All Purpose Electronic X-ray Computer (as described in 1957) - Gioco MAME

Computer pubblicato 69 anni fa:

APE(X)C - All Purpose Electronic X-ray Computer © 1955 Booth [Andrew D.].

DATI TECNICI
L'APEXC è una macchina incredibilmente semplice. Le parole di istruzione e dati sono sempre lunghe 32 bit. Il processore utilizza l'aritmetica intera con rappresentazione in complemento a 2. Gli indirizzi sono lunghi 10 bit. L'APEXC non ha RAM, tranne un accumulatore a 32 bit e un registro dati a 32 bit (usato insieme all'accumulatore a 32 bit per implementare istruzioni di spostamento a 64 bit e mantenere il risultato a 64 bit di una moltiplicazione). Le istruzioni e i dati sono immagazzinati in due tamburi magnetici, per un totale di 32 tracce magnetiche circolari di 32 parole. Poiché la velocità di rotazione è di 3750 giri/min (62,5 rotazioni al secondo), la velocità di esecuzione del programma può andare dal massimo teorico di 1 kIPS a meno di 100IPS se le istruzioni e i dati del programma non sono contigui.

Una stranezza è che non esiste un contatore di programma: ogni istruzione macchina include l'indirizzo dell'istruzione successiva. Questo design può sembrare strano, ma è l'unico modo per ottenere prestazioni ottimali con questa memoria basata su cilindro.

Il codice macchina è composto solo da 15 istruzioni, vale a dire addizione, sottrazione, moltiplicazione, load (3 varianti), store (2 varianti), branch condizionale, spostamento di bit aritmetico a destra, rotazione di bit a destra, ingresso scheda perforata, uscita scheda perforata, arresto macchina, e bank switching (che non è mai usato sull'APEXC, poiché ha solo 1024 parole di memoria, e gli indirizzi sono lunghi 10 bit). Una cosiddetta modalità vettoriale consente di ripetere la stessa operazione 32 volte con 32 locazioni di memoria successive. Notare la mancanza di and/or/xor bit a bit e di divisione. Inoltre, notare la mancanza di modalità di indirizzamento indiretto: la modifica dinamica degli opcode è l'unico modo
per simularla.

Un'altra stranezza è che il bus di memoria e l'ALU sono larghi 1 bit. C'è un bit-clock a 64kHz e un word-clock a 2kHz, e ogni memoria di parola e operazione aritmetica è scomposta in 32 operazioni aritmetiche e di memorie a 1 bit: questo richiede 32 cicli di bit, per un totale di 1 ciclo di parola.

Il processore è abbastanza efficiente: la maggior parte delle istruzioni richiede solo 2 cicli di parola (1 per il fetch, 1 per la lettura dell'operando e l'execute), con l'eccezione di store, shift e moltiplicazioni. Sì, la CPU APEXC è una RISC: non c'è altra parola adeguata. Notare che non c'è ROM, e quindi nessun 'bootstrap loader' o programma di avvio predefinito qualunque.

Nessun esecutivo o sistema operativo fu mai scritto per l'APEXC, anche se c'erano delle specie di librerie di subroutine per compiti comuni di aritmetica, I/O e debug. Il funzionamento della macchina è normalmente fatto attraverso un pannello di controllo che permette all'utente di avviare, fermare e riprendere la CPU, e di modificare i registri e la memoria quando la CPU è ferma. All'avvio della macchina è necessario inserire nel pannello di controllo l'indirizzo della prima istruzione del programma da eseguire, quindi premere l'interruttore di esecuzione. La maggior parte dei programmi termina con un'istruzione stop, che permette di controllare lo stato della macchina, eventualmente eseguire alcune procedure di debug post mortem (una routine di core dump è descritta in un libro di programmazione APEXC), poi inserire l'indirizzo di un altro programma ed eseguirlo.

Erano supportati due dispositivi I/O: un lettore di nastri di carta e un perforatore di nastri di carta. L'output del perforatore può essere inviato a un'unità stampante ('teletyper') quando lo si desidera. L'output della stampante viene emulato e visualizzato sullo schermo. L'input del nastro era generato dal computer dell'APEXC, o digitato a mano con una speciale tastiera a 32 tasti (ogni riga di nastro aveva 5 fori di dati (bit), il che produce 32 valori diversi).

CURIOSITÀ
L'APEXC (All Purpose Electronic X-ray Computer) è stato progettato da Andrew D. Booth al Birkbeck College di Londra, nei primi anni '50.

Dal 1943 iniziò a lavorare sulla determinazione delle strutture cristalline utilizzando i dati di diffrazione dei raggi X. I calcoli coinvolti erano estremamente noiosi e c'era un ampio incentivo per automatizzare il processo. Nel 1947, insieme alla sua collaboratrice e futura sposa Kathleen Britten, trascorse alcuni mesi con il team di von Neumann, che all'epoca era all'avanguardia nella ricerca informatica. Booth progettò un computer elettromeccanico, l'ARC, alla fine degli anni '40. In seguito, costruirono un computer elettronico sperimentale chiamato 'SEC' (Simple Electronic Computer), e infine la serie APEC (All-Purpose Electronic Computer).

STAFF
Progettato da: Andrew D. Booth

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