IBM 701

IBM 701電子データ処理マシン (IBM 701 Electronic Data Processing Machine)は、1952年4月29日に一般に発表されたIBM初の商用科学技術計算機で^[1]、科学技術計算用につくられたプログラム内蔵方式の大型コンピュータである。開発中は国防計算機 (Defense Calculator)として知られていた。これはナサニエル・ロチェスターによって設計され、プリンストン大学のIASマシンに基づいている^[2]。

IBM 701 電子データ処理マシン

IBM 701のオペレーター・コンソール
別名	国防計算機
開発元	ナサニエル・ロチェスター; プリンストン大学のIASマシンがベース
製造元	IBM
発売日	1952年 (71年前) (1952)
標準価格	レンタル料月額12,000ドル/40時間シフトで月額15,000ドル
出荷台数	19
メモリ	各36ビットの2048ワードの合計メモリ (各1024ビットの容量を持つ72本のウィリアムズ管)
次世代ハード	IBM 704

その後継機はIBM 704であり、そのコンピュータの姉妹機は、ビジネス用のIBM 702と低コストの汎用IBM 650である。

IBMは現在、IBM 701を最初のメインフレームと呼んでいる^[3]。

歴史

IBM 701は、UNIVAC Iに続く2番目の商用コンピュータで、科学計算市場でレミントン・ランド社のUNIVAC 1103と競合しており、米国国家安全保障局(NSA)向けに開発されていたため、1953年に販売許可が得られるまで秘密にされた^[要出典]。

1954年初頭、米国統合参謀本部の委員会は、合同数値気象予測プロジェクトに使用するために2つのマシンを比較するように要請した。その結果、2つのマシンの計算速度は同等であり、IBMのマシンにはわずかな利点があったものの、UNIVACは入出力装置が大幅に高速であることから全会一致で支持された^[4]。例えば、UNIVACが磁気テープを入力機器としていたのに対し、IBM 701はパンチカード方式であった。

その結果、計19台だけのIBM 701システムが導入された^[5]。最初の701はニューヨークにあるIBMワールドヘッドクオーターに納入された。8台は航空機会社に納入された。ローレンス・リバモア国立研究所では、IBM 701を使用することで、科学者が核爆発物の計算をより速く実行できるようになった。

「恐らく世界には5台のコンピュータ市場があると思う」という言葉は、1943年にトーマス・ワトソン・シニアと、1950年代の数日でのトーマス・ワトソン・ジュニアに起因すると考えられている。この誤解は、1953年のIBMの年次株主総会でのものである。トーマス・ワトソン・ジュニアは、IBM 701コンピュータが市場に受け入れられたことを説明していた。生産が始まる前に、ワトソンは潜在的な顧客である20社を訪問した。株主総会での彼の発言は、「5台の受注を予想していた旅の結果、18台の受注を持って帰ってきた。」ということである^[6]。

1953年5月11日付のAviation Weekによると、701のレンタル料は月額約12,000ドルで、American Aviationは1953年11月9日付で「40時間のシフトで月に15,000ドル。2回目の40時間シフトの場合、レンタル料は月額20,000ドルに引き上げる。」と書いている。政府や軍を主要顧客とし、ソフトウェアの豊富さや高額でのリースで、IBMが巨大企業に成長する一つの要因となった。

701の後継機は、701の4年後に導入されたインデックスレジスタを搭載したIBM 704であった。ただし、704は追加機能をサポートするために命令サイズを18ビットから36ビットに増やしたため、701との互換性はなかった。704の特徴として磁気コアメモリへの移行もある。この系統は、さらにIBM 7090へと受け継がれていった。

概要

真空管式で、メモリにはウィリアムス管が使われていた。1秒間に21,000回の演算が可能だったとされる^[要出典]。

ハードウェア構成

 

1071個の真空管を見せるIBM 701プロセッサフレーム、

 

700シリーズIBMコンピュータに搭載されていた真空管ロジックモジュール。

IBM 701システムは、以下のユニットで構成されていた^[7]。

• IBM 701 - 分析制御ユニット (CPU)
• IBM 706 - 静電ストレージユニット (2048ワードのウィリアムズ管メモリ)
• (IBM 711)（英語版） - パンチカードリーダー (150枚/分)
• (IBM 716)（英語版） - プリンタ (150行/分)
• IBM 721 - パンチカードレコーダ (100枚/分)
• IBM 726 - 磁気テープリーダ/レコーダ (100ビット/インチ)
• IBM 727 - 磁気テープリーダ/レコーダ (200ビット/インチ)
• IBM 731 - 磁気ドラムリーダー/レコーダー
• IBM 736 - 電力フレーム #1
• IBM 737 - 磁気コアストレージユニット (4096ワードの12マイクロ秒コアメモリ)
• (IBM 740)（英語版） - 陰極線管出力レコーダー
• IBM 741 - 電力フレーム #2
• IBM 746 - 電力分配ユニット
• IBM 753 - 磁気テープ制御ユニット (最大10台のIBM 727を制御)

総重量 (構成によって異なる)は約20,516ポンド (10.3ショートトン；9.3トン) だった。^[8]

メモリ

 

コンピュータ歴史博物館にあるIBM 701のウィリアムズ管

このシステムには真空管論理回路と静電記憶装置が使われており、72本のウィリアムズ管 (各1024ビット) で構成され、合計2048ワード、各36ビットのメモリを提供した。72本のウィリアムズ管はそれぞれ直径3インチである。メモリは、72本のウィリアムズ管を2セット目に追加するか、(後で)メモリ全体を磁気コアメモリに置き換えることで、最大36ビットの4096ワードまで拡張することができた。ウィリアムズ管メモリとそれ以降のコアメモリは、それぞれ12マイクロ秒のメモリサイクルタイムを持っていた。ウィリアムズ管メモリは定期的なリフレッシュが必要で、701のタイミングに(リフレッシュサイクル)（英語版）を挿入する必要があった。加算演算には5回の12マイクロ秒サイクルが必要で、そのうち2回はリフレッシュサイクルであり、乗算や除算には38サイクル (456マイクロ秒)が必要であった。また、2次記憶としては、磁気ドラムと磁気テープが採用された^[9]。

命令セット

命令は18ビット長のシングルアドレスであった。

• 符号(1ビット) - ワード全体(-)またはハーフワード(+)オペランドアドレス
• オペコード(5ビット) - 32命令
• アドレス(12ビット) - 4096 ハーフワードアドレス

数値は36ビットか18ビット長で、符号付きの大きさの固定小数点であった。ワード全体は、約10進数で約10桁の精度を持っている。10進数の桁は${\displaystyle log_{2}10}$ または3.322ビットに相当する。

IBM 701には、プログラマがアクセス可能なレジスタが2つしかなかった。

1. アキュムレータは38ビット長であった(2つのオーバーフロービットを追加)。
2. 乗算/商は36ビット長であった。

周辺機器

磁気ドラムリーダー/レコーダーは、高速I/Oの必要性を減らすことができるというジョン・フォン・ノイマンの勧告で追加された^[10][11][12]。

最初の磁気テープドライブはテープ・プロセシング・マシン (TPM) で使用され、その後701に搭載された^[13]。

ソフトウェア

701は、アーサー・サミュエルのチェッカー・プレイング・プログラムで人工知能の可能性を示した最初のコンピュータであると主張される^[14]。

カリフォルニア大学リバモア放射線研究所では、701のために(KOMPILER)（英語版）と呼ばれる言語コンパイルとランタイムシステムを開発した。FortranコンパイラはIBM 704までIBMからリリースされなかった。

1954年、IBM 701は世界初の自動翻訳（ロシア語から英語）を行った。

IBM 701の顧客

• IBMワールドヘッドクオーター、ニューヨーク、N.Y. (1952)
• カリフォルニア大学、ロスアラモス、ニューメキシコ(1953)
• ロッキード・エアクラフト社、グレンデール、カリフォルニア州 (1953)
• 国家安全保障局、ワシントンD.C. (1953)
• ダグラス・エアクラフト・カンパニー、サンタモニカ、カリフォルニア州 (1953)
• ゼネラル・エレクトリック社、ロックランド、オハイオ州(1953)
• コンベアー、フォートワース、テキサス州 (1953)
• アメリカ海軍、イニョカーン、カリフォルニア州 (1953)
• ユナイテッド・エアクラフト、イースト・ハートフォード、コネチカット州 (1953)
• ノースアメリカンアビエーション、サンタモニカ、カリフォルニア州 (1953)
• ランド社、サンタモニカ、カリフォルニア州 (1953)
• ボーイング社、シアトル、ワシントン州 (1953)
• ダグラス・エアクラフト・カンパニー、エルセグンド、カリフォルニア州 (1954)
• 海軍航空補給廠、フィラデルフィア、ペンシルバニア州 (1954)
• カリフォルニア大学、リバモア、カリフォルニア州 (1954)
• ゼネラル・モーターズ・コーポレーション、デトロイト、ミシガン州 (1954)
• ロッキード・エアクラフト・カンパニー、グレンデール、カリフォルニア州 (1954)
• アメリカ気象局、ワシントンD.C. (1955)
• デュポン・セントラル・リサーチ、ウィルミントン、デラウェア州 (1954)^[15]

参照項目

• IBM 700/7000 series
• List of IBM products
• List of vacuum tube computers
• SHARE (computing)
• Strela computer, comparable Soviet design

脚注

1. ^ “IBM Archives: IBM 701 Electronic analytical control unit”. 2020年9月19日閲覧。
2. ^ Turing's Cathedral, by George Dyson, 2012, ISBN (978-1-4000-7599-7), p. 267-68, 287
3. ^ IBM Mainframes - IBM Archives
4. ^ (Emerson W. Pugh), Lyle R. Johnson, John H. Palmer, IBM's 360 and early 370 systems, MIT Press, 1991, ISBN (0-262-16123-0) pp. 23-34
5. ^ “IBM Archives: 701 Customers”. 2020年9月19日閲覧。
6. ^ “Frequently Asked Questions”. IBM. p. 26 (2007年4月10日). 2020年9月19日閲覧。
7. ^ . Digital_Computer_Newsletter_V05N04_Oct53.pdf, description of 701 system with some parameters“12. IBM Type 701 Electronic Data Processing Machine” (英語). Digital Computer Newsletter 5 (4): 7–8. (October 1953). http://www.bitsavers.org/pdf/onr/Digital_Computer_Newsletter/. 
8. ^ * Weik, Martin H. (1961年3月). “IBM 701”. www.ed-thelen.org. 2018年5月25日閲覧。What's included in total weight:
   • Weik, Martin H. (1955年12月). “IBM-701”. www.ed-thelen.org. 2018年5月25日閲覧。
9. ^ P.HAYES, JOHN (1978,1979). Computer Architecture and Organization. p. 22. ISBN (0-07-027363-4) 
10. ^ John von Neumann: Selected Letters, Letter to R.S. Burlington, p.73 et seq, Published jointly by the American Mathematical Society and the London Mathematical Society, 2005.
11. ^ Rédei, Miklós (ed.). "Letter to R. S. Burlington.". John Von Neumann: Selected Letters. The American Mathematics Society and The London Mathematical Society. pp. 73 ff. (ISBN 978-0-8218-9126-1).
12. ^ Dyson, George (2012). Turing's Cathedral: the Origins of the Digital Universe. New York: Pantheon Books. (ISBN 978-0-375-42277-5). OCLC 745979775. pp. 267–268, 287.
13. ^ “IBM 701 Tape Drive - The First Magnetic Tape Drive for Computer Data Storage”. 2020年9月19日閲覧。
14. ^ Ed Feigenbaum; Gio Wiederhold; John McCarthy (1990年). . Stanford University Historical Society. オリジナルの2011年5月26日時点におけるアーカイブ。. 2011年4月29日閲覧。 
15. ^ “The Dream in the Machine” (英語). Science History Institute (2010年8月26日). 2019年5月10日閲覧。

ノート

• Charles J. Bashe, Lyle R. Johnson, John H. Palmer, Emerson W. Pugh, IBM's Early Computers (MIT Press, Cambridge, 1986)
• Cuthbert Hurd (editor), Special Issue: The IBM 701 Thirtieth Anniversary - IBM Enters the Computing Field, Annals of the History of Computing, Vol. 5 (No. 2), 1983

外部リンク

• A Notable First: The IBM 701 (IBM Archives)
• Oral history interview with Gene Amdahl Charles Babbage Institute, University of Minnesota, Minneapolis. Amdahl discusses his role in the design of several computers for IBM including the IBM 701, the IBM 704 and the STRETCH. He discusses his work with Nathaniel Rochester and IBM's management of the design process for computers.