mini|Operateur-Arbeitsplatz eines TR 440
TR 440 (gesprochen: T-R-4-40) ist die Bezeichnung des von AEG-Telefunken, Fachbereich Informationstechnik,ab 1971: Telefunken Computer GmbH (TC), ab 1974 Computer Gesellschaft Konstanz (CGK) aus dem „Telefunken-Rechner TR 4“ weiterentwickelten Großrechners. AEG-Telefunken lieferte 1969 den ersten TR 440 an das Deutsche Rechenzentrum. Als der TR 440 herauskam, war er der schnellste Rechner, der je in Europa entwickelt worden war. Bis zum Jahr 1974 wurden insgesamt 46 Anlagen vom Typ TR 440 gebaut.
Das Gesamtsystem aus Hardware, BS 3 und Programmiersystem wurde auch unter dem Namen TNS 440 (Teilnehmer-System 440) vermarktet.
Der (auch: die) TR 440 oder TR440 (Schreibweise uneinheitlich) wurde an mehr als zwanzig deutschen Universitäten und regionalen Rechenzentren eingesetzt, unter anderem Ruhr-Universität Bochum (1970), Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und Universität Kaiserslautern; an Forschungseinrichtungen wie dem DLR oder der GKSS; bei Behörden wie der PTB und dem RZF NRW; sowie bei der Bundeswehr an zwei Standorten. AEG-Telefunken und später CGK betrieben TR 440 für eigene Zwecke an fünf Standorten.
Der Erlanger Rechner war als einziger mit einem Dreifach-Prozessor ausgerüstet, die anderen liefen in der Endphase teilweise mit Doppelprozessoren.
Ein Nachfolgeprodukt, der TR 550, wurde zwar konzipiert, aber nicht mehr entwickelt.
Geschichte Am 23. September 1965 begann AEG-Telefunken, einen neuen Großrechner als Nachfolger des TR 4 zu entwickeln. Zunächst war an eine weitgehend dem TR 4 nachempfundene Architektur mit integrierten Schaltkreisen (10-fache Taktfrequenz) gedacht. Aufgrund der Wünsche potenzieller Kunden wurde der TR 440 ab Winter 1965–66 für den Teilnehmerbetrieb konzipiert; hardwareseitig mussten dazu die Voraussetzungen für eine Virtuelle Speicherverwaltung, abgestufte Rechte für den Speicherzugriff und effiziente Prozess-Umschaltung geschaffen werden. Außerdem wurde das bereits umfangreiche Befehls-Repertoire des TR 4 um weitere Befehle ergänzt; ein spezieller Befehlsmodus erlaubt, den TR 4 zu emulieren.Befehl VMO (verändere Modus), Bit BEBA, schaltet den 16‑Bit-Modus ein, in dem die Befehle (einschließlich Adressrechnung) wie im TR 4 ablaufen Softwareseitig wurde eine dialogfähige Benutzerschnittstelle konzipiert, mit einer einheitlichenim Gegensatz zu zeitgenössischen Großrechner-Systemen wie MVS und BS2000 Kommandosprache für Stapelverarbeitung und Dialogbetrieb und mit dialogfähigen Testhilfen.
Das Konzept für das Betriebssystem BS1 erwies sich als zu ambitioniert; die Entwicklung wurde Anfang Oktober 1969 eingestellt und die Entwicklung des BS 3 begonnen. Der geplante Liefertermin für den ersten TR 440 (1. Juli 1968) war da bereits verstrichen; der Rechner wurde Ende 1968 an das DRZ mit einem kurzfristig entwickelten Betriebssystem ausgeliefert, das zwei virtuelle TR 4 auf einem TR 440 realisierte, und im Februar 1969 offiziell in Betrieb genommen. Eine erste Version des BS 3 (nur Stapelbetrieb mit zwei gleichzeitig aktiven Benutzer-Aufträgen) wurde schon am 7. November 1969 in Konstanz vorgeführt; das erste (dialogfähige) TNS 440 wurde im Juni 1970 an die RUB ausgeliefert. In den Folgejahren wurde das TNS 440 laufend erweitert und verbessert; bis Ende 1979 wurden insgesamt 20 Maintenance-Versionen ausgeliefert.
Der TR 440 wurde hauptsächlich für technisch-wissenschaftliche Anwendungen eingesetzt; lediglich bei der Finanzverwaltung Nordrhein-Westfalen und bei AEG-Telefunken selbst wurde der TR 440 in größerem Umfang für kaufmännisch-administrative Aufgaben eingesetzt. Es gelang weder AEG-Telefunken noch dem Nachfolger Telefunken Computer, weitere Kundschaft in diesem Anwendungsbereich zu gewinnen.
Zur Erhöhung der nutzbaren Rechenleistung wurde zunächst der Betriebsmittelbedarf des BS 3 verringert; ab Juni 1972 konnte der TR 440 als Doppelprozessor-Anlage betrieben werden. Außerdem wurden neue, verbesserte Peripheriegeräte ins System integriert. Trotzdem konnte der TR 440 ab Mitte oder Ende der 1970er-Jahre die gestiegenen Anforderungen an die Rechenleistung nicht mehr erfüllen. Am 19. Juli 1974 übernahm die Siemens AG den Hersteller des TR 440 als Tochterfirma Computer Gesellschaft Konstanz (CGK). In der Folge wurde die Entwicklung am Nachfolgerechner TR 550 eingestellt und die Weiterentwicklung des TNS 440 auf die unbedingt notwendige Pflege eingeschränkt. Ab 1977 bot Siemens Computersysteme der Serie 7.700 mit dem Betriebssystem BS2000 in direkter Nachfolge zum TR 440 an.
1986 gab die Universität Tübingen ihren TR 440 an die Universität Toruń (Polen) ab; danach waren in Deutschland außerhalb der CGK noch vier TR 440 in Betrieb. Mitte 1988 legte die Universität Osnabrück ihren TR 440 still; der letzte TR 440 wurde 1989 im Rechenzentrum der CGK stillgelegt.
Die möglichen Nachfolgesysteme waren weit weniger benutzerfreundlich als das TNS 440; insbesondere gegen die Beschaffung von 7.700-Rechnern mit BS2000 gab es große Widerstände trotz der von Siemens angebotenen Umstellungshilfen. Die Wertschätzung für das TNS 440 bei den Nutzern ging wesentlich auf dessen Systemsoftware zurück: Das Betriebssystem bietet eine Virtuelle Speicherverwaltung mit Speicherschutz und Mehrfachzugriff, das Programmiersystem eine flexible, übersichtliche Kommandosprache, eine gute Ausstattung an Programmiersprachen (einschließlich Sprachverknüpfung) und Programmbibliotheken, sowie innovative Testhilfen für die Programmentwicklung.
Historische Relevanz Obwohl die ursprünglich angestrebte Geschwindigkeit nicht erreicht wurde, war der TR 440 bei seiner Fertigstellung 1969 als einer der ersten großen Rechner die schnellste bisher in Europa entwickelte und produzierte Maschine. Die Leistung des Prozessors betrug knapp 1 MIPS; der GAMM-Mix betrug 4,4 µs (Assembler) bis 6,4 µs (Algol 60). Die Hauptspeicherkapazität betrug bis zu 1,5 MB mit einer mittleren Zugriffszeit von 0,125 µs beim Schreiben und 0,375 µs beim Lesen.Beim Auslesen einer Kernspeicherzelle wird deren Information gelöscht und muss daher wieder neu geschrieben werden; daher dauert der Lesezyklus länger als der Schreibzyklus. Beim TR 440 liest der Hardware-Befehl BL (Bringe und Lösche) eine Speicherzelle aus, ohne deren ursprünglichen Inhalt zurückzuschreiben, und der Hardware-Befehl BC (Bringe und Speichere) schreibt statt des ursprünglichen Inhalts einen neuen in die Speicherzelle zurück.
Das TNS 440 hatte große Bedeutung für die Entwicklung der Informatik in Deutschland: Von den 14 Lehrstühlen, die bis 1977 im Rahmen des Überregionalen Forschungsprogramms Informatik im Bereich der Kerninformatik eingerichtet wurden, hatten neun (also fast zwei Drittel) Zugriff auf TR-440-Anlagen, teils im eigenen Institut, teils im Rechenzentrum der jeweiligen Universität. 1980 ergab eine Umfrage in der Fachgruppe Künstliche Intelligenz in der Gesellschaft für Informatik, dass der TR 440 der bei den Mitgliedern dieser Gruppe am weitesten verbreitete Rechner war und dass darauf die Programmiersprachen Maclisp, Fortran (gemeint war FORTRAN IV), Algol 60, Pascal, Logo, Snobol und BCPL zur Verfügung standen. Die STARG veranstaltete jährlich Benutzertagungen, die mit ihrem reichhaltigen Programm als Treffpunkt eines erweiterten Kreises von TR-440-Anwendern großen Zuspruch fanden.
Auch das beim Hersteller des TR 440 angesammelte Wissen über Software-Entwicklung und das Management großer Projekte kam der Informatik in Deutschland zugute.; zitiert in
Hardware Rechnerkern RD 441 Technische Einzelheiten mini|Steckeinheit von der Zentraleinheit des TR 440
monolithische Schaltkreise, Kernspeicher-Module von bis zu 16 K Wörtern zu je 52 Bit (später Halbleiterspeicher), Zykluszeit 0,9 µs, bei Zyklenüberlappung 0,125 µs; das ergibt ca. 800 000 Operationen/Sekunde.
Als Vertreter der CISC-Architektur hat der Rechnerkern RD 441 Register mit unterschiedlichen Funktionen. Im Rechenwerk fassen die meisten Register 48 Bit + Typenkennung, im Einzelnen der Akkumulator RA, das Quotientenregister RQ, das Multiplikandenregister RD und das Hilfsregister RH, dazu kommen noch der Schiftzähler RY mit 8 Bit und das Markenregister RM mit 1 Bit. In RA werden Transport- und Rechen-Operationen ausgeführt; RA und RQ können für Multiplikation und Division zum doppeltlangen Register RAQ verbunden werden; RH enthält bei Vergleichen den zweiten Operanden und dient sonst als kurzfristiger Zwischenspeicher. Im Befehlswerk gibt es das Bereitadressenregister BB (24 Bit), das Befehlsfolgeregister BF (24 Bit), das Indexbasisregister BXB (22 Bit), das Merklichterregister BKlinks (8 Bit), das Unterprogrammregister BU (8 Bit), den Wecker BW (16 Bit), die Uhr BG (24 Bit) und das Testregister BT (24 Bit). BF enthält stets die Adresse des Befehls, der als nächster ausgeführt werden soll. BXB enthält die Anfangsadresse eines Bereiches von 256 Halbwörtern des Hauptspeichers, die dem gerade aktiven Programm als Indexspeicher dienen; BU enthält den Pegel eines Kellers für Unterprogramm-Rücksprungadressen, der innerhalb dieses Indexspeichers angelegt werden kann. Der Inhalt von BKlinks wird laufend am Kontrollpanel angezeigt.
Das Befehlswerk arbeitet unabhängig vom Rechenwerk: während letzteres einen zeitaufwendigen Befehl durchführt, etwa eine Gleitkommaoperation oder einen Tabellensuchbefehl, kann des Befehlswerk bereits nachfolgende Befehle ausführen, sofern diese das Rechenwerk nicht benötigen. Das Ein-Ausgabe-Werk arbeitet unabhängig von Befehls- und Rechenwerk und kann nur im Systemmodus angesprochen werden.
Informationsdarstellung Das Ganzwort enthält 52 Bit: zwei für die Dreierprobe, zwei für die Typenkennung und die restlichen 48 Bit für die eigentliche Information.
Zahlen werden im Einerkomplement dargestellt, Gleitkommazahlen mit 8 Bit Exponent zur Basis 16 und 39 Bit Mantisse (85 Bit bei doppelter Genauigkeit), jeweils einschließlich Vorzeichen. Bei Gleit- und Festkommazahlen sind in den Rechenwerksregistern zwei Bit für die Darstellung des Vorzeichens vorgesehen; das zusätzliche Vorzeichenbit dient zum Erkennen eines arithmetischen Überlaufs. Im Speicher ist – im Gegensatz zu den Rechenwerksregistern – dieser Überlauf-Schutz unnötig; hier steht das zusätzliche Vorzeichenbit als Marke zur Verfügung, etwa zur Kennzeichnung des letzten Koeffizienten eines Polynoms.Obwohl ein Ganzwort im Speicher nur ein Vorzeichenbit enthält, erkennt auch der Befehl AC (Addiere im Speicher) gegebenenfalls den arithmetischen Überlauf: Dieser Befehl führt die Addition im Register RD durch und speichert anschließend das Ergebnis, ohne das Markenbit der adressierten Speicherzelle zu verändern.
Die Typenkennung (TK) zeigt an, wie der Inhalt des Ganzworts zu interpretieren ist: Gleitkommazahlen und der höherwertige Teil doppelt genauer Gleitkommazahlen haben TK=0; Festkommazahlen und der niederwertige Teil doppelt genauer Gleitkommazahlen haben TK=1; Ganzwörter, die zwei Befehle enthalten, haben TK=2; Zeichenketten oder beliebige Bitmaterie haben TK=3; Ganzwörter, die zwei Adressen enthalten, haben beliebige Typenkennung. Eine architektonische Besonderheit sind typenkennungsabhängige Maschinenbefehle: Einige Befehle des Befehlssatzes arbeiten unterschiedlich, je nach der Typenkennung der Operanden, andere sind nur auf Operanden mit bestimmter Typenkennung anwendbar. Beispiele: Der Befehl B (für Bringe) kopiert ein Wort aus dem Speicher ins RA-Register. Hat dieses Wort TK=0 oder TK=1, so wird dessen Markenbit ins RM kopiertGenauer: wenn das Markenbit im Speicher gesetzt ist, ist RM nach dem Transport gesetzt, andernfalls bleibt RM unverändert; RM wird also durch den Transport von Zahlenwerten gesetzt und nur durch den expliziten Befehl LA M gelöscht. und das linke Vorzeichenbit im RA ans rechte angeglichen; bei TK=2 oder TK=3 bleibt dagegen RM unverändert und sämtliche Bits des Operanden werden nach RA übertragen.