查看“︁延遲存儲電子自動計算器”︁的源代码

[[File:EDSAC (10).jpg|thumb|200px|EDSAC]]
[[File:EDSAC (12).jpg|thumb|200px|EDSAC占地5×4米]]
'''电子延迟存储自动计算器'''（[[英文]]：'''Electronic Delay Storage Auto-matic Calculator'''、'''EDSAC'''）是[[英国]]的早期[[电子计算机|计算机]]。1946年，英国[[剑桥大学]]数学实验室的[[莫里斯·威尔克斯]]教授和他的团队受[[冯·诺伊曼]]的''[[First Draft of a Report on the EDVAC]]''<ref>[http://www.virtualtravelog.net/entries/2003-08-TheFirstDraft.pdf http://www.virtualtravelog.net/entries/2003-08-TheFirstDraft.pdf] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20040423232125/http://www.virtualtravelog.net/entries/2003-08-TheFirstDraft.pdf |date=2004-04-23 }}</ref>的启发，以[[EDVAC]]为蓝本，设计和建造EDSAC，1949年5月6日正式运行，是世界上第一台实际运行的[[冯·诺伊曼结构|存储程序式]][[电子计算机]]<ref>EDVAC是第一个设计为[[冯·诺伊曼结构]]的电子计算机，但直到1952年该计算机才首次正式运行。</ref>。

项目的投资方是英国的J. Lyons & Co. Ltd.，该公司后来推出基于EDSAC设计的第一代[[商业]]应用电子计算机'''{{link-en|LEO I|LEO I}}'''。

== 物理组件 ==
EDSAC使用了约3000个[[真空管]]，排在12个柜架上，占地5×4[[米 (單位)|米]]，[[功率]]消耗12Kw <ref name="ref3"> Martin Campbell-Kelly: Programming the EDSAC, IEEE Annals of the History of Computing, Vol 2(1), 1980.</ref>。

[[File:EDSAC (8).jpg|thumb|200px|EDSAC的内存槽5英尺长，内含32个内存位置]]
=== 存储器 ===
使用[[水银]]延迟线作[[存储器]]，分布在32个槽中，每个槽5英尺长，里面包含32个内存位置，共1024个位置。 <ref name="ref1">Report of a Conference on High Speed Automatic Calculating-machines, University Mathematical Laboratory, Cambridge, June 1949; M.R. Williams与M. Campbell-Kelly的修改版于1989年由MIT/Tomash historical series重印（报告也包含了EDSAC与曼彻斯特与美国的同时期电子计算机的比较报告。）
</ref><ref name="ref2">Peter Robinson and Karen Sparck Jones: EDSAC 99 commemorative booklet, University of Cambridge Computer Laboratory, April 1999. [http://www.cl.cam.ac.uk/UoCCL/misc/EDSAC99/booklet.pdf 在线版本] {{Wayback|url=http://www.cl.cam.ac.uk/UoCCL/misc/EDSAC99/booklet.pdf |date=20061019075201 }}.</ref>

建造时只实现了一半，512个字，第二组于1952年添加.<ref name="ref3"></ref>
1952年增加一个[[磁带]]存储，但实际使用中不能良好工作。<ref name="ref4">Karen Sparck Jones: Brief informal history of the Computer Laboratory [http://www.cl.cam.ac.uk/UoCCL/misc/EDSAC99/history.html 在线版本] {{Wayback|url=http://www.cl.cam.ac.uk/UoCCL/misc/EDSAC99/history.html |date=20070205073459 }}</ref>

=== [[输入输出]] ===

[[File:EDSAC (5).jpg|left|thumb|200px|阴极射线管]]
'''输入'''采用5路的[[穿孔纸带]]，使用电子纸带读入机，速度为每秒<math>6\frac{2}{3}</math>个[[字符 (计算机科学)|字符]]，1949年10月改进为每秒16字符，1950年使用光电阅读器，达到50字符每秒。 <ref name="ref3"></ref>

'''输出'''使用[[电传打字机]]，速度<math>6\frac{2}{3}</math>字符每秒，1951年添加一个16字符每秒的纸带打孔机 <ref name="ref3"></ref>

另外，EDSAC可以外接[[阴极射线管]]（CRT），可以用来观察[[寄存器]]的值。


== 体系结构 ==
EDSAC的原始设计基于[[EDVAC]]，概念上是一台十分简单的机器，这是它的一个良好特征，与1960-1970年代的[[RISC]]体系很相似。<ref name="ref7"></ref>

包含5部分：'''运算器'''（ALU）、'''控制器'''、'''存储器'''、'''输入'''和'''输出'''。运算器和控制器现在一般合称[[CPU]]。

工作在500k[[Hz]]<ref name="ref5"> M.V. Wilkes, Memoirs of a Computer Pioneer, MIT Press, 1985.</ref>，平均每秒运行650[[指令]]<ref name="ref3"></ref>
=== 内存 ===
共1024字（word），每[[字 (计算机)|字]]18[[位]]（bit）。但一般只能使用17bit，第一个bit由于电路的建立时间（set-up time）而不能使用。

存放指令时，包含如下结构：
:{| cellpadding="4" style="border-collapse: collapse; margin: 0.4em 0.4em; text-align: center;"
|-
| style="border: 1px solid;" | <tt>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;5&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</tt>
| style="border: 1px solid;" | <tt>&nbsp;1&nbsp;</tt>
| style="border: 1px solid;" | <tt>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;10&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</tt>
| style="border: 1px solid;" | <tt>&nbsp;1&nbsp;</tt>
|-
|指令代码
|保留
|内存地址
|长度
|-
| colspan="6" |指令格式
|}
:5bit的指令代码，11bit内存地址（由于EDSAC内存只有1024，所以实际有1bit保留），余下1bit在某些指令中，用于指示操作子是单字还是双字（word）。

存放数据时，EDSAC采用[[二进制]][[补码]]，可表示正负[[整数]]和正负[[真分数]]。
单字17bit，其中第一个bit用于符号位；双字35bit，此时，第二个字可用满18bit。

如下图所示：
:{| cellpadding="4" style="border-collapse: collapse; margin: 0.4em 0.4em; text-align: center;"
|-
| style="background:yellow;border: 1px solid;" | <tt>&nbsp;&nbsp;</tt>
| style="border: 1px solid;" | <tt>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;16&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</tt>
|-
| colspan="6" |a.短整数
|}
:{| cellpadding="4" style="border-collapse: collapse; margin: 0.4em 0.4em; text-align: center;"
|-
| style="background:yellow;border: 1px solid;" | <tt>&nbsp;&nbsp;</tt>
| style="border: 1px solid;" | <tt>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;16&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</tt>
| style="background:green;border: 1px solid;" | <tt>&nbsp;&nbsp;</tt>
| style="border: 1px solid;" | <tt>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;17&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</tt>
|-
| colspan="6" |b.长整数
|}
:隐含的[[小数点]]在[[最低有效位]]上
:{| cellpadding="4" style="border-collapse: collapse; margin: 0.4em 0.4em; text-align: center;"
|-
| style="background:yellow;border: 1px solid;" | <tt>&nbsp;&nbsp;</tt>
| style="border: 1px solid;" | <tt>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;16&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</tt>
|-
| colspan="6" |c.短分数
|}
:{| cellpadding="4" style="border-collapse: collapse; margin: 0.4em 0.4em; text-align: center;"
|-
| style="background:yellow;border: 1px solid;" | <tt>&nbsp;&nbsp;</tt>
| style="border: 1px solid;" | <tt>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;16&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</tt>
| style="background:green;border: 1px solid;" | <tt>&nbsp;&nbsp;</tt>
| style="border: 1px solid;" | <tt>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;17&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</tt>
|-
| colspan="6" |d.长分数
|}
:隐含的小数点在[[符号位]]后面。
:::{| cellpadding="4" style="border-collapse: collapse; margin: 0.4em 0.4em; text-align: center;"
| style="background:yellow;border: 1px solid;" | <tt>&nbsp;&nbsp;</tt>
| style="border:0 solid;"| <tt>表示符号位</tt>
| style="background:green;border: 1px solid;" | <tt>&nbsp;&nbsp;</tt>
| style="border:0 solid;"| <tt>表示中间位</tt>
|}

=== 寄存器 ===
[[File:EDSAC_(17).jpg|thumb|400px|EDSAC的内部结构]]
EDSAC的[[中央处理器|处理器]]包含5个基本[[寄存器]]：
* '''指令地址寄存器'''
* '''顺序存储器'''
* '''被乘数寄存器'''
* '''乘数寄存器'''
* '''累加器'''
EDSAC和同时代的计算机均没有{{link-en|变址寄存器|Index_register}}。<ref name="ref7">[http://www.dcs.warwick.ac.uk/~edsac/Software/EdsacTG.pdf EDSAC模拟器的文档] {{Wayback|url=http://www.dcs.warwick.ac.uk/~edsac/Software/EdsacTG.pdf |date=20151222132057 }} 马丁·坎贝尔-凯利编写</ref>

=== 指令集 ===
平均每条指令运行时间1.5ms，乘法4.5ms，软件[[除法]]大约需要200ms。<ref name="ref3"></ref>

完整的[[指令集]]可以在[https://web.archive.org/web/20151222132057/http://www.dcs.warwick.ac.uk/~edsac/Software/EdsacTG.pdf 这里]的p41找到。

* [[转移指令]]
:转移指令只有E-和G-（分别表示[[累加器]]的符号位为0和1时转移），而没有无条件转移。因此无条件转移就需要使用两条指令；同样的原因，使得判断两个数相等需要八条指令。<ref name="ref7"></ref> 1952年，指令集添加了无条件转移，但许多程序和[[子程序]][[库]]需要重写。
* [[算术指令]]
:加法指令将存放的数据按整数处理。而乘法指令将数据解释为真分数，两个17bit的分数相乘得到一个35bit的分数存入累加器。
:EDSAC缺少[[逻辑运算指令]]，只有AND，也缺少[[字符处理指令]]。<ref name="ref7"></ref>

== 软件 ==
=== 操作系统 ===
[[操作系统]]，或者称之为'''初始化指令'''，使用了31条指令，存放在机械结构的[[只读存储器]]中。这些指令将纸带上的[[计算机程序|程序]]读入[[内存]]，然后运行。

第二个版本在1949年8月安装，占用了41条指令，使得[[子程序]]的重定位和协作变得简单易用（D.J. Wheeler的重要发明）。<ref name="ref3"></ref>
=== 应用软件 ===
1949年5月6日，第一个在EDSAC程序是打印0-99的[[平方]]表。

EDSAC的非凡的特征是提供了大量的[[子程序]]。到1951年，EDSAC含有87个子程序，涵盖：
:[[浮点]]运算、[[复数 (数学)|复数]]运算、检测、[[除法]]、[[幂]]、[[微分方程]]、特殊函数、[[幂级数]]、[[对数]]、[[数值积分|正交]]、[[输入输出]]、n次方根、[[三角函数]]、[[向量]]和[[矩阵]]、循环（模拟repeat，while和for）。

== EDSAC的应用 ==
[[File:EDSAC_(21).jpg|thumb|200px|EDSAC的应用]]
EDSAC早期应用集中在解决[[气象学]]、[[遗传学]]和[[X光]][[结晶学]]等方面的问题。
* 1951年，Miller和Wheeler利用EDSAC发现了一个当时最大的79位[[素数]]。
* 1951年，A.S. Douglas开发出OXO（[[井字過三關|井字游戏]]），输出到[[阴极射线管]]，是最早的[[电子计算机]][[電子遊戲|游戏]]。
* 1960年代，EDSAC用于收集[[椭圆曲线]]解的数值现象，这引出了[[贝赫和斯维讷通-戴尔猜想]]。

<!-- <ref name='tpop'>{{cite book en|title=The Preparation of Programs for an Electronic Digital Computer|author=[[莫里斯·威尔克斯]], [[大卫·惠勒]]，[[斯坦利·吉尔]]}}</ref> -->

== 后续发展 ==
EDSAC的后继机型'''EDSAC2'''于1958年投入使用。EDSAC2引入了[[微程序]]（microprogramme）和{{link-en|位片|bit-slice}}的概念。<ref name="ref4"></ref>

== 参考 ==
* The Preparation of Programs for an Electronic Digital Computer [[莫里斯·威尔克斯]], [[大卫·惠勒]]和[[斯坦利·吉尔]], Addison-Wesley, 第一版, 1951年
* {{cite web en|title=First Draft of a Report on the EDVAC|author=John von Neumann|url=http://www.virtualtravelog.net/entries/2003-08-TheFirstDraft.pdf|deadurl=yes|archiveurl=https://web.archive.org/web/20040423232125/http://www.virtualtravelog.net/entries/2003-08-TheFirstDraft.pdf|archivedate=2004-04-23}}


== 相关条目 ==
* [[莫里斯·威尔克斯]]
* [[EDVAC]]
* [[冯·诺伊曼结构]]

== 外部链接 ==
{{commonscat|EDSAC}}            
* [https://web.archive.org/web/20101124230055/http://www.dcs.warwick.ac.uk/%7Eedsac/ EDSAC模拟器]{{en}} 英国[[华威大学]]计算机科学系马丁·坎贝尔-凯利开发
* [http://www.cl.cam.ac.uk/UoCCL/misc/EDSAC99/ EDSAC50周年] {{Wayback|url=http://www.cl.cam.ac.uk/UoCCL/misc/EDSAC99/ |date=20070205024514 }} {{en}}
* [http://www.cs.man.ac.uk/CCS/res/res22.htm#b Nicholas Enticknap and Maurice Wilkes, Cambridge's Golden Jubilee] {{Wayback|url=http://www.cs.man.ac.uk/CCS/res/res22.htm#b |date=20210616003625 }} {{en}}

== 脚注 ==
{{reflist}}

[[Category:早期电脑|Y]]
[[Category:计算机历史|Y]]