페란티 마크 1 [Ferranti Mark 1 | 1951]
페란티 마크 1(Ferranti Mark 1), 또는 판매 문서에서의 이름인 맨체스터 전자 컴퓨터(Manchester Electronic Computer)로도 알려져 있으며, 때때로 맨체스터 페란티(Manchester Ferranti)라고 불린다. 이는 영국의 전기 공학 회사인 페란티 Ltd.에서 생산한 세계 최초의 상업적으로 이용 가능한 전자식 범용 저장 프로그램 디지털 컴퓨터이다.
BINAC와 Z4에 의해 상업적 디지털 컴퓨터가 앞서 있었지만, Z4는 전기 기계식이었고 소프트웨어 프로그래머블 능력이 부족했으며, BINAC는 인도 후에도 성공적으로 작동하지 않았다.
페란티 마크 1은 맨체스터 마크 I(Manchester Mark I)의 정리되고 상업화된 버전이다. 첫 번째 기계는 1951년 2월에 맨체스터 대학교에 전달되었고, 7월에 공개 시연이 이루어졌다. 이는 1951년 3월 31일에 판매된 UNIVAC I가 1952년 12월에 미국 인구 조사국에 전달되기 전에 이루어진 일이다.
맨체스터 마크 1(Manchester Mark 1)을 기반으로 설계된 페란티 마크 1(Ferranti Mark 1)은 영국 맨체스터 대학교의 프레디 윌리엄스(Freddie Williams)와 톰 킬번(Tom Kilburn)에 의해 개발되었다. 이 기계는 페란티에서 제작되었으며, 주요 개선 사항으로는 주기억장치와 보조기억장치의 크기, 더 빠른 곱셈기, 추가 명령어 등이 있다.
마크 1은 20비트 단어를 전자적으로 충전된 점으로 구성된 윌리엄스 튜브 디스플레이의 단일 선에 저장하였다. 각 음극관 튜브는 64개의 점으로 구성된 64줄을 저장했다. 명령어는 단일 단어로 저장되었고, 숫자는 두 개의 단어로 저장되었다. 주기억장치는 각 64단어를 저장하는 여덟 개의 튜브로 구성되었다. 다른 튜브들은 80비트 축적기(Accumulator)인 A, 40비트 "곱셈 피연산자/몫 레지스터"(MQ), 여덟 개의 "B라인"(인덱스 레지스터)을 저장했으며, 이는 마크 1 설계의 독특한 특징 중 하나였다. 축적기는 두 개의 40비트 단어로도 주소 지정이 가능했다. 각 튜브는 보조 기억장치에 대한 오프셋 값을 저장하는 추가 20비트 단어를 갖고 있었다. 보조 기억장치는 512페이지의 자기 드럼 형태로 제공되었으며, 트랙당 두 페이지를 저장하고 약 30밀리초의 회전 시간을 가졌다. 이 드럼은 맨체스터에서 설계된 원래 기계보다 여덟 배의 저장 용량을 제공했다.
명령어는 맨체스터 기계와 마찬가지로 단일 주소 형식을 사용하였으며, 피연산자는 수정되어 축적기에 남겨졌다. 총 약 50개의 명령어가 있었고, 기본 사이클 시간은 1.2밀리초였다. 새로운 병렬 유닛에서 곱셈은 약 2.16밀리초에 완료되었으며, 이는 원래보다 약 5배 빠른 속도였다. 곱셈기는 기계의 4,050개 진공관 중 거의 4분의 1을 사용하였다. 여러 명령어는 윌리엄스 튜브 중 하나에서 메모리의 단어를 종이 테이프 기계로 복사하거나 다시 읽어오는 기능을 포함하고 있었다. 원래 맨체스터 설계에 몇 가지 새로운 명령어가 추가되었고, 랜덤 넘버 명령어와 B라인을 사용하는 여러 새로운 명령어도 포함되었다.
원래 마크 1은 다섯 비트를 나타내는 알파벳 숫자를 입력하여 프로그래밍해야 했으며, 엔지니어들은 종이 구멍과 이진 숫자 간의 가장 간단한 매핑을 사용하기로 결정하였다. 그러나 구멍과 물리적 키보드 간의 매핑은 이진 매핑으로 의도되지 않았기 때문에, 0부터 31까지(5비트 숫자)를 나타내는 문자들은 전혀 무작위로 보였다.
첫 번째 기계는 맨체스터 대학교에 전달되었고, 페란티는 추가 판매에 대한 기대가 컸으며, 1952년 가을에 원자력 연구소의 주문에 고무되었다. 그러나 두 번째 기계가 제작되는 동안 정부가 바뀌면서 10만 파운드 이상의 모든 정부 계약이 취소되어 페란티는 부분적으로 완성된 마크 1을 남기게 되었다. 결국 이 기계는 토론토 대학교에 판매되었으며, 이들은 자신들의 기계를 만들고 있었지만 완전한 마크 1을 저렴한 가격에 구매할 기회를 보았다. 이들은 약 30,000달러에 구매하였고, 비아트리스 워슬리(Beatrice Worsley)는 이를 FERUT라는 애칭으로 불렀다. FERUT는 비즈니스, 공학, 학계 등 다양한 용도로 널리 사용되었으며, 세인트 로렌스 수로 건설의 일환으로 계산을 수행하였다.
앨런 튜링(Alan Turing)은 프로그래밍 매뉴얼을 작성하였다.
첫 번째 두 대의 기계 이후, 수정된 버전인 페란티 마크 1 스타(Ferranti Mark 1 Star 또는 Ferranti Mark 1)가 등장하였다. 이 수정은 주로 사용성을 개선하기 위해 명령어 집합을 정리하는 데 중점을 두었다. 원래의 구멍과 이진 숫자 간의 매핑 대신, 새로운 기계는 숫자를 구멍에 매핑하여 훨씬 간단한 매핑(ø£½0@:$ABCDEFGHIJKLMNPQRSTUVWXYZ)을 생성하였다. 또한, 인덱스 레지스터를 사용하는 여러 명령어는 부작용이 있어 프로그래밍이 복잡해졌는데, 이러한 부작용을 없애도록 수정되었다. 원래 기계의 JUMP 명령어는 주소보다 "하나 앞"에 위치하게 되어 있었으나, 이는 이론적으로만 유용하고 실제로는 불편함을 주었기 때문에 수정되었다. 입력/출력 방식도 변경되어, 5비트 숫자가 가장 덜 중요한 자리가 오른쪽에 출력되도록 하였으며, 이는 대부분의 숫자 표기법에서 일반적이다. 이러한 변경 사항들은 신형 기계의 프로그래밍 용이성을 크게 향상시켰다.
마크 1/1의 무게는 10,000파운드(5.0단기 톤; 4.5톤)였다.
1953년과 1957년 사이에 최소 7대의 마크 1 기계가 배송되었으며, 그 중 하나는 암스테르담의 셸 연구소에 설치되었다. 또 다른 기계는 맨체스터의 차더턴 공장에 위치한 항공기 제조업체 아브로(Avro)에 설치되었고, 벌컨(Vulcan) 프로젝트 등 여러 작업에 사용되었다.
팀 버너스-리(Tim Berners-Lee), 월드 와이드 웹의 발명가의 부모인 콘웨이 버너스-리(Conway Berners-Lee)와 메리 리 우즈(Mary Lee Woods)는 페란티 마크 1과 마크 1에서 근무하였다.
페란티 마크 1의 명령어 집합에는 'hoot' 명령어가 포함되어 있어, 기계가 운영자에게 청각적 피드백을 제공할 수 있었다. 생성된 소리는 피치를 조정할 수 있었으며, 이는 마크 1이 컴퓨터 생성 음악의 초기 기록을 남길 때 활용되었다. 이 기계는 "신왕 폐하를 구하소서"("God Save the King"), "검은 양"("Baa Baa Black Sheep"), "인 더 무드"("In the Mood") 등의 곡을 연주하였다. 이 녹음은 1951년 말 BBC에 의해 이루어졌으며, 프로그래밍은 앨런 튜링의 친구이자 해로우의 수학 교사인 크리스토퍼 스트래치(Christopher Strachey)가 담당하였다. 그러나 이는 음악을 연주한 최초의 컴퓨터는 아니었으며, 호주 최초의 디지털 컴퓨터인 CSIRAC이 "Colonel Bogey"를 연주한 것이 먼저였다.
1951년 11월, 디트리히 프린츠(Dr. Dietrich Prinz)는 맨체스터 페란티 마크 1 컴퓨터를 위한 체스 프로그램을 작성하여 초기 컴퓨터 게임 중 하나로 알려졌다. 마크 1 컴퓨터의 한계로 인해 전체 체스 게임을 프로그래밍할 수는 없었고, 프린츠는 단 두 수로 체크메이트 문제만 프로그래밍할 수 있었다. 이 프로그램은 백과 흑의 모든 가능한 수(수천 가지)를 검사하여 해결책을 찾았고, 평균적으로 15~20분이 소요되었다. 프로그램의 제한 사항으로는 캐슬링, 더블 폰 이동, 앙파상 캡처, 폰 승급이 금지되었으며, 체크메이트와 스테일메이트 간의 구분이 없었다.
