Elliott 803

El Elliott 803 es un ordenador digital de transistores pequeño y de velocidad media que fue fabricado por la empresa británica Elliott Brothers en la década de 1960. Se construyeron alrededor de 211. ^[1]

La serie 800 comenzó con el 801, un modelo de prueba único construido en 1957. El 802 fue un modelo de producción, pero solo se vendieron siete entre 1958 y 1961. El 803A, de corta duración, se construyó en 1959 y se entregó por primera vez en 1960; el 803B se construyó en 1960 y se entregó por primera vez en 1961.

En 1960 se entregaron a los clientes más de 200 computadoras Elliott 803 a un precio unitario de aproximadamente £29 000 ^[2] (aproximadamente equivalente a £843 000 en 2023 ^[3] ). La mayoría de las ventas fueron de la versión 803B con más rutas paralelas internas, mayor memoria y operaciones de punto flotante de hardware.

Un modelo se utilizó para interactuar con un facsímil del sistema de computación automática digital de artillería de campaña estadounidense FADAC para las pruebas de la artillería real británica en la producción de datos de disparo de obuses. Después de las pruebas exitosas, el ejército encargó a la General Electric Company GEC la producción del sistema de computación de artillería de campaña Face para la artillería real.

El Elliott 803 fue el ordenador utilizado en el ISI-609, el primer sistema de control industrial o de procesos del mundo , en el que el 803 era un registrador de datos . Se utilizó para este fin en el primer reactor nuclear de doble propósito de los EE. UU., el N-Reactor .

Un número significativo de universidades británicas tenían un Elliott 803. ^[4]

Posteriormente, Elliott desarrolló (1963) el Elliott 503 , mucho más rápido y compatible con software .

Sobreviven dos computadoras Elliott 803 completas. Una es propiedad del Museo de Ciencias de Londres, pero no está en exposición al público. La segunda es propiedad del Museo Nacional de Informática (TNMoC) en Bletchley Park , está completamente funcional y los visitantes de ese museo pueden verla en funcionamiento con regularidad. ^{[5] [6]}

El 803 es una máquina transistorizada , de bits en serie ; el 803B tiene más caminos paralelos internamente. Utiliza memoria de núcleo magnético de ferrita en 4096 u 8192 palabras de 40 bits, que comprende 39 bits de datos con paridad . ^[7] La ​​unidad central de procesamiento (CPU) está alojada en un gabinete con una altura, ancho y profundidad de 56 por 66 por 16 pulgadas (142 por 168 por 41 cm). Los circuitos se basan en placas de circuito impreso con circuitos bastante simples y la mayor parte de la señalización se realiza mediante cables. Hay un segundo gabinete de aproximadamente la mitad del tamaño utilizado para la fuente de alimentación, que inusualmente se basa en una gran batería de níquel-cadmio con cargador, una forma temprana de sistema de alimentación ininterrumpida . Un tercer gabinete (del mismo tamaño que el gabinete de alimentación) contiene el almacenamiento de trabajo adicional en máquinas con almacenamiento de 8192 palabras. Hay una consola de control del operador , un teleimpresor Creed y un lector de cinta perforada de papel de alta velocidad y perforadora para entrada/salida , que utiliza un código de telecódigo Elliott de 5 pistas, no Baudot . La cinta se lee a 500 caracteres por segundo y se perfora a 100 cps. La consola del operador, de aproximadamente 60 pulgadas de largo, permite ingresar instrucciones de bajo nivel manualmente para manipular direcciones y datos y puede iniciar, detener y avanzar la máquina: hay un altavoz (pulsado por el bit superior del registro de instrucciones ) que permite al operador juzgar el estado de un cálculo. El sistema requiere aire acondicionado , que consume aproximadamente 3,5 kW de potencia en una configuración mínima. Una instalación mínima pesaba aproximadamente 1800 libras (820 kg). ^[8]

El almacenamiento masivo opcional está disponible en un sistema de cinta magnética inusual basado en una película estándar de 35 mm recubierta de óxido de hierro (fabricada por Kodak ). En ese momento, la industria cinematográfica lo utilizaba para grabar pistas de sonido. La fábrica de Elliott en Borehamwood estaba cerca de los estudios cinematográficos Elstree, lo que explica el uso de los medios con ruedas dentadas de 35 mm. Las bobinas de 1000 pies contenían 4096 bloques de 64 palabras por bloque (4096 x 64 x 39 = 10 223 616 bits, o el equivalente a aproximadamente 1,3 megabytes).

Otra característica inusual es el uso de núcleos magnéticos no sólo para la memoria sino también como puertas lógicas. Estos núcleos lógicos tienen 1, 2 o 3 bobinados de entrada, un disparador (lectura) y un bobinado de salida. Dependiendo de su polaridad, los pulsos de corriente en los bobinados de entrada magnetizan el núcleo o se cancelan entre sí. El estado magnetizado del núcleo indica el resultado de una función lógica booleana. Se utilizan dos fases de reloj denominadas alfa y beta para activar (reiniciar a cero) núcleos alternativos. Un cambio de uno a cero produce un pulso en el bobinado de salida. Los núcleos que reciben pulsos de activación alfa (núcleos alfa) tienen entradas alimentadas por puertas que se activan en la fase beta (núcleos beta). Los transistores eran caros en ese momento y cada puerta lógica requiere sólo uno para amplificar el pulso del bobinado de salida; sin embargo, un solo transistor controla las entradas de un pequeño número de otros núcleos (normalmente 3). Si se deben controlar más de 3 entradas, cada núcleo puede controlar hasta dos transistores más.

Las instrucciones y los datos se basan en una longitud de palabra de 39 bits con representación binaria en aritmética de complemento a 2. El conjunto de instrucciones opera en una única dirección y un único registro acumulador, con un registro auxiliar adicional para multiplicación y división de enteros de longitud doble. Aunque se cree que las instrucciones de división y raíz cuadrada de longitud única solo estaban habilitadas en los 803 destinados a aplicaciones de control de procesos, se ha descubierto que el único 803B operativo restante tenía estas instrucciones habilitadas, probablemente porque lo utilizó una empresa de software para desarrollar aplicaciones de control de procesos y en tiempo real. Una instrucción se compone de un campo de función de 6 bits (representado convencionalmente en octal ) y una dirección de 13 bits. Esto da 64 instrucciones organizadas en 8 grupos de 8 instrucciones. El campo de dirección de memoria de 13 bits da un rango direccionable de 8192 palabras. Estas instrucciones de 19 bits se empaquetan de dos en dos por palabra con un bit 39 adicional entre ellas, la llamada línea B o dígito B (el término es un legado de la computadora Ferranti Mark 1 , donde la línea A representaba el acumulador y la línea B un modificador de instrucción, ambos almacenados en un tubo Williams ). Establecer el dígito B tiene el efecto de agregar el contenido de la dirección de memoria de la primera instrucción a la segunda instrucción en el momento de la ejecución, lo que permite la indexación, el direccionamiento indirecto y otras modificaciones de instrucciones en tiempo de ejecución. El tiempo de bit es de 6 microsegundos, los saltos se ejecutan en 288 microsegundos y las instrucciones aritméticas simples en 576 microsegundos. Las operaciones de punto flotante toman varios milisegundos. La E/S es directa. Los periféricos estándar no usaban interrupciones ni estaban documentadas en la guía de programación.

En las siguientes descripciones, A y N representan el acumulador y la dirección literal, a y n representan el contenido (iniciales) del acumulador y la ubicación de almacenamiento direccionada, y a' y n' el contenido resultante.

Se trata de operaciones aritméticas de punto fijo con cuatro combinaciones diferentes de destino de operando y resultado:

El grupo 4 son saltos condicionales e incondicionales. Las funciones 40 a 43 saltan a la primera instrucción de un par y las 44 a 47 a la segunda.

El grupo 5 son instrucciones de multiplicación, división y desplazamiento. Algunas de ellas utilizan el registro auxiliar de 38 bits (AR, cuyo contenido se indica con ar), que puede considerarse una extensión del acumulador en el extremo menos significativo. Las multiplicaciones y divisiones consideran a/ar como una fracción con signo entre -1 y un bit menos significativo menor que +1. A pesar de que el manual 803 dice "Todas las funciones impares del grupo 5 borran el AR", la función 57 no lo borra.

El grupo 6 son instrucciones de punto flotante (si está instalada una unidad de punto flotante).

Los números de punto flotante se representan en una palabra de 39 bits o en el acumulador como (desde el extremo más significativo al menos significativo):

• una mantisa con signo de complemento a 2 de 30 bits en el rango ½ ≤ a < 1 o -1 ≤ a < -½
• un exponente con signo b de 9 bits representado como un entero positivo 0 ≤ (b+256) ≤ 511.

El cero siempre está representado por los 39 bits cero.

Tenga en cuenta que las instrucciones de prueba de cero y de prueba de salto negativo son igualmente válidas para el punto flotante.

Todas estas instrucciones borran el registro auxiliar.

El grupo 7 es de entrada/salida, con excepción del 73, que se utiliza para la vinculación de subrutinas. Hay una descripción mucho más completa de las funciones del grupo 7 en el enlace "Nuestra herencia informática".

Control de trazador digital:

La entrada a una subrutina en la dirección N normalmente se efectúa mediante la secuencia:

73 ENLACE : 40 N

La dirección de retorno se ha almacenado en una ubicación de enlace (normalmente la ubicación antes del inicio de la subrutina (por ejemplo, N-1))

y regresa usando la secuencia:

00 ENLACE / 40 1

A modo de ejemplo, las siguientes son las Instrucciones iniciales , cableadas en las posiciones 0 a 3, y utilizadas para cargar código binario desde una cinta de papel a la memoria. De acuerdo con la convención 803, se escriben con dos instrucciones en cada línea, que representan el contenido de una palabra. Los dos puntos o la barra entre ellas representan un valor de dígito B de cero o uno respectivamente.

0: 26 4 : 06 0 Limpiar loc'n 4; Limpiar A
 1: 22 4 / 16 3 Incrementar loc 4; Almacenar A en loc'n (3 + contenido de loc'n 4) y borrar A
 2: 55 5 : 71 0 Desplazamiento a la izquierda A 5 veces; Leer la cinta y "o" en A
 3: 43 1 : 40 2 Saltar a loc'n 1 si hay desbordamiento de aritmética; Saltar a loc'n 2

Hay varios puntos a tener en cuenta en este programa tan sencillo:

• No hay recuento. El bucle interno (ubicaciones 2 y 3) empaqueta caracteres de 5 bits en el acumulador hasta que se produce un desbordamiento. De este modo, se forma una palabra de 39 bits con ocho caracteres de 5 bits. El bit más significativo del primer carácter se descarta, pero debe ser un 1 (a menos que el siguiente bit sea un 1) para provocar un desbordamiento aritmético (un cambio del bit de signo).
• La primera palabra leída se almacena en la ubicación 4, y luego se utiliza como la dirección en la que se almacenan las palabras subsiguientes.
• Se ignoran las cintas en blanco iniciales y finales, ya que los ceros se pueden desplazar a la izquierda indefinidamente sin causar desbordamiento.
• No hay ninguna disposición para terminar el bucle externo (bucle interno más ubicación 1). La cinta se puede detener manualmente o se puede dejar que salga por el lector (ya que se ignora el final en blanco). Más habitualmente, se utilizan las Instrucciones iniciales para leer un arranque secundario más sofisticado (T23) en la parte superior del almacenamiento. Después de escribir en la última ubicación de almacenamiento (8191), se permite que la dirección vuelva a 0. Escribir cero en las ubicaciones 0 a 3 no tiene ningún efecto (ya que el contenido de estas ubicaciones se crea mediante puertas lógicas en lugar de leerse desde el almacenamiento central) y, a continuación, se escribe un valor especial en la ubicación 4. Este valor tiene 22 en los bits del código de función y el punto de entrada del arranque secundario menos 3 en los bits de dirección. Esto significa que el dígito B tiene el efecto de transformar la instrucción 16 (almacenamiento) en la ubicación 1 en una instrucción 40 (salto) (16 + 22 = 40 en octal) y de sumar 3 a los bits de dirección. ¡El resultado neto es un salto al punto de entrada del arranque secundario!

(Los valores de datos para las ubicaciones envueltas 0 – 3 deben ser cero ya que los valores del contador 8192, 8193, etc. cambian la segunda mitad modificada por B de la ubicación 1 de una instrucción 16 a una 17, lo que establece a en n - a en lugar de borrarlo, como lo requiere el bucle interno).

El 803 tiene una función de interrupción poco conocida. Si bien no se menciona en la guía de programación y no la utiliza ninguno de los periféricos estándar, el funcionamiento de la lógica de interrupción se describe en los manuales de hardware del 803 y la lógica se muestra en los diagramas de mantenimiento del 803 (Diagrama 1:LB7 Gb). Las interrupciones probablemente se utilizan principalmente junto con las interfaces personalizadas proporcionadas como parte de los sistemas de control de procesos en tiempo real ARCH. Dado que todas las instrucciones de entrada y salida hacen que el 803 se "encienda" si los datos de entrada no están disponibles o si un dispositivo de salida no ha completado una operación anterior, las interrupciones no son necesarias y no se utilizan para controlar los periféricos estándar.

Al generar la entrada de interrupción en la computadora se produce una interrupción en la ejecución de la siguiente manera: tan pronto como la máquina se encuentra en un estado adecuado (en particular, cuando no está "ocupada" y solo en ciertos estados del ciclo de búsqueda/ejecución), el siguiente par de instrucciones se obtiene de la ubicación de almacenamiento 5, sin cambiar el Registro de Control de Secuencia (SCR). Se espera que la ubicación 5 contenga un par de instrucciones de entrada de subrutina estándar (73 LINK: 40 N; consulte más arriba), lo que permite guardar la dirección de ejecución previa a la interrupción (aún en el SCR) para su posterior devolución. Se confía en que el equipo externo que genera la interrupción se abstenga de generar otra interrupción hasta que la primera haya sido reconocida por alguna instrucción de entrada/salida adecuada, de modo de evitar que se aniden interrupciones. El compilador de Algol no considera la ubicación 5 como una ubicación reservada, aunque esto puede tener más que ver con la falta de idoneidad de Algol para aplicaciones de control de procesos que con indicar que las interrupciones nunca se consideran una función principal.

Las instrucciones iniciales descritas como el programa de ejemplo anterior son efectivamente un cargador de arranque primario que normalmente se utiliza para leer un cargador de arranque secundario conocido como T23 , que se antepone a todas las cintas de programa. T23 permite funciones de carga de programas más flexibles, incluida la verificación de suma del código cargado.

Los programas de código máquina se escriben en una representación octal/decimal ejemplificada en el Programa de ejemplo anterior y se cargan mediante un ensamblador rudimentario conocido como Rutina de entrada de traducción . No tiene facilidades de direccionamiento simbólico, sino que permite dividir la fuente en bloques que se pueden reubicar manualmente para permitir la expansión o contracción de un bloque anterior en desarrollo. También hay un Autocódigo para tareas de programación simples, lo que permite un desarrollo más rápido del programa sin la necesidad de un conocimiento del código máquina. No tiene facilidades de traducción de fórmulas y requiere que todos los cálculos se reduzcan a una serie de asignaciones con no más de un solo operador en el lado derecho.

El 803B con 8192 palabras de memoria es capaz de ejecutar el compilador ALGOL de Elliott, ^[9] un subconjunto importante del lenguaje Algol60, capaz de cargar y ejecutar varios programas ALGOL en sucesión. Esto fue escrito en gran parte por Tony Hoare , empleado por Elliotts como programador en agosto de 1960. Hoare relata algunas de sus experiencias en Elliotts en su conferencia de 1980 de la Asociación para Maquinaria Computacional (ACM) en la que recibió el Premio Turing .

El 803B del Museo Nacional de Informática funciona ahora lo suficientemente bien como para ejecutar este compilador nuevamente. Hay un video corto en YouTube donde se lo ve compilando y ejecutando un programa simple.

El modelo 803 se comercializó con la marca NCR-Elliott 803. En ese momento, Elliott Automation también fabricaba y ensamblaba modelos NCR 315 en Borehamwood.

Los Elliott 803 (y posteriormente los Elliott 4100) se utilizaron en la oficina informática "Computer Workshop" de la empresa conjunta NCR-Elliott. La característica única de esta oficina era que organizaban cursos de tres días para enseñar a sus clientes a escribir sus propios programas, que a menudo se donaban a una biblioteca de programas que se podían utilizar. Los clientes acudían a Borehamwood (y posteriormente a Greenford) para manejar ellos mismos los ordenadores, un ejemplo temprano de informática personal. Los precios por hora eran de 8 libras (equivalentes a 233 libras en 2023) de 9:00 a 17:00 horas, 6 libras (equivalentes a 175 libras en 2023) de 17:00 a medianoche y 4 libras (equivalentes a 116 libras en 2023) de medianoche a 9:00 horas. ^[3]

Las aplicaciones más populares fueron en ingeniería civil y arquitectura, para análisis estructural, corte y relleno, corrección de topografía y listas de cantidades.

Los siguientes fueron 803 usuarios: ^[2]

• La Universidad RMIT de Melbourne, Australia, utilizó una computadora Elliott 803 para uso estudiantil en 1966.
• Brush Electrical Machines en Loughborough, Reino Unido, utilizó un 803 para el cálculo de diseño de transformadores y motores de potencia.
• GPO utilizó un 803 en sus laboratorios de investigación de Dollis Hill para diseño electrónico y simulaciones de redes telefónicas.
• GPO utilizó un 803 en su estación terrestre satelital de Goonhilly Downs para calcular pases satelitales y perforar cintas para dirigir antenas.
• Corah Knitware en Leicester, Reino Unido, utilizó un par de 803 para el procesamiento de pedidos telefónicos y la planificación de la producción.
• Thornber Farms en West Yorkshire, Reino Unido, utilizó un 803 para procesar datos de producción de huevos para la cría de pollos. ^[10]
• La Junta de Comercialización de la Patata del Reino Unido utilizó (alrededor de 1964) un 803 para producir estadísticas e informes, a partir de los registros y cuentas que mantenía para 65.000 productores registrados ^[11].
• Vickers da Costa , un corredor de bolsa de Londres, utilizó un 803B para procesar operaciones y nóminas desde 1961 hasta 1966, cuando fue reemplazado por un National Elliot 4300.
• La Escuela de Radio N.º 1 de la RAF en RAF Locking utilizó un 803 en 1968 para capacitar a los primeros aprendices de técnicos informáticos de la RAF.
• La Unidad de Investigación Biofísica del Consejo de Investigación Médica del King's College de Londres en Drury Lane utilizó un 803 para realizar cálculos detallados para verificar la estructura del ADN y en los primeros intentos de secuenciar el ARN. ^[12]
• Los laboratorios Swinden House de United Steel (posteriormente British Steel) en Rotherham recibieron un 803 en 1963. Se utilizó, en parte, para simular diversos procesos en la fabricación de acero.
• Battersea College of Advanced Technology utilizó un 803 para la capacitación de los estudiantes.
• Los Laboratorios de Investigación Mullard en Redhill utilizaron un 803.
• El Banco Pinto de Magalhães (pt) , un banco portugués, recibió un 803-B, el primer ordenador que se instaló en Portugal, a finales de 1961. Se utilizó, en parte, para registrar y llevar un registro de las cuentas corrientes . ^[13]
• El National Gas Turbine Establishment, Pyestock Farnborough utilizó un 803B entregado en 1962 para realizar cálculos de rendimiento y diseño de aeronaves y procesar datos aerodinámicos.
• Brown Brothers Ltd de Swindon, un distribuidor de vehículos automotores, instaló un Elliott 803B en el edificio de su sede central en Dorcan Estate para utilizarlo en el control de existencias. Posteriormente, el vehículo fue donado al Swindon Technical College.
• Ellott Automation tenía una instalación en el aeropuerto de Rochester, Kent, donde utilizaban un 803.

Un pequeño número de modelos 803 de segunda mano llegaron a las escuelas del Reino Unido.

• La escuela Banbury tenía dos Elliott 803B, una con memoria 4096 y cinta, y otra con memoria 8192. Se utilizaban para enseñar Elliott Autocode como lenguaje principal, pero también tenían un compilador ALGOL. También se utilizaban para la codificación CESIL (lenguaje instructivo de educación informática en las escuelas). Las máquinas funcionaron por última vez en 1980, cuando fueron reemplazadas por un aula con siete máquinas Apple 2e. La escuela también adquirió la máquina de la Universidad de Loughborough para repuestos.
• La escuela Felsted alguna vez tuvo dos Elliott 803, hoy en día solo queda la consola de control, está colgada en la esquina de una de las salas de TI actuales de la escuela como recordatorio de por qué la sala se llama "Elliott" ^[14]
• Hasta principios de los años 80, la escuela Haydon contaba con dos Elliot 803B con 8192 palabras de núcleo, uno de los cuales se utilizaba para repuestos. Uno de ellos procedía de la cercana Universidad Brunel. Los periféricos incluían dos manipuladores de película, dos lectores ópticos, dos perforadoras y un teleimpresor para la salida, una unidad de raíz cuadrada de hardware y un trazador de tambor. Se utilizaba para ejecutar Algol, Autoode y había disponibles compiladores BASIC y Fortran. Se instaló a principios de los años 70 bajo el cuidado del Departamento de Física. En ese momento todavía era la escuela secundaria St Nicholas para chicos.
• En la década de 1970, la escuela Mill Hill tenía un Elliott 803 con memoria 8192. Tenía un lector de cinta de papel de cinco pistas y una impresora, pero ningún otro dispositivo de entrada/salida. La escuela tenía compiladores Algol y de autocodificación Elliott 803.
• La escuela secundaria de Loughborough recibió la máquina de Brush Electrical Machines mencionada anteriormente. ^[15]
• Highbury Technical College tenía un Elliott 803B para uso estudiantil a principios de la década de 1970.
• A principios de los años 1970, Swindon Technical College (fundado en 1895 y cerrado en 2006) tenía un Elliott 803B donado por Brown Brothers Ltd (ver arriba) y utilizado por escuelas locales, incluida Commonweal Grammar School, para enseñar.
• Los padres de la escuela secundaria Wanstead compraron un Elliot 803B para la escuela de Oldacres Computers Ltd. Se instaló en el otoño de 1973 y tenía una memoria de 8192, una perforadora de cinta de papel de cinco pistas y un lector de cinta, y cuatro manipuladores de película.

• Lista de computadoras transistorizadas

• Adrian Johnstone, Guía para jóvenes sobre... Elliott 803B , Resurrección (Boletín de la Computer Conservation Society ) 1 (primavera de 1991) [1]
• Tony Hoare, La vieja ropa del emperador , Comunicaciones de la ACM 24 (febrero de 1981)
• Elliott Brothers (Londres) Ltd., División de Computación Científica, Guía para la programación de la computadora digital electrónica 803 (junio de 1962)
• Pathe News Reel, La ciencia y el huevo , [2]
• Aplicaciones prácticas para intranets escolares [3]
• La primera computadora que programé [4]
• Savard, John JG (2018) [2005]. "Computer Arithmetic". quadibloc . Los primeros días del hexadecimal. Archivado desde el original el 16 de julio de 2018 . Consultado el 16 de julio de 2018 .(NB. Tiene información sobre el conjunto de caracteres Elliott 803).

• Nuestro estudio piloto sobre el patrimonio informático
• Descripción de las instrucciones iniciales
• Un emulador de Elliott 803 (sin descarga)
• Lavington, Simon (2011). "Apéndice 4: Detalles técnicos de las computadoras Elliott de la serie 800 y 503" (PDF) . Objetivos móviles: Elliott-Automation y el amanecer de la era de las computadoras en Gran Bretaña, 1947-1967. Historia de la computación. Springer. págs. 555-568. doi :10.1007/978-1-84882-933-6. ISBN . 978-1-84882-932-9.
• Fotos: "La página Elliott 803". 10 de junio de 2008. Archivado desde el original el 10 de junio de 2008.
• Vídeo del Museo Nacional de Computación
• Introducción al código automático Elliott 803