジック ボードに搭載されていました。

LGP-30 は、フル負荷で動作する場合 1500ワットを必要としました。電源入力コードは、標準的な 115ボルト60 サイクル単相ラインに接続できます。コンピュータには、95 ～ 130 ボルトの電力線変動に適した電圧調整機能が組み込まれています。電力調整機能に加えて、コンピュータにはウォームアップ段階の回路も含まれており、これにより真空管への熱衝撃が最小限に抑えられ、寿命が長くなります。コンピュータには冷却ファンが組み込まれており、フィルタされた空気をダクトを通して真空管とダイオードに送り、コンポーネントの寿命を延ばし、適切な動作を保証します。LGP -30 が適切な温度で動作している場合は、 高価なエアコンは必要ありませんでした。

ドラム ワードあたり 32 ビットの位置があったが、実際に使用されたのは 31 ビットのみで、32 番目のビット タイムで「ヘッドの磁束の回復」が可能になった。命令ごとにアドレスが 1 つしかないため、オペランドの割り当てを最適化する方法が必要だった。そうしないと、データ参照が行われるたびに、各命令はドラム (またはディスク) の完全な 1 回転を待つことになる。LGP-30 は、ドラム上の論理アドレスをインターリーブして、隣接する 2 つのアドレス (たとえば、00 と 01) が 9 つの物理位置で分離されるようにすることで、オペランドの位置の最適化を実現した。これらのスペースにより、オペランドを、それらを使用する命令の隣に配置できた。64 トラックがあり、各トラックには 64 ワード (セクター) があった。隣接する 2 つの物理ワード間の時間は約 0.260ミリ秒(ms) で、隣接する 2 つのアドレス間の時間は 9 x 0.260 つまり 2.340 ms だった。最悪のアクセス時間は 16.66 ms だった。

命令の半分 (15 ビット) は未使用でした。未使用の半分は、追加命令、インデックス、間接アドレス指定、または次の命令を見つけるための 2 番目の (+1) アドレスに使用でき、プログラムのパフォーマンスが向上しました。これらの機能はいずれも LGP-30 には実装されていませんでしたが、1960 年の後継機である RPC-4000 でいくつか実現されました。

LGP-30 のユニークな特徴は、安価であるにもかかわらず、乗算機能が組み込まれていることです。これはドラム コンピュータであるため、ビットはドラムから読み取られるたびにシリアルに処理されます。乗算に関連する各加算を実行すると、オペランドが実質的に右にシフトされ、バイナリ ポイントが他のほとんどのコンピュータのようにワードの右側にあるのに対し、左側にあるかのように動作します。除算操作も同様に機能しました。

さらにコストを削減するため、内部レジスタを表示する従来のフロント パネルライトは廃止されました。代わりに、Librascope はフロント パネルに小型のオシロスコープを搭載し、3 つのレジスタ読み取りヘッドからの出力を上下に表示して、オペレータがビットを確認して読み取れるようにしました。水平および垂直のサイズ コントロールを使用して、オペレータはビット番号が刻印されたプラスチック オーバーレイに合わせてディスプレイを調整できます。ビットを読み取るには、オペレータはオシロスコープのトレースの上下の遷移を数えます。

当時の他のコンピュータとは異なり、内部データは8 進数ではなく16 進数で表現されていましたが、非常に安価なマシンであったため、6 つの非 10 進文字 (現在では通常の A ～ F ではなく) の文字バスケットの 10 ～ 15 の位置に対応する物理的なタイプライターのキーを使用してそれらの値を表し、0 ～ 9 fgjkqw となりました。これは、「FiberGlass Javelins Kill Quite Well (グラスファイバー製のジャベリンはよく殺す)」というフレーズで記憶されています。

• ワード長: 31 ビット (符号ビットを含むが、空白のスペーサー ビットは含まない)
• メモリサイズ: 4096 ワード
• 速度: 隣接する 2 つの物理ワード間のアクセス時間は 0.260 ミリ秒、隣接する 2 つのアドレス間のアクセス時間は 2.340 ミリ秒。
• 加算時間: アクセス時間を除いて0.26ms
• 乗算または除算時間: アクセス時間を除いて 17 ミリ秒
• クロックレート: 120 kHz
• 消費電力: 1500ワット
• 放熱量: 5,000 BTU/h (1,500 W)
• 演算要素: 3 つの作業レジスタ: C はカウンター レジスタ、R は命令レジスタ、A はアキュムレータ レジスタ。
• 命令フォーマット: ハーフワード形式を使用した16個の命令
• テクノロジー: 真空管 113 個、ダイオード 1350 個。
• 生産数；320～493
• 最初の納品: 1956年9月
• 価格: 47,000ドル
• 後継機種: LGP-21
• 成果: LGP-30 は、小規模な科学計算機能を備えた最初のデスク サイズ コンピュータの 1 つでした。LGP-30 は、ダートマス大学への 1 台を含む 5000 台が販売されるなど、かなり人気があり、学生がこのマシンでダートマス ALGOL 30とDOPE (Dartmouth Oversimplified Programming Experiment)を実装しました。

LGP-30 には 16 個の命令があります。各命令は 31 ビットのワードを占めますが、約半分のビットは使用されず、ゼロに設定されています。命令は、「メモリから取り出す」の文字 b などの「順序」と、メモリ位置を指定するための数字 2000 などのアドレス部分で構成されます。すべての命令は、LGP-30 ワード内で同じように表示されます。順序ビットはワードの 12 から 15 の位置を占め、アドレス ビットはワードの 18 から 29 の位置を占めます。アドレス ビットは、トラックとセクターによってさらに分割されます。すべての命令にアドレスがありますが、アドレスを使用しない命令もあります。これらの命令では、アドレス 0000 を入力するのが通例です。^[8]

LGP-30にはACT-IIIと呼ばれる高級言語がありました。すべてのトークンはアポストロフィで区切る必要があり、読みにくく、テープを準備するのも困難でした。^[9]

s1'dim'a'500'm'500'q'500''
インデックス'j'j+1'j-1''
ダップルテナール
rdxit's35''
s2'iread'm'1''iread'q'1''iread'd''iread'n''
1';'j''
0'flo'd';'d.''
s3'sqrt'd.';'sqrd.''
1'unflo'sqrd.'i/'10';'sqrd''
2010'print'sqrd.''2000'iprt'sqrd''cr''cr''
...

ダートマス大学は、 LGP-30 用に ALGOL 60の 2 つの実装を開発した。ダートマス ALGOL 30は 3 パス システム (コンパイラ、ローダー、インタープリター) で、実行時のストレージ割り当てを必要とする機能を除いて ALGOL のほぼすべての機能を提供した。自己完結型 Algol プロセッサである SCALP は、ALGOL の小さなサブセット (プログラム全体以外のブロックなし)、プロシージャ宣言なし、条件文あり (条件式なし)、文以外の構成要素なし、whileネストforされたswitch宣言なし (ネストされた呼び出しは許可)、ブール変数および演算子なしの 1 パス システムであった。ACT-III と同様に、すべてのトークンはアポストロフィで区切る必要があった。^[10]

DICTATOR は、 D ODCO I nterpretive C ode for T hree A ddress with T technical O ptimum R angeの頭文字をとったものです。1959 年に発表された DICTATOR は、LGP-30 マシンの詳細をプログラマーから隠すために設計されたインタープリターです。プログラミング言語は、2 つのソース オペランドと 1 つのデスティネーション オペランドを持つ 3 オペランドのアセンブリ コードに似ています。すべての数値は、8 桁の仮数と 2 桁の指数を持つ浮動小数点数です。自然対数と指数に加えて、sin、cos、arctanもサポートされています。最大 4 つのネストされたループがサポートされています。テーブル参照とブロック メモリ移動操作が実装されています。LGP-30 メモリ全体の半分強がインタープリターによって使用されます。Flexowriter を介して紙テープをロードするには約 30 分かかります。浮動小数点の加算、減算、乗算、除算は、それぞれ 455 ミリ秒未満で実行されます。コサインは740ミリ秒で計算されます。^[11]

LGP-30 を起動する、つまり「ブート」する手順は、これまで考案された中で最も複雑なものの 1 つでした。まず、ブートストラップ ペーパー テープがコンソール タイプライター(Friden Flexowriter)に挿入されます。オペレーターは Flexowriter のレバーを押してアドレス フィールドを読み取り、フロント パネルのボタンを押してアドレスをコンピューター レジスタに転送します。次に、Flexowriter のレバーを押してデータ フィールドを読み取り、フロント パネルのさらに 3 つのボタンを押して指定されたアドレスに格納します。このプロセスはおそらく 6 回から 8 回繰り返され、次のようなリズムが生まれました。

グググ、ガチャン、
グググ、ガチャガチャ、ガチャガチャ、
グググ、ガチャン、
グググ、ガチャガチャ、ガチャガチャ、
グググ、ガチャン、
グググ、ガチャガチャ、ガチャガチャ、
グググ、ガチャン、
グググ、ガチャガチャ、ガチャガチャ、
グググ、ガチャン、
グググ、ガチャガチャ、ガチャガチャ、
グググ、ガチャン、
ギュルル、カチッ、カチッ、カチッ。

次に、オペレータはブートストラップ テープを取り外し、通常のローダーを含むテープをはめ込み、詰まらないように注意しながら配置し、さらにいくつかのボタンを押してブートストラップ プログラムを起動しました。通常のローダーが挿入されると、コンピューターはプログラム テープを読み込む準備が整いました。通常のローダーは、ブートストラップ ローダーよりもコンパクトな形式のテープを読み取ります。各ブロックは開始アドレスで始まるため、エラーが発生した場合はテープを巻き戻して再試行できます。プロセスで間違いがあった場合、またはプログラムがクラッシュしてローダー プログラムが損傷した場合は、プロセスを最初からやり直す必要がありました。^[12]

1963年^[13] 、 Librascope社はLGP-30のトランジスタ化アップデートであるLGP-21を製造した。^{[14] [15]} この新しいコンピュータには約460個のトランジスタと約375個のダイオードが搭載されていた。価格はわずか16,250ドルで、前身のコンピュータの3分の1の価格だった。残念ながら、速度も以前のコンピュータの3分の1程度だった。

中央コンピュータの重量は約90ポンド（41kg）、^[16]基本システム（プリンターとスタンドを含む）の重量は約155ポンド（70kg）でした。^[17]

もう一つのより強力な後継機は、1960年に発表されたゼネラル・プレシジョンのRPC 4000である。 ^[18] LGP-30に似ているがトランジスタ化されており、8,008ワードの32ビットメモリドラムストレージを備えていた。500個のトランジスタと4,500個のダイオードを搭載し、販売価格は87,500ドル、重量は500ポンド（230 kg）であった。^{[19] [20] [21]}

エドワード・ローレンツは、変化する気象パターンをモデル化するためにLGP-30を使用しました。彼は、予報に大きな違いが初期データのわずかな違いから生じる可能性があることを発見し、カオス理論の中核概念である「ストレンジアトラクター」と「バタフライ効果」という用語を生み出しました。^{[22] RPC-4000（LGP-30の後継機）は、}メル・ケイが伝説的なプログラミングタスクをマシンコードで実行したコンピューターとしても記憶されています。これは、エド・ナザーがハッカー叙事詩「メルの物語」で語り直しています。^[23]

LGP-30 および LGP-21 のソフトウェア シミュレーションは、無料のオープン ソースのマルチプラットフォーム マルチシステム エミュレーターである SIMHによってサポートされています。

• IBM 650
• 真空管コンピュータの一覧

• カイスラー、スティーブン H. (2017)。「第 2 章 – ロイヤル マクビー/リブラスコープ マシン」。コンピューターの誕生: ドラムからコアへ。ケンブリッジ スカラーズ パブリッシング。LGP-30: pp. 25-34、LGP-21: pp. 34-43。ISBN 9781443896252。
• 「RPC 4000、LGP 30」(PDF)。AUERBACH標準 EDP レポート。3 。RPC -4000: pp. 570-649、LGP-30: pp. 651-741。

• ドイツのシュトゥットガルトで展示されている稼働中の LGP-30
• LGP-30の説明
• LGP-21の説明
• LGP-30とRPC-4000の両方を掲載した1962年の広告
• LGP-30 の設計者、スタン・P・フランケルのストーリーと写真。
• プログラミングマニュアル
• YouTubeで LGP-30 をウォーミングアップする
• テクニカム 29: LGP 30
• 1950-1959 Librazettes – LGP-30 に関する会社のニュースレター:

• 「LGP-21文書」。www.bitsavers.org。
• 「LGP-30、RPC-4000、RPC-9000 ドキュメント」www.bitsavers.org。

ウィキメディア・コモンズには、 LGP-30に関連するメディアがあります。