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Elektronischer Rechner 604

Die Arbeitspeicher

• 2 Hauptspeicher mit je 3 Dezimalstellen und 2 mit je 5 Dezimalstellen, dies entspricht 16 Stellen Hauptspeicher-Gesamtkapazität.
• Faktorenspeicher in gleicher Anzahl, jedoch konnten diese nur intern ausgelesen werden, sie waren nicht für Ausgabe eingerichtet.
• Multiplikator/Quotienten-Speicher, mit 5 dezimalen Stellen und Vorzeichen.

Speicher-Organisation

• Stellenparallel, interner Datenbus verbindet die Speicher mit der arithmetischen Einheit .

Kodierung

• Binar kodierte Dezimaldarstellung mit den Bit-Werten 1, 2, 4 und 8**
  (**) Patent von B. E. Phelps.

Zeitgebung und Geschwindigkeit

• Die Zeitgebung erfolgte mittels 50 kHz Multivibrator, d.h. 20 µs pro Schritt, realisiert durch einen Overbeck-Ring mit 25 Stufen, daraus ergibt sich der Maschinenzyklus von 500 µs.
• Ein Maschinenzyklus von 500 µs ist erforderlich, um z.B. eine Addition oder Subtraktion mit bis zu 13 Stellen durchzuführen.
  (im Vergleich zu IBM 421 mit 600 ms war dieser Rechner mehr als 1000 mal schneller)

Technik

• Verwendet wurden Miniaturröhren, Doppeltrioden meist in Flip-Flop-Schaltung.

Arithmetische Einheit

• Diese besteht aus einem Rechenwerk (Accumulator) mit 13 dezimalen Stellen und Vorzeichen; und einer elektronischen Stellenversetzungseinheit, letztere als Matrix realisiert mit Heptodenschaltern.
• Multiplikation wird durch fortgesetzte Addition entsprechend der in Arbeit befindlichen Multiplikatorstelle realisiert. Danach erfolgt die Stellenversetzung zur nächsten Multiplikatorstelle. Dieser Vorgang wiederholt sich entsprechend der Anzahl der Multiplikatorstellen.
• Division erfolgt durch fortgesetzte Subtraktion und Stellenversetzung. Ergebnis ist der Quotient und ein Rest.

Ergebnisprüfung

• Es gab keine eingebauten Prüfkreise; jedoch empfahl der Hersteller Kontrollrechnungen dort, wo kein Risiko eingegangen werden konnte.

Programmsteuerung

Eine schnell wechselbare Steckschalttafel enthält alle Befehle in Form von Steckkabelverbindungen für eine dedizierte Anwendung. Die Abtastung der Steckschalttafel erfolgte durch interne elektronische Zeitgeberringe, die bis zu 60 Programmschritte bzw optional bis zu 100 Programmschritte ermöglichten. Möglich sind konditionale Salden-abhängige Vorwärtsprünge im Programm. 1948 gab es keinen Rechner in vergleichbarer Größe bzw. Preisklasse, der an die Rechenleistung der IBM 604 heranreichte. Er wurde sehr ähnlich den damals üblichen elektromechanischen Rechnern und Tabelliermaschinen programmiert. Dazu waren pro Anwendung zwei Steck-Schalttafeln erforderlich, je eine besondere für die IBM 604 und die IBM 521; jede weitere Anwendung hatte ihren eigenen Schalttafel-Satz, damit die Umrüstung von einer Anwendung auf eine andere in kürzest möglicher Zeit durch einfachen Schalttafel-Wechsel erfolgen konnte.

Die generelle Funktion der IBM 521 Schalttafel ist es, eingabeseitig die Lochkarten-Datenfelder stellengerecht und wenn erforderlich, auch selektiv auf die Speichereingänge der Einheit IBM 604 zu schalten. Umgekehrt gilt für die Ausgabe: die IBM 604-Speicherausgänge stellengerecht und auch hier wenn erforderlich, selektiv auf die dafür vorgesehenen Stanzstellen zu schalten. Nach jeder einzelnen eingelesenen Lochkarte läuft eine Serie von 1 bis max. 100 Programmschritten ab. Die generelle Funktion der 604-Schalttafel ist es, die gemäß Rechenaufgabe erforderliche Anzahl von Programmschritten ablaufen zu lassen und für jeden einzelnen Programmschritt die erforderlichen Befehle, wie z.B. Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren, Dividieren, Nullprüfung usw. in Form gesteckter Drahtverbindungen aufzunehmen. Die Abbildungen zeigen die Steckschalttafeln ohne Abdeckung, damit der Betrachter ein Bild der "verdrahteten" Schalttafel sehen kann, ansonsten ist sie metallisch abgedeckt, um unerwünschte Veränderungen durch Unbefugte zu vermeiden.

Kartenleser-Stanzer IBM 521 für Ein- und Ausgabe

• Der Kartenleser-Stanzer IBM 521 arbeitete mit einer Geschwindigkeit von 100 Karten pro Minute.
• Er hatte einen Kartenpfad mit einer Lesestation und einer Stanzstation sowie eine zweite Lesestation für Kontrollrechnungen.

Elektronische Technik

• Schalteinheiten am Übergang von elektronischen auf elektromechanische Stromkreise, die z.B. Relais und Magnete zu erregen hatten, nutzten gasgefülte Thyratrons, die über Nockenkontakte des Lesers oder des Stanzers wieder gelöscht wurden.
  Die 604 Steckeinheit mit Miniaturröhren war ein "Modularer Meilenstein". Die Miniaturröhre wurde genutzt, um Platz, Strom und Wärmeabgabe zu minimieren. Die Steckeinheit enthielt alle für die Röhre erforderlichen Schaltkreiselemente und war ein fundamentaler Beitrag zum Stand der Technik elektronischen Rechnens:
  1. wurde dadurch die Produktion effizienter
  2. wurde die Fehlerdiagnose beträchtlich verkürzt durch Röhrentausch oder Steckeinheitentausch.

Markt

• Über eine 10-Jahresperiode wurden mehr als 5600 Einheiten IBM 604-521 gebaut, davon in Sindelfingen etwa 500 im Zeitraum 1954/1959. Für Europa gab es ein Modell, das es ermöglichte,neben der Ergebnis-Abstanzung in Lochkarten auch Ergebnisse mit der Tabelliermaschine IBM 421k zu drucken
• Anwendungsfelder: Kommerzielle Anwendungen aller Art und Technisch-Wissenschaftliche Anwendungen.

  Im Bild links der Kartenleser/Stanzer IBM 521, verbunden mit dem Rechner IBM 604 (rechts), oben die Bedienungskonsole mit Lampenfeld und darunter die Schalttafel für das Anwendungsprogramm.

Literatur

• IBM 604, Bedienungsanleitung,
• IBM 604, Technische Beschreibung fü den Kundendienst
• C.J. Bashe und andere: "IBM's Early Computers", Seiten 36-47 und 59-68
• Annals of the History of Computing Vol.2, No.3, 7/1980, page 258