Ferranti Argus

Ferrantis Argus -datorer var en linje av industriella kontrolldatorer som erbjuds från 1960-talet till 1980-talet . Ursprungligen designad för en militär roll, en ompaketerad Argus var den första digitala datorn som användes för att direkt styra en hel fabrik. De användes i stor utsträckning i en mängd olika roller i Europa, särskilt i Storbritannien, där ett litet antal fortsätter att fungera som övervaknings- och kontrollsystem för kärnreaktorer .

Originalserie

Blue Envoy, hörapparatdator

Det ursprungliga konceptet för datorn utvecklades som en del av Blue Envoy- missilprojektet. Detta var ett yt -till-luft-missilsystem med mycket lång räckvidd med en räckvidd i storleksordningen 200 miles (320 km). För att nå dessa räckvidder "höjdes" missilen i en nästan vertikal bana vid lanseringen, så att den tillbringade mer tid med att flyga genom den tunna luften på hög höjd. När den väl nådde hög höjd skulle den välta och börja spåra målet. Under den första vertikala stigningen skulle missilens radar inte kunna se målet, så under denna period styrdes den från marken.

Argus började som ett system för att läsa radardata, beräkna den erforderliga banan och skicka den till missilen under flygning. Systemet behövde inte bara utveckla banan, utan styrde också direkt missilens kontrollytor och hade därmed ett komplett kontrollåterkopplingssystem. Utvecklingen utfördes av Maurice Gribble vid Ferrantis Automation Division i Wythenshawe med start 1956. Systemet använde de nya OC71-transistorerna från Mullard , ursprungligen designade för användning i hörapparater . De kunde bara köras i den låga hastigheten 25 kHz, men detta räckte för uppgiften.

Blue Envoy avbröts 1957 som en del av 1957 års omfattande försvarsvitbok . Ferranti bestämde sig för att fortsätta utvecklingen av datorn för andra ändamål. Under ett besök av prins Philip, hertig av Edinburgh i november 1957, satte de upp ett system med en bilstrålkastare kopplad till ett handtag som kunde flyttas för hand för att lysa när som helst på en vägg, medan datorn försökte flytta en sekund pannlampa att lägga på samma plats på väggen.

Prototyp Argus

Ferranti fortsatte utvecklingen av systemet och under 1958 färdigställde de en prototyp av en kommersiell produkt som de visade offentligt för första gången på Olympia i november. Den här maskinen använde nya kretsar som körde med den mycket snabbare hastigheten på 500 kHz. Namnet "Argus" (från den grekiska guden med det namnet) tilldelades nästa år, i linje med Ferranti-traditionen att använda grekiska namn för sina datorer. De valde Argus eftersom detta var den allseende guden, lämplig för en maskin som skulle ha till uppgift att kontrollera komplexa system.

Det nya systemet hade ett antal skillnader från hörapparaten. Bland dessa var införandet av avbrott för att bättre hantera timing av olika händelser. Den tidigare maskinen var så långsam att den här typen av problem hanterades helt enkelt genom att kontrollera varje fysisk ingång i en slinga, men med den mycket snabbare prestandan hos den nya designen var detta inte längre lämpligt eftersom de flesta av testerna inte avslöjade några förändringar och därför slösas bort. Den här typen av uppgifter styrdes nu av avbrott, så att enheten kunde indikera när dess data var redo att bearbetas. Systemet lade till kärnminne för tillfällig lagring, som ersatte vipporna från det tidigare systemet, och ett plugboard för programmering.

Den första leveransen skulle vara till Imperial Chemical Industries (ICI) för att tas i bruk som kontrollsystem för ICI:s soda / ammoniakfabrik i Fleetwood . En överenskommelse träffades i mars 1960 och maskinen installerades april/maj 1962. Detta var den första stora fabriken som styrdes direkt av en digital dator. Andra europeiska försäljningar följde.

Argus-kretsen baserades på germaniumtransistorer med 0 och -6 volt som representerar binär 1 respektive 0 . Datorn baserades på en 12-bitars ordlängd med 24-bitars instruktioner. Aritmetiken hanterades i två parallella 6-bitars ALU: er som arbetade vid 500 kHz. Tillägg i ALU tog 12 µs, men att lägga till minnesåtkomsttiden innebar att enkla instruktioner tog cirka 20 µs. Dubbellängds (24-bitars) aritmetiska operationer tillhandahölls också. Dataminne tillhandahölls i ett 12-bitars, 4096 ord, kärnminne , medan upp till 64 instruktionsord lagrades i en separat plugboardbricka sedan 8 fack till en låda och 4 lådor i ett rack som gav 2048 programrader, med ferrit pinnar tappade i hål för att skapa en "1". Opkoder var 6 bitar, register 3 bitar, indexregister (modifierare) 2 bitar och dataadress 13 bitar.

Blodhund Mark II

Strax efter avbokningen av Blue Envoy 1957, ledde ett nödmöte mellan huvudentreprenörerna, Ferranti och Bristol Aerospace , till idén om att kombinera komponenter från Blue Envoy med den befintliga Bristol Bloodhound för att producera en mycket mer kapabel design. Detta producerade Bloodhound Mark II, ungefär fördubblade räckvidden till cirka 75 miles (121 km) och använde de nya radarsystemen från Envoy som gjorde det möjligt för missilen att spåra mål mycket närmare marken samtidigt som den var mycket mer resistent mot radarstörning.

Till skillnad från Blue Envoy förväntades Bloodhound kunna se målet genom hela attacken. Vägledningen var semi-aktiv radarmålsökning , med en belysningsradar som lyser upp målen och en mottagare i missilen som använder den reflekterade signalen för att spåra. För att detta skulle fungera måste belysningsinstrumentet riktas mot målet med hjälp av information från en separat taktisk kontrollradar , och mottagaren i missilens nos måste riktas mot målet. Belysningsinstrumentet och missilerna skulle inte nödvändigtvis vara nära varandra, vilket komplicerar beräkningarna. Vidare var mottagaren tvungen att filtrera bort signaler som inte var av det förväntade Dopplerskiftade frekvensområdet, så datorn var också tvungen att beräkna den förväntade frekvensförskjutningen för att ställa in mottagarens filter.

Den noggrannhet som krävdes av beräkningarna var över kapaciteten hos små militära datorer som användes till den punkten. Ett experimentellt system av Derek Whitehead med hjälp av en digital dator kunde enkelt utföra beräkningarna. Han föreslog att datorerna skulle placeras på Orange Yeomans radarplatser som beräkningscentra som skulle mata denna information till missilbatterierna.

Whitehead var en vän med Gribbles och var medveten om hans arbete på en liten dator, och tog upp frågan först någon gång hösten 1959. När beslutet att gå över till en digital dator överlämnades alla möjliga sekundära uppgifter till maskin. Detta inkluderade allt från underhållstestning till missiluppskjutningskontroll till beräkningen av Doppler "nollpunkter" där signalen skulle förväntas sjunka till noll när målet korsade i rät vinkel mot radarn.

Argus 200 och 100

Den ursprungliga designen följdes 1963 av singel-ALU Argus 100 , som kostade cirka 20 000 £ (motsvarande cirka 430 000 £ 2020). Till skillnad från originalet använde Argus 100 ett platt 24-bitars adresseringsschema med både data och kod lagrade i ett enda minne. En mindre 5-bitars opkod användes för att förenkla den grundläggande logiken och få en adressbit. Den enda ALU och andra förändringar resulterade i en grundläggande drifttid på 72 μs. En anmärkningsvärd användning av Argus 100 var att styra Jodrell Bank Mark II- teleskopet 1964. Med 100-talets release döptes den ursprungliga designen retroaktivt om till Argus 200 .

Argus 200- modellen skulle så småningom sälja 63 maskiner och 100 14.

Argus 300

Designen av Argus 300 startade 1963, med den första leveransen 1965. Detta var en mycket snabbare maskin med en aritmetisk logikenhet med helt parallell arkitektur , i motsats till de tidigare och mycket långsammare seriella enheterna. Dess instruktionsuppsättning var ändå helt kompatibel med Argus 100. 300 var mycket framgångsrik och användes under hela 1960-talet i olika industriella roller.

En variant av 300 var Argus 350 , som tillät extern åtkomst till dess kärna för att möjliggöra direkt minnesåtkomst . Detta förbättrade prestandan för input/output , vilket undviker att behöva flytta data via kod som körs på processorn. 350:an användes i olika militära simulatorer, inklusive Royal Navy för fregatt-, ubåts- och helikopterbaserad antiubåtsutbildning, och Royal Air Force för en Bloodhound Mk.II-simulator och Vickers VC10- flygsimulatorn byggd vid Redifon och levererad till RAF Brize Norton 1967. Modellen som användes på VC10 Simulator var en 3520B, vilket innebar att den hade (20)kWords minne och ett (B)ackande lager. Redifon använde också 350 på Air Canada DC9-flygsimulatorn som installerades i Montreal våren 1966. 350-talet levererades under tidsramen 1967 till 1969.

Silikonersättningar

Designen av Argus 400 startade samtidigt som Argus 300. I logiska termer liknade 400 de tidigare 100, med seriella ALU. Den innehöll dock ett helt nytt elsystem. Tidigare maskiner använde germaniumtransistorer för att bilda de logiska grindarna. Argus 400 använde kiseltransistorer i en NOR-logik designad av Ferranti Wythenshawe kallad MicroNOR II , med mer "konventionell" logik där 0 och +4,5 representerade binär 1 respektive 0. Resten av världen använde dock 0 volt för att representera 0 och + 2,4 (till 5) volt för att representera 1. Detta kallades NAND-logik. De är faktiskt båda samma kretsar. När Texas Instruments tog fram sin "74"-serie av integrerade kretsar ändrades specifikationen för MicroNOR II från 4,5 volt till 5 volt så att de två familjerna kunde arbeta tillsammans. Maskinen var förpackad för att passa in i ett standard flygtransportställ. Multilayer PCB var inte rutin 1963 och Ferranti utvecklade processer för att binda korten och plätering genom kretskorten. Ritningsbyrån fick lära sig att designa flerskiktstavlor, som först lades ut på tejp och sedan överfördes till film. Det tog cirka två år för Argus 400 att börja tillverkas, med den första leveransen 1966, som vägde mer än 13 kilogram (29 lb).

Argus 500

Argus 500 , designad cirka 3 år senare, använde parallell aritmetik och var mycket snabbare. Den designades för att anslutas till en större 19-tums rackmonterad ram, tillsammans med upp till fyra kärnlager (minne) enheter. Argus 400 packades om för att vara samma som Argus 500 och de två maskinerna var pluggkompatibla . Argus 400 använde 18 små PCB för sin CPU, som var och en var trådlindad till bakplanet med hjälp av 70 miniatyrtrådlindningar. Att ta bort ett kort var tråkigt. Argus 500 använde till en början samma paket, och även wire-wrap, på större kort, men senare versioner använde dual-in-line IC:er som löddes fast på kretskortet och var mycket lättare att ta bort.

Liksom de tidigare designerna använde 400 och 500 samma 14-bitars adressutrymme och 24-bitars instruktionsuppsättning och var kompatibla. 500 lade till nya instruktioner som använde tre bitar av ackumulatorn för offsetindexering också. Båda maskinerna körde med en grundläggande klockcykel på 4 MHz, mycket snabbare än de tidigare maskinernas 500 kHz. Båda använde kärnminne som var tillgängligt på två cykeltider. Argus 400 använde en 2 μs kärna medan Argus 500 hade 2 μs i tidigare maskiner och 1 μs för senare, vilket fördubblade prestandan. Skillnaden mellan 400 och 500 liknade fördelningen mellan 100 och 300, genom att 500 hade en parallell ALU och 400 var seriell. Argus 400 hade en adderingstid (två 24-bitars nummer) på 12 μs. Argus 500 (med 1 μs lager) tog 3 μs. Divide (den längsta instruktionen) tog 156 μs på Argus 400 och Argus 500 tog 9 μs. Argus 500 var förstås mycket dyrare.

En CORAL 66 högnivåkompilator för programmeringsspråk för Argus 500 utvecklades av Royal Signals and Radar Establishment under kontrakt med Ferranti för användning i industriella styr- och automationsprojekt.

Typiska Argus 500-anläggningar var kemiska anläggningar (processkontroll) och kärnkraftverk (processövervakning). En senare ansökan gällde polisens kommando- och kontrollinstallationer, en av de mer kända var för Strathclyde Police i Glasgow. Detta system gav den första visuella visningen av resursplatser med hjälp av kartor från 35 mm diaprojektorer som projicerade genom ett porthål i bildskärmsskärmens rör.

En Argus 400 ersatte 100:an på Jodrell Bank 1971. Det fanns en specialversion av Argus 400 som gjordes för Boadiceas platsbokningsnätverk för BOAC . Detta tog bort multiplicera och dividera funktionerna eftersom dessa använde ett betydande antal dyra JK flip-flops och det var kostnadseffektivt vid den tiden att spara dessa 24 och några andra komponenter. Sammantaget visade sig 500:an vara en av Ferrantis mest sålda produkter och fann särskilt stor användning på oljeplattformar under öppnandet av oljefälten i Nordsjön under 1970-talet .

Argus 600 och 700

Genom att bryta med det förflutna var nästa serie Argus-maskiner helt nya konstruktioner och inte bakåtkompatibla. Argus 600 var en 8-bitars maskin, avsedd att användas av tillverkare av elektrisk och elektronisk utrustning som krävde en relativt enkel dator eller programmerbar kontrollenhet. Den hade ett grundläggande kärnminne på 1 024 ord , utbyggbart i block av samma storlek upp till maximalt 8 192 ord. Ett enkelt mnemoniskt programmeringsspråk kallat ASSIST, som omfattar 17 enadressinstruktioner, utvecklades för den nya maskinen. Argus 600 kostade cirka 1 700 pund när den introducerades 1970, då Argus 600 var den billigaste digitala datorn som fanns tillgänglig i Storbritannien. Den kunde kopplas direkt eller via telefonlinjer till större datorer och dess hårdvarugränssnitt gjorde det möjligt att lägga till moduler från Argus sortiment av kringutrustning och anläggningsanslutningsutrustning efter behov.

Argus 600 följdes av Argus 700 , som använde 16-bitars arkitektur. Designen av 700 startade runt 1968/9 och serien var fortfarande i produktion i mitten av 1980-talet och nådde internationell framgång för industriella och militära tillämpningar. 700 är fortfarande i drift vid flera brittiska kärnkraftverk under 2020 i kontroll- och databehandlingsapplikationer. Den användes också som en produktionskontrollplattform för företag som Kodak .

Argus 700G modell MIPS betyg

Modell (enkel processor)
Ungefär miljoner instruktioner per sekund
Argus 700 GDL 0,7
Argus 700 GL 0,8
Argus 700 GX 2
Argus 700 GZ 4

Argus 700 skulle kunna konfigureras i flerprocessorkonfigurationer med delat minne. Argus 700E var en lågprismodell. Argus 700F använde 500 ns cykeltid MOS-minne på upp till 64k 16-bitars ord. Argus 700G stödde ett virtuellt adressutrymme med upp till 256 000 ord minne. Argus 700S hade möjlighet till snabbare 150 ns bipolärt minne med oberoende åtkomst för input-output-processorer.

Argus 700 spelade också en viktig historisk roll i utvecklingen av paketförmedlingsnätverk i Storbritannien. Dessa maskiner användes av Ferranti under tidiga experiment på General Post Office som grund för tidiga routrar . I detta avseende liknar de Interface Message Processors som byggts i USA för att tjäna en liknande roll under utvecklingen av Internet .

Över 70 Argus 700G-processorer användes i styr- och instrumenteringssystemen i Torness kärnkraftverk, som hade ett mycket mer sofistikerat kontrollsystem än tidigare medlemmar av den avancerade gaskylda reaktorflottan , inklusive Digital Direct Control (DDC) av reaktorerna . När det först installerades var det förmodligen det mest sofistikerade och komplexa datoriserade styrsystemet för ett kärnkraftverk i hela världen; systemet implementerades med hjälp av högnivåprogrammeringsspråket CORAL . Varje reaktor i den dubbla reaktorstationen hade 10 ingångsmultiplexdatorer, 11 styrdatorer med dubbla processorer och en övervakande trippelprocessordator med en standby-backup.

M700

M700-serien av datorer baserades på arkitekturen och instruktionsuppsättningen i Ferranti Argus 700-datorserien. Både M700-datorer och Argus 700-datorer har en gemensam övergripande instruktionsuppsättning. Vissa modeller implementerar dock inte nödvändigtvis hela instruktionsuppsättningen. M700 inkluderade en rad datorer som alla var baserade på samma arkitektoniska egenskaper och instruktionsuppsättning, vilket säkerställde en hög nivå av kompatibilitet och utbytbarhet i hård- och mjukvarutermer. Inom dessa gränser fanns det olika implementeringar från mer än en tillverkare för att spegla specifika kommersiella krav och applikationskrav.

Anteckningar

Citat

Bibliografi

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ferranti_Argus&oldid=1141151194 "