Small-Scale Experimental Machine - Définition
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Développement et conception
Nommé à la chaire d'ingénierie électrique de l'université de Manchester, Williams recruta son collègue du TRE Tom Kilburn comme assistant. À l'automne 1947, les deux scientifiques avaient augmenté la capacité de stockage du tube de Williams d'un bit à 2 048, disposés en une matrice de 64 bits par 32, et montré qu'il était possible de conserver ces bits pendant quatre heures. L'ingénieur Geoff Tootill se joignit à l'équipe, détaché du TRE en septembre 1947, et resta comme assistant jusqu'en avril 1949.
Max Newman avait été nommé à la chaire de mathématiques pures de l'université de Manchester en 1945. Pendant la Seconde Guerre mondiale, il avait travaillé comme cryptanalyste à Bletchley Park et dirigé l'équipe qui, en 1943, avait produit le premier des ordinateurs casseurs de code Colossus. Bien que Newman n'ait joué aucun rôle actif dans le développement de la SSEM, pas plus qu'aucun des ordinateurs Manchester qui suivirent, il soutenait ce projet qui l'enthousiasmait, et organisa l'acquisition de fournitures issues de surplus de guerre pour sa construction, y compris des casiers métalliques du bureau de Poste général de Bletchley.
En juin 1948, la SSEM était construite et fonctionnait. Elle était longue de 5,2 m, haute de 2,2 m, et pesait presque une tonne. La machine contenait 550 tubes électroniques, 300 diodes et 250 pentodes, et consommait 3 500 watts. L'unité arithmétique était faite de tubes électroniques EF50, largement utilisés pendant la guerre. La SSEM utilisait un tube de Williams pour fournir 32 mots de 32 bits de mémoire vive, un deuxième hébergeait l'accumulateur dans lequel les résultats intermédiaires d'un calcul étaient temporairement enregistrés, et un troisième contenait les instructions du programme et son adresse en mémoire. Un quatrième CRT, non équipé de l'électronique dédiée au stockage des trois autres, était utilisé comme périphérique de sortie. Il pouvait afficher les bits contenus dans tout autre tube.
Chaque mot de 32 bits de la RAM pouvait contenir soit une instruction de programme, soit des données. Dans une instruction de programme, les bits 0 à 12 représentaient l'adresse mémoire de l'opérande à utiliser, et les bits 13 à 15 spécifiaient l'opération à exécuter, comme enregistrer un nombre en mémoire ; les 16 autres bits étaient inutilisés. L'architecture de la SSEM était « à accumulateur », ce qui signifie que l'accumulateur pouvait représenter un second opérande implicite pour les opérations arithmétiques. Pour les instructions de rupture de séquence (saut inconditionnel relatif), le compteur programme correspondait, également, à un opérande implicite. Dans tous les cas, les instructions de programmes n'indiquaient qu'un seul opérande, via son adresse en mémoire, les autres opérandes (si ils étaient nécessaires) étaient implicites : la machine SSEM possédait une architecture dite à une seule adresse.
Un mot dans la mémoire de l'ordinateur pouvait être lu, écrit, ou rafraîchi en 360 microsecondes. Une instruction prenait quatre fois plus de temps pour s'exécuter qu'il n'en fallait pour lire un mot en mémoire, ce qui donnait une vitesse d'exécution d'environ 700 instructions par seconde. La mémoire vive était rafraîchie continuellement, ce qui prenait 20 millisecondes car il fallait lire puis rafraîchir chacun des 32 mots de la SSEM en séquence.
La SSEM représentait les nombres négatifs par leur complément à deux, comme la plupart des ordinateurs le font toujours. Dans cette représentation, la valeur du bit de poids fort dénote le signe du nombre : il vaut 0 pour les nombres positifs et 1 pour les nombres négatifs. Donc, l'intervalle de nombres que l'on pouvait représenter dans chaque mot allait de −231 à +231−1, soit de −2,147,483,648 à +2,147,483,647.
