مونروبوت الحادي عشر

كانت آلة مونرو الحاسبة مارك 11 (أو مونروبوت 11 ) حاسوبًا رقميًا إلكترونيًا متعدد الأغراض يعمل بنظام تخزين البرامج، وقد طرحته شركة مونرو للآلات الحاسبة التابعة لشركة ليتون للصناعات عام 1960. تم تسويق النظام "بشكل أساسي لإصدار الفواتير وكتابتها"، ولكنه كان يُستخدم أيضًا في الحوسبة العلمية البسيطة. ^{[ 1 ] [ 2 ] : 6ب (24)}

كان للحاسوب تصميم معماري غير مألوف، حيث كانت جميع البيانات تتدفق عبر ذاكرة مغناطيسية مركزية دوارة. وقد أتاح ذلك تكلفة منخفضة للأجهزة، على حساب الأداء البطيء. تم تسويق الجهاز كحاسوب للمبتدئين مناسب للشركات الصغيرة.

عند طرحه في مايو 1960، ^{[ 3 ]} بيع جهاز مونروبوت XI بسعر 24,500 دولار . كما سوّقت شركة مونرو أنظمة حاسوب أخرى من نفس العائلة، مثل مونروبوت IX ومونروبوت MU، لكن يبدو أن مونروبوت XI كان الطراز الأكثر شعبية. ^{[ 1 ]}

في مارس 1961، أفاد الجيش الأمريكي ^{[ 4 ]} أنه تم تصنيع سبع وحدات. وفي نوفمبر 1961، ظل السعر دون تغيير، وبلغت تكلفة التأجير 700 دولار شهريًا. ^{[ 5 ]}

بحلول عام 1966، كان هناك حوالي 350 جهازًا قيد الاستخدام. وفي عام 2013، لم يكن يُعتقد أن أيًا منها قد بقي موجودًا. ^{[ 6 ]} ومع ذلك، في عام 2021، كشف جامع تحف في ولاية كارولينا الشمالية أنه يمتلك ستة أجهزة مونروبوت كاملة، بالإضافة إلى ملحقاتها وكتيبات التشغيل وبرامجها المسجلة.

كان جهاز مونروبوت XI الأساسي يشبه مكتبًا فولاذيًا عاديًا من حيث الطول والعرض والارتفاع، يعلوه آلة كاتبة عادية ولوحة تحكم بحجم علبة الخبز مزودة بمؤشرات ضوئية ومفاتيح. وكان قارئ شريط الورق ومثقب الورق هما الملحقات الوحيدة لوسائط البيانات القابلة للقراءة آليًا في التكوين الأساسي. ^{[ 1 ]} بوزن 170 كجم (375 رطلاً) ، ^{[ 4 ] [ 2 ] : 6B (24)،} وصفه مُصنّعوه بأنه "محمول". ^{[ 7 ]} كان بإمكانه العمل خارج غرفة مكيفة الهواء، متحملًا هوامش جهد كهربائي ±25% عند درجة حرارة محيطة تبلغ 43 درجة مئوية (110 درجة فهرنهايت)، باستخدام خط طاقة رئيسي تقليدي (15 أمبير ، 110 فولت ، 60 هرتز ) ونحو نصف الطاقة الكهربائية (850 واط) التي تستهلكها محمصة الخبز . ^{[ 7 ] [ 2 ] : 6B (24)}   

على عكس جميع الحواسيب الرقمية الإلكترونية التي صُنعت تقريبًا، كان جهاز مونروبوت XI، كأحد الأجهزة المبكرة ^{[ 3 ]} ، واحدًا من عائلة صغيرة من الحواسيب التي افتقرت تمامًا إلى ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ، وهي تقنية بديلة كانت ستتيح له الوصول إلى جميع كلمات الذاكرة بنفس السرعة. حتى في وقت طرحها، لم يكن من النادر أن تستخدم الحواسيب الرقمية الإلكترونية ذاكرة ذات نواة مغناطيسية كذاكرة وصول عشوائي؛ وقد انخفض سعرها ( للبت الواحد) في نهاية المطاف ^{[ 8 ]} من أكثر من دولار واحد في أوائل الخمسينيات إلى حوالي 0.20 دولار بحلول منتصف الستينيات.

بدلاً من ذلك، وللحفاظ على تكلفة الجهاز منخفضة للغاية، استخدم مونوروبوت XI نوعًا من الذاكرة حيث لا يمكن الوصول إلى الكلمات إلا بشكل دوري ومتسلسل، عبر جهاز كهروميكانيكي متحرك يُسمى ذاكرة الأسطوانة المغناطيسية . وهكذا، كان الجهاز يُشبه إلى حد ما آلة تورينج النظرية في علوم الحاسوب، وإن كان شريط البيانات المثالي فيه محدود الطول وموصولًا من طرف إلى طرف، ثم يُنسخ 32 مرة بالتوازي. وقد أدى زمن الوصول الطويل إلى الذاكرة، الناتج عن الاعتماد الحصري على جزء متحرك كبير، إلى بطء تشغيل مونوروبوت XI، على الرغم من استخدام إلكترونيات غير ميكانيكية للوظائف المنطقية.

يمكن اعتبار جهاز Monorobot XI نسخةً مُحدَّثة (ذات حالة صلبة) ومنخفضة التكلفة من جهاز IBM 650 ، الذي كان أول حاسوب يُنتَج بكميات كبيرة في العالم. كان سعر استئجار جهاز IBM 650 يبلغ 3250 دولارًا أمريكيًا شهريًا ^{[ 9 ]} ، وقد صُنِعَ منه حوالي 800 جهاز بين عامي 1954 و1958. وبحلول عام 1962، بلغ إجمالي عدد الحواسيب الموجودة 2000 حاسوب. استخدم كلٌّ من جهاز IBM 650 وجهاز Monorobot XI أسطوانة مغناطيسية للذاكرة الرئيسية، لكن الأول استخدم الصمامات المفرغة والترميز الخماسي الثنائي (بدلًا من الترانزستورات والترميز الثنائي) في إلكترونياته.

كانت جميع عمليات الإدخال والإخراج تتم حرفًا حرفًا، تحت تحكم البرنامج المباشر. لم يكن بالإمكان تفعيل سوى جهاز إدخال واحد في كل مرة، بينما كان بإمكان جهاز إخراج واحد إلى ثلاثة أجهزة العمل في وقت واحد بالتزامن. ^{[ 10 ] : 35}

تألفت ذاكرة مونروبوت XI القابلة لإعادة الكتابة والمستمرة ("غير المتطايرة") من أسطوانة مغناطيسية دوارة تخزن 1024 كلمة من 32 بت ، حيث يمكن لكل كلمة تسجيل إما عدد صحيح واحد أو زوج من التعليمات من 16 بت. احتوت ثمانية مسارات على 16 قطاعًا، يخزن كل منها 8 كلمات مع تداخل البتات. استُخدم مسار تاسع لسجلات "الوصول السريع" مزودًا برؤوس قراءة وكتابة مخصصة، بينما كان المسار العاشر مسارًا مخصصًا للساعة لمزامنة الجهاز بأكمله. بلغ متوسط ​​زمن الوصول 6 مللي ثانية ، وهو ناتج عن دوران الأسطوانة دورة كاملة كل 11.7 مللي ثانية (بسرعة دوران 5124 دورة في الدقيقة ). ^{[ 10 ] : 10} كانت سجلات "الوصول السريع" الثمانية لوحدة المعالجة المركزية (CPU) موجودة فعليًا على الأسطوانة في مسار مخصص، ولكن تم نسخ القيم إلى كل قطاع من القطاعات الستة عشر. كان رأس الكتابة متقدمًا على رأس القراءة، ويسجل باستمرار نسخة من القيمة الظاهرة عند رأس القراءة ما لم تكن هناك حاجة لكتابة قيمة جديدة. عندما تتطلب عملية من عمليات الذاكرة قراءة أو كتابة أي سجل سريع الوصول، تُستخدم أي نسخة من ذلك السجل موجودة في نفس قطاع موقع الذاكرة. هذا يُغني عن الحاجة إلى تخزين كلمة كاملة لاستخدامها في عملية حسابية أو منطقية تتضمن عنوان ذاكرة وسجلًا سريع الوصول؛ إذ يمكن لوحدة الحساب والمنطق التسلسلية البتية معالجة كل زوج من البتات بدوره، ثم تُعاد المخرجات إلى الأسطوانة. تُنسخ أي قيمة سجل مكتوبة حديثًا فورًا إلى القطاعات الـ 15 المتبقية. لم يكن السجل الثامن (FA7) متاحًا للاستخدام، لأنه كان يُمرر باستمرار بتاته الـ 32 (16 بتًا في كل مرة) عبر سجل التحكم ذي الـ 16 بتًا الذي كان يعمل بالتناوب كسجل تعليمات وعداد برنامج. كان عداد البرنامج (أثناء دورانه) يحتوي دائمًا على تعليمة قفز، والتي كانت تُزاد أثناء عملية إعادة تدويرها إلى FA7. يؤدي تنفيذ أي تعليمة قفز (بما في ذلك قيمة عداد البرنامج هذه) إلى تحميل كلمة ذاكرة 32 بت (تحتوي على تعليمتين 16 بت) في FA7، ثم تُعاد أول تعليمة منها إلى سجل التحكم لتنفيذها. ^{[ 10 ] : 12}

كان من السهل سماع صوت أزيز الأسطوانة، إذ كانت تدور باستمرار طالما كان الجهاز قيد التشغيل. ويمكن إزالة غطاء معدني مثقب على جانب أو خلف الجهاز، مما يتيح رؤية مباشرة للأسطوانة المطلية بأكسيد الحديد ذي اللون البني المحمر ، والمحاطة برؤوس قراءة/كتابة مغناطيسية ثابتة متعددة. لم يكن هناك أي وسيلة حماية خاصة من الغبار ، لأن الرؤوس المغناطيسية كانت مثبتة بإحكام على مسافات ثابتة من السطح المغناطيسي، ولم تستخدم تقنية " الرأس المتحرك ". وكان قطر الأسطوانة حوالي 150 ملم (6 بوصات ) . 

باستثناء مصابيح النيون في لوحة التحكم، و10 إلى 30 أنبوبًا مفرغًا من نوع مصابيح الإضاءة الكهربائية الزرقاء والخضراء المستخدمة في شاشات العرض في الإصدارات اللاحقة، اعتمدت الإلكترونيات على مكونات الحالة الصلبة المنفصلة فقط، بما في ذلك 383 ترانزستورًا (معظمها من نوع 2N412) و2300 ثنائي (معظمها من نوع 1N636). ^{[ 1 ]} استخدمت وحدة الحساب وحدها 190 ترانزستورًا و1675 ثنائيًا. ^{[ 1 ]} يتناقض هذا العدد الضئيل بشكل مذهل من المكونات النشطة (383) - وهو عدد لا يزيد إلا قليلًا عن عدد المكونات في جهاز مانشستر بيبي (250)، أول حاسوب كامل تورينج ذي برنامج مخزن في العالم تم إنتاجه عام 1948 - تناقضًا صارخًا مع مليارات الترانزستورات الموجودة في المعالجات الدقيقة الحديثة المستخدمة في الهواتف المحمولة . كان انخفاض عدد المكونات ميزة رئيسية لذاكرتها الكهروميكانيكية البطيئة، التي استغلت التزامن مع زاوية دوران أسطوانة دوارة، بدلاً من إضافة مفاتيح إلكترونية، لتحقيق تعدد إرسال البتات. وللمقارنة، حتى أول معالج دقيق من إنتل (1971)، وهو معالج إنتل 4004 رباعي البتات ، تطلب حوالي 2300 ترانزستور في تصميمه المتكامل.

استُخدمت في عملية التصنيع لوحات الدوائر المطبوعة القابلة للتوصيل ، مما أتاح الاستبدال الجزئي للوحدة المعيبة كوسيلة رئيسية للإصلاح. وقد استمر هذا النهج في تقليد تصنيع الإلكترونيات الذي بدأ عندما استُخدمت الصمامات المفرغة غير الموثوقة نسبيًا كمكونات فعالة، قبل الانتقال إلى الترانزستورات الأكثر حداثة المستخدمة في Monorobot XI. وعلى عكس الصمامات المفرغة، التي كانت تُوصل دائمًا بمقابس، كانت الترانزستورات المنفصلة تُلحم في مكانها بشكل دائم.

أجرت وحدة الحساب العمليات الحسابية باستخدام نظام الأعداد الثنائية ، مع برمجة بلغة الآلة باستخدام الأرقام السداسية عشرية (المسماة "سداسية عشرية" في دليل المبرمج)، ^{[ 10 ] : 3،} وباستخدام مجموعة الأحرف غير المألوفة {0، 1، 2، 3، 4، 5، 6، 7، 8، 9، S، T، U، V، W، X}. ^{[ 10 ] : 3} استغرقت عملية جمع الأعداد الصحيحة ذات الفاصلة الثابتة 32 بت من 3 إلى 9 مللي ثانية ، بينما استغرقت عملية الضرب من 28 إلى 34 مللي ثانية. ويعكس طول المدة متوسط ​​زمن الوصول (6 مللي ثانية) إلى موقع ذاكرة دائم، بدلاً من سجل، لاسترجاع المعامل الثاني من المعاملين . ^{[ 1 ]}

تم تنفيذ عمليات القسمة (500 مللي ثانية) ووظائف الفاصلة العائمة الأكثر تقدمًا في البرمجيات. ^{[ 1 ]} تضمنت الوظائف الرياضية المدمجة المتقدمة الجذر التربيعي واللوغاريتم واللوغاريتم العكسي ( على كل من الأساس العشري والطبيعي )، بالإضافة إلى الدوال المثلثية ( بالدرجات أو بالراديان ). تم تعريف 27 تعليمة تشغيلية للآلة . تم تخصيص 10 بتات لعنونة الذاكرة ذات 1023 كلمة. ^{[ 10 ] : 88} يمكن تركيب أسطوانة اختيارية بسعة 2048 كلمة، وعنونتها عبر بتتين إضافيتين للعناوين. ^{[ 10 ] : 88} تم تقديم النظام من نواحٍ عديدة كآلة حاسبة متطورة قابلة للبرمجة، بما يتماشى مع تراث الشركة المصنعة. تم دعم استدعاءات الروتينات الفرعية البسيطة وعمليات الإرجاع، بالإضافة إلى الزيادة التلقائية للمعاملات.

تمت مزامنة ساعة النظام وجميع التوقيتات مع دوران أسطوانة التخزين، حيث كان تدفق البيانات يمر من وإلى مخزن البيانات المركزي. ^{[ 10 ] : 12، 72 [ 2 ] : 6B (24)} ويمكن تحسين البرامج يدويًا لتحقيق أقصى سرعة من خلال مراعاة توقيت دوران الأسطوانة والموقع الفعلي للتعليمات والبيانات بدقة. ^{[ 10 ] : 72-74}

كان بالإمكان برمجة الحاسوب باستخدام نظام لغة التجميع المسمى QUIKOMP، إلا أن بساطة مجموعة تعليمات لغة الآلة وبطء سرعة التشغيل شجعا العديد من المبرمجين على البرمجة مباشرةً باستخدام رموز العمليات الرقمية. توفرت بطاقة مرجعية للمساعدة في تذكر رموز العمليات الرقمية ورموز البيانات. كانت البتات مرقمة بشكل غير منتظم على لوحة التحكم من 16 (البت الأكثر أهمية، أقصى اليسار) إلى 1 (البت الأقل أهمية، أقصى اليمين)، على الرغم من أن دليل المبرمج كان يرقمها من 15 إلى 0 بطريقة أكثر شيوعًا. ^{[ 10 ] : 2، 6}

لم يكن برنامج التحميل البسيط يدعم تعدد المستخدمين على جهاز واحد. ولتوفير الوقت والجهد، كان من الممكن إدخال البيانات يدويًا دون اتصال بالإنترنت، باستخدام عدة آلات منفصلة تعمل بنظام التثقيب الورقي ( تُسمى آلات "الإضافة والتثقيب")، وكانت لوحات مفاتيحها الرقمية فقط عبارة عن نسخ معدلة قليلاً من الآلات الحاسبة المكتبية الميكانيكية. ولأن لوحات المفاتيح هذه كانت تُنتج رموزًا عشرية (أساس 10) فقط، فقد تم تحديد رموز العمليات الرقمية بالنظام العشري، على الرغم من أن المعالجة الفعلية كانت تتم بالنظام الثنائي.

كان من الممكن أيضًا تحرير ونسخ الأشرطة المثقوبة دون اتصال بالإنترنت، كما كان بالإمكان وصل الأشرطة باستخدام شريط لاصق خاص وأدوات محاذاة . وسرعان ما تعلم المبرمجون ذوو الخبرة قراءة الرموز الرقمية بصريًا من الأشرطة الورقية المثقوبة. بعد تدقيق شريط "إضافة ثقب" وتصحيحه، يصبح جاهزًا للتحميل عبر قارئ الأشرطة الورقية إلى جهاز مونروبوت XI للتنفيذ والتصحيح.

كانت وحدة التحكم الطرفية عادةً عبارة عن آلة كاتبة IBM مُعدّلة. وكان من الخيارات المتاحة آلة Flexowriter شديدة التحمل ، والتي كانت تُصدر اهتزازات قوية في الجهاز بأكمله، خاصةً عند عودة العربة الثقيلة بقوة إلى بداية سطر الطباعة الجديد. وكان الإخراج يتم عبر ورق مطبوع بواسطة الطابعة، أو شريط ورقي مثقوب ومُشحم. ويمكن إضافة قارئ/مثقب بطاقات مثقوب بـ 80 عمودًا إلى التكوين الأساسي.

يمكن عرض سجل واحد ذي 16 بت على لوحة التحكم، وذلك أساسًا لأغراض استكشاف الأخطاء وإصلاحها أو التشخيص. ^{[ 10 ] : 62-65} كما يمكن استخدام لوحة التحكم لتنفيذ خطوات متتابعة، أو إيقاف المعالج، أو تشغيله، وذلك لأغراض تصحيح الأخطاء أو استكشاف الأخطاء وإصلاحها. ^{[ 10 ] : 70} كما توفرت إمكانية توصيل راسم إشارة (أوسيلوسكوب) لإجراء عمليات استكشاف الأخطاء وإصلاحها التقنية المتقدمة. ^{[ 10 ] : 70}

يمكن استخدام ثمانية مفاتيح استشعار مختلفة في لوحة التحكم لإدخال بيانات بسيطة في برنامج قيد التشغيل، أو لاختيار أوضاع تشغيل مختلفة للبرنامج تحت سيطرة البرمجيات. ^{[ 10 ] : 53-55}

تضمنت إحدى حلقات مسلسل الرسوم المتحركة التلفزيوني Futurama ، الذي عُرض لأول مرة في عام 2001، روبوتًا بشريًا يشبه رمز الإغراء في منتصف القرن العشرين مارلين مونرو ، أطلق عليه اسم "Marilyn Monrobot"، كشخصية داخل فيلم شاهده طاقم الحلقة.

• المواصفات الفنية التفصيلية للروبوت الأحادي الحادي عشر
• الصفحة 75 (في Monrobot XI) في Digitale Kleinrechner بقلم غونتر شوبرت (Springer-Verlag، 13 مارس 2013)
• صفحة غلاف كتاب " تاريخ موجز لحاسوب مونروبوت الحادي عشر" بقلم دونالد أو. كاسيلي، 15 مايو 2011
• مذكرات مصورة (15 مارس 2007) بقلم جون مان، حول استخدام جهاز Monorobot XI في كلية سكوتش في ملبورن، أستراليا خلال سبعينيات القرن العشرين.
• صورة للوحة تحكم مونروبوت XI
• صورة لبطاقة مرجعية لروبوت مونروبوت XI كويكومب
• "مونروبوت الحادي عشر" (PDF) . تقارير AUERBACH القياسية EDP . 6 : 715 - 804.
• دليل برنامج مونروبوت XI . 1964.
• "مونروبوت إكس آي كمبيوتر" . www.dopecc.net .
• فيديو لمحاضرة في مهرجان الحواسيب القديمة الشرقي 7.0 (15 مايو 2011) - "مغامرات مع حاسوب مونروبوت XI" - دون كاسيلي