Atlas (コンピュータ)

名称 = Atlas ComputerAtlas Computerは、1962年から1971年に稼働した世界初のスーパーコンピュータの1つ。当時は世界で最も高性能なコンピュータとされた。Atlasの稼働が止まるとイギリスが持つ全コンピュータの能力の半分が失われると言われた。ページング方式を使った仮想メモリ機能を搭載した世界初のマシンとして有名であり、この方式は急速に拡散し、今日では当然なものになった。

Atlasは真空管ではなく電子部品のバイポーラトランジスタを使用した第2世代のコンピュータだった。マンチェスター・ビクトリア大学、フェランティ、プレッシーが共同でAtlasを開発した。Atlasは他にも2台あり、うち1台はブリティッシュ・ペトロリアムとロンドン大学のために作られ、もう1台はオックスフォード近くのチルトンにあるアトラスコンピュータ研究所に納入された。

フェランティはケンブリッジ大学のために改良版を製作した。これはTitanまたはAtlas 2と呼ばれ、メモリ構成が異なり、ケンブリッジ大学コンピュータ研究所が開発したタイムシェアリングシステムに対応したOSが動作した。Atlas 2は他にも2台あり、1台はケンブリッジのCADセンターに、もう1台はアルダーマストンにあるイギリス核兵器研究所に納入された。

マンチェスター大学のAtlasは1971年に撤去されたLavington。CADCentreにあった最後のAtlasは1976年の年末に運用を終えたLavington。チルトンのAtlasの部品がエディンバラにあるスコットランド国立博物館に保存されている他、2014年7月に発見されたメインコンソールがオックスフォード近くのチルトンにあるラザフォードアップルトン研究所に保管されている。

1. 歴史
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1.1. 背景
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1956年はコンピュータの開発でイギリスがアメリカに後れを取っているとの認識が高まっていた。フェンティのB.W.ポラードは4月にコンピュータのカンファレンスで「イギリスには中規模のコンピュータが複数台あり、真に高速なコンピュータはケンブリッジのEDSAC 2とManchester Mark 2だけしかないが、2台ともアメリカで最も早いマシンよりはるかに遅い」と話したLavington。5月にも科学産業研究省調査会の高速計算機検討委員会で同様の懸念が報告されたLavington。

その頃マンチェスター大学のトム・キルバーンとそのチームはトランジスタベースのシステムを試しており、様々な技術を検証するために2台の小さなマシンを製作していた。この技術が非常に優れていたことは明らかで、キルバーンはトランジスタベースのマシンにどのような機能を装備すべきかについて1956年に購入希望者からの聞き取り調査を開始した。商用利用を予定しているユーザーは様々な周辺機器に対応することを希望する一方で、イギリス原子力エネルキー省は1マイクロ秒で1命令を実行できる高速なマシンを希望したLavington。この要求からMicroSecond Engineを意味するMuseの名前が付けられた。

数多くの周辺機器をサポートすることと、高速に動作するということは相反する要求だった。例えばパンチカードリーダーからデータを読み込むプログラムは、リーダーがデータを送信してくるのを待つことにほとんどの時間を費やす。こうした周辺機器をサポートしつつCPUの効率も維持するため、新機種にはデータをバッファリングするための大量のメモリが必要であり、システム上のデータの流れを制御するオペレーティングシステムも必要だったLavington。

1.2. MuseからAtlasへ
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米国がさらに高速なUNIVAC LARCとIBM STRETCHを開発しているとの情報を得たバーント委員会は、軍用技術の民間への転用を検討するイギリス研究開発公社に問題を報告した。18ヶ月間かけて見込みユーザー、フェンティやEMIの技術者チーム、マンチェスター大学やイギリス国防省レーダー研究所の設計チームらと会議を重ねたLavington。

こうした努力があったにもかかわらず、NDRCからの資金は1958年夏の時点では提供されていなかった。キルバーンは話を前進させるため、小型のMuseを製作して様々な設計を実験で試してみることにした。マンチェスター大学はMark 1を時間貸しすることによって得られたお金を基金に貯めており、これを原資にして開発が始まった。このプロジェクトが始まってすぐの1958年10月に、フェンティも開発に参加することを決めた。1959年にNDRCからシステム開発費用として30万ポンドの資金が提供された。これはシステムが成功したら返却する約束だった。マシンの名前はプロジェクトの途中でAtlasに変更されたLavington。

詳細設計は1959年末に完成し、コンパイラの開発が進んでいた。しかしスーパーバイザ・オペレーティングシステムの開発はかなり遅れていたLavington。フェランティが新たに採用したデビッド・ハワースがチームに参加してプログラマの人数が2人から6人に増えた。パワフルでエネルギッシュなハワーズらが不眠不休の努力を続けた結果Howarth completed his Ph.D. in physics at age 22.}}、周辺機器の問題を解決するマルチプログラミング機能を搭載した、アセンブリ言語で35,000行のスーパーバイザが完成したLavington。

1.3. Atlasの設置
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Atlasの第1号機は1962年にマンチェスター大学に設置された。フェランティ・マーキュリーの運用が12月末に終了する予定になっており、設置はこれに間に合わせることが求められた。Atlasは予定通りに設置され、12月7日にAEAのディレクターであるジョン・コッククロフトに正式に引き渡されたLavington。このシステムで動作したのは初期バージョンのスーパーバイザだけで、コンパイラはAutocodeだけしかなかった。1964年1月にALGOL 60とFORTRANを搭載したスーパーバイザの最終バージョンがインストールされるまでこの状況は続いたLavington。

1号機は1日20時間の運用スケジュールで1960年代中頃まで使われ、1000本以上のプログラムが動作した。使用時間はマンチェスター大学とフェランティが共有し、フェランティは1時間500ポンドで顧客企業に使わせた。収益の一部は大学のコンピュータ収益基金に返還されたLavington。もし仮に大学がコンピュータ時間を民間企業から借りていたら累計で72万ポンドを支払う必要があったと1969年に推計された。このマシンは1971年11月30日に運用を終えたLavington。

フェランティは2台のAtlasを販売しており、1台は1963年にロンドン大学とブリティッシュ・ペトロリアムの合弁企業に、もう1台は1964年12月にイギリス核エネルギー研究所に納入された。AEAのマシンは、ハーウェルの敷地からわずか数ヤード離れたチルトンのアトラスコンピュータ研究所に移設され、民有地に設置されて利用しやすくなった。このマシンは拡張され、48ビットで48Kワードのコアメモリと32台のテープドライブを搭載する最大のAtlasとなった。コンピュータ時間はイギリスの全大学が占有できた。1974年3月に運用を終了したLavington。

1.4. TitanとAtlas 2
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フェランティは1962年2月にAtlasマシンのパーツの一部をケンブリッジ大学に提供し、その見返りとして大学はシステムのコストダウン版を開発することになった。その成果はTitanとなり1963年夏に稼働した。フェランティはこれをAtlas 2の名前で2台販売し、うち1台を1963年にイギリス核兵器研究所に、もう1台を1966年にイギリス政府が支援しているCADセンターに納入したLavington。

1.5. その後
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AltasはアメリカのLARCとSTRETCHに対抗するコンピュータとして設計された。いずれもAtlasより先に運用が始まり、LARCは1961年から、STRETCHもAtlasより数か月前から稼働した。AtlasはLARCより4倍高速で、STRETCHより若干遅かった。Atlasに追加された浮動小数点演算器は1.59µsで処理できたLavington一方、STRETCHは同じ仕事を1.38µsから1.5µsで処理できた。LARCの販売は試みられておらずLavington、STRETCHも最終的に何台製造されたのか明らかではない。

1964年に登場したCDC 6600で初めてAtlasが明らかな敗北を喫した。CDCは1959年にMuseの解説を読んだことからインスピレーションを得ており、おかげで開発が大幅に加速して当初の予定よりも早く完成したことを後に明らかにしたLavington。オーストラリアの科学産業研究所CSIROは元々Atlasを購入する方向で打ち合わせていたがLavington、結果的にCDCが契約を獲得するに至った。

フェランティは1960年代初頭に深刻な経営難に直面し、1963年にコンピュータ部門をICTへ売却した。ICTはカナダのFerranti-Packard 6000をベースにした構成で中型機であるICT 1900シリーズの販売に注力したLavington。

2. 技術解説
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2.1. ハードウェア
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ハードウェアには数多くの斬新な機能があったが、運用上特に重要な機能のみを以下に示す。

48ビットのワード長。1ワードの内容は「浮動小数点数１つ」「命令1つ」「24ビットのアドレス2つ」「整数2つ」「6ビットの文字コードで8文字」のいずれか。
キャリー伝播時間を最小限に抑えるために新しい回路を採用した高速加算器。
24ビット のアドレス空間。スーパーバイザストア、Vストア、固定ストア、ユーザーストアで構成される。
16Kワードのコアストア。奇数アドレスと偶数アドレスでインターリーブしている。
8Kワードの読み取り専用メモリ。ここにはスーパーバイザやエクストラコードルーチンが含まれる。
96Kワードのドラムストア。4つのドラムに分割されているが、仮想メモリ機能により1つのコアストアとして扱われる。
主に二重修飾命令で使われる128本の高速インデックスレジスタ。レジスタアドレス空間にはエクストラコードのオペランドアドレスを指定するレジスタや、浮動小数点アキュムレータに指数を渡すレジスタなどの特別なレジスタも含まれる。128本のうち3本はプログラムカウンタレジスタで、第125レジスタはスーパーバイザのPC、第126レジスタはエクストラコードのPC、第127レジスタはユーザーPCだった。第0レジスタは常に0の値を保持していた。
磁気テープなどの当時としては最新の周辺機器を接続可能で、[[Direct Memory Access|ダイレクトメモリアクセス