Modern Büyük Ölçekli Bilgisayar Sistem Tasarımı

Walter F. Bauer
The Ramo-Wooldridge Corporation
Los Angeles, California

(Bu rapor, yazarın 1954, 1955 ve 1956 yıllarında Michigan Üniversitesi’nde bilgisayarlar üzerine düzenlenen özel yaz oturumlarında verdiği derslerden doğmuştur.)

Bu raporun amacı, özellikle ticari ve bilimsel amaçlarla büyük ölçekli sistemlerin kullanımına ilişkin modern bilgisayar sistem tasarımı teknolojisinin genel bir incelemesini sunmaktır. Ele alınacak alanlar şunlardır: Bellek Aygıtları, Bilgi Depolama ve İç Denetim, Çalışma Hızları, Komut Mantığı ve Giriş-Çıkış ile Çevrimdışı Donanım. IBM-701, IBM-704, IBM-705, NORC, BIZMAC, UNIVAC I, UNIVAC II, Univac Scientific Model 1103 ve 1103A ile LARC dâhil olmak üzere bir dizi modern bilgisayar sisteminin bileşenlerine veya tasarım yönlerine değinilecektir. Bunlar, kiralama veya satın alma yoluyla temin edilebilen ya da bilgisayar kiralayan veya satan kuruluşlar tarafından yapılmış bilgisayarlardır. Zaman zaman diğer bilgisayarlara da değinilecektir. Sistem Tasarımı başlığı altında Project ERMA makinesi ve Office of Air Controller makinesi kısaca ele alınacaktır. Bu inceleme ve karşılaştırmada, sistemin alışılmadık ya da özellikle takdire değer yönlerine vurgu yapılacaktır.

Burada özellikle göze çarpan bir eksiklik, sunulan çeşitli makineler ve teknikler üzerine makalelerin yer aldığı bir kaynakçanın bulunmamasıdır. Son derece hızlı değişen bu alanda, yeni gelişmeler neredeyse hiçbir zaman kitaplarda yer almaz ve dergilerde de nadiren bulunur. Burada kaydedilen bilgiler; üreticilerin rapor ve broşürlerinin incelenmesi, üretici temsilcileriyle yapılan görüşmeler ve genel olarak bilgisayar alanındaki kişilerle yapılan konuşmalar yoluyla elde edilmiştir. Üretici raporları, broşürler ve görüşmeler talep edildiğinde sağlanabilmektedir.

Bellek Aygıtları

İlk çalışan saklı programlı bilgisayar olan National Bureau of Standards’a ait SEAC bilgisayarı, cıva gecikme hattı belleği ile donatılmıştı. Kısa bir süre sonra, manyetik tambur belleğe sahip ERA-1101 bilgisayarı ortaya çıktı. Yaklaşık bir yıl içinde ise katot ışınlı tüp depolama kullanan ilk makineler görüldü; bunların ilki ve en dikkat çekeni, M.I.T.’deki Whirlwind I bilgisayarıydı. Institute for Advanced Study makineleri ailesi, M.I.T. depolama tüpü tasarımından biraz farklı olan Williams tüpü türü depolamayı içeriyordu. Daha yakın zamanda ise eğilim manyetik çekirdek belleğe doğru yönelmiştir.

Manyetik çekirdek bellekle üretilen ve ticari olarak temin edilebilen ilk makineler Univac Scientific Model 1103 bilgisayarlarıydı; teslim edilen ilk makine Temmuz 1954’te Johns Hopkins Üniversitesi’nin Operations Research Office birimine verilmiştir. Bunu izleyen tüm 1103 türü bilgisayarlar ve ardından gelen 1103A türleri manyetik çekirdek belleğe sahiptir. Daha modern ve yine ticari olarak temin edilebilen bilgisayarlarda IBM-702, 701 gibi elektrostatik depolamaya sahipti. 704 ve 705 ise manyetik çekirdek bellekle donatılmıştır. UNIVAC I, ticari olarak üretilmiş ve cıva gecikme hattı türü bellek kullanan tek bilgisayardır. Halefi olan ve bu yıl kullanıma sunulacak UNIVAC II, temel yüksek hızlı iç depolama aygıtı olarak manyetik çekirdek bellek içerecektir.

Dolayısıyla bellek aygıtlarındaki belirgin eğilim manyetik çekirdek belleğe yöneliktir. Erken dönem elektrostatik bellekler oldukça düşük güvenilirliğe sahipti. Normal çalışma dönemlerinde sık ayarlamalar gerektiriyor ve makine tasarımcıları sıklıkla saptırma devrelerini ve ilişkili diğer donanımları yeniden düzenlemeyi gerekli görüyordu. Sonuç olarak, deneme, hata ve acı deneyimlerle kazanılan iki ya da üç yıllık iyileştirmeden sonra elektrostatik depolama güvenilir bir araç hâline geldi ve bu belleği kullanan bilgisayarlar çoğu zaman %90’ın üzerinde güvenilirlik değerleri kaydetti. Ancak manyetik çekirdek türünün potansiyel güvenilirliği bunun oldukça üzerindedir.

M.I.T.’den William Papian ile yapılan özel yazışmalarda, Whirlwind I’in elektrostatik belleğin çekirdek bellekle değiştirilmesinden sonraki bellek güvenilirliği hakkında yazar şu bilgileri almıştır:

"Bellek eşlik denetimi alarmları arasındaki ortalama süre birkaç saatten yaklaşık iki haftaya çıktı; maksimum süre ise birkaç günden yaklaşık altı haftaya yükseldi. Özgül bellek bakım süresi, yüksek bir değerden ayda birkaç saate indirildi."

Dolayısıyla, bu durumda eşlik denetimi alarmları arasındaki aralıklar ya da bakım süresi cinsinden ölçülen güvenilirlik en az 10 kat artmıştır. Bir bilgisayarın elektronik bileşen arızalarından kaynaklanan duruş süresinin (elektromekanik aygıtlar hariç) muhtemelen %70’inden fazlası bellek aygıtı arızalarına atfedilebildiğinden, genel bilgisayar güvenilirliği önemli ölçüde artacaktır.

Güvenilirlik açısından elektrostatik ve cıva gecikme hattı türü belleklerin avantajlarının yanı sıra, manyetik çekirdekler olağanüstü bir hız avantajı da sunar. SEAC bilgisayarındaki cıva gecikme hatlarıyla ortalama erişim süresi 192 mikrosaniyedir. Bu değer, çekirdek belleklerdeki 6–10 mikrosaniyelik erişim süreleriyle karşılaştırılabilir. Manyetik çekirdekler, elektrostatik türlere göre yalnızca küçük bir hız üstünlüğüne sahiptir; çünkü elektrostatik bellekler genellikle 10 veya 12 mikrosaniye aralığında (bazıları daha da yüksek) çalışırken, manyetik çekirdekler 6–8 mikrosaniye aralığında çalışır.

Bir dizi modern bilgisayarın teknik özellikleri ve karakteristikleri Tablo 1’de verilmiştir. Orada sunulan LARC bilgisayarının 4 mikrosaniyelik bellek çevrimi, tasarımın bellek çevriminin normal 6 mikrosaniyelik süresinin son 2 mikrosaniyesi ile bir sonraki işlemin 2 mikrosaniyelik örtüşmesine izin verecek şekilde olması nedeniyle, esasen etkin bir çevrimdir. Yani normal bellek çevrimi kabaca şu adımları içerir: seçme için 2 mikrosaniye ve yıkıcı okuma için 2 mikrosaniye. Bir sonraki okumanın seçimi, okuma işlemi sırasında yok edilen bilginin yeniden yazılmasıyla eşzamanlı olarak gerçekleştirilir.

Bilgisayar tasarımcıları arasında genel kabul gören görüş, geleneksel ferrit çekirdeğin temel çevrimleri 4 mikrosaniyeden belirgin biçimde daha kısa olacak hızlarda anahtarlanamayacağıdır. Yıkıcı olmayan okuma teknikleri yönünde bazı araştırmalar sürmektedir. Ayrıca gelecekte film wafer adı verilen manyetik bir aygıtla daha kısa bellek erişim sürelerinin ortaya çıkması beklenmektedir. Bu teknikte oluşan manyetik alan son derece düşük güçtedir ve bu nedenle son derece yüksek hızlarda anahtarlanabilir. Sinyal yükseltme ve güvenilirlik, bu gelişmedeki kritik engeller olacaktır.

Bellek boyutları, bellek hızları kadar hızlı artmaktadır. Bilimsel amaçlara yönelik geleneksel yüksek hızlı bilgisayarlar, 4.096 sözcüklük manyetik çekirdek depolamaya sahiptir; 8.000 ve 12.000 sözcüklük seçenekler ile bazı durumlarda 32.000 sözcüklük isteğe bağlı çekirdek bellek de bulunmaktadır. Tablo 1, mevcut bellek boyutlarını ve bazı isteğe bağlı boyutları listelemektedir. Bilimsel hesaplama faaliyetlerinde yüksek kapasiteli, son derece hızlı erişimli bellekler gereklidir. Büyük ölçekli bilimsel kurulumların çoğu, 4.000 ila 8.000 sözcük yüksek hızlı depolama ile memnundur.

IBM Corporation, gelecekte 32.000 sözcüklük manyetik çekirdek depolamanın kullanılabilir olacağını duyurmuştur. Mevcut üç seçenek 4.000, 8.000 ve 32.000 sözcüktür ve aylık kira bedelleri sırasıyla yaklaşık 6.000,00 $, 12.000,00 $ ve 15.000,00 $’dır. 8.000 sözcüklük çekirdek depolama ile 16.000 sözcüklük tambur depolama arasındaki kira farkı, 32.000 sözcüklük çekirdek depolama ile karşılaştırıldığında neredeyse ihmal edilebilir düzeydedir. Bu nedenle, 8.000 sözcüklük manyetik çekirdeğe ve önemli miktarda tambur depolamaya ihtiyaç duyan kurulumların çoğu, 32.000 sözcüklük çekirdek depolamayı sipariş etmektedir.

Günümüzde 1103A bilgisayarında 12.000 sözcüğe kadar manyetik çekirdek depolama, buna ek olarak 16.000 sözcük davul depolaması mevcuttur. Manyetik davulun manyetik çekirdek ile isteğe bağlı olarak değiştirilmesinin yakında duyurulması beklenmektedir.

LARC bilgisayarının teknik özelliklerini yazan ve siparişini veren, Livermore’daki California Üniversitesi Radyasyon Laboratuvarı’ndan Dr. Edward Teller, Ocak 1956’da San Francisco’da düzenlenen Western Joint Computer Conference’ta, zaman zaman dile getirilen 50.000–100.000 sözcük yüksek hızlı depolamanın, bu grubun hidrodinamik uygulamaları için ufukta bir gereklilik olarak görünmediği görüşünü ifade etmiştir. Temelde Livermore grubu, 20.000 sözcük çekirdek depolamanın yeterli olacağı kanısındadır.

Yukarıda değinilen IBM bilgisayarlarıyla bağlantılı olarak 32.000 sözcük çekirdek depolamaya duyulan ilgi, büyük ölçüde yalnızca fiyat artışının küçük olmasının çekici olmasından kaynaklanmaktadır; bu durum, geniş yüksek hızlı depolamanın sağladığı esneklik ve kullanım kolaylığındaki artışın — yalnızca orta düzeyde olmasına rağmen — geçerlidir. Bununla birlikte, gelecekte 32.000 sözcüklük ya da daha büyük çekirdek bellekler gerektiren birçok problemin ortaya çıkacağı konusunda pek az kuşku vardır.

Bununla birlikte, ticari amaçlar için orta hızda, orta erişimli ve yüksek hacimli bir depolamaya duyulan gereksinim büyüktür. IBM kısa süre önce IBM-305 Manyetik Disk belleğini duyurmuştur. Bu bellek, okuma ve yazma işlemleri için hareket eden okuma-yazma kafalarının erişeceği diskler üzerinde depolanan 5 milyon karakterlik bilginin görece düşük erişim süresiyle kullanılmasına olanak sağlayacaktır. Remington Rand, LARC önerisinde, iki milyon sözcüklük bilginin her birine bir saniyeden kısa sürede erişim sağlayacak bir manyetik disk dosyasını da içermişti. Bu, LARC donanım bileşiminden çıkarılmıştır; ancak bu tür donanımın gelecekteki sistemler için düşünüldüğünü varsaymak makuldür.

Tablo 1’de ayrıca çeşitli bilgisayarlarda mevcut olan davul depolaması da yer almaktadır. 701, 704 ve 705 bilgisayarlarındaki davullar, sırasıyla 100, 25 ve 16 milisaniyelik azami erişim süreleri sağlayan hızlarda dönmektedir. Univac Scientific modellerindeki davul yaklaşık 1.800 d/dk hızla dönmekte olup buna bağlı azami erişim süresi 35 milisaniyedir. Univac Scientific davullarındaki adresleme düzeni, 16.384 sözcüğün her birinin doğrudan adreslenebilmesine ve komutlarda bir işlenen olarak kullanılabilmesine olanak tanır.

Manyetik davul depolama aygıtlarında, sıfıra dönüşsüz kayıt gibi daha modern tekniklerle daha yüksek darbe yoğunluğuna doğru bir eğilim vardır. Bu, belirli bir davul boyutu için daha büyük depolama kapasitesi ve bekleme ya da erişim süresinden sonra daha yüksek bir aktarım hızı ile sonuçlanır. Kullanıcı açısından bunun önemi küçüktür; ancak büyük olasılıkla manyetik davul üzerinde depolanan öğe başına daha düşük bir maliyete yol açacaktır.

Bu bilgisayarlardaki tüm manyetik davullar tek kafalı türdedir; yani her izde hem okuma hem de yazma için tek bir kafa kullanılır. Ayrıca, bu davullar yarı kütlesel depolama için kullanıldığından, ElectroData bilgisayarı ve Bendix G-15 bilgisayarındaki dolaşımlı yazmaçlar gibi erişim süresini azaltmaya yönelik hiçbir düzenlemenin bulunmaması da dikkat çekicidir.

Tablo 2’de, büyük ölçekli bilgisayarlarla kullanılan çeşitli bant birimlerinin başlıca özellikleri kaydedilmiştir. Tüm bantların denetim amacıyla bir eşlik biti içerdiğini görmek ilginçtir. Ayrıca, bu bant birimlerinin tümü bilgiyi 6 bit artı bir eşlik denetim biti ve ayrıca zamanlama kanalı olarak hizmet eden bir bit şeklinde kaydeder.

IBM 727 bant birimlerindeki yatay eşlik biti bir yeniliktir ve her kayıt yazıldıktan sonra tüm birim kaydının 6 bilgi kanalının her biri için eşlik bitlerinin oluşturulmasını içerir. Uniservo I ve II donanımlarında bir eşlik biti hatası durumunda, bilgi öngerilim voltajları değiştirilerek otomatik olarak iki kez yeniden okunur ve her seferinde eşlik biti yeniden denetlenir. 1103A’nın ilk modelleriyle kullanılacak olan Uniservo I donanımı, eşlik biti denetimine ek olarak, bir eşlik biti hatası oluştuğunda belirli bir kod sözcüğünün bir yazmaca yerleştirilmesini içerir. Programlama yoluyla bilgi, yüksek ve düşük öngerilim voltajlarıyla yeniden okunabilir; bu yeniden okumanın doğru biçimde yapılacağı varsayılır.

Manyetik bantlarla ilgili belirgin eğilim, hızın ve kayıt yoğunluğunun artmasına yöneliktir. Örneğin, 1103A’da kullanılan bantların aktarım hızı, 1103 ile kullanılan Raytheon birimlerine göre on kat daha yüksek olacaktır ve daha sonraki bir tarihte Uniservo II donanımı, Raytheon birimlerine göre yaklaşık 16 katlık bir artış sağlayacaktır. NORC bilgisayarının özel manyetik bantlarındaki çok yüksek aktarım hızı, esas olarak inç başına 510 darbe gibi yüksek kayıt yoğunluğu ve saniyede 140 inçlik bant hızı sayesinde elde edilmektedir.

Bu bilgisayarların hiçbirinin bağımsız bant araması gerçekleştirecek bir araca sahip olmaması dikkat çekicidir. Burada, manyetik bant üzerinde belirli bir bilgi bloğunun aranmasının komutlandırılabilmesini ve aramanın hesaplama sürerken yürütülmesini kastediyoruz. Bu özellik, daha küçük davul bilgisayarlarının birçoğunda bulunmaktadır. Univac ve IBM-705 ile eşzamanlı okuma ve yazma mümkün olmakla birlikte, iki ya da daha fazla bant birimine eşzamanlı yazma gibi tam esnekliğin büyük ölçekli sistem tasarımında hâlâ geleceğe ait bir konu olduğu da ilginçtir. IBM, buna olanak tanıyacak bir 704 değişikliğini duyurmayı planlamaktadır.

Bilgi Depolama ve Dahili Denetim

Büyük ölçekli bilgisayar sistemleri tasarımında, sayısal bilginin ondalık biçimde işlenmesine ve alfabetik karakterlerin tüm klavyesinin kullanılabilmesine doğru belirgin bir eğilim vardır. Günümüzde piyasada bulunan bilimsel bilgisayarlar hâlâ ikili türde dahili depolama kullanmaktadır; ancak 704 ve 1103A’nın, dahili ikili sayı sistemini kullanan son bilimsel bilgisayarlar olması muhtemeldir. Bu durum, sayısal bilginin ikili biçimde depolanmasının bilimsel uygulamalarda istenen karmaşık programlama mantığının gerçekleştirilmesinde belirgin üstünlükler sağladığını düşünen bazı grupların görüşlerine rağmen geçerli olacaktır. Gelecekteki bilimsel bilgisayarların hem ondalık hem de ikili bilgiyi işleyebilecek mantığı içermesi bütünüyle mümkündür.

Tablo 3’te belirtilen dahili denetimler, denetim biriminde makine içinde yapılan denetimleri ve bellek birimi ile denetim birimi arasındaki aktarımlar gibi çeşitli birimler arasındaki aktarımlarda yapılan denetimleri kapsar. Manyetik bant birimleriyle bağlantılı olarak denetim özelliklerini yukarıda tartışmıştık.

Dahili denetimle ilgili olarak en belirgin durum, sistem karmaşıklığı arttıkça dahili denetimin giderek daha kapsamlı hâle gelmesidir.

Tablo 1

Bilgisayar Depolaması

Yüksek Hızlı Depolama

• Bellek Türü: Katot Işın Tüpü, Manyetik Çekirdek veya Cıva Gecikme Hattı

(Tablolar ve sayısal ayrıntılar özgün kaynakta olduğu gibi devam etmektedir.)

Manyetik Çekirdek

Katot Işın Tüpü veya Manyetik Çekirdek

Manyetik Çekirdek

Manyetik Çekirdek

Manyetik Çekirdek

Erişim Süresi

• 12
• 12
• 23
• 17
• 8
• 20
• 400 (azami)
• 40
• 12
• 8
• 8
• 4

---

TABLO 2

MANYETİK BANT BİRİMLERİ

Kapasite

• 2.048 veya 4.096
• 4.096, 8.192 veya 32.768 sözcük
• 10.000 karakter
• 20.000 karakter
• 3.600 sözcük
• 4.096 karakter
• 1.000 sözcük
• 2.000–10.000 sözcük
• 1.024 sözcük
• 4.096, 8.192 veya 12.288 sözcük
• 20.000–97.500 sözcük

Bant Denetimi

• Eşlik biti
• Dikey ve yatay eşlik biti
• Bit sayımı (modül dört)
• Basamak sayımı
• Geçersiz birleşimler
• Eşlik biti
• Eşlik biti, karakter sayımı ve otomatik yeniden okuma
• Eşlik biti, karakter sayımı ve otomatik yeniden okuma

Manyetik Bant Türü

• Tür 726
• Tür 727
• Değiştirilmiş Tür 727
• Özel
• Uniservo I
• Uniservo II

Davul Belleği

• 8.192 sözcük
• 8.192 veya 16.384 sözcük
• 60.000 karakter
• 60.000 karakter
• 16.368 veya 32.736 karakter
• 16.384 sözcük
• 16.384 sözcük
• 3.000.000 sözcük

Aktarım Hızı

• 1.250 sözcük/saniye
• 2.500 sözcük/saniye
• 15.000 karakter/saniye
• 2.500 sözcük/saniye
• 15.000 karakter/saniye
• 4.000 sözcük/saniye
• 10.000 karakter/saniye
• 12.800 karakter/saniye
• 20.000 karakter/saniye

(Tablo 2 sonraki sayfada devam etmektedir)

---

Computers and Automation

(Tablo 2 önceki sayfadan devam etmektedir)

Bant Denetimi

Bilgisayar

• Univac Scientific Model 1103
  Çift kayıt
• Univac Scientific Model 1103A
  Eşlik biti ve karakter sayımı
• LARC
  Eşlik biti, karakter sayımı ve otomatik yeniden okuma

* İlk modeller, eşlik biti ve karakter sayımı denetimleriyle Uniservo I ile donatılmıştır

Manyetik Bant Türü

• Raytheon
• Uniservo II*
• Uniservo II

---

TABLO 3

BİLGİ DEPOLAMA

Bilgisayar — Sözcük veya Karakter Uzunluğu — Depolama Öğesi Türü

• IBM-701, 704
  36 ikili basamak/sözcük
  İkili

• IBM-702, 705
  6 ikili basamak/karakter
  Ondalık–Alfabetik

• Nolie
  16 ondalık basamak ve işaret/sözcük
  Ondalık

• UNIVAC I, II
  11 karakter ve işaret (veya karakter)/sözcük
  Ondalık–Alfabetik

• BIZMAC
  6 ikili basamak/karakter
  Ondalık–Alfabetik

• Univac Scientific Model 1103, 1103A
  36 ikili basamak/sözcük
  İkili

• LARC
  11 ondalık basamak ve işaret/sözcük
  Ondalık

Aktarım Hızı

• 200 sözcük/saniye
• 3.300 sözcük/saniye
• 2.000 sözcük/saniye

Dahili Denetim

• Komut doğrulama, aktarımda eşlik
• Bit sayımı ve aritmetik denetim
• Aktarımda eşlik, aritmetik denetim
• Komut doğrulama
• Aktarımda eşlik, paralel aritmetik ve denetim
• Aktarımda eşlik, geçersiz birleşim denetimi

---

Sistem Tasarımı

Denetim özelliklerinin sayısı artmaktadır. 701 ve 1103’ün hiç dahili denetime sahip olmadığı görülmektedir. Eğilim özellikle iş amaçlı bilgisayarlarda belirgindir. Bunun muhtemel nedeni, bilimsel çalışmalarda bin sayıdan birinin yanlış olmasının yıkıcı olmamasıdır; genellikle bilim insanı, makullük temelinde ne beklemesi gerektiğini bilir ve birçok değer arasından hatalı olanı ayıklayabilir. Ayrıca, birçok bilimsel problem doğal bir denetime izin verir. Örneğin, doğrusal bir cebirsel denklem sisteminin çözümü yerine koyma ile denetlenebilir; böylece birkaç saniye içinde, saatler süren bilgisayar zamanının tam bir denetimi sağlanır. Buna karşılık, iş uygulamalarında tek bir yanlış yanıt çoğu zaman öfkeli bir çalışan ya da müşteri (ya da eski müşteri) anlamına gelir. Bir diğer etken, iş insanlarının elektronik aygıtlara karşı oldukça temkinli bir bakış açısına sahip olmaları olabilir.

Univac I’in tasarımı, ilk Univac’ın 1951’de teslim edildiği Nüfus Sayımı Bürosu’nun gereksinimleri etrafında şekillenmiştir. Büro’nun teknik şartnameleri, büyük miktardaki sayım verisinin doğru biçimde işlenmesini güvence altına alacak yeterli denetim özelliklerine sahip bir makine talep ediyordu. Univac’ta bu, işlemleri iki kez, eşzamanlı ve bağımsız olarak gerçekleştiren paralel aritmetik birimleri ve denetim birimleri kurularak, ardından uygun bir denetim uygulanmasıyla sağlanmıştır. Eğilim, yinelenmiş donanım anlamına gelen bu tür paralel yapılardan uzaklaşarak, aktarımda eşlik denetimleri gibi diğer türlere yönelmiştir. Günümüzde görülen bazı eksikliklere rağmen, 7–8 yıl önce tasarlanan Univac’ın, son derece hızlı teknolojik gelişmeler karşısında zamanın sınavına dayanmış olması şaşırtıcıdır.

Günümüzde kullanılan daha yaygın denetimlerden bazıları şunlardır:

1. Paralel aritmetik
2. Aktarımda eşlik biti
3. Geçersiz birleşim
4. Aritmetik denetimler
5. Komut doğrulama

Univac’ın paralel aritmetik denetimi yukarıda açıklanmıştır. Aktarımda eşlik biti denetimi, günümüzde belki de en yaygın kullanılan yöntemdir. Çeşitli birimler arasındaki her aktarımda eşlik biti denetlenir ve uygunsuz bir eşlik saptandığında makine durdurulur ya da bir sinyal başlatılır.

Geçersiz birleşim denetimi, karakter kodunun geçerli olup olmadığını ya da komut kodunun bilgisayarın komut kümesinde bulunup bulunmadığını denetlemeyi ifade eder. Ondalık aritmetik yapan bilgisayarlarda karakter kodu denetiminde, 0’dan 9’a kadar olan basamaklardan birini temsil eden dört ikili basamak (ya da bazı durumlarda altı ikili basamak), 10’dan 15’e kadar olan birleşimlerin bulunup bulunmadığı açısından denetlenir. Bu tür denetim, orta hızlı bilgisayar tasarımında çok yaygındır ve Datatron ile IBM 650’de örnek olarak yer almaktadır.

Aritmetik denetim genellikle, aritmetik işlemlerde işlenenlerle birlikte bir denetim basamağının taşınmasını içerir. Bu denetim basamakları işlem boyunca değişmeden kalır. Denetim basamağı üzerinde aynı işlemin yapılması sonucunda, bu basamağın sonuca uygun olup olmadığı belirlenebilir. Bu tür denetim NORC bilgisayarında bulunmaktadır. NORC’un bit sayımı denetimi özünde bir eşlik bitidir, ancak ikili basamakları eşlik bitinde olduğu gibi modül 2 yerine modül 4’e göre toplar.

Komut doğrulama denetimi IBM-702 ve IBM-705 bilgisayarlarında bulunur ve bir komut yürütülürken komut kodu basamaklarının geçerli olup olmadığını ve doğru biçimde yorumlanıp yorumlanmadığını belirlemek için denetlenmesini içerir.

---

Çalışma Hızları

Tablo 4’te bilgisayarlar için işlem süreleri gösterilmektedir. Tüm işlem süreleri, komutun kendisinin alınması için gerekli erişim süresi de dâhil olmak üzere, belleğe yapılan uygun sayıda erişimi içerir. Bu, 704 için iki erişim, 1103 için üç erişim ve NORC için dört erişim anlamına gelir. Yalnızca iş uygulamaları için tasarlanmış olan 702, 705 ve BIZMAC üzerindeki aritmetik işlem süreleri, tüm işlenenlerin beş basamak uzunluğunda olduğu varsayımına dayanmaktadır.

Burada, her yeni sistemin duyurulmasıyla birlikte bilimsel bilgisayarlar için hesaplama sürelerinin büyük ölçüde azalması şeklindeki bariz eğilim dışında, önemli bir eğilim görülmemektedir. En son duyurulan bilgisayar olan LARC, esas olarak komut yürütme ile bellek erişimi arasındaki örtüşme sayesinde elde edilen, dört mikrosaniyelik olağanüstü bir toplama süresine sahiptir. Yakın zamanda, Los Alamos’taki California Üniversitesi Radyasyon Laboratuvarı, bellek erişimi dâhil bir mikrosaniyeden daha kısa toplama süresine sahip bir bilgisayar için teklif istemiştir. Bu isteğe verilen yanıt, LARC’tan oldukça daha ileri bir bilgisayarla sonuçlanacak olan IBM-STRETCH Projesi’dir.

---

Komut Mantığı

Kısa bir süre önce, tek adresli mantığın savunucuları ile çoklu (genellikle üç, bazen dört) adresli mantığın savunucuları arasında bir tartışmaya yakın bir görüş ayrılığı mevcuttu. 1951 yılında, dört ve üç adresli mantığa sahip SEAC ve Mark III bilgisayarları, tek adresli mantığa sahip Whirlwind ve ERA-1101 ile karşılaştırıldı. Sözde Princeton (Institute for Advanced Study ya da von Neumann) makineleri ve IBM makineleri ortaya çıktığında tek adresli mantığın savunucuları büyük bir destek kazandı. NORC ile 1103 ve 1103A dışında, Tablo 5’teki tüm büyük ölçekli bilgisayarlar tek adresli komut yapısına sahiptir; bu da tek adresli mantığın avantajlarının oldukça genel bir kabul gördüğünü göstermektedir.

Tek adresli mantığın savunucuları, programlama süreçlerinin bir masa hesap makinesininkilere benzer olmasının doğal olduğunu söylerler; yüksek hızlı aygıttaki akümülatörün, mekanik aygıttaki merkezi kadranlara karşılık geldiğini belirtirler. Avantajlarına rağmen, bir akümülatörün bulunduğu ve her biri tek adresli komutların kullanılabildiği varsayımsal bir sistemde bazı önemli dezavantajlar vardır. Basit bir örnek olarak, cebirsel ab + cd ifadesinin değerlendirilmesini ele alalım. a ile b çarpıldıktan sonra, cd çarpımının orada oluşturulabilmesi için sonuç akümülatörden çıkarılmalıdır. Daha sonra ab, nihai değerin oluşturulması için esasen yeniden akümülatöre geri getirilir.

Bir başka örnek olarak, ticari bir uygulamada bir parça numarasının arandığını varsayalım. Parça numarası akümülatörde saklanır ve örneğin manyetik banttaki parça numaralarıyla karşılaştırılır. Her parça numarası aranan numarayla karşılaştırıldığında, adres değiştirme için kullanılabilmesi amacıyla bu numara akümülatörden çıkarılır. Bu örneklerin her birinde, ikinci bir akümülatörün ve her ikisini de kullanabilen bir komut mantığının bulunmasının arzu edilir olduğu görülmektedir. Verilen örneklerin her birinde, ikinci akümülatör sayesinde yaklaşık her altı komuttan biri tasarruf edilebilmektedir.

Çoklu adresleme düzenlerinin savunucuları, mantıksal işlemlerde ve denetim aktarımı işlemlerinde iki ve üç adresli komutların kullanımındaki esnekliğe ve kolaylığa dikkat çekerler. Koşullu denetim aktarımı işlemini ele alalım. Örneğin iki adresli mantığın savunucuları, programın iki dalının komutta açık ve net biçimde belirtildiğini vurgularlar; X adresinin içeriği akümülatörle karşılaştırılır ve denetim ya bir sonraki komuta geri döner ya da verilen diğer adres olan Y’ye aktarılır. Bu kişiler, tek adresli düzende bunun hantal bir biçimde ele alındığını; normal program dallanmasını gerçekleştirmek için iki komutun gerekli olduğunu söylerler: biri X’teki nicelik ile akümülatör arasındaki farkı oluşturmak, diğeri ise bu fark pozitifse aktarım yapmak için.

Buna rağmen, tek adresli komut mantığı, genel değerlendirmede muhtemelen en yüksek puanı alır; çünkü kullanıcıya sağladığı avantajların yanı sıra denetim bileşenlerinde belirli bir sadelik sunar. Bununla birlikte, popülerlik kazandığı anlaşılan adresleme sistemi “genişletilmiş tek adres” ya da “bir buçuk adresli mantık” olarak adlandırılabilir. Bu mantıkta yalnızca bir adres vardır ve dolayısıyla akümülatörle yapılan işlemlerde yalnızca bir işlenen yer alır. Ancak akümülatör birden çok bölümden oluşur ya da belirli komutlarla kullanılabilen bir dizi özel yazmaç mevcuttur. Normal işlemler, akümülatörün özel bir bölümüyle ya da özel bir yazmaçla ilgilenen benzer işlemler hâline getirilerek değiştirilir (ya da alt bölümlere ayrılır).

Büyük ölçekli sistemlerin hiçbiri bu doğrultuda çok ileri gitmemiş olsa da, IBM-705 gerçekten de toplam 16 akümülatör yazmacına sahiptir ve bunların her biri toplama ve karşılaştırma işlemleri için kullanılabilir durumdadır.

Belirli özel yazmaçlara sahip olma fikri elbette yeni değildir. Çoğu tek adresli bilgisayarda bir “X yazmacı” ya da buna eşdeğer bir yapı bulunur. Ancak bu yazmaçların daha fazla esneklik ve daha güçlü işlemler için kullanımının kuşkusuz artacağı söylenebilir.

“Polinom çarpma” komutu buna bir örnektir. Oldukça yeni olan bu komut, akümülatörün içeriğini alır, A adresinin içeriğiyle çarpar, çarpımı B’nin içeriğine ekler ve sonucu akümülatörde bırakır. Bu işlemle, polinomun “içten dışa” yöntemiyle değerlendirilmesinde bir adım gerçekleştirilmiş olur. Bu işlem bilimsel hesaplamada çok sık yapılır. Univac Scientific Model 1103A bu komutla donatılacaktır. 1103A’da özel bir X yazmacına gerek yoktur; çünkü iki adresli bir düzene sahiptir. Ancak gelecekte, beraberinde getirdikleri esneklikle bu tür özel yazmaçların daha fazlasının görüleceği kuşkusuzdur.

Nitekim LARC, komut sözcüğünün iki ondalık basamağını (100’e kadar) özel aritmetik yazmaçlarını belirtmek için ayıracaktır. IBM, yakında 704 üzerinde yukarıda bahsedilen polinom çarpma gibi daha güçlü komutlar doğrultusunda değişiklikler açıklayacaktır.

Öncelikle bilimsel uygulamalar için tasarlanmış altı büyük ölçekli bilgisayarın ve esas olarak ticari uygulamalar için tasarlanmış ancak büyük ölçüde bilimsel çalışmalarda da kullanılan Univac I ve II’nin komut mantığının değerlendirmesini içeren Tablo 5’i inceleyelim. 705 tabloda yer almamasına rağmen, değişken sözcük uzunluğu işleminin, özellikle ek hassasiyet ya da programlanmış kayan nokta içeren birçok bilimsel problemde verimli biçimde kullanılabileceği unutulmamalıdır.

İlk kategori “Adres Değiştirme”dir. Otomatik adres değiştirme için B-yazmacına sahip bir bilgisayar “mükemmel” derecesini alır; diğerlerinin tümü “orta” derecesini alır; yalnızca, daha az esneklikle otomatik adres değiştirmeye olanak tanıyan “tekrar” özelliğine sahip 1103 ve 1103A bu kapsamın dışındadır. B-yazmacı önemli bir özelliktir; çünkü bununla donatılmış makineler, büyük olasılıkla komutlar için yüzde 15–20 daha az depolama alanı kullanır ve temsilî problemlerde yaklaşık yüzde 10 daha hızlı çalışır.

Bir sonraki kategori, aritmetik işlemlerde taşmanın algılanması ve ele alınmasına yönelik düzenlemeleri içeren “taşma işleme”dir.

Program aracılığıyla taşmanın meydana gelip gelmediğini sorgulama ve dolayısıyla program yoluyla hızlı ve otomatik biçimde düzeltme yeteneği bu kapsamdadır. İsteğe bağlı olarak, bu bilgisayarlar taşma algılandığında duracaktır. 1103 ve 1103A’da yalnızca alarm algılandığında bilgisayarı durduran bir alarm vardır. LARC, taşmaya neden olan işleme bağlı olarak bir dizi yazmaçtan birine otomatik sıçramaya izin veren eksiksiz bir algılama sistemine sahip olacaktır. Kayan nokta bilgisayarlarında (704, NORC, 1103A) taşma işlemesi, yalnızca sabit nokta işlemlerine sahip olanlara kıyasla o kadar önemli değildir.

Program Denetimi

"Program Denetimi" özellikleri, programcıya programlama hatalarının hızlı tanısında yardımcı olmak üzere tasarlanmış olanlardır. 701, NORC ve 1103–1103A’da hata tanısı için neredeyse hiçbir yerleşik özellik yoktur. Univac I ve II’de, programcıya programın belirli noktalarında bilgisayarı durdurma (ya da denetim değişikliğine neden olma) olanağı veren kesme noktaları bulunur. 704’te, denetimi özel hücrelere sıçratarak ve program herhangi bir sıçrama komutuna ulaştığında geri dönme imkânı sağlayarak programın yüksek hızda izlenmesine olanak tanıyan bir “yakalama modu” vardır. LARC, ayrıntılı bir kesme noktası sistemine sahip olacak ve buna ek olarak programcının “geçerli komut sayacını” doğrudan adreslemesine izin verecektir. Ayrıca “son sıçrama”nın adresi dosyalanacak ve programcıya doğrudan erişilebilir olacaktır. Bu, son derece yüksek hızlı ve eksiksiz program hata ayıklama yordamlarının geliştirilmesi için gerekli altyapıyı sağlar.

Aritmetik İşlemler

“Aritmetik İşlemler” kategorisi, aritmetiği kolay ve elverişli hâle getirmek üzere tasarlanmış makine mantığı bölümünü ifade eder. Burada çift hassasiyet, (programlama yoluyla) kayan nokta ve aritmetik işlemlerin gerçekleştirilme kolaylığına yönelik komutlar dikkate alınır. Univac I–II’de toplama işlemini gerçekleştirmek nispeten biraz hantaldır; çünkü üç komut (bir buçuk sözcük) gereklidir. Ayrıca Univac I–II, aritmetik işlemlerde elverişli olan çift uzunluklu bir akümülatöre sahip değildir. 1103–1103A’da, tek bir komutla bir çarpma ve çarpımın önceden elde edilmiş bir niceliğe eklenmesine olanak tanıyan çarp-topla komutu vardır ve tekrar komutunun kullanımıyla, yalnızca iki komutla bir vektör iç çarpımının (a₁b₁ + a₂b₂ + … + aₙbₙ) değerlendirilmesini sağlar. Daha önce belirtildiği gibi, 1103A kayan nokta polinom çarpma komutuyla donatılacaktır. En son tasarlanan bilgisayar olan LARC, elverişli aritmetik işlemler için çok sayıda komuta sahip olacaktır. Bunlara, örneğin, gerçekten çift hassasiyetli aritmetik işlemleri gerçekleştiren komutlar dahildir.

“Aritmetik İşlemler” derecelendirmesi, kayan noktanın programlamada sağladığı büyük kolaylığı göz ardı eder. 704, NORC ve LARC’ın tümünde bu özellik vardır. 1103A’nın daha sonraki modelleri kayan nokta ile donatılacaktır.

Mantıksal İşlemler

Tablo 5’te “Mantıksal” başlıklı sütun, matematiksel olmayan ve kalan sütunlarda özel olarak belirtilmeyen tüm komut mantığı yönlerini ifade eder. Buraya, alt program yönetimi, bilgisayar sözcüğünün bölümlerinin çıkarılması vb. gibi programcının “kırtasiyesini” azaltan tüm komutlar dahildir. IBM-704’te güçlü ve esnek olan “mantıksal ve” ve “mantıksal veya” komutları vardır. 701, alt program işlemlerini daha akıcı hâle getirmek için “geçerli komut yazmacını dosyalama” yeteneğine sahip değildir. 704’te bu özellik bulunur ve indis yazmaçlarıyla birlikte kullanılır.

İki adresli mantığa sahip 1103–1103A, kullanımı kolay olan eksiksiz bir sıçrama komutları kümesine sahiptir. Bunlardan biri, bölüm yazmacının en sol bitini inceleyen ve ikili 0 ya da 1’in varlığına bağlı olarak denetimi sıçratan ya da sıçratmayan ve ardından bir ikili basamak sola kaydıran bir “Q-sıçrama”dır. Bu, tam bir sıçrama dizisinin kolayca erişilebilir biçimde saklanmasına olanak tanır. 1103–1103A ayrıca, denetimi belirli bir hücreye sıçratan ve komut sayacını dosyalayan “yorumla komutu”na sahiptir; böylece programa, alt programlar tarafından işlenecek herhangi bir yorumlama dilini belirtmek üzere 30 basamak tanınır. 1103A, bilgisayarla eşzamansız çalışan dış donanımın programı kesmesine ve komut sayacı daha sonra erişilmek üzere dosyalanmış olarak denetimin belirli bir hücreye aktarılmasına olanak tanıyan bir “kesme özelliği”ne sahiptir. Bu, giriş-çıkış işlemlerinde programlama kolaylığı sağlar ve ayrıca analog-dijital dönüştürme aygıtları gibi cihazlara uygulanmasına imkân verir. LARC, bu tür komutların eksiksiz bir takımına sahiptir. Oldukça alışılmadık bir komut, bir sözcükteki ikili birlerin başka bir sözcüğün ikili birleri içinde yer alıp almadığını denetleyen bir “mantıksal içerme” sınaması gerçekleştiren komuttur.

Çalışma Hızları

Tablo 4 — Çalışma Hızları

Bilgisayar	Toplama (Sabit)	Toplama (Kayan)	Çarpma (Sabit)	Çarpma (Kayan)	Bölme (Sabit)	Bölme (Kayan)
IBM-701	60	—	456	—	456	—
IBM-702***	253	—	1058	—	2380	—
IBM-704	24	84	240	204	240	216
IBM-705***	119	—	799	—	1819	—
NORC	56	56	72	72	272	272
BIZMAC	420	—	2324	—	—	—
UNIVAC I	520	—	2200	—	4000	—
UNIVAC II	200	—	1880	—	3680	—
Univac Scientific Model 1103	55	—	276	—	500	—
Univac Scientific Model 1103A	42	181	270	262	490	664
LARC	4	4	12	12	60	60

Tüm süreler, komut ve işlenenler için bellek erişimlerini içerir.

*** 5 basamaklı işlenenler varsayılmıştır.

Komut Mantığı Değerlendirmesi

Tablo 5 — Komut Mantığı Değerlendirmesi

Bilgisayar	Adres Değiştirme	Taşma İşleme	Program Denetimi	Aritmetik İşlemler	Mantıksal
IBM-701	Orta	İyi	Orta	İyi	Orta
IBM-704	Mükemmel	İyi	İyi	İyi	İyi
NORC	Mükemmel	İyi	Orta	İyi	İyi
UNIVAC I, II*	Orta	İyi	İyi	Orta	Orta
UNIVAC Scientific 1103, 1103A	İyi	Orta	Orta	İyi	Mükemmel
LARC	Mükemmel	Mükemmel	Mükemmel	Mükemmel	Mükemmel

* UNIVAC, öncelikle bilimsel hesaplama için tasarlanmış bir makine olmamasına rağmen burada dâhil edilmiştir.

Hata İşleme ve Kesmeler

Komut mantığındaki gelecekteki eğilimlerin tartışması LARC’a yönelir. Bu makine, çeşitli nedenlerden kaynaklanan taşmalar, aritmetik hata ve aktarım hatası için adreslenebilir hata yazmaçlarına sahip olacaktır. Büyük olasılıkla, program sorgulaması ve ardından otomatik program işleme için bu yazmaçlara bitler eklenecektir. Ayrıca tüm B-yazmaçları, geçerli komut sayacı ve son sıçrama komutunun gerçekleştirilmesi anındaki sayaç doğrudan adreslenebilir olacaktır. Tüm bu sayaçların adreslenebilirliği programcı için büyük bir kolaylık sağlayacak ve kuşkusuz gelecekteki tüm büyük ölçekli sistem tasarımlarında genel olarak bulunacaktır.

Taşma, aritmetik ve aktarım hatalarını ele almanın iki yolu vardır:

1. Daha sonra sorgulanacak olan belirli hücrelere bitler eklemek (ya da flip-flop’ları ayarlamak).
2. Bu koşullardan birinin ortaya çıkması durumunda denetimi bir hücreye aktarmak.

Birinci yol 701, 704 ve 705’in tasarımıdır. Bu konuda LARC’ın tasarımının bu erken aşamada ne olacağı açık değildir. Bu yazarın görüşüne göre ikinci yöntem daha arzu edilir. Uygun hata yazmacına otomatik aktarım, tüm programcılar tarafından koşulun tekdüze biçimde ele alınmasına olanak tanıyacaktır. Ayrıca, olası hataları ele almak üzere hata yazmacına uygun komutun yerleştirilmesi, manuel bir anahtarın otomatik programlama yoluyla ayarlanmasına benzer olacaktır; yazmaca bir durdurma komutunun konulmasının, taşma anahtarının (ya da başka bir anahtarın) durdurma konumuna getirilmesine karşılık geldiği anlaşılmalıdır. İlk yöntem lehine son bir neden olarak, programın büyük bir bölümünde belirli bir hata türünün tekdüze biçimde ele alınmasının mümkün olduğu durumlarda — ki genellikle böyledir — program komutlarının miktarını azaltması gösterilebilir.

1103A’nın kesme özelliği, kuşkusuz gelecekteki birçok bilgisayarda yer alacaktır. Bu özellik 704 üzerinde isteğe bağlı bir özellik olarak mevcuttur. Bilgisayardan bağımsız (asenkron) çalışan donanımlar tarafından programın kesilmesine olanak tanıyan bu özellik, örneğin kart okuma işlemlerindeki satır-okuma komutlarının zamanlamasını büyük ölçüde basitleştirecektir. Ayrıca analog-dijital dönüşüm aygıtlarının kullanımında da kolaylık sağlayacaktır; çünkü bu özellik sayesinde bilgisayar dışındaki bir saat kaynağı, yeni bir büyüklüğün ne zaman örneklendiğini (veya örnekleneceğini) bilgisayara bildirebilir. Aslında, gelecekteki bilgisayarların belki de beş farklı kesme kanalına sahip olması yerinde olacaktır; böylece beş farklı nedenden kaynaklanan kesmeler birbirinden ayırt edilebilir.

Komut Mantığındaki Eğilimler

Komut mantığındaki genel eğilim, programcıya sağlanan kolaylığın ve makinenin otomatik çalışmasının artırılarak boşta kalma süresinin azaltılması yönündedir. Bu artışlar, bilgisayarın tasarım ve yapımındaki karmaşıklık pahasına elde edilmekte ve daha pahalı bilgisayarlarla sonuçlanmaktadır. Programcıya sağlanan kolaylığın artırılması, ulusal programcı sıkıntısının yaşandığı bu dönemde ayakta kalabilmek için gereklidir. Programcı kolaylığı açısından en önemli iki ekleme B-kaydedicisi ve kayan nokta aritmetiğidir. Yukarıda değinilen diğerleri de bunu izleyecektir.

Diğer unsur olan otomatik çalışmanın artırılması da, yüksek hızlı ve yüksek maliyetli bilgisayar işletiminin yaşandığı bu çağda en az bunun kadar gereklidir. Makine operatörünün manuel bir anahtara uzanması sırasında bilgisayarın üretken olmayan biçimde kullandığı zamanın dolaylı maliyeti ürkütücüdür ve daha da artacaktır. Gelecekte iyi tasarlanmış tüm büyük ölçekli makineler, program denetimi altında tüm anahtarları yüksek hızda değiştirme yeteneğine sahip olacaktır. 704 üzerindeki gelecekteki değişiklikler bu özelliği içerecektir. Bilgisayarların görev çevrimleri artacaktır; kesme özelliği aracılığıyla bilgisayarların aynı anda iki problem üzerinde çalışması alışılmadık bir durum olmayacaktır. Artan otomatiklik için başka eklemeler de mevcut olacaktır. M.I.T.’deki Whirlwind I bilgisayarı, program denetimi altında bir zaman saatini sorgulama yeteneğine (704 üzerinde de isteğe bağlı olarak mevcuttur) şimdiden sahiptir ve eğer program içinde düzenli aralıklarla sorgulanmazsa ses çıkararak operatöre bilgisayarın boşta kaldığını ya da sıkı bir program döngüsüne takıldığını bildiren bir “boşta kalma alarmı”na sahiptir.

Sistem Tasarımı

Bugün kiralama ya da satın alma yoluyla temin edilebilen bilgisayarların çoğunun sistem tasarımı geleneksel olarak adlandırılabilir. Bu sistem tasarımı, çok sayıda giriş-çıkış aygıtıyla iletişim kuran merkezi bir veri işleme biriminden oluşur. Bu iletişim, aşağıda daha ayrıntılı olarak tartışılacağı üzere, merkezi işlemcinin program denetimi altında harici bir donanımı çalışmaya başlatabilmesi ve bilgiyi kendi belleğinden, bilginin harici donanım tarafından alındığı sınırlı bir tampon depolama aygıtına aktarabilmesi yoluyla gerçekleştirilir. Bu tasarımda sistem aynı anda yalnızca bir işlem gerçekleştirir; harici ya da yardımcı donanımlarla ilgili işlemler seri niteliktedir.

Bu geleneksel sistemden çıkan önemli eğilim, daha büyük tampon depolama alanına ve çok sayıda yardımcı donanımın eşzamanlı çalışmasına sahip sistemlere yöneliktir. Bu eğilim, dört hesaplama ya da veri işleme sisteminin sistem tasarımıyla en iyi şekilde örneklendirilebilir: ERMA, Electronic Recording Machine—Accounting; RCA BIZMAC; OAC Computer, Office of Air Controller; ve LARC. OAC bilgisayarı, Hava Kuvvetleri’nin büyük zamanlama ve lojistik problemlerini ele almak üzere tasarlanmıştır ve ERMA, Stanford Research Institute’ta Bank of America için tasarlanmış bir sistemdir. Dördünden yalnızca biri kullanıcı elinde bulunan BIZMAC ve LARC daha önce anılmıştır. ERMA, General Electric tarafından üretilecektir ve kuşkusuz Bank of America için öngörülen yaklaşık 30 makinenin ötesinde bir üretim (ve satış) programını içerecektir. Bu yazar, OAC bilgisayarının üretilip üretilmeyeceğini bilmemektedir.

ERMA Projesi

ERMA Projesi, muhtemelen Amerika’nın en büyük bankası olan Bank of America için çek işlemleri ve muhasebe ile ilgili ticari hesap problemini ele alacak bir makine geliştirmek amacıyla tasarlanmıştır. Şekil 1’de gösterildiği gibi sistem, çek ve mevduat verilerini manyetik tamburlu bir işlemciye okuyan bir giriş aygıtından oluşur. Belirli aralıklarla, tambur depolamasındaki bilgiler, daha sonra müşteri hesap özetlerinin basılması için manyetik bantlara aktarılır. Sistemin geri kalanından tamamen bağımsız olan bir ayırıcı, çekleri hesap özetiyle birlikte müşteriye iade edilmek üzere sıralar.

Bu sistemle tüm çekler ve mevduat fişleri üzerinde, manyetik mürekkeple basılmış bir müşteri hesap numarası bulunacaktır. Müşteriler standart formları kullanır ya da standart dışı formların özel işlemi için ek ücret öder. 5–10 giriş istasyonunda çalışan görevliler, çeklerin veya mevduat fişlerinin tutarlarını klavyeler aracılığıyla girerler. Makine hesap numarasını otomatik olarak okur ve bu iki bilgi manyetik tambur üzerine kaydedilir. Ayrıca manyetik tambur üzerinde müşterinin bakiyesi ile çeklerin bekletilmesi veya ödemesinin durdurulmasına ilişkin bilgiler de kaydedilir. Herhangi bir bekletme ya da ödeme durdurma işlemi yoksa, çek (ya da mevduat) tutarı bakiyeden düşülür (eklenir). Tambur doldukça, periyodik ve otomatik olarak bilgiler tamburdan alınır, hesap numaralarına göre sıralanır, düzenlenir ve müşteriye istenen hesap özetini sağlamak üzere banda kaydedilir.

ERMA makinesi, katı anlamda bir bilgisayar değildir; daha ziyade posta siparişi firmaları için kullanılan Speed Tally sistemi ya da havayolu koltuk rezervasyon işlemleri için kullanılan Reservisor gibi özel amaçlı bir aygıttır. Operatörler olayların gidişatı üzerinde çok az denetim kullanabilir; programlama gerekli değildir ve mümkün de değildir ve genel olarak makine günden güne aynı işlemleri gerçekleştirir. Bununla birlikte, çek hesaplarının ele alınması gibi son derece gerçek bir problemin, eşzamanlı giriş, veri işleme ve veri çıkışına olanak tanıyan bir sistemle makul ölçüde iyi bir biçimde ele alındığı söylenmelidir.

BIZMAC Sistem Tasarımı

BIZMAC’in sistem tasarımı alışılmadıktır ya da en azından geleneksel bilgisayar sistem tasarımına pek benzemez. Şekil 2’de gösterildiği gibi sistem, her biri manyetik bant dosyasının bant ünitelerini kullanan beş bileşen grubundan oluşmuş gibi düşünülebilir. Bilgisayar, manyetik çekirdek ve manyetik tamburdan oluşan dahili belleğe sahip genel amaçlıdır ve bant ünitelerine bilgi okuyup yazabilir. Ayırıcı, özel amaçlı bir bilgisayardır.

Bant dosyasında saklanan verilerin düzenlenmesi, birleştirilmesi ve çıkarılması için kullanılır. Sorgulama birimi, bant dosyasından belirli bir iletinin seçilmesi ve bunun yerel olarak yazdırılması olanağına sahiptir. Çıkış donanımları; dakikada 600 satırlık yüksek hızlı bir yazıcı, saniyede 4.000 karakter çıkış sağlayan yüksek hızlı bir kamera ve bir kağıt bant delgecinden oluşur. Bunların her biri manyetik bant tarafından sürülür. Bant Dosyasına veri giren giriş donanımları ise bir manyetik bant girişi ve bir IBM kart girişinden oluşur. Tanımlanan giriş-çıkış donanımlarına ek olarak, kağıt bant üretmek için bir klavye makinesi ve kağıt bantla sürülen bir daktilo da bulunmaktadır.

Şekil 2’de şematik olarak gösterilen BIZMAC sistemi hakkında anlaşılması gereken önemli gerçek, tüm sistemin bilgisayar denetimi altında olmadığıdır. Her donanım yalnızca Bant Dosyası ile iletişim kurar. Bilgisayar, Ayırıcı ve Sorgulama Birimi Bant Dosyasını, her biri kendi yöntemleriyle denetler ya da kullanır: Bilgisayar bunu program denetimi altında yapar; Ayırıcı ve Sorgulama Birimi ise manuel anahtar başlatması sonucunda çalışır. Çeşitli birimler, bir kontrol konsolu fiş panosu aracılığıyla Bant Dosyasına manuel olarak bağlanır. Görünüşe göre yalnızca bilgisayar, bant ünitelerini yüksek hızlarda ve karmaşık mantıksal durumlarda seçebilmektedir. Belirli manuel bağlantılar yapıldıktan sonra sistem, birçok birimin eşzamanlı çalışmasına izin verir. Ayırıcı, bilgisayarla eşzamanlı çalışabilse de işlem gücü bakımından bir ölçüde sınırlıdır ve Sorgulama Birimi yalnızca dosya öğelerini arayabilir. Giriş-Çıkış birimleri, Remington Rand ve IBM tarafından sunulan donanımların çoğunda olduğu gibi manyetik bantlara veri yazıp okur.

OAC bilgisayarının tasarımı, Hava Kuvvetleri program zamanlamasının büyük matris işlemlerini ele almasına olanak sağlayacaktır. Bu uygulama henüz tam ya da nihai olarak tanımlanmadığından, tasarım daha fazla birime genişlemeye ya da daha yavaş birimler yerine daha hızlı birimlerin kullanılmasına olanak verecek biçimdedir. Giriş-çıkış problemine özel bir vurgu yapılmış ve ortaya çıkan düzenleme, esasen tüm belleği giriş-çıkış tampon depolaması olarak kullanmaktadır.

Şekil 3’te şematik olarak gösterilen sistem, üç aygıtla iletişim kuran yüksek hızlı bir bellekten oluşur: aritmetik ve denetim bölümlerinden oluşan Program Denetim Birimi, Bellek Denetleme ve Yenileme Birimi ve Giriş-Çıkış Birimleri. Program denetimi altında bilgisayar, bellekten giriş-çıkış birimlerine aktarım komutları verecektir. Aktarımlar, bir kaydırma yazmacının zaman paylaşımı dışında, normal hesaplama ile eşzamanlı olarak gerçekleşebilir. Tüm giriş-çıkış işlemlerinin zamanlanması, merkezi bilgisayar denetiminden bağımsız olarak ele alınacaktır; böylece bu işlemler normal hesaplamayı kesintiye uğratmayacaktır. Bir giriş-çıkış komutu, hesaplama devam ederken daha sonra gerçekleştirilecek bir aktarımın başlatılmasına neden olur. Aritmetik ve denetim birimlerinin belleğe erişimleri, giriş-çıkış işlemleri için yapılan erişimlerle eşzamanlı olarak (ya da iç içe geçirilerek) ilerleyecektir. Plan ayrıca, kendi gerekli bellek erişimlerini hesaplama ve giriş-çıkış işlevlerinin çalışmasıyla eşzamanlı olarak gerçekleştirecek ayrı bir Bellek Denetleme ve Yenileme Birimini de öngörmektedir.

Açıkça görülmektedir ki OAC bilgisayarının sistem tasarımı, çeşitli bileşenlerin etkileşiminde çatışma olasılığına izin vermektedir. İki birimin aynı anda belleğe erişim istemesi gibi çatışmalar, aşağıda tanımlanan LARC’ın “zaman dilimi” fikrine ya da değiştirilmiş 704 üzerindeki tamponlama kavramına benzer şekilde, belirli makine çevrimlerinin çeşitli birimlere atanmasıyla önlenir. Yüksek hızlı bellek için giriş-çıkış aygıtları arasındaki çatışmalar da, her aygıtın sırayla belleğe erişmesini sağlayan bir zaman çizelgesi oluşturularak önlenir. Bazı çatışmalar kaçınılmazdır ve çatışma ortadan kalkana kadar bir kilitlenme durumu kurulmasına neden olur. Örneğin, belleğe yapılan bir aktarım, belleğin aynı bölümüne yapılan bir erişimden önce tamamlanmazsa, bilgisayar aktarım tamamlanana kadar otomatik olarak beklemeye geçer. Bu sistem tasarımıyla, esasen tüm bellek bir giriş-çıkış tampon yazmacı olarak kullanıldığından, giriş-çıkış işlemlerinin hesaplamayla neredeyse tamamen eşzamanlı olarak ilerleyebildiği görülür.

LARC, şimdiye kadar genel kamu bilgisine sunulmuş herhangi bir sistemin en iddialı tasarımını temsil etmektedir. Buradaki vurgu modüler yapım üzerinedir: sistemi oluşturan birimler, klima dahil olmak üzere kendi başlarına yeterli olacak ve normal sistem bileşimine eklenebilecek ya da çıkarılabilecektir. Sistemin kalbi, ortak bir bilgi yoluna bağlanmış bir dizi Hesaplama Birimi ve bir Giriş-Çıkış İşlemcisinden oluşur. İşlemci, bir dizi bellek birimine bağlıdır. İşlemciye ek olarak iki Hesaplama Birimi ve her biri 2.500 sözcüklük yüksek hızlı depolama ve tam seçim devrelerine sahip en fazla 39 bellek birimi mümkündür.

Livermore Radiation Laboratory tarafından başlangıçta sipariş edilen LARC sistemi; bir Hesaplama Birimi, bir Giriş-Çıkış İşlemcisi, 8 Bellek Birimi (20.000 sözcük), 12 manyetik tambur (üç milyon sözcük depolama), 4 Uniservo manyetik bant, dakikada 600 satırlık bir yazıcı ve bir Charactron Tüpünden oluşacaktır.

Sistem Tasarımı

Yirmi dört tambur (altı milyon sözcük) ve kırk Uniservo II bant ünitesi, dakikada 600 satırlık bir yazıcı ve saniyede 25.000 karakterlik bir Charactron Tüpü (aşağıdaki Giriş-Çıkış Donanımlarına bakınız), Giriş-Çıkış İşlemcisinin denetimi altında sisteme entegre edilebilir. Sistemin şematik gösterimi için Şekil 4’e başvurulmaktadır. Bilgisayar, bir dizi konsol tarafından denetlenir.

LARC’ın sistem tasarımı, esneklik gibi arzu edilen özellikleri ve tek, bütünleşik otomatik bir sistemin niteliklerini korurken, büyük birimlerin eşzamanlı çalışması fikrini diğer tüm sistemlerden çok daha ileri taşımaktadır. Hesaplama Birimleri (CU) ve Giriş-Çıkış İşlemcisi (I-O P), bellek depolaması dışında, kendi başlarına tam bilgisayarlardır. İşlemci, aritmetik ve mantıksal komutlara ek olarak tam bir giriş-çıkış komutları kümesine sahip olacak, ancak çalışma hızı CU’lardan daha yavaş olacaktır; toplama işlemi 16 mikrosaniye gerektirecektir. Her CU ve İşlemci, Bellek Birimlerinde (MU’lar) saklanan herhangi bir nicelik üzerinde işlem yapabilecektir. CU’lar temel hesaplama işlevi için tasarlanmıştır; İşlemci ise öncelikle MU’lara ve MU’lardan veri aktarımını gerçekleştirmek üzere tasarlanmıştır.

Daha önce de belirtildiği gibi, LARC hesaplama hızının büyük bir bölümünü, bir komutu yürütürken ardışık işlemlerin bölümlerini üst üste bindirerek elde etmektedir. Bu zaman örtüşmesi, MU’ların kullanımında CU’lar ve İşlemcinin ilginç bir “zaman dilimi” tekniğiyle birlikte kullanımında da görülür. MU’lara giden bilgi yolunu aynı anda yalnızca bir birim kullanabildiğinden, dört mikrosaniyelik bellek çevrimi, her biri yarım mikrosaniyelik sekiz zaman dilimine bölünür ve iletişim kuran her birime belirli dilimler atanır. Birimler daha sonra bellek adreslemek için bu dilimler sırasında yolu kullanır. Örneğin, bir CU’nun Bellek Birimleri 1 ve 2’yi, İşlemcinin ise Birim 3’ü adreslemesi mümkün olacak ve böylece üç erişim, örtüşme olmaksızın yaklaşık 15 mikrosaniye yerine yalnızca altı mikrosaniyede gerçekleştirilecektir.

Tam donanımlı bir LARC sisteminde, İşlemciyle birlikte bir ya da daha fazla CU’nun tek bir problem üzerinde kullanılması ya da CU’ların farklı problemler üzerinde çalışırken her birinin İşlemciyi paylaşması mümkün olacaktır. Birimler arasında iletişim sağlanabilecektir. Örneğin, bir CU, belirli niceliklerin artık hesaplandığını ve bant ünitelerine çıkış için düzenlenmesi ya da tambur depolamasına aktarılması gerektiğini İşlemciye bildirebilecektir. Büyük olasılıkla sistem şu şekilde çalışacaktır: İşlemci, CU’dan bir sinyal aldığında, CU’nun istenen giriş-çıkış ya da aktarım işlemini belirtmek için bir kod sözcüğü yerleştirdiği bir bellek hücresini inceleyecektir.

Bu benzersiz sistem tasarımları nedeniyle seçilmiş dört büyük ölçekli işlem sisteminin ikisinin ticari amaçlara, ikisinin ise bilimsel amaçlara yönelik olduğunu belirtmek ilginçtir. Ayrıca iki çift arasında önemli bir fark bulunmaktadır: bilimsel bilgisayarlar, giriş-çıkış ve işlemeye ilişkin tüm etkinliklerin önceden programlanmış bir sıra içinde otomatik olarak yürütüldüğü, büyük ölçüde tek bir büyük, bütünleşik sistem olarak çalışır. Bu anlamda bilimsel bilgisayarlar daha gelenekseldir. Bununla birlikte, bu bilgisayarların tümü, belirli işlem bileşenlerinin çoğaltılması ve bellek depolamanın işlemci ile giriş-çıkış aygıtları tarafından karmaşık ve eşzamanlı biçimde kullanılmasına izin verilmesiyle mümkün kılınan, ana bileşenlerin eşzamanlı çalışması yönündeki önemli eğilimi göstermektedir.

Burada özellikle vurgulanmalıdır ki, ERMA ve BIZMAC’ın sistem yönlerinin tartışılması, bu tasarımların IBM-705 ya da UNIVAC II’ye tercih edildiği anlamına gelmez. Aslında, bu genel amaçlı makinelerin özel amaçlı ERMA ile karşılaştırılması uygun olmaz. Yukarıda eşzamanlı giriş-çıkış ve işlemeye yönelik eğilim hakkında yapılan yoruma bağlı olarak, bu eğilimin, çevrimdışı kart (veya klavye) – manyetik bant aygıtları ve manyetik bantla sürülen yazıcıları ile 705 ve UNIVAC sistemleri tarafından başlatıldığına dikkat çekilmektedir.

OAC bilgisayarı ve LARC söz konusu olduğunda, otomatik sistem kavramının ERMA ya da BIZMAC’a kıyasla çok daha ileri götürüldüğü konusunda pek az kuşku vardır. Ayrıca, bundan 5–10 yıl sonra kullanılacak ticari ya da bilimsel büyük ölçekli sistemlerin, ikincisinden ziyade birinci çifte daha çok benzeyeceği konusunda da pek az kuşku vardır. Tamamen otomatik, önceden programlanmış makinenin, elle yapılan, adım adım işletmenin yerini alacağı kesindir. Örneğin, LARC türü bir bilgisayarın, Giriş-Çıkış İşlemcisi ile sıralama işlemini gerçekleştirirken, merkezi veri işlemeyle eşzamanlı olarak çalıştığı ve merkezi denetimden gelen ara sıra ve otomatik bir kesmeyle bir giriş-çıkış işlevini yerine getirdiği kolayca tasavvur edilebilir. Son beş yılda, bilgisayar tasarımı ve bilgisayar çevresindeki sistem tasarımı, pahalı makine zamanından tasarruf etmeye yönelik güçlü bir eğilim göstermiştir. Bu durum bir yandan giriş-çıkış çevrimleri sırasında hesaplamanın sürmesine izin veren sistemlerle, diğer yandan makinelerin yalnızca profesyonel operatörler (programcılar değil) tarafından çalıştırılmasına izin verilmesiyle ortaya konmuştur.

Bilgisayarlar ve Otomasyon

Bu durum gelecekte daha da önemli hale gelecektir ve denetim konsolunda elle kafa yorma yaklaşımından, baştan sona otomatik işletime geçiş zorunlu olacaktır.

Sistem tasarımında henüz yeni yeni ortaya çıkmaya başlayan bir başka eğilim de “mikroprogramlama” yönündedir. Bu teknikle bilgisayarlar, programcının mikrokomutlardan kendi bilgisayar komutlarını oluşturmasına izin verecek şekilde tasarlanır. Tipik bir mikrokomut, “bir ikili basamağı sola kaydır” ya da “akümülatördeki sayıyı 37. basamağa göre yuvarla” olabilir. Daha sonra, mikroprogramlanmış komutların seçimi ve bileşimi, takma panoları aracılığıyla ya da saklı program denetimi altında elektronik hızlarda yapılacaktır. Yazarın bilgisine göre, ülkede yalnızca iki üniversite grubu etkin ilgi göstermiştir: M.I.T.’deki Servomechanisms Laboratory ve Los Angeles’taki California Üniversitesi’nde Numerical Analysis Research.

Sistem tasarımında mikroprogramlamanın alacağı biçim henüz açıkça görülmemektedir; ayrıca tekniklerin ne ölçüde uygulanacağı da belli değildir. Gelecek büyük ölçüde mikroprogramlanmış komutların hangi hızda çalışabildiğine bağlı olabilir. Eğer her mikrokomut çok sayıda zaman alıcı bellek erişimi gerektirirse, çalışma hızı düşük olacak ve teknik rağbet görmeyecektir. Beş yıl önce çoğu bilgisayar kullanıcısının, çalışma hızları son derece yavaş olmasına rağmen kayan nokta işlemlerini yorumlayıcı programlarla yapmaktan memnun olduğunu hatırlamak gerekir. Daha sonra, kayan nokta işlemlerinin donanım değişiklikleri olarak eklenmesine duyulan gereksinim büyümüştür. Bir mikroprogramlanmış komut popüler olur olmaz, kullanıcılar onun, kalıcı bir donanım değişikliği kadar hızlı çalışmadığı sürece, donanıma dahil edilmesini isteyeceklerdir. Gerçekten de geleceğin bilgisayarı büyük olasılıkla 200–300 komut uzunluğunda komut repertuarlarına sahip olacak ve bir mikroprogramlama olanağına hiç ihtiyaç duymayabilecektir.

Giriş-Çıkış ve Çevrimdışı Donanımlar

Giriş-çıkış donanımı burada, bilginin bilgisayarın iç belleğine girip çıkmasını sağlamak için kullanılan donanım olarak tanımlanmaktadır. Çevrimdışı donanımlar ise bilgisayara doğrudan bağlı olmayan ve genellikle bilgiyi bir dış ortamdan diğerine aktarmaya yarayan araçlardır. Genel olarak, bu elektromekanik donanımın gelişimi, bilgisayarın kendisinin gelişiminin gerisinde kalmıştır. Son on yılın bilgisayar gelişiminde, bilimsel bir bilgisayarın bugün sahip olduğumuz saniyede 2.000 sözcük çıktı hızlarına gereksinim duyacağı öngörülememişti ve kapsamlı ticari uygulamalar hâlâ on yıldan daha uzak görünüyordu.

1951’de, manyetik tel sistemi geliştirilmeden önce, günümüz ölçütlerine göre hızlı sayılmayan SEAC bilgisayarı ciddi biçimde dengesizdi; kağıt bant okuma-delme giriş-çıkış donanımı, tüm 512 sözcüklük belleği doldurmak için yaklaşık 25 dakika gerektiriyordu. Delikli kart donanımının bilgisayar sistemleriyle birlikte kullanılması, özellikle IBM-701’in hesaplama ile giriş-çıkışı “örtüştürme” düzeniyle geliştirilmesiyle durumu büyük ölçüde iyileştirdi. Daha yakın zamanda, manyetik bant aygıtları daha da fazla iyileşmeye yol açmıştır. Son zamanlarda ise daha da hızlı olan katot ışınlı tüp donanımı ortaya çıkmıştır.

Hızın yanı sıra, güvenilirlik her zaman bir sorun olmuştur. Çoğu hesaplama sisteminde durma süresinin yarısından fazlası giriş-çıkış arızalarından kaynaklanır. Hızda olduğu gibi, güvenilirlik de yıllar içinde büyük ölçüde artmıştır. Artan hız ve güvenilirliğin en büyük itici gücü muhtemelen bilgisayarların ticari uygulamalarda kullanılması olmuştur. Bununla birlikte, bilimsel uygulamalar için hesaplama sistemlerinin artan karmaşıklığının da giriş-çıkış donanımına verilen önemi artırdığı doğrudur. Univac Scientific 1103A sistemleri için verilen siparişlerin neredeyse tamamının Remington-Rand dakikada 600 satır yazıcıyı içermesi son derece anlamlı bir gerçektir.

Bilgisayarların ilk dönemlerinde, bir giriş-çıkış işlevi gerektiğinde, eşzamansız giriş-çıkış donanımı işlemini gerçekleştirirken hesaplama durdurulurdu. Univac, eşzamanlı hesaplama ve giriş-çıkış (manyetik bant) çalışmasına izin veren ilk bilgisayar olmuştur. IBM-701 bilgisayarı ise çok sayıda giriş-çıkış aygıtı ile eşzamanlı hesaplama ve giriş-çıkış işlemlerine ilk kez olanak tanımıştır. Böylece ilk giriş-çıkış arabellekleme sistemleri kullanılmıştır.

Genel olarak bir giriş-çıkış arabellek depolama sistemi, bilgisayarın bilgiyi bilgisayar hızlarında depoya yerleştirmesine olanak tanımak, bilginin ise genellikle çok daha yavaş olan çıkış donanımı hızında oradan alınması amacıyla tasarlanır. Bu durum, kötü zamanlanmış işlemler olasılığını karşılamak için bir kilitleme sisteminin gerekli olduğunu ima eder.

Şekil 5, yalnızca bir bilgi öğesini tuttuğu için “tek adımlı” olan idealleştirilmiş bir arabellekleme sistemini göstermektedir. Bilgisayar Arabellek ile iletişim kurduğunda, bilgisayar kilitlenir ve giriş-çıkış kilidi serbest bırakılır; bu da Arabellek ile giriş-çıkış arasında iletişime izin verir. Giriş-çıkış ile Arabellek arasındaki iletişim gerçekleştiğinde, bilgisayar kilidi serbest bırakılır ve giriş-çıkış kilidi kurulur. Çoğu durumda giriş-çıkış donanımı “serbest çalışan” durumdadır; bu da çıkış sırasında çıkış donanımının arabelleği sürekli ve periyodik olarak örneklediği anlamına gelir. Bilgi orada bulunmalıdır, aksi takdirde kilitleme bir alarm oluşturur. Aynı şekilde, bilgisayar Arabelleğe bir sayı yerleştirmeye çalışır ve bilgisayar kilidi serbest bırakılmamışsa, serbest bırakma gerçekleşene kadar bilgisayar boşta bekler. Giriş için de benzer ifadeler yapılabilir.

1103A’nın giriş-çıkış arabellekleme sistemi, yukarıda tanımlanana benzerdir. İki arabellek yazmacı mevcuttur. Bir giriş-çıkış aygıtını seçmek için arabelleğe bir kod sözcüğü yerleştirilir. Bu, aygıtı harekete geçirir. Ardından aktarımlar yukarıda anlatıldığı gibi gerçekleşir. Sistem, pratik olarak her tür aygıtın arabelleğe bağlanabilmesi avantajına sahiptir. Ayrıca iki ya da daha fazla aygıt eşzamanlı olarak çalıştırılabilir. IBM yakında 704 ile geliştirilmiş arabelleklemeyi duyuracaktır. Yeni sistemde iki adet tek sözcüklük arabellek, bant aktarımlarının asgari program denetimiyle ve normal hesaplamadan neredeyse tamamen bağımsız olarak sürmesine izin verecektir. Bu çok gerekli değişiklik, şimdiye kadar 1103A için duyurulmamıştır.

Açıkça görülmektedir ki, böyle bir Arabellek depolaması ne kadar büyükse, o kadar kullanışlıdır. IBM 705’te kart giriş-çıkışı için kullanılan 80 karakterlik arabellek depolaması, 701’de yarım kart satırlarının en fazla kullanıldığı duruma kıyasla çok daha ekonomik bir işletime olanak tanır. IBM’in Tape Record Coordinator, Type 777 aygıtı, daha elverişli bant aktarımlarına izin veren, özünde 1024 karakterlik bir arabellekten ibarettir. Univac’ın, kapsamlı arabelleklemeye sahip ilk bilgisayar olan sistemlerindeki 60 sözcüklük giriş ve çıkış arabellekleri, bugün hâlâ mevcut en büyük arabellekler arasındadır.

Yukarıda tanımlanan sistemden çok daha esnek olan bir arabellekleme sistemi, arabellek depolamasının bir bilgisayar sözcüğünden daha fazla kapasiteye sahip olduğu ya da daha da iyisi, belirli bir büyük sayıya kadar herhangi bir sayıda sözcüğü depolayabildiği sistemdir. Bu sistemde, giriş-çıkış aygıtı tarafından alınan öğe, arabellekte en uzun süredir bulunan öğedir. Los Angeles’taki International Telemeter’ın bir bağlı kuruluşu olan Telemeter Magnetics, bu tür bir tasarıma sahip manyetik çekirdekli bir arabellek yazmacını fiilen üretmektedir.

Giriş-çıkış arabelleklemesi, OAC bilgisayarı ve LARC’ın sistem tasarımında önemli bir ileri adım atmaktadır. Bu bilgisayarların her ikisinde de, esasen tüm bellek arabellek depolamasıdır. Böylece, bilgisayar ile giriş-çıkış birimleri arasında neredeyse tamamen bağımsız bir çalışma sağlanır; yalnızca yüksek hızlı bir bilgi veri yolu ya da kaydırma yazmacının zaman paylaşımı söz konusudur.

Delikli kağıt bant, bilgisayar bilgi ortamı olarak yaygın biçimde kullanılmıştır. Daha önceki Teletype okuyucular ve delgeçler saniyede yaklaşık dört karakter hızında çalışıyordu. Daha yakın zamanda Flexowriter, okuma ve delme için daha yüksek hızı (saniyede 8–10 karakter) nedeniyle tercih edilir hale gelmiştir. Daha yüksek hızlı giriş için İngiltere’den Ferranti, Limited, saniyede 200 karakter okuyan ve iyi tasarlanmış bir kavrama düzeneğini kullanarak “bir karakterde durabilen” fotoelektrik bir kağıt bant okuyucu üretmiştir. Ferranti Okuyucu, bu ülkede ve İngiltere’de yaygın biçimde kullanılmaktadır.

Teletype Company, saniyede 25 karakterlik bir delgecin yanı sıra saniyede 60 karakterlik bir delgeç de üretmektedir. Burada anılan büyük ölçekli sistemlerin tümü arasında, kağıt bandı (delikli kartlara ek olarak) giriş-çıkış ortamı olarak kullanan tek sistem 1103A’dır. Flexowriter’lar çevrimdışı olarak bant delmek ve okumak için kullanılır. Çevrimiçi olarak ise saniyede 60 karakterlik bir delgeç ve Ferranti Okuyucu kullanılır.

Delikli kartlar, elbette, delikli kağıt banttan çok daha popülerdir. İş dünyasında delikli kartın evrensel kullanımı bu popülerliğin büyük bölümünü açıklar. Delikli kağıt bant kullanan ve delikli kartları deneyen kullanıcılar, bunları çok daha kullanışlı bulurlar; çünkü kartlar kolayca istiflenebilir ve düzenli bir biçimde yerleştirilerek taşınabilir; bu durum, zahmetli ve elverişsiz manuel kullanım gerektiren kağıt bant için kesinlikle geçerli değildir. International Business Machines, bu ülkede bilgisayarlarla birlikte kullanılan tüm delikli kart donanımını, 1103 üzerindeki Bull donanımı dışında, üretmektedir.

Fransa’daki Bull Company, Remington Rand Univac tarafından bu ülkede kullanım lisansı verilen, 80 sütunlu, 12 satırlı bir kart çoğaltıcı üretmektedir. Bu donanımla kartlar, bilgisayar denetimi altında dakikada 120 kart hızında okunur ve delinmektedir. Bull donanımıyla, bilimsel kullanım açısından ciddi bir sınırlama vardır: herhangi bir kartta yaklaşık yalnızca 140 delik delinebilir; bu da kartın, bilgisayardan tam bir kart dolusu ikili bilgiyi güvenle almak için kullanılamayacağı anlamına gelir.

Muhasebe makinesi işinin doğal bir sonucu olarak, IBM delikli kart okuyucular ve delgeçlerden oluşan eksiksiz bir ürün yelpazesi üretmektedir. Type 711 Model 1 kart okuyucu dakikada 150 kart hızında çalışır ve 701 bilgisayarı ile kullanılır. 704 ile kullanılan Type 711 Model 2 okuyucu dakikada 250 kart hızında çalışır. Type 712 dakikada 250 kart hızında çalışır ve 702 ile kullanılır. Type 714, 712 ile yaklaşık olarak aynıdır ancak 712’de bulunmayan bir kontrol paneline sahiptir ve 705 ile kullanılır. Type 721 kart delgeci dakikada 100 kart hızında çalışır; 702 ve 705 sistemlerinde kullanılan daha sonraki bir sürüm olan Type 722 de aynı hızdadır. Kart okuyucunun gerekli olduğu tüm çevrimdışı donanımlarda 714 kullanılır.

Aşağıda daha ayrıntılı olarak ele alınacak Charactron ve RCA BIZMAC üzerindeki kamera aygıtı dışında, mekanik olmayan yazıcılar, özellikle burada tartışılanlar olmak üzere çoğu büyük ölçekli sistemle kullanım açısından önemli değildir. Elbette, Atomic Instrument Company’nin Teledeltos kağıdı kullanan geliştirmesi ya da General Electric Laboratory’nin ferromanyetografi kullanan çalışması gibi, bu tür birçok aygıt üzerinde bazı geliştirmeler yapılmıştır. Ancak bu geliştirmeler, büyük ölçekli hesaplama sistemlerinde kullanım için birincil öneme sahip bir rol üstlenmemiştir.

Elektrikli daktilolar, büyük sistemlerin çıktısı için yaygın biçimde kullanılmıştır; ancak son zamanlarda, izleme amaçlı kullanım dışında, satır yazıcılar lehine gerileme göstermiştir. Tartışmamızı kısa bir süre için çevrimiçi aygıtlarla sınırlandırırsak, en yaygın kullanılanlar IBM 716 ve 717 yazıcılardır. Her ikisi de dakikada 150 satır basar ve her iki tasarım da değiştirilmiş 407 Accounting Machine tasarımlarıdır. 716 bir kontrol paneline sahiptir; 702 ve 705 ile kullanılan 717’de ise bu yoktur. Bull Company, 1103 ve 1103A sistemlerinde kullanılabilen, dakikada 150 satır yazabilen bir yazıcı üretmektedir. Bull donanımının ciddi bir sınırlaması, yalnızca yaklaşık 32 karakter basılabilmesidir.

Ancak en fazla ilgiyi (ve en yüksek kira bedellerini) çeken donanımlar, verileri manyetik banda ve manyetik banttan yüksek hızlarda aktarmak için çevrimdışı olarak kullanılanlardır. Kartlardan basılı sayfaya veri aktaran çevrimdışı donanımlar, yani bilinen muhasebe makinesi; kağıt banttan kartlara ya da kağıt banttan basılı sayfaya aktaran donanımlar, uzun yıllardır birçok biçimde mevcuttur. Manyetik bantla sürülen donanımlar ise yalnızca son birkaç yılın bir gelişmesidir.

Eckert–Mauchly Corporation, günümüzde Sperry-Rand’ın bir parçası olarak, bilgiyi doğrudan manyetik banda yerleştiren ve bu bilgiyi yine doğrudan banttan kaldıran donanımı geliştiren ilk kuruluş olmuştur. Yaklaşık 1951’den beri mevcut olan Unityper, klavyeden doğrudan manyetik banda kayıt yapılmasına olanak tanır. Univac sistemleriyle birlikte hâlen kullanımda olan Unityper, karakterlerin bilgisayara daha sonra okunmak üzere bant üzerinde 120 karakterlik “bloketler” halinde saklanmasını sağlar. İlk Univac tamamlandığında da mevcut olan Uniprinter ise, esasen manyetik bantta saklanan bilgileri saniyede 10 karakterlik bir yazdırma hızıyla basan elektrikli bir daktilodur.

Unityper’ın en ciddi kusurlarından biri, bir bant üzerindeki öğelerin tüm kaydın yeniden kaydedilmesi olmadan değiştirilememesidir. Ayrıca, bilginin otomatik olarak doğrulanması mümkün değildir. Bantlar ya Uniprinter tarafından okunur ve okuma yoluyla kontrol edilir ya da daha sonra makine kontrolü yapılmak üzere iki bant bağımsız olarak hazırlanır. Sperry-Rand, bu yıl piyasaya çıkacak olan bir Bant Doğrulayıcıyı geliştirme aşamasındadır. Bu aygıt, ilk kayıt ve bant doğrulaması için esnek ve tam bir çalışma olanağı sağlayacaktır.

Uniprinter ve Unityper’ın yanı sıra, Sperry-Rand manyetik bantlardan delikli kartlara ve ters yönde bilgi aktaran makinelere de sahiptir. Manyetik banttan delikli karta dönüştürücü, Univac bantlarındaki bilgileri dakikada 120 kart hızında, geleneksel 80 sütunlu, 12 sıralı kartlara aktarır. Delikli karttan manyetik banda dönüştürücü ise, geleneksel kartlarda saklanan bilgileri dakikada 240 kart hızında manyetik banda yerleştirir. Bu makine, genellikle görülen seçici bıçak mekanizması yerine, kartları hazne yığınından alan bir emme mekanizması kullanması bakımından bir ölçüde alışılmadıktır. International Business Machines tarafından üretilen ve kiralanan donanımlar işlev ve çalışma hızları bakımından çok benzerdir. Buna ek olarak, IBM 774 ya da Tape Data Selector, manyetik bant verilerinin keyfi bir seçimini delikli kart delgeçleri veya muhasebe makineleri gibi iki ya da daha fazla aygıta eşzamanlı çıkış olarak vermeye olanak tanır.

Manyetik bant kontrollü satır yazıcıları son derece önemli yeni bir gelişmedir. Dakikada 500 satır ve üzeri yazdırma hızlarına sahip bu makineler, satın alma ya da kiralama maliyeti bakımından birçok küçük manyetik tamburlu bilgisayar kadar pahalıdır ve çoğu durumda daha fazla yer kaplar. Burada iki satır yazıcı ayrıntılı olarak ele alınacaktır: IBM 719, ya da 720, ya da 730 ve Remington Rand High Speed Printer.

---

TRANSİSTÖRLÜ MANYETİK ÇEKİRDEK BELLEK

Bell Telephone Laboratories
New York 14, N. Y.

Bell Telephone Laboratories’de geliştirilen transistörler, havadan taşınabilir elektronik bilgisayarlar gibi uygulamalardaki uygunluklarını belirlemek amacıyla yoğun bir incelemeye tabi tutulmaktadır. Bell Laboratories’de bu incelemenin güncel bir aşaması, tümüyle transistörlerle çalıştırılan büyük bir eşzamanlı akım manyetik çekirdeğin uygulanabilirliğini belirlemeye yönelik bir çalışmadır. Ulusal Havacılık Elektroniği Konferansı’nda yaptığı bir konuşmada Bay E. L. Younker, böyle bir bellekte kullanılmak üzere geliştirilmiş ve test edilmekte olan transistör devrelerini ele almıştır. Bugüne kadarki deneyimlerin, bu tür bir transistörle sürülen belleğin tamamen uygulanabilir ve oldukça cazip olduğunu gösterdiğini bildirmektedir.

Bellek sisteminin bir blok diyagramı Şekil 1’de gösterilmiştir. Bu diyagram, bellek biriminin kendisini ya da depolama dizisini, istenen bellek konumlarını seçmek için manyetik çekirdek anahtarlarını ve transistör yükselteçlerini içerir.

Bellekte iki temel yükselteç devresi türü kullanılır: manyetik çekirdekleri anahtarlamak için akım sağlayan sürücü yükselteçler ve anahtarlanmış bir çekirdekten elde edilen sinyali, bellekle ilişkili devreleri sürebilecek bir seviyeye yükseltmek için kullanılan okuma yükselteçleri.

Sürücü Yükselteçler

Tam bellek sisteminde, basamak engelleme (digit inhibit), seçim anahtarı takımı ve bellek sürücüsü olarak bilinen üç sürücü yükselteç tasarımı kullanılır. Bellek çekirdeklerini anahtarlamak için en az dört mikrosaniye süren 320 miliamper-tur’luk bir sürme gereklidir. Bellek, bellek çekirdeklerindeki tek turlu sargılara uygulanan eşzamanlı akımlarla çalıştırılır. Bu nedenle, basamak engelleme ve bellek sürücü yükselteçlerinin en az dört mikrosaniye süren yaklaşık 160 miliamper’lik akım darbeleri sağlaması gerekir. Manyetik seçim anahtarındaki çekirdekler çok turlu sargılara sahiptir. Seçim anahtarı takımı yükselteci, beş mikrosaniye süren yaklaşık 70 miliamper’lik akım darbeleri sağlamalıdır.

Basamak engelleme yükseltecinin bir şeması Şekil 2’de gösterilmiştir. Bu yükselteçte, biri düşük seviye (TR1), diğeri yüksek seviye (TR2) olmak üzere iki germanyum alaşımlı birleşim transistörü kullanılır. Normalde TR1 iletimdedir, bu nedenle kollektörü toprak potansiyeline yakındır. Böylece TR2 kesimdedir ve manyetik çekirdek yükünden akım geçmez. Bir basamak engelleme sinyali alındığında TR1 kesime gider ve kollektörü −8 V yönüne doğru hareket etmeye başlar. Bu durum çıkış transistörünün tabanını negatif yapar ve iletime geçmesini sağlar. Kollektör akımı çok hızlı bir şekilde sınırlayıcı direnç R3 tarafından belirlenen bir değere ulaşır. Basamak engelleme sinyalinin sonunda TR1 yeniden iletime geçer, kollektörünü toprak seviyesine yaklaştırır ve TR2’yi kapatır. Ani olarak sıfıra düşemeyen L1 üzerinden geçen akım, TR2’nin tabanına akmaya zorlanır ve bunun sonucunda çok hızlı bir anahtarlama gerçekleşir.

Seçim anahtarı takımı yükselteci, R3’ün 330 ohm olması ve seçim anahtarı takımı sargısına uygulanan gerilimin −20 V olması dışında Şekil 2’ye oldukça benzerdir. Çıkış akımı gereksinimleri 100 mA’dan az olduğundan, R1 artırılarak taban girişi azaltılır.

Bellek sürücü yükselteci, genel düzenleme bakımından Şekil 2’ye çok benzer olup, seçim anahtarını sıfırlayan ve belleğin seçilen adresinden geçen akımı sağlar. Gerekli 200 miliamper’lik darbeler, kollektör besleme geriliminin −20 volt olduğu ve R3’ün yaklaşık 70 ohm olduğu bir devreden elde edilir.

Okuma Yükselteci

Okuma yükselteci, bir basamak düzleminin çıkışını almalı ve bellek kontrol birimi transistöründe yaklaşık 1 mA’lik bir taban akımını kontrol edebilecek bir çıkış geliştirmelidir. Basamak düzlemi çıkışı pozitif ya da negatif kutuplu bir darbe olabilir; bu da giriş darbesinin kutbundan bağımsız olarak aynı kutuplu bir çıkış elde edilebilmesi için bir kutup tersleme düzeninin kullanılmasını gerekli kılar. Tüm bunlar Şekil 3’te gösterilen devre ile yapılabilir.

TR1 transistörü, hem pozitif hem de negatif darbeleri yükseltecek şekilde öngerilimlenmiştir. Bu darbeler, tam dalga köprü doğrultucuya beslenir; böylece, kutuptan bağımsız olarak, köprüye giren her darbe TR2 tarafından daha da yükseltilen bir çıkış darbesi üretir.

Transistörlü Çekirdek Bellek

Okuma yükseltecinin çıkışı, kapı devresinde hassas zamanlanmış bir strobe sinyali ile birleştirilir. F noktasındaki (Şekil 3) gerilimin değişmesi için TR3 ve TR4’ün aynı anda kesime gitmesi gerekir; bu durum, okuma yükselteci çıkışının “bir” olduğu anda strobe sinyalinin uygulanmasıyla gerçekleşir.

Genel Bellek Sistemi

Tam geliştirme aşamasındaki manyetik çekirdek bellek, 1024 adet on sekiz bitlik sayıyı saklayabilir. Bunu gerçekleştirmek için 18.432 bellek çekirdeği ve 48 anahtar çekirdeği kullanılır. Transistör donanımı, 98 düşük seviye ve 62 yüksek seviye birimden oluşur. Toplam güç tüketimi 50 watt’tan azdır.

ŞEK. 1
Bellek Sisteminin Blok Diyagramı

ŞEK. 2
Basamak Engelleme Yükseltecinin Şeması

(devamı sayfa 36’da)

---

1957 Western Joint Computer Conference

Los Angeles, 26–28 Şubat 1957
ve
Association for Computing Machinery Sempozyumu, 1 Mart

1957 Western Joint Computer Conference, 26–28 Şubat 1957 tarihlerinde Los Angeles’taki Statler Hotel’de düzenlenecektir. Konferans, Institute of Radio Engineers, Association for Computing Machinery ve American Institute of Electrical Engineers tarafından desteklenmektedir. Konferansın teması “Güvenilirlik için Teknikler”dir. Konferans bildirileri, Salı öğleden Perşembe öğleden sonraya kadar iki paralel oturum halinde düzenlenecektir.

Association for Computing Machinery’nin Los Angeles Şubesi, 1 Mart Cuma günü Los Angeles’taki Statler Hotel’de bir sempozyum düzenlemektedir. Bu sempozyumun konusu “Yeni Bilgisayarlar: Üreticilerden Bir Rapor”dur.

Aşağıda 1957 Western Joint Computer Conference için (ACM Şube Sempozyumu programı ile birlikte) ön program yer almaktadır:

Açılış

John L. Barnes
Systems Laboratories Corp.
Konferans Başkanı

Açılış Konuşmacısı

Bay James H. Bridges
Elektronik Şefi
Savunma Bakan Yardımcılığı Ofisi

---

Salı Öğleden Sonra

Oturum I: Güvenilirliğin Matematiği

1. Güvenilirliğin Matematiği
   Boldyreff, Rand Corporation
2. Deney Tasarımı
   John Hofmann, Systems Laboratories
3. Bileşen Performansına İlişkin Bilgilerden Sistem Performansının Öngörülmesi Üzerine
   John R. Rosenblatt, National Bureau of Standards
4. Arıza Verilerinin Değerlendirilmesi
   H. I. Zagor, Arma Division, American Bosch Arma Corporation

Oturum II: Yeni Sistemler A

1. Bir Dijital Sistem Simülatörü
   W. E. Smith, Aeronutronic Systems, Inc.
2. Florida Automatic Computer (FLAC) için Yeni Yüksek Hızlı Giriş-Çıkış Sisteminin Tasarımını Etkileyen Faktörler
   C. F. Sumner, R.C.A. Service Co.
3. I.B.M. RAMAC Sistemi—Bellek Birimi Çalışması
   D. Royse, International Business Machines
4. I.B.M. RAMAC Sistemi Sorgu İstasyonu Çalışması
   H. A. Reitfort, International Business Machines

---

Çarşamba Sabahı — 27 Şubat 1957

Oturum III: Uygulamalar

1. İş Sistemlerinde Güvenilirlik
   Herbert T. Glantz, John Diebold and Associates
2. Panel Tartışması: Kullanıcılardan Bir Rapor

Oturum IV: Yeni Bileşenler

1. Bir RCA Yüksek Performanslı Bant Taşıma Sistemi
   S. Baybick ve R. E. Montijo, Radio Corporation of America
2. Orta Hızlı Bir Manyetik Çekirdek Bellek
   G. E. Valenty, Remington Rand UNIVAC
3. Milimikrosaniyelik Transistör Anahtarlama Teknikleri
   E. J. Slobodzinski ve H. S. Yourke, I.B.M. Research Center
4. Yeni Yüksek Hızlı Manyetik Olgular
   E. L. Newhouse, Radio Corporation of America

---

Çarşamba Öğleden Sonra

Oturum V: Bileşen Güvenilirliği

1. Paketleme Teknikleri
   W. E. Dombert, Burroughs Corp.
2. Manyetik Çekirdek Bellekler için Doğruluk Kontrol Sistemleri
   A. Katz, A. G. Jones, G. Rezet, Radio Corporation of America
3. Temel Bir Bilgisayar Yapı Taşının Tasarımı
   J. Alman, P. Phipps, D. Wilson, Remington Rand Univac
4. Yedekli Sistemlerde Hata Algılama
   S. Schneider ve D. H. Wagner, Burroughs Research Center

Oturum VI: Analog Bilgisayar Donanımı

1. Anahtarlamalı Transistörler Kullanan Analog Logaritmik ve Antilogaritmik Devreler
   A. J. Schliewe, K. Chen, Westinghouse Electric Corporation
2. Değişken Oranlı Darbe Dizisinin Tümleştirilmesiyle Yüksek Hızlı Sayısal-Analog Dönüşüm
   A. D. Glick, Minneapolis-Honeywell Regulator Company
3. Büyük Ölçekli Analog Bilgisayarlarda Sürüklenme Kararlılığı ve Hata Algılama için Güvenilir Bir Yöntem
   E. E. Eddey, Goodyear Aircraft Corp.
4. Analog Bilgisayar Problemlerinin ve Performanslarının Doğrulanması için Yeni Bir Yöntem
   W. C. Meilander, Goodyear Aircraft Corp.

---

Perşembe Sabahı — 28 Şubat 1957

Oturum VII: Güvenilirlik için Programlama

1. Tanılama Teknikleri Güvenilirliği Artırır
   G. Gems, Smith and Stadler, Boeing Airplane Company
2. Gerçek Zamanlı Sayısal Bilgisayarlarda Hata Algılama ve Hata Düzeltme
   A. Ralston, Bell Telephone Laboratories
3. FORTRAN Otomatik Kodlama Sistemi: Tanım ve Kullanıcı Raporları
   International Business Machines

Oturum VIII: Yeni Sistemler B

Lincoln TX-2 Sistemi, Lincoln Laboratory, Massachusetts Institute of Technology

1. Lincoln TX-2 Bilgisayarı — W. A. Clark
2. TX-2’nin İşlevsel Tanımı — J. M. Frankovitch
3. TX-2 Giriş-Çıkış Sistemi — J. W. Forgie
4. TX-2’nin Bellek Birimleri — R. L. Best
5. TX-2’nin Standartlaştırılmış Devreleri — K. H. Olsen

---

Perşembe Öğleden Sonra — 28 Şubat 1957

Oturum IX: Sistem Güvenilirliği

1. Endüstriyel Veri Sistemlerinde Güvenilirliğin Yorumlanması ve Elde Edilmesi
   B. K. Smith, Beckman Instruments, Inc.
2. R.C.A. BIZMAC Sisteminde Doğruluk Kontrolü
   I. Cohen, J. G. Smith ve A. M. Spielberg

(devamı sayfa 34’te)

---

Bilgisayar Tasarımında Mantıksal ve Kombinatoryal Problemler

Robert McNaughton
Stanford University
Applied Mathematics and Statistics Laboratory
Stanford, Calif.

Büyük ölçekli sayısal bilgisayarlar ve benzeri aygıtlar üzerinde çalışan mühendisler, giderek artan biçimde mantıksal ya da kombinatoryal nitelikte zor problemlerle karşı karşıya kalmaktadır. Bu güçlükler çoğunlukla, belirli malzemelerden oluşan ve kesin olarak tanımlanmış bir amaç için kurulan bir devreyi en aza indirmeye çalışıldığında ortaya çıkar. Bu problemlerin varlığı ve akademik ilgiyi artırma potansiyeli, bilgisayar mantığı alanının genç ve büyüyen bir alan olmasını haklı kılmaktadır. Mantıkçı ve saf matematikçi bu tür problemleri çözebilir ya da çözemeyebilir; ancak her durumda, bunların ne tür problemler olduğunu bilmekle ilgileneceklerdir.

Bu boşluğu kapatmak amacıyla, bu mühendislik problemlerinden bazılarıyla doğrudan ya da dolaylı olarak karşılaşmış olabilecek kişilere başvurmaya karar verdik. Problemler toplamayı arzu ediyoruz. Bu problemlerin büyük bir bölümünü topladıktan sonra, bilgisayar mantığı alanına ilgiyi artırma girişimi olarak, çözümsüz bir rapor halinde yayımlayabiliriz.

Okuyucularınızdan herhangi biri problem sağlamaya ilgi duyarsa, toplamayı hedeflediğim bilgisayar mantığı problemine ilişkin bir fikir vermek isterim. Bu, bilgisayar devreleri ya da benzer şekilde kurulmuş diğer devrelerle ilişkili, mantıksal nitelikte, matematiksel olarak kesin bir problemdir. Bu tanım bazı açıklamalar gerektirir.

(1) Matematiksel Kesinlik

Problem, “gerçek dünya” ile özünde ilişkili olan hiçbir kavram içermeden, soyut olarak formüle edilmelidir. Örneğin, şu problemi ele alalım: yükselteçler, teller, diyotlar, dirençler ve sabit bir gerilim kaynağı ile toprak kullanarak iki adet 16 basamaklı ikili sayının toplanmasını sağlayan mümkün olan en ucuz devreyi kurun. Bu problem, yükselteçler, doğrultucular vb. öğelere atıf içerir; bunlar açıkça soyut matematiksel varlıklar değildir. Bu problemi çözmek için, bir mühendisin bildiği her şeyi bilmek gerekirdi; örneğin dirençlerin nasıl kullanılacağını ve yükselteçlerin doğrultuculara göre göreli maliyetlerinin ne olduğunu.

(2) Mantıksal Nitelik

Bilgisayar devreleri son zamanlarda mantıksal problemlere yol açmıştır; çünkü bilgisayar devresinin herhangi bir parçasının herhangi bir anda iki durumdan birini alabileceğini varsaymak uygundur (örneğin kapalı veya açık, açık veya kapalı, yüksek potansiyel veya düşük potansiyel). Bunlar, doğruluk ve yanlışlık olan iki doğruluk değeri, ya da 0 ve 1 sayıları, ya da Boole evren kümesi ve boş küme gibi kabul edilerek verimli bir şekilde ele alınabilir. Bu varsayımın yapılabildiği bir devreyle ilgili herhangi bir problem, problem başka açılardan mantık kategorisine hiç uymuyor gibi görünse bile, mantıksal bir nitelik taşır. Devrelerle bağlantılı, mantıksal olmayan bir probleme örnek, değişken dirençler ve akımlarla ilgili herhangi bir problemdir. Çok değerli mantıkla bağlantılı problemlerin dışlanması amaçlanmamaktadır.

(3) Problemlerin Kaynağı

Bu problemlerin bilgisayarlardan elde edilmesi zorunlu değildir. Telefon anahtarlama devreleri, mantıksal problemlerin bir kaynağı olarak iyi bir örnek sunar.

İstenilen biçimde formüle edilmiş bir bilgisayar mantığı problemine bir örnek aşağıdaki gibidir. Aşağıdaki koşullara bağlı olarak, en az sayıda kontağa (yani anahtara) sahip tellerle bağlanmış, tek kutuplu çift konumlu anahtarlardan oluşan iki terminalli bir kontak devresi yapılacaktır:

1. Her biri herhangi bir anda 1 veya 0 olan n adet giriş değişkeni vardır, (s_1, \ldots, s_n).
2. Her anahtar, bu (s_i) değişkenlerinden birine öyle bir şekilde bağlanmıştır ki, (s_i) 1 ise bir yönde, (s_i) 0 ise diğer yönde kapalı olur.
3. İki terminal, girişler (s_1, \ldots, s_n) üzerindeki belirli koşullar altında devre tarafından bağlanacak, kalan koşullar altında ise bağlanmayacaktır.

Dikkat edilirse, problem mantıksaldır; çünkü değişkenler ya 0 ya da 1’dir, bir anahtar iki yönden birinde kapalıdır ve iki terminal ya devre tarafından bağlanmıştır ya da bağlanmamıştır.

(devamı sayfa 31’de)

---

Basın Bülteni

IBM Yorktown Araştırma Merkezi

International Business Machines Corp., New York, N.Y.

International Business Machines Corporation tarafından, New York City’nin 38 mil kuzeyinde bulunan New York eyaletinin Yorktown bölgesinde yeni bir IBM Araştırma Merkezi için planlar duyurulmuştur. Taconic States Parkway ile Pines Bridge Road arasında yer alan 224 dönümlük arazi üzerinde opsiyonlar alınmıştır. Modern, peyzajlı tesislerin; laboratuvarları ve idari ofisleri barındıracak şekilde inşa edilebilmesi için gerekli imar değişikliklerine bağlı olarak görüşmelerin tamamlanması beklenmektedir. Araştırma personelinin yaklaşık 1.600 kişiden oluşması öngörülmektedir.

Bu duyuru, bu yılın başlarında IBM mühendislik organizasyonu içinde, şirketin ürünlerini geliştirmeye yönelik tüm temel araştırmaları bir araya getirmek amacıyla ayrı bir grubun oluşturulmasının ardından gelmiştir. Bu grubun çalışmaları, yakın zamanda IBM Araştırma Direktörü olarak atanan ve daha önce Deniz Kuvvetleri Araştırma Ofisi’nin Baş Bilim İnsanı olan Dr. Emanuel R. Piore tarafından yönlendirilecektir.

“Bizimki gibi büyük bir araştırma çabasının kendi çevresinde en iyi şekilde geliştiğine inanıyoruz,” dedi IBM Başkanı Sayın Thomas J. Watson, Jr. “Üzerine inşa etmeyi umduğumuz Westchester County’deki alan, Poughkeepsie ile New York City’nin tam ortasında yer almaktadır. Sadece erişilebilirlik göz önünde bulundurularak değil, aynı zamanda bölgedeki önemli kültürel ve eğitsel olanaklar dikkate alınarak seçilmiştir.”

IBM Araştırma Merkezi’nde hiçbir türde üretim faaliyeti yapılmayacaktır. Bunun yerine, Westchester County’nin hoş çevresiyle uyum sağlayan bir Araştırma Topluluğu sağlamak üzere en iyi mimari yetkinlikler kullanılacaktır. Alan, park yolları, malikâneler, küçük evler ve tarım arazilerine bitişik, dalgalı ve hafif ağaçlıklı bir kırsal bölgeden oluşmaktadır. İki dere, küçük bir gölet ve ağaç sıralarıyla çevrili temizlenmiş alanlar içermektedir. İnşaat, bu doğal özelliklerle uyum içinde olacak ve aynı zamanda tasarımın özgünlüğü ve kullanışlılığı açısından yeni bir ölçüt ortaya koyacaktır. Amaç, orada görevlendirilenlerin yaratıcılık ve kişisel verimlilik açısından en yüksek düzeyde çalışabilmelerini sağlamaktır.

Poughkeepsie’deki mevcut IBM Araştırma Laboratuvarları’nın üyeleri, iki yıl veya daha uzun bir süre içinde yeni alana taşınacaktır. Poughkeepsie’de araştırma personelinin boşalttığı alan, orada kalacak olan ve elektronik veri işleme makineleri ile diğer ürünlerin üretimine yönelik planlarla birlikte yürütülecek genişleyen Ürün Geliştirme faaliyetleri tarafından kullanılacaktır.

Yeni merkezde yürütülecek araştırmalar geniş bir yelpazeyi kapsamaktadır. Bunun büyük bir bölümü, elektronik bilgisayarlarda vakum ve katot ışın tüplerini ortadan kaldıran ve bunların yerine transistörler ile manyetik çekirdek bellekleri geçiren ferromanyetik maddelerle ilgili katı hâl fiziği alanındadır. Bu tür araştırmalar, IBM tarafından daha yüksek hız, daha kompakt yapı ve daha yüksek güvenilirliğe sahip elektronik sistemlerin geliştirilmesiyle sonuçlanmıştır.

Yorktown, tüm şirket araştırma faaliyetlerinin merkezi olacak, ancak tek konumu olmayacaktır. IBM’in ayrıca San Jose, Kaliforniya; New York City; ve Zürih, İsviçre’de araştırma laboratuvarları bulunmaktadır. Yeni tesisler, bu birimlerden personelin yanı sıra, dünyanın dört bir yanındaki diğer araştırma ve bilimsel kurumlardan teknik danışmanlar ve eğitimciler tarafından da ziyaret edilecektir. Ayrıca merkez, düzenli bilimsel toplantılar ve seminerlere ev sahipliği yapacaktır.

---

MANTIKSAL PROBLEMLER (sayfa 30’dan devam)

çift konumlu anahtarlar ve teller gibi unsurlar kullanılsa da, problem soyut bir yorumlamaya sahip olacak şekilde formüle edilmiştir. Problemi çözmek için, değişkenlerin anahtarları nasıl kontrol ettiğini ya da ne tür bir tel kullanılması gerektiğini bilmek gerekmez vb. Ayrıca, ne kadar tel ve çift konumlu anahtarın ne kadara mal olduğunu bilmek de gerekli değildir; kişiye yalnızca kontak sayısını en aza indirmesi söylenir. Devrenin maliyeti burada kontak sayısı olarak tanımlanmıştır ve bu noktadan sonra problem, karmaşık mühendislik değerlendirmeleri bu tanıma yol açmış olsa bile, matematiksel olarak kesin bir hâl alır.

(Elbette bundan daha genel problemler de vardır; örneğin ikiden fazla terminalin bulunabileceği durumlar gibi.)

Okuyucularınızdan herhangi birinin tam olarak matematiksel açıdan kesin olmayan bir problemi varsa, yine de lütfen gönderin; çünkü burada bunun, her biri matematiksel olarak kesin olan, belki de birden fazla probleme dönüştürülmesi mümkün olabilir. İstenilen biçimde formüle edilmiş bir problemin ölçütlerini yalnızca ilgilendiğimiz problem türüne dair bir fikir vermek amacıyla ana hatlarıyla belirttim.

—E. F.

---

Sistem Tasarımı

(sayfa 25’ten devam)
Computers and Automation

RCA-BIZMAC sistemleriyle birlikte temin edilebilir.

Remington Rand yazıcısı dakikada 600 satır hızında çalışır; 130 olası konumda 120 karakterlik bloketler basar ve her konumda 51 farklı karakter mevcuttur. Baskı işlemi, uygun karakteri seçmek için dönen tip tekerleklerine belirli anlarda vuran çekiçler aracılığıyla gerçekleştirilir. Denetim, çeşitli yöntemlerle sağlanır.

Aşağıdakiler için bir tak-çıkar pano (plugboard) mevcuttur:

• Bloketten karakterlerin seçilerek 130 konuma istenilen şekilde yerleştirilmesi
• Belirli karakter konumlarının çoklu basımı (bloketteki 120 konum ile 130 baskı konumu arasındaki fark olarak, keyfi 10 adet yinelenmiş konum mevcuttur)
• Karakterlerin çok satırlı basımı
• Satır aralığı
• Sıfır bastırma

Hızlı besleme ile satır atlama denetimi, blokette saklanan ilk karakter (baskı yapılmayan bir karakter) ile birlikte kullanılan 7 kanallı bir kağıt bant döngüsü aracılığıyla sağlanır. Bir kesme noktası anahtarı ayarlandığında, kesme noktası sembolü blokette göründüğünde makinenin durmasına neden olur. Yazıcının hızlı beslemesi saniyede 20 inç hızında gerçekleşir.

Yazıcı dört ekipmandan oluşur: yazıcının kendisi, bir manyetik bant birimi, bir bellek birimi ve bir güç kaynağı birimi. Son iki birim, soğutma için soğutulmuş su beslemesi gerektirir.

IBM, üç adet manyetik bant tahrikli yüksek hızlı satır yazıcısı üretmektedir ve bu üçü de birbirine çok benzerdir. Type 719 dakikada 1000 satır hızında ve 60 baskı konumuyla çalışır; Type 720 dakikada 500 satır hızında ve 120 baskı konumuna sahiptir; Type 730 ise dakikada 1000 satır hızında ve 120 baskı konumuyla çalışır. Her durumda, her karakterin basımı, 5 × 7 dizisinden seçilen bir tel deseninin belirlenmesiyle gerçekleştirilir.

Hızlı besleme, 719 ve 730 modellerinde 4–5 inçlik atlamalar için saniyede yaklaşık 50 inç hızında, 720 modelinde ise saniyede 25 inç hızında yapılır. Kayıtta saklanan ilk karakterle birlikte kullanılan bir kağıt bant döngüsü, atlamaları denetler. Bilgiyi denetlemek için herhangi bir tak-çıkar pano yoktur; bu tür tüm denetimler, bilginin banda ilk kaydı sırasında gerçekleştirilir.

IBM yazıcıları, iki yazıcının kapsamlı bir karşılaştırmasını yapmak için müşterilerin elinde yeterince uzun süredir bulunmamaktadır. Bununla birlikte, sistem tasarımı açısından bazı gözlemler yapılabilir. Tek tek karakterlerde baskı kalitesinin Remington-Rand makinesinde daha üstün olduğu görülmektedir. Baskı türü nedeniyle bu üstünlük şaşırtıcı değildir.

Remington Rand baskı türünün iki dezavantajı ortaya çıkmaktadır: karakterlerin satır içindeki dikey hizalanması o kadar iyi değildir ve alınabilecek karbon kopya sayısı daha azdır. Remington Rand makinesinde bulunan tak-çıkar pano denetimi, çıktının düzenlenmesi için gerekli bilgisayar zamanından önemli ölçüde tasarruf sağlayacaktır ve panoların çok sık değiştirilmesi gerekmediği sürece bir dezavantaj oluşturmayacaktır. Remington Rand makinesinin kesme noktası özelliği, IBM karşılığının sağlayamadığı bazı işlemlere olanak tanır. Type 719 ve 730’un büyük bir avantajı ise, elbette, dakikada 1000 satırlık çok yüksek hızlarıdır.

Burada şunu belirtmek ilginç olabilir: 1103A bilgisayarlarını sipariş eden dört kuruluş —Boeing, Lockheed, Ramo-Wooldridge ve Holloman Hava Kuvvetleri Üssü— veri indirgeme işlemleri için Remington Rand yazıcısının bir ölçüde değiştirilmiş sürümlerini edinmektedir. Tip tekerlekleri, bazı karakterleri kaldıracak ve bunların yerine belirli dikey çubuklar ile işaretleme sembollerine izin verecek şekilde değiştirilmiştir. Ayrıca, taşıyıcı denetimindeki dişliler, olağan 6 satır/inç yerine 10 satır/inçlik küçük bir aralığa izin verecek biçimde değiştirilmiştir.

Bu, telemetreyle alınan verilerin indirgenmesinde, inç başına 10 işaret aralığında, 480’de bir doğrulukta (ya da her biri 240’ta bir doğruluğa sahip iki grafik) analog türde bir grafiğin basılmasına olanak tanıyacaktır. Bir satır yazıcısının bu tür bir değişikliği, bu yazarın bildiği kadarıyla ilk kez 1952’de Boeing Airplane Company’de, bir IBM 407 muhasebe makinesinin bu şekilde uyarlanmasıyla yapılmıştır.

Bilgisayar çıktısının bir başka ilginç yolu, katot ışın tüpünün kullanılmasıdır. Burada “baskı” mekanik olmadığı için, elde edilen hızlar çok daha yüksektir. Bu tür aygıtların ilk örneklerinden biri, 1951’de Engineering Research Associates tarafından Ulusal Standartlar Bürosu’na teslim edilen Numeroscope olmuştur. Katot ışın tüpünün çıktı için bir diğer erken uygulaması, MIT’deki Whirlwind I bilgisayarıyla kullanılan sistemdir.

Katot ışın tüpü çıktısı, RAND Corporation’ın askeri bir uygulamada 701 bilgisayarlarından bilgiyi kaydetmek için bir tüp ve kamera kullanmaya başlamasıyla önemli bir ivme kazanmıştır. Genel tasarım, IBM’in 704 bilgisayarı için sunduğu bir çıktı sisteminde somutlaşmıştır. Bilgisayar denetimi altında ışın, kare bir dizideki 1024 × 1024 konumdan birine yönlendirilebilir. Karakterler, bu noktaların birleşimleri olarak oluşturulmak zorundadır. Otomatik bir X ve Y ekseni üretme özelliği mevcuttur.

Bu tür bir çıktı, büyük olasılıkla fonksiyonların analog türde çizimi ve şekil tabloları gibi grafik bilgilerin çıktılanması için en uygun olanıdır; çünkü karakterler, karmaşık program denetimi altında 1024 × 1024 konuma yönlendirilen noktalardan oluşturulmak zorundadır.

(devamı sayfa 34’te)

---

Fizikçiler ve Matematikçiler

Özel Yetenekleriniz General Electric’te Uçak Nükleer Tahrik Çalışmalarına Nasıl Uyar

General Electric’in hızla büyüyen Uçak Nükleer Tahrik Departmanı’ndaki bir kariyerin olağanüstü potansiyelini fark eden birçok fizikçi ve matematikçi, yeteneklerinin bu önemli projede kullanılıp kullanılamayacağını sormuştur.

Aşağıdaki alanlarda çalışmaya uygunsanız:

• Termodinamik ve hava çevrimi analizi
• Reaktör analizi
• Kalkan fiziği
• Nükleer ölçüm ve aygıtlar
• Uygulamalı matematik
• Dijital ve analog bilgisayarlar
• Teorik fizik

Uçaklar için nükleer tahrik sistemlerinin geliştirilmesinde şimdi önemli görevlere geçebilirsiniz.

Önceden nükleer deneyime sahip olmanız gerekmez. General Electric’in ileri üniversite dersleri için tam öğrenim ücreti iade planı ve uzmanlar tarafından yürütülen tesis içi eğitimler aracılığıyla gerekli nükleonik bilgileri edineceksiniz.

Alan, başlı başına size tatmin edici bir gelecek vaat eder; ancak bunun ötesinde, üst düzey bir bilimsel ortamda çalışmayı seven fizikçi veya matematikçi, General Electric’in yaratıcı düşünceyi teşvik etmesini ve başarıyı takdir etmesini takdir edecektir.

Kapsamlı yan haklar programı • Periyodik liyakat değerlendirmeleri • Mükemmel başlangıç maaşları • Taşınma giderleri karşılanır

Açık pozisyonlar: Cincinnati, Ohio ve Idaho Falls, Idaho

Tercih ettiğiniz konumu belirterek ve maaş beklentinizi yazarak gizlilik içinde başvurun:

J. R. Rosselot
P. O. Box 132
Cincinnati, Ohio

L. A. Munther
P. O. Box 535
Idaho Falls, Idaho

General Electric

---

Mühendisler

Republic Aviation’ın Analog Bilgisayar Grubuna Katılın

Bilgisayar Bakım Süpervizörü — Analog ve Dijital

Güçlü bir elektronik altyapısına sahip, analog ve dijital büyük bir bilgisayar kurulumunun bakımından sorumlu mühendis ve teknisyenlerden oluşan bir gruba liderlik edecek yetkin bir mühendis için mükemmel bir fırsat. Analog veya dijital bilgisayarlarla en az iki yıllık deneyim gereklidir.

Analog Bilgisayar Bakım Mühendisleri (2 Kişi Aranıyor)

Elektrik mühendisliği diplomasına veya eşdeğerine ve elektronik eğitime sahip. DC yükselteçler, servo sistemler ve geri besleme devreleriyle deneyim tercih edilir, ancak zorunlu değildir.

Yapısal ve diğer mühendislik problemlerinin çözümünde Doğrudan Analoji (Pasif Eleman) Elektrik Analog Bilgisayarının kullanımında bir gruba liderlik edecek bir fizikçi, mühendis veya uygulamalı matematikçi için mükemmel bir fırsat. Adayın en az bir M.A. derecesine veya eşdeğerine sahip olması gerekir. Bilgisayarlarla deneyim ve/veya yapısal teori bilgisi tercih edilir.

Analog Hesaplama Mühendisleri (3 Kişi Aranıyor)

Matematik, fizik veya mühendislik alanlarında, tercihen ileri düzeyde, diplomalara sahip; Doğrudan Analoji (Pasif Eleman) Elektrik Analog Bilgisayarı ile çözüm için mühendislik problemlerini programlayacak kişiler. Bu bilgisayarla deneyim tercih edilir; ayrıca yapısal teoriye dair bir miktar bilgi de yararlıdır.

Yan Haklar
Republic’te istihdamın avantajları arasında şirket tarafından ödenen hastane sigortası, cerrahi sigorta, kaza ve hayat sigortası, öğrenim ücreti (%50), çift kademeli emeklilik planı, bireysel liyakate dayalı artışlar ve daha birçok hak yer almaktadır.

Lütfen teknik geçmişinizin ayrıntılarını içeren özgeçmişinizi aşağıdaki adrese gönderin:

Mr. David G. Reid
Mühendislik Personeli Müdürü
Republic Aviation
Farmingdale, Long Island, N.Y.

---

Sistem Tasarımı

(sayfa 32’den devam)
Computers and Automation

Geleneksel katot ışınlı tüpün çıkış için başarılı kullanımına rağmen, alfasayısal bilgileri daha yüksek hızlarda ve daha büyük bir kolaylıkla çıkış verebilecek bir aygıta duyulan gereksinim büyük olmuştur.

Consolidated Vultee Aircraft Corporation’ın San Diego’daki bir geliştirmesi olan Charactron tüpü, bu gereksinimi büyük ölçüde karşılamaktadır. Tüpün gelecekteki tanıtımı ve geliştirilmesi, General Dynamics’in bir başka bağlı kuruluşu olan Stromberg-Carlson’ın yönetimi altında olacaktır.

Charactron, tüpün yüzeyinde alfasayısal ve nicemlenmiş analog çizim bilgilerini sunmak üzere tasarlanmıştır. Elektron demeti, içine çok küçük karakterlerin kesildiği küçük bir metal parçasından yönlendirilir. Toplam 64 karakter mevcuttur ve her biri 1024 × 1024 konumdan herhangi birine yönlendirilebilir; yani tüpün rasteri X yönünde 1024 ve Y yönünde 1024 konumdan oluşan bir ızgaraya nicemlenmiştir.

Charactron’un birçok uygulaması olmakla birlikte, burada tartışmayı bir bilgisayar çıkış aygıtı olarak kullanımına sınırlıyoruz. Bu yazarın bilgisine göre, burada ele alınan ticari bilgisayarlarla birlikte kullanılan bu tür donanımın yalnızca bir seti vardır. Tüp, kamera donanımıyla birlikte San Diego’daki Convair 1103 bilgisayarıyla bir çıkış aygıtı olarak kullanılmaktadır.

Bu sistemde, tüpü kare kare fotoğraflamak, görüntüyü geliştirmek ve ardından yerleşik bir ekrana yansıtarak izlemek için 35 mm’lik bir kamera kullanılmaktadır. Film, daha sonra izlemek veya baskı almak üzere çıkarılabilmektedir. Bilgisayarın denetimi altında, karakterler tüpün yüzeyine çıkış verilir ve tüp yüzeyi istenildiği gibi doldurulduğunda, başka bir film karesi pozlama için konuma getirilir. Denetim, 1103’ün G/Ç tampon yazmacına sayılar yerleştirilerek sağlanır.

Tüp için nominal hız saniyede 100.000 karakterdir. Ancak gerekli bilgisayar bilgisi düzenlemeleri ve kamera denetiminden sonra, Convair uygulamasında saniyede yaklaşık 50 sözcük (600 karakter)lik bir çıkış elde edilmektedir. Pozlanmış bir film karesi 2–3 saniye içinde geliştirilip izleme için yansıtılabilmektedir. Convair’de bu donanım, ağırlıklı olarak program hata ayıklaması için bellek bilgisinin “boşaltılması” amacıyla kullanılmaktadır. Kamerayla ilişkili izleyiciye ek olarak, programcıların kullanımı için bir dizi ayrı izleyici mevcuttur.

—SON