Ferranti Mark 1 – история первого серийного коммерческого компьютера
Если речь заходит о компьютере Mark 1, то в первую очередь вспоминается электронно-вычислительная машина, построенная в 1944 году по договору с IBM группой инженеров под руководством капитана ВМФ США Говарда Эйкена. На самом же деле, этих «Марков» было, как донов Педро в Бразилии — довольно много. И об одном из компьютеров с таким именем, который считается одной из первых коммерческих ЭВМ на нашей планете, мы хотим сегодня рассказать.
Британскую компанию Ferranti International PLC основал в 1885 году родившийся в Ливерпуле выходец из итальянской семьи Себастьян Дзиани де Ферранти. Семью де Ферранти вообще можно считать творческой: дедушка Себастьяна, Марко Аурелио Дзиани де Ферранти, был известным композитором, а его внучка, Валери Хантер Гордон, считается изобретательницей одноразовых подгузников и женских прокладок. Будущий основатель компании с детства увлекался электротехникой, и еще в тринадцатилетнем возрасте сконструировал дуговой фонарь для уличного освещения. В 16 лет с помощью Уильяма Томсона, лорда Кельвина, юный де Ферранти построил электрический генератор, и позже запатентовал это устройство под названием «Динамо Ферранти».
Закончив колледж Святого Августина, Себастьян де Ферранти устроился в электрическую компанию Siemens Brothers в Лондонском районе Чарльтон, а позже, в 1882 году, открыл собственную мастерскую по разработке различных электрических устройств. Она-то в итоге и превратилась в компанию имени своего основателя.
Компания занималась выпуском электротехнического оборудования, в частности, счетчиков электроэнергии и трансформаторов, участвовала в строительстве первых британских электростанций, а позже начала выполнять оборонные заказы для британского правительства. Так, в период Второй мировой войны Ferranti International стала разработчиком системы идентификации «свой-чужой» (IFF), а также активно участвовала в создании радаров для вооруженных сил Соединенного Королевства. Выпускала компания и авиационные гироскопические прицелы.
В 1912 году Ферранти открыл представительство в Канаде, а в 1930 году после смерти основателя председателем и исполнительным директором компании стал его сын Винсент. На рубеже сороковых и пятидесятых годов Ferranti расширила ассортимент продукции, освоив выпуск радиоприемников, телевизоров и электрических часов. От этих изделий оставался ровно один шаг до электронно-вычислительных машин, и компания сделала его в 1953 году, выпустив на рынок коммерческий компьютер Ferranti Mark 1.
В отличие от своего предшественника с тем же названием считается первым в мире коммерческим электронным компьютером общего назначения с хранимой программой. До него в «коммерческом секторе» трудились машины BINAC и Z4 Конрада Цузе, но обе были «штучным товаром», в то время как Mark 1 производился не то, чтобы серийно, но строился под конкретных заказчиков методом мелкосерийного производства.
В основе Ferranti Mark 1 лежит еще один Mark 1, так называемый «Манчестерский» — эта машина была построена в 1949 году в Манчестерском университете Виктории, Англия при участии инженеров Ferranti. Успешный запуск этого компьютера широко освещался в британской прессе. Описывая возможности ЭВМ, журналисты использовали наименование «электронный мозг», вызвав тем самым бурную реакцию заведующего кафедрой нейрохирургии Манчестерского университета. Это послужило началом ожесточенных дебатов в прессе по поводу того, смогут ли когда-либо компьютеры выполнять творческие задачи, с которыми успешно справляется человек — нейрохирурги считали, что нет (появление нейросетей в XXI веке, как мы знаем, поставило окончательную точку в этих научных спорах).
Было у Manchester Mark 1 и еще одно важнейшее отличие от его предшественников: в его архитектуре использовались так называемые индексные регистры, упрощавшие программам последовательное чтение массива слов в памяти. В ходе разработки компьютера его создатели, Фредди Уильямс и Том Килберн, получили тридцать четыре патента. Многие идеи, лежащие в основе конструкции Manchester Mark 1, нашли свое применение в следующих поколениях коммерческих ЭВМ, таких как IBM 701 и 702.
Ferranti Mark 1 стал доработанной и усовершенствованной версией «Манчестерского» компьютера. Основные улучшения по сравнению с ним заключались в увеличении основного и вторичного хранилища данных, применении более быстрого множителя и наличии дополнительных инструкций. Основная память Ferranti Mark 1 была реализована на запоминающих электронно-лучевых трубках Уильямса, всего она насчитывала восемь трубок, каждая из которых хранила одну страницу данных из 64 слов. Машина оперировала 20-разрядными словами: инструкции были представлены в одном слове, а числа — в двух. Также в трубках Уильямса хранился один 80-битный аккумулятор (к которому можно было обращаться, как двум 40-битным словам), 40-битный регистр множителя/частного и восемь индексных регистров. Дополнительное 20-битное слово сохраняло значение смещения во вторичной памяти.
В качестве вторичного хранилища информации использовался магнитный барабан со скоростью обращения около 30 миллисекунд. Барабан был способен хранить 512 страниц из 64 слов, по две страницы на дорожку. Всего в конструкции компьютера использовалось 4050 электронных ламп. Весила машина 10 000 фунтов, то есть, около 4,5 тонн.
Компьютер позволял выполнять около 50 программных инструкций, при этом операнды сохранялись в аккумуляторе. Время обработки цикла составляло 1,2 миллисекунд, операция умножения выполнялась за 2,16 миллисекунды. Инструкции вводились в компьютер с перфоленты, а результат их обработки мог выводиться на нее же. Программа формировалась из пятибитных буквенно-цифровых значений, которые пробивались в двоичном коде на перфоленте.
Первый коммерческий заказ на сумму 100 000 фунтов-стерлингов поступил в 1952 году от Исследовательского института атомной энергетики, решившего приобрести один экземпляр Ferranti Mark 1. Заказанная машина была уже почти готова, когда из-за перестановок в британском правительстве финансирование ряда проектов оказалось свёрнуто, а заключенные ранее госконтракты — отменены. Ferranti устроила «рождественскую распродажу», и осиротевший Mark 1 купил за 30 000 долларов Университет Торонто — это учебное заведение как раз строило собственный компьютер, но университетское начальство решило, что будет намного дешевле приобрести готовую ЭВМ у англичан со скидкой, чем доделывать свой проект.
Вскоре после того, как разработчикам удалось пристроить первый экземпляр ЭВМ, была построена его модифицированная версия — Ferranti Mark 1 Star. От исходной она отличалась, прежде всего, системой команд: по многочисленным просьбам программистов разработчики изменили принцип действия инструкции безусловного перехода JUMP. Также инженеры исправили многочисленные баги в работе индексных регистров. Создатели компьютера значительно облегчили пользователям и работу с машинами, пробивавшими отверстия в перфоленте. Если в изначальном варианте двоичный код не совпадал с обозначением клавиш, и, например, для ввода последовательности чисел от 0 до 31 следовало использовать символы /E@A: SIU½DRJNFCKTZLWHYPQOBG«MXV£, то в Mark 1 Star указанная последовательность стала более предсказуемой: ø£½0@:$ABCDEFGHIJKLMNPQRSTUVWXYZ.
Эта ЭВМ пользовалась определенным спросом у покупателей: одну машину заказало голландское представительство нефтеперерабатывающей корпорации Shell, еще одну — британский авиапростроитель Avro. Всего, с учетом самого первого купленного канадцами Mark 1, Ferranti построили и продали семь таких компьютеров.
Ferranti Mark 1 получил известность не только потому, что стал первым серийным коммерческим компьютером, но и потому, что стал первой серийной коммерческой ЭВМ, для которой была написана компьютерная игра. В ноябре 1951 года сотрудник Ferranti Дитрих Принц вдохновился шахматной программой Алана Тьюринга Turochamp, написанной им в 1948 году, и решил реализовать ее на Ferranti Mark 1. К сожалению, вычислительные возможности британского компьютера оказались весьма ограничены, потому программа Принца не умела выполнять рокировку, в ней отсутствовал двойной ход пешкой, взятие на проходе и превращение пешки при ее поподании на последнюю горизонталь доски. Кроме того, она не различала пат и мат. Скромные ресурсы ЭВМ не позволяли также просчитать всю шахматную партию, поэтому программа Принца реализовывала стратегию мата в два хода. Она вычисляла все возможные ходы белых и черных (анализируя тысячи возможных вариантов), пока не выбирала наиболее оптимальный из них. «Обдумывание» хода компьютером занимало в среднем 10–15 минут.
Есть и еще одна примечательная история, связанная с Ferranti Mark 1. Среди инструкций этого компьютера имелась команда «hoot», которая выдавала оператору звуковой сигнал — она использовалась для сигнализации о завершении операций. Высоту звука можно было менять произвольным образом. Воспользовавшись этим, учитель математики и друг Алана Тьюринга Кристофер Стрейчи запрограммировал на Ferranti Mark 1несколько мелодий: «God Save the King», «Baa Baa Black Sheep», и «In the Mood». Это был не первый в истории случай воспроизведения музыки компьютером (первым официально зафиксированным случаем стало исполнение мелодии «Colonel Bogey» с испоьзованием австралийского компьютера CSIRAC), но в конце 1951 года творчество Стрейчи записали в музыкальной студии BBC. Таким образом, Ferranti Mark 1 стал первым в истории компьютером, поучаствовавшим в студийной звукозаписи в качестве исполнителя.
В 1956 году Ferranti разработала ламповый компьютер Pegasus, который считается весьма успешной машиной — в общей сложности было построено и продано 38 единиц. В 1957-м появилась модифицированная версия Mark 1, в которой некоторые лампы заменили полупроводниковыми диодами, что позволило повысить надежность и производительность машины. Ferranti построила и продала 19 таких ЭВМ под маркой Mercury. В 60-х годах Ferranti продолжала выпускать мейнфреймы, но к началу 70-х большие промышленные ЭВМ стали понемногу уступать позиции под натиском более компактных машин, и вскоре «компьютерное» подразделение Ferranti было продано корпорации International Computers and Tabulators (ICT). Сама компания Ferranti просуществовала до 1993 года, однако ее финансовые дела шли хуже и хуже, и в конце 94-го она обанкротилась. Осталось на плаву только ее бельгийское подразделение, вошедшее в состав холдинга Nijkerk.
Ferranti — один из наглядных примеров вполне успешного проекта по производству коммерческих компьютеров на самой заре их развития, в начале 50-х. Если бы обстоятельства сложились иначе, компания Ferranti вполне могла бы повторить успех такого гиганта компьютерной индустрии, как DEC. Но — не сбылось. Тем не менее, свой след в истории IT англичане все-таки оставили, и сегодня Ferranti Mark 1 можно найти в нескольких европейских и британских музеях компьютерной техники.
Статья поддерживается командой Serverspace.Serverspace — провайдер облачных сервисов, предоставляющий в аренду виртуальные серверы с ОС Linux и Windows из любой точки мира менее чем за 1 минуту. Для построения ИТ-инфраструктуры провайдер также предлагает: создание сетей, шлюзов, бэкапы, сервисы CDN, DNS, объектное хранилище S3.
