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微型计算机 CPU 溯源 (二) 分时系统

热度 5已有 363 次阅读2014-1-31 03:13 | 计算机

　那是50年代末期，而你是麻省理工学院的一名计算机操作员，正在一台由IBM捐赠的计算机上从事一项需很长时间的工作。这时电话铃响了。电话是IBM总裁打来的，他在Long Island Sound上玩滑艇比赛游戏，请求运行给这些船只分配一些障碍点的程序。

　　这项请求意味着你必须中止正在进行的工作，安装一个新的磁带，然后重新从零开始进行当前的工作。

　　或者你也许是个计算机编程人员。傍晚的时候，你正在整理你当天早上启动的计算机程序的运行结果。打印结果中包含有一项错误信息。在为获得程序运行结果而等待了1天之后，你发现你漏掉了一个逗号。

　　正是在这种环境中，麻省理工学院的一位教授John McCarthy向该院计算机中心主任Philip Morse提交了一份备忘录，概述了一种叫做“分时”的新概念。这种新的计算模式和批处理不一样，可望使计算机更容易让用户访问并与用户发生交互作用。而在批处理模式中，编程人员将程序放在穿孔卡片上，交给计算机中心。

　　由于Morse鼓励实现这一概念，一位名叫Fernando Corbato的副教授及其领导的小组于1961年开发了Compatible Time-Sharing System(CTSS)，首次演示了“分时”的实现过程。简而言之，“分时”能够让一台计算机同时为许多用户服务，所以每个用户感觉好像是在使用自己的私人计算机一样。

　　就功能而言，分时计算机可以让一项很长的工作停下来，将内存拷贝到磁盘上的某个地方，运行其他程序，然后再启动那项很长的工作，而此期间并不中断用户的工作。Tom Van Vleck是CTSS小组的一名资历较低的成员，也是CTSS的后继系统Multics的一名开发人员。他解释说：“每个用户的程序可使用机器的全部资源，而且几个程序可以在该机器上分享时间。”

　　此外，计算是交互型的。编程人员在键盘上创建程序之后，计算机几乎立即做出响应，显示运行结果或错误信息。

　　虽然这对90年代的用户来说是完全合理的，但在1961年，甚至连硬件都没有为这种激进的观念做好准备。例如，Corbato的小组使用的IBM 7090就没有键盘。Corbato说：“令人欣慰的是，我们从AT&T公司那里能够得到Teletype电传打字机，并有IBM的Selectric电子打字机。但即使如此，我们也必须为大写体和小写体而绞尽脑汁。”

　　Corbato的小组与IBM合作，对第二台机器IBM 7094进行了修改，以解决这一问题及其他许多问题。Corbato说：“这些解决方案中有许多今天仍在使用。”这些解决方案包括一个中断用户程序的硬件定时器，还有一种阻止程序在指定存储器边界之外运行的方法。

　　据Corbato说，1961年的演示是“粗糙的和不完整的”。不过，它证明了“分时”是一种可行的概念，而且许多分时系统后来遵循了CTSS演示的方式。最后完成的分时系统向麻省理工学院、新英格兰的一些大学以及Woods Hole海洋协会提供了分时服务。

　　但最重要的是，CTSS演示导致了“MAC项目”的设立。 1962年ARPA资助此项目300万美元，其首要目标是开发一个完善的分时系统，名为Multiplexed Information and Computer System(Multics)。Multics直到1969年才准备好，它在商业上从未取得成功。不过，它在许多方面都具有重要意义。举例来说，Unix的发明者Ken Thompson和Dennis Ritchie使用了来自Multics的许多思想。

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IBM 704

IBM 704 于 1955年推出，是 IBM 700 科学计算机系列的第一款计算机—专为工程和科学计算而设计。它是第一款采用磁核内存的机器，也是第一款采用 FORTRAN 编程语言的机器。1957年在法国安装的 IBM 704 被称为“最强大的电子大脑”。

IBM 709

　　IBM最后一批的第一代真空管的科研计算机的IBM 709，于 1957年推出，是 IBM 704 的后续型号。它拥有更多磁核内存，增加了大量新指令，并采用独立输入/输出 (I/O) 通道，这是第一台拥有数据输入输出通道的计算机。下图是机器的处理器单元。IBM 709还包括诸如内存，数据通道以及电力供应单元，另外还有读卡设备、打字机以及一些驱动等等。