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Description de l'ODP-505

In English


Description sommaire
Caractéristiques techniques
Des photos
La place de l'ODP-505
Des détails technologiques
Que serait-il capable de faire de nos jours?
Biographie de cette machine
Description complète de la machine


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Description sommaire

 La société SEREL (Société d'Etudes et d'Exploitation Electroniques) a étudié à la fin des années 50, des ordinateurs à usage industriel. La première machine, l'OA-1001 occupait 2 baies d'électronique 19". L'ODP-505 est une évolution de cette première machine: plus petit et 3 fois plus rapide. Il est de la taille d'une commode basse ou d'une grosse machine à laver.

 Cette machine de deuxième génération, n'utilise que des composants à l'état solide (diodes et transistors au germanium), et une mémoire RAM à tores de ferrite (Transfluxor). Elle fait partie des 5 ou 6 machines rescapées de la seconde génération (à transistors), au niveau mondial.
(voir http://pichotjm.free.fr/LiensOrdinosaures.html)

  Elle a été construite vers 1964. (ou pour être plus précis, entre 1962 et 1964)

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Caractéristiques techniques

Spécifications hardware
  • Machine binaire pure (18 bits + signe + parité).  (pas d'opérateurs BCD, ou ASCII)
  • Capacité mémoire de 1024 mots de 20 bits. Dont 256 mots consacrés à la microprogrammation.
  • Instructions micro-programmables (à diodes).
  • Protection mémoire contre les coupures de courants. (Séquenceur d'alimentations)
  • Console de mise au point avec clavier et affichage.
  • Interruptions software et hardware.
  • Entrées/sorties par bandes perforées (papier), cartes perforées ou bandes magnétiques.
  • Construction modulaire (cartes enfichables).
  • Fonctionnement en ambiance NON climatisée. (15 °C à 30 °C) Nouveau pour l'époque!
Documents de référence:


Performances hardware, vitesse:

Fréquence horloge 1 000 000 cy/s  (1 MHz).
Cycle mémoire: Lecture 5uS, Ecriture 10 uS.

Fetch             57 uS    (recherche d'une nouvelle instruction)
Addition         45 uS
Soustraction   57 uS
Multiplication   2 mS   (18 bits x 18 bits -> 36 bits)
Division          3 mS   (36 bits / 18 bits -> 18 bits)
Load accu       93 uS  (Transfert mémoire à accumulateur)
Saut direct      66 uS
Saut indirect    33 uS
Accès I/O        36 uS  soit  500 000 bits/s


Possibilités software

  • Sauts directs et indirects (JMP)
  • Notion de sous programmes: pile de sauvegarde des pointeurs et contexte. (JSR et RTS) sans limitation.
  • Retour de sous-programmes (RTS)
  • Gestion des interruptions hardwares (Sauvegarde des pointeurs et contexte)
  • Fin d'éxécution des interruptions hardwares (RTI)
  • 4 niveaux d'interruptions prioritaires.
Ces caractéristiques permettaient de faire du multiprocessing avec scheduler. (time sharing)
La voie était ouverte vers les architectures des premiers microprocesseurs.

On peut avoir une idée des possibilités de programmation en assembleur, en jettant un oeil sur une  notice de programmation du Serel 1001


Machines de la même époque
  • IBM 1401  Machine de gestion (mots décimaux) à transistors et tores.
  • PDP-1       Machine contrôle de processus, à transistors et tores, binaire pure, 18 bits, 4 kmots, 200 KHz
  • CAB500 de la SEA: Calculateur scientifique arithmétique, tores magnétiques, tambour magnétique.
  • ICT 1301
Ces machines signent la fin d'une époque: Le circuit intégré silicium, a été inventé en 1958. Après quelques améliorations, les designers hardwares, s'engouffreront dans cette nouvelle technologie et créeront dès 1964/1965:
  • CDC 6600 de Control Data, machine de gestion.
  • PDP-8 de DEC (1ère version) contrôle de processus, puis...
  • IBM 360 machine de gestion.


Des photos !  des photos !

Vue d'ensemble, état restauré:

PICT4469.JPG     PICT4474.JPG

Toutes les photos:
voir http://pichotjm.free.fr/Serel/ODP505/Ensemble/505complet.html

Détails de la partie mémoire vide et CPU vide (coté cartes et coté back planes)


PICT4437.JPG PICT4462.JPG
voir toutes les photos:
http://pichotjm.free.fr/Serel/ODP505/MemVide/MemVide.html

Détails de la partie mémoire réinstallée:

PICT4450.JPG PICT4462.JPG

Toutes les photos:
voir http://pichotjm.free.fr/Serel/ODP505/Memoire/Memoire.html   


Détails de la partie CPU réinstallée

PICT4131.JPG PICT4139.JPG

Toutes les photos:
voir http://pichotjm.free.fr/Serel/ODP505/CPU/CPU505.html   


La place de l'ODP-505 dans l'évolution des ordinateurs


 Les premières machines étaient des calculateurs scientifiques (nombres décimaux purs BCD ou biquinaires, mais CPU série), suivies par des machines de gestion (calcul sur des nombres BCD et sur des chaînes de caractères, avec des instructions spécialisées BCD, ou chaînes).

 Le Serel ODP-505 lui, est une machine binaire, travaillant en binaire pur, sur 19 bits (18 +signe). Il ne peut travailler sur des grands nombres décimaux qu'en faisant des transcodages binaire-> BCD. Le travail sur des chaînes de caractères ASCII, ne peut se faire qu'en transposant ces codes en binaire pur (au prix d'une perte d'efficacité mémoire). Il préfigure réellement les premiers microprocesseurs (qui ne seront dans un premier temps que 4 bits, puis 8 bits, 16 bits, 32, 64...)


Des détails technologiques

  L'invention récente (années 50?) des circuits imprimés (bakélite, puis époxy),  de connecteurs en ligne, et de connecteurs dorés sur le bord des cartes (edge connectors), ont permis de créer une machine modulaire où l'installation et l'extraction de cartes se faisaient facilement (mise au point, options supplémentaires, maintenance, ...).


Les cartes vont pouvoir se normaliser: par exemple:
  • carte de décodage 4 ->16 (démultiplexeur/décodeur),
PICT7822_t 
  • carte registre mémoire 1 bit,
PICT7812_t 
  • ampli lecture de la mémoire à tores (analogique 1 bit) voir 11887
  • Driver de ligne 1 bit adresse
  • Driver de ligne 1 bit data

  L'ODP-505, utilise la technologie du germanium (diodes et transistors). Les éléments de logique OU, ET, NON-OU, NON-ET utilisent des diodes suivis de transistors (logique RTL). Les décodeurs 4->16 se font par table de vérité, en utilisant un réseau de diodes (voir ci-dessus).

   Auparavant, l'électronique se construisait en plaçant des composants sur des barettes-supports, et on devait relier les différents composants à l'aide de fils volants. (on en voit quelques exemples dans les photos de cette machine) Par exemple ici:
PICT4446.JPG
   La construction de machines complexes était très difficile, car les erreurs de câblage étaient nombreuses. Et lors des essais, les transistors, très fragiles, claquaient immédiatement. On essayait de mettre des fusibles un peu partout pour minimiser les dégâts... mais il était d'usage, à l'époque, de dire que c'étaient les transistors qui protégeaient les fusibles!  L'utilisation de circuits imprimés minimisait les risques d'erreurs, simplifiait le câblage et réduisait les coûts de main d'oeuvre.


   Les cartes (PCB) utilisées peuvent être simple ou double faces. Cependant les trous métallisés ne sont pas utilisés. (pas encore inventés?). La liaison des composants vers les 2 faces réclame une soudure manuelle des 2 cotés de la carte. (technique connue des bidouilleurs de notre époque, qui n'ont pas les moyens de se payer des circuits double faces)

   Les plus vieilles cartes sont en simple face et en bakélite. Les plus récentes (1964!) sont en époxy  et en double faces. Elles comportent toutes des edge-connectors à contacts dorés. Il n'y a pas de back-planes (circuits imprimés recevant les connecteurs. Comme dans les mother boards des années 2000). Les connecteurs femelles, sont disposés sur des règles en métal, et des fils (souvent parallèles sont soudés à l'arrière)

   Aucune des cartes n'a de plan de masse! C'est assez surprenant! Il est possible que ce soit le châssis qui serve de référence global!  (à étudier...)

   Les composants sont soudés d'un seul coté. De nombreux transistors sont posés avec guide plastique. (de couleurs différentes. C'est ce qui permet d'avoir des photos très colorées! C'est joli!)  La soudure est normalement faite en étain-plomb. Cependant on trouve quelques cartes utilisant d'autres matériaux: je soupçonne l'existence de soudures à l'argent, et d'autres à l'or!  Ces dernières ne présentent aucun vieillissement (aucune oxydation) et apparaissent avec une brillance jamais vue! Elles ont des reflets jaune/vert très inhabituels. Je n'ai jamais réussi à en obtenir l'effet, sur des photographies.

   La mémoire est du type tores de ferrite classique dans ces années là. Elle permet un accès aléatoire (donc de type RAM) Pratiquement toutes les machines de cette époque utilisent des mémoires de ce type. Il faut prendre conscience que la mémoire 4k mots de 20 bits, utilise la moitié du volume de la machine. L'ODP utilise une variante de mémoires à tores: des Transfluxors. Ferrites avec 2 trous.
  Les photos que vous pouvez voir Photos de mémoires à tores, ne proviennent pas de cette machine. La mémoire est constitué de 20 plans de ce style de mémoire, et est enfermée dans un cube de 20 cm de coté... que je n'ai pas ouvert. Il est probable qu'un programme soit toujours dans cette mémoire. Les générations futures auront peut-être envie de le relire...

   Les alimentations (non sauvées) sont en technologie semi-conducteur analogique. Un séquenceur établissait les tensions les unes après les autres dans un ordre bien défini. Cela permettait de conserver les données dans le bloc mémoire. [Lors de la mise sous tension ou de l'extinction d'une machine, des parasites (glitches) sont générés et créent des accès intempestifs aux mémoires, détruisant les données.]

  La procédure de démarrage d'une machine était compliquée: Il fallait d'abord rentrer aux clés, les codes d'un bootstrap (soit une trentaine de codes machines que l'on rentrait directement en octal codé binaire.
 Ex le code machine 37 52 24 +parité devait se coder 011 111 101 010 010 100.
Donc clés: [basse haut haut]   [haut haut haut]  [haut basse haut]  [basse haut basse]    [basse haut basse]   [haut basse basse]  [clé load],
puis penser à déclarer l'adresse suivante, et remettre un code...

  Ensuite on lançait le bootstrap qui enclenchait la lecture de la bande perforée... et il fallait attendre 10 mn ou plus, et espérer qu'aucune erreur de lecture ne soit détectée...

  Inutile de dire que la protection mémoire lors des démarrages ou extinctions, était une chose très intéressante, car le programme était sauvé de manière permanante dans les mémoires à tores. Un simple power-on permettait de démarrer un programme sans passer par cette longue procédure. N'oubliez pas la vocation industrielle ou militaire de ces machines! La machine devait démarrer simplement et rapidement.


Que serait-il capable de faire de nos jours?

   La puissance de cette machine est ridicule pour l'homme du XXI ème siècle. Mais à l'époque, il s'agissait de machines performantes!   Elles coûtaient, environ, le prix de 5 ou 6 maisons!  

   Sourions un peu! que pourrait-on faire comme tâche avec ce genre de puissance?
  • enregistrer environ 1/4 de seconde de musique (mono!)
  • enregistrer 1 à 2 secondes de conversation téléphonique.  Et le restituer!
  • piloter un clavier pour PC. (analyse de la matrice des touches) Pas de protocole USB, quand même!
  • Faire les calculs d'une calculette scientifique. (mais pas d'affichage)
  • Lire la piste magnétique d'une carte bancaire.
  • Le pilotage d'une machine à laver.
  • Le calcul de l'affichage d'une horloge. (mais sans la stabilité)
   Ce qu'elle ne saurait pas faire:
  • Le pilotage d'une tête d'impression.
  • Emuler Windows 1.0
  • Lire et exécuter un fichier mp3 (même mono!)
   Et pourtant, elle a servi à:     (probabilité, mais sans certitude)
  • piloter une centrale  (nucléaire?)
  • surveillance militaire et aérienne.
  • piloter un laminoir.
  • pilotage d'expériences au CEA.


Biographie de cette machine.   (histoire également valable pour l'OA-1001)

  Cet exemplaire provient du site d'étude et de fabrication des ordinateurs Serel. (Bd de Mantes à Aubergenville)

  Elle a été construite au début des années 60. Les cartes électroniques portent des 'date codes' de 1962 à 1964. Elle comporte un sceau des Douanes pouvant indiquer qu'elle a été exportée (peut-être en URSS pour des applications spatiales), puis qu'elle est revenue en France. Par la suite, elle a dû servir de mise au point à de nouvelles cartes. Sa face avant est bien de couleur militaire, et l'arrière avec une coubleur bleue rappelant le bleu IBM!
  En 1967 (stage) ou 1969, je n'ai pas de souvenirs d'avoir vu cette machine en fonctionnement. En 196x, elle a été entreposée, puis a dû être cannibalisée (un peu) pour la maintenance d'autres machines. C'est probablement pour ces raisons que l'on trouve des cartes similaires mais de niveaux de révision différents.

   Vers 1972, nous devions trouver de la place pour installer un T1600, et la direction a décidé de tout pousser vers la poubelle.  Ayant entendu dire, par mes collègues, que c'était le plus vieil ordinateur à transistors de France, je me suis ému et ai décidé de tout faire pour sauver cette machine. (J'avais aussi envie de bricoler avec un ordinateur). Je suis aller voir la direction générale et ai réussi à emporter la machine pour une somme modique.

   Mais il a fallu la transporter! un camion, 4 hommes... et une facture imprévue!  Je l'ai installée dans une grange agricole (d'où la présence de menu paille lors de sa redécouverte) La vie a été telle que je n'ai pratiquement pas eu l'occasion de m'en occuper pendant 35 ans... Elles est restée dans cette grange, sans soin particulier. En décembre 1999, les grandes tempêtes ont détruit la toiture de la grange soumettant la machine à quelques pluies... d'eau et de tuiles! Puis plus rien.

   2006 (ages des machines = 42 et 46 ans): Il faut que la grange soit libérée et que la machine migre...  Poubelle, musée, ou sauvetage?
   Quelques musées Français sont contactés, et semblent indiquer que la machine peut présenter de l'intérêt. Mais rien de concret et à décision rapide. Cependant beaucoup d'émois dans le milieu des collectionneurs.
Reste comme possibilités: vendre au poids de la feraille, vendre à l'étranger ou conserver?

   On peut juger de l'état de la machine, en 2006, rangée au fond de la grange: http://pichotjm.free.fr/Serel/Photos/Photos.html  et voir mes premiers essais de restauration en 2006 (pour juger de l'ampleur de la tâche) : http://pichotjm.free.fr/Serel/Divers/PICT3413.html [mauvais choix, car la restauration a montré que cela était beaucoup plus abîmé et compliqué!]

   Certains de mes enfants (2) conseillent de la conserver et d'autres (2) de la 'bazarder'! C'est mon épouse (malgré l'épouvante de voir cela chez nous) qui finit par conseiller de la conserver.

   Nous avons fini par la (ODP-505) transporter dans une Espace (en 2007. Pour le transport de l'OA-1001, cela a été beaucoup plus compliqué!). Et une fois à la maison, la curiosité aidant, j'ai commencé une restauration esthétique (avec protection pour les 20 prochaines années)
   Regardant de temps en temps des émissions d'archéologie sur Arte, je me suis convaincu de mémoriser le maximum d'informations. Ayant un appareil photo numérique (je vis quand même avec mon siècle!), je prends systématiquement de nombreuses photos avant toutes mes interventions, et également de nombreuses notes. Si je me trompe, il sera toujours possible de me corriger.

   L'ODP-505 est maintenant à l'abri dans un sous-sol. Une centrale de mesure (humidité et température) a été installée. Mais cette centrale a montré que le taux d'humidité montait jusqu'à 98%! Il y avait également des infiltrations d'eau lors d'orages ou de fortes pluies. Des saignées ont été creusées dans la dalle de béton; Une pompe  et un déshumidificateur ont également été installés. Depuis, j'arrive à maintenir un taux d'humidité à moins de 70% (65% typique) pour une température de 15 à 16 °C.

PICT4477.JPG

   Voilà! j'espère qu'elle est parée pour une longue vie!

JM PICHOT, le 3 mars 2008


Description complète de la machine   (à écrire)

Vue d'ensemble
La face arrière (back planes)
Implantation de la mémoire (avec liens vers les cartes)  ici:  .../Serel/ODP505/Disposition.html
Implantation du CPU           (avec liens vers les cartes)  ici:  .../Serel/ODP505/DispositionCPU.html

Description des cartes  (à faire)

Pour chaque carte:
  • Photos coté composants
  • Photos coté soudures
  • Schémas reconstitués
  • Fonctionnement
Toutes les photos existent en états 'sales', nettoyées et restaurées.

Méthode pour reconstituer les schémas (à écrire)

0- Prendre en // un éditeur de schéma et un éditeur de PCB.
1- Report simultané des composants et des 'ficelles'. (penser à créer les composants)
2- Jouer avec les netlists et les DRC (design rule check) pour éliminer les erreurs.
3- Une fois le report complet ok, modifier le schéma pour être lisible par un électronicien.

J'ai testé cette méthode pour 2 types de cartes: l'une est le convertisseur ADC 13 bits de l'OA-1001, l'autre concerne une carte buffer. C'est très lourd comme méthode: presque une semaine par carte!

fin


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