يونيفاك للحالة الصلبة

كان جهاز UNIVAC Solid State حاسوبًا يعمل بتقنية الحالة الصلبة ، ويعتمد على أسطوانة مغناطيسية، وقد أعلنت عنه شركة Sperry Rand في ديسمبر 1958 ردًا على جهاز IBM 650. وكان من أوائل الحواسيب ^{[ 1 ] [ 2 ]} المعروضة للبيع والتي كانت (تقريبًا) تعمل بتقنية الحالة الصلبة بالكامل، حيث استخدمت 700 ترانزستور ، و3000 مضخم مغناطيسي (FERRACTOR) للمنطق الأساسي، و20 صمامًا مفرغًا للتحكم في الطاقة. صدر الجهاز بنسختين: Solid State 80 (بطاقات بنمط IBM ذات 80 عمودًا) وSolid State 90 (بطاقات بنمط Remington-Rand ذات 90 عمودًا). ​​بالإضافة إلى تسمية "80/90"، كان هناك نوعان آخران من Solid State : SS I 80/90 وSS II 80/90. تضمنت سلسلة SS II تحسينين : إضافة 1280 كلمة من الذاكرة الأساسية ودعم محركات الأشرطة المغناطيسية . كان جهاز SS I يحتوي فقط على ذاكرة أسطوانية قياسية بسعة 5000 كلمة كما هو موضح في هذه المقالة، ولم يكن يحتوي على محركات أشرطة.

كانت أسطوانة الذاكرة تحتوي على منطقة وصول عادية ومنطقة وصول سريعة. تحتوي مجموعة من 4000 كلمة على مجموعة واحدة من رؤوس القراءة/الكتابة . كان على المبرمج تتبع الكلمات الموجودة تحت رؤوس القراءة/الكتابة والمتاحة للقراءة أو الكتابة. في أسوأ الأحوال، كان البرنامج ينتظر دورة كاملة للأسطوانة للوصول إلى مواقع الذاكرة المطلوبة. أما مجموعة من 1000 كلمة، فكانت تحتوي على أربع مجموعات من رؤوس القراءة/الكتابة، مما يتطلب دوران الأسطوانة 90 درجة كحد أقصى للوصول إلى الكلمات المطلوبة. تتطلب البرمجة أن أي دالة تُغير محتويات موقع ذاكرة، يجب عليها أولاً نقل محتويات الكلمة المتأثرة من الأسطوانة إلى سجل ثابت. كان هناك ثلاثة سجلات (A وXL). لجمع القيم الموجودة في مواقع ذاكرة الأسطوانة، كان المبرمج ينقل محتويات موقع الأسطوانة المحدد إلى السجل A، ثم يُنسخ المعامل الثاني إلى السجل X. تُنفذ تعليمة الجمع (ADD) وتُخزن النتيجة في السجل X. ثم تتم كتابة محتويات سجل X مرة أخرى إلى الكلمة المناسبة على الأسطوانة.

تضمنت كلتا النسختين قارئ بطاقات ، ومثقب بطاقات، وطابعة خطية كما هو موضح في هذه المقالة. كانت "وحدة التحكم" الوحيدة عبارة عن لوحة مفاتيح رقمية من نوع آلة الجمع، حيث يُدخل المستخدم أوامر تشغيل الحاسوب. كما استخدم المبرمجون هذه اللوحة في عملية تصحيح الأخطاء. لم يكن هناك نظام تشغيل بالمعنى المتعارف عليه اليوم؛ فكل برنامج كان مستقلاً تماماً، بما في ذلك مُحمِّل الإقلاع الذي يبدأ التنفيذ. كانت جميع البرامج تُحمَّل من بطاقات مثقبة؛ حتى في جهاز SS II المزود بمحركات أشرطة، لم تكن هناك إمكانية لتشغيل البرامج من تلك المحركات.

كان وزن جهاز SS II، بما في ذلك محركي الشريط، حوالي 12027 رطلاً (6.0 أطنان قصيرة؛ 5.5 طن متري) . ^{[ 3 ]} 

كان حاسوب UNIVAC ذو الحالة الصلبة حاسوبًا عشريًا ثنائي العنوان، يستخدم ترميزًا ثنائيًا خماسيًا، ويعتمد على كلمات مكونة من عشرة أرقام. وكانت الذاكرة الرئيسية تُخزَّن بواسطة أسطوانة مغناطيسية سعتها 5000 كلمة، تدور بسرعة 17667 دورة في الدقيقة في جو من الهيليوم. ولتحقيق الكفاءة، كان على المبرمجين مراعاة زمن استجابة الأسطوانة، وهو الوقت اللازم لوصول عنصر بيانات معين، بعد كتابته، إلى مكان قراءته.

كان الحاسوب ذو الحالة الصلبة من أوائل الحواسيب التجارية التي استخدمت في الغالب مكونات الحالة الصلبة. ^{[ 1 ] [ 2 ]} ومع ذلك، فقد بُني جزء كبير من منطق الحاسوب باستخدام مضخمات مغناطيسية ، وليس ترانزستورات. وقد اتُخذ قرار استخدام المضخمات المغناطيسية لأن ترانزستورات الجرمانيوم ذات التلامس النقطي المتوفرة آنذاك كانت ذات خصائص متغيرة للغاية وغير موثوقة بما فيه الكفاية. اعتمدت المضخمات المغناطيسية على بكرات صغيرة (قطرها الداخلي حوالي 1/8 بوصة) حلقية الشكل مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، ملفوفة بطبقتين تقريبًا من مادة مغناطيسية من نوع 4-79 موليبرمالوي بعرض 1/32 بوصة لتشكيل نوى مغناطيسية. احتوت هذه النوى على لفتين من سلك نحاسي رقم 60 تحيطان بمادة 4-79 موليبرمالوي.

تطلّبت المضخمات المغناطيسية نبضات ساعة ذات تيار عالٍ لم يكن بالإمكان توليدها بواسطة ترانزستورات ذلك الوقت. استخدم النظام ساعة مُستمدة من نطاق زمني مُسجّل على أسطوانة التخزين الرئيسية. قُرئت هذه الإشارة، ثمّ جرى تضخيمها ومعالجتها وإرسالها إلى صمامات القيادة، وهي زوج من صمامات خرج خماسية الطاقة 6146. بعد ذلك، غذّى خرج هذه الصمامات مضخم طاقة الساعة الرئيسي، المُكوّن من ستة صمامات رباعية الطاقة 4CX250B معدنية/سيراميكية تعمل بنظام الدفع والسحب /التوازي، مما يُنتج خرجًا بقوة كيلوواط. جرى خفض جهد إشارة الجهد العالي القوية إلى 36 فولت، وهي إشارة ساعة ذات تيار عالٍ، بواسطة محولات مملوءة بالزيت موزعة في أنحاء الجهاز. كان بالإمكان سماع حاسوب SS80/90 بوضوح تام في نطاق بث AM عند 707 كيلوهرتز و1414 كيلوهرتز. استخدمت صمامات 4CX250B الرباعية لوحة مؤرضة (أنود) نظرًا لمتطلبات التبريد القسري بالهواء. لا يزال هذا الصمام مطلوبًا من قِبل هواة الراديو. وُضِعَ أنبوب الساعة داخل صندوق واقٍ يحدّ من الانبعاثات اللاسلكية ويمنع رؤيته من قِبَل غير مهندسي شركة يونيفاك الميدانيين. كان خرج وحدة التغذية -1.6 كيلو فولت لتغذية الكاثود و-800 فولت لتغذية شبكة الشاشة بسعة 1.8 أمبير. بلغ وزن وحدة التغذية حوالي 45 كيلوغرامًا، وثُبِّتَت في أعلى مجموعة وحدات التغذية. وهكذا، اعتمد جهاز SS 80/90، في جوهر عمله، على التقنية نفسها التي ادّعى استبدالها، وهو ما كان مجرد تكتيك تسويقي.  

كان هذا الحاسوب امتدادًا لحاسوب صُمم لسلاح الجو الأمريكي وسُلّم إلى قاعدة لورانس جي. هانسكوم الجوية، بالقرب من كامبريدج، ماساتشوستس عام ١٩٥٧. صُنع بنسختين: Solid State 80 (بطاقات IBM-Hollerith ذات ٨٠ عمودًا) وSolid State 90 (بطاقات Remington-Rand ذات ٩٠ عمودًا). ​​أُطلق على هذا الجهاز اسم Solid State 80-90، وبِيعَ في الغالب في أوروبا . كان جهاز SS80/90 مُوجّهًا لسوق الأعمال للأغراض العامة. تم تركيب أجهزة UNIVAC SS80/90 في هيئة النقل بالعاصمة (DC Transit)، وإدارة الأعمال الصغيرة (SBA)، ونقابة عمال الاتصالات (CWA) في واشنطن العاصمة خلال أوائل الستينيات.

كانت طابعة الخطوط تعمل بسرعة 600 سطر في الدقيقة، باستخدام تقنية أسطوانة الطباعة الدوارة باستمرار، حيث تتوزع الحروف والأرقام وعلامات الترقيم حول الأسطوانة في كل عمود. يتكون خط الطباعة من 132 مطرقة طباعة مسطحة تعمل بالملفات اللولبية ، بواقع عشرة أحرف في البوصة. عندما يصل الحرف المطلوب إلى موضع الطباعة، كما هو موضح بعلامات التوقيت على طرف الأسطوانة، يقوم جهاز الثايراترون بتشغيل ملف لولبي في عمود الطباعة، دافعًا المطرقة إلى الوجه الخلفي لورقة الطباعة. ترتد الورقة على شريط حبر عريض وعلى الأسطوانة، لتطبع الحرف المطلوب. ثم ترتد المطرقة بنابض في انتظار تشغيل الثايراترون التالي، وتتكرر العملية على السطر التالي في الورقة. في حال عدم ضبط طابعات الأسطوانة بشكل صحيح، أو بسبب تآكل المكونات، قد يحدث خطأ في تسجيل الحرف عموديًا.

كانت سرعة مثقب البطاقات القصوى 150 بطاقة في الدقيقة. وكان التوقيت بالغ الأهمية في جميع مراحل تشغيل مثقب البطاقات وقارئ البطاقات والطابعة، حيث تعتمد جميعها على مبادئ كهروميكانيكية. صُنعت آلية مثقب البطاقات الأساسية من قِبل شركة بول الفرنسية، التي كانت تمتلك براءات اختراع لآلات تثقيب البطاقات ذات 80 عمودًا. توفرت الآلة بنسختين، P147 وP67، ويكمن الاختلاف الرئيسي بينهما في استخدام قابض كهرومغناطيسي أو قابض ميكانيكي يعمل بملف لولبي لبدء دورة التثقيب. ونظرًا لتثبيت العديد من التروس وكامات التلامس الكهربائية على العمود الرئيسي بدبابيس مخروطية، فإن النسخة P67، بقابضها الميكانيكي القوي، كانت تتسبب في فقدان التوقيت بشكل متكرر أكثر من النسخة P147. وقد استُغرق معظم وقت الصيانة الطارئة في استبدال الدبابيس المخروطية البالية والتالفة وإعادة ضبط توقيت الآلة. احتوت مثقب البطاقات على محطة قراءة مسبقة، ومحطة تثقيب، ومحطة فحص قراءة. كانت صيانة الآلة صعبة للغاية وتتطلب مهارة عالية لتشخيص الأعطال وصيانتها. تم تقسيم دورة الآلة بشكل غريب إلى 420 "نقطة" أو "درجات ثور".

بينما استُخدمت أداة التثقيب "Bull" مع جهاز UNIVAC Solid State 80 للبطاقات ذات 80 عمودًا، استخدم جهاز UNIVAC Solid State 90 أداة التثقيب "Tower Punch" المصنّعة من قبل شركة Univac للبطاقات ذات 90 عمودًا. تعمل أداة التثقيب "Tower Punch" بسرعة 150 بطاقة في الدقيقة، وتعتمد على استشعار ميكانيكي للدبابيس في محطتي القراءة قبل التثقيب والقراءة بعده، مما يتيح قراءة البطاقة، وإدخال معلومات إضافية عليها، والتحقق من النتائج في محطة القراءة بعد التثقيب.

• قائمة منتجات يونيفاك
• تاريخ أجهزة الحوسبة

• نشرة تاريخ حاسوب UNIVAC ذو الحالة الصلبة - Unisys History، المجلد 1، العدد 2، ديسمبر 1992 (تمت مراجعته عام 1999) على Wayback Machine (تمت أرشفته في 4 مارس 2016)
• كتيبات ووثائق يونيفاك للأجهزة الصلبة
• كتيب تجاري يعرض الوحدات المختلفة للحاسوب ذي الحالة الصلبة (1958)