Tom Kilburn: a tale of five computers



Yüklə 241,17 Kb.
Pdf görüntüsü
tarix08.08.2018
ölçüsü241,17 Kb.
#61900


Tom Kilburn: A tale of five computers 

One of the pre-eminent figures in the early history of computer design was Tom Kilburn.  Over the course 

of  some  thirty  years,  he  made  significant  contributions  to  the  development  of  five  important  computers.  

Although  a  natural  team  leader  possessed  of  a  somewhat  dominating  personality,  who  inspired  in  those 

who  worked  closely  with  him  great  loyalty  and  affection,  Kilburn  was,  on  casual  acquaintance,  a  self-

contained man who chose his words with care.  As F.C. Williams put it “What you must always remember 

is that Tom is a Yorkshireman.”

  



Early Days 

Tom Kilburn was born on the 11

th

 August 1921, near Dewsbury in West Yorkshire, England. His father, 



John  William  Kilburn,  was  a  statistical  clerk  who  rose  to  become  a  company  secretary.

Tom  had  a 



somewhat specialized education at Wheelwright Grammar School having been permitted by his headmaster 

to study almost nothing else from around the age of 14. It was hardly surprising therefore he emerged from 

school  as  something  of  a  mathematical  specialist.    In  1940,  Kilburn  went  up  to  Sidney  Sussex  College, 

Cambridge,  with  State,  Dewsbury  Major,  and  Minor  Open  Scholarships.  Wartime  courses  at  Cambridge 

were  somewhat  truncated  and  in  1942,  Kilburn  graduated  with  First  Class  Honors  in  Part  I  of  the 

Mathematical Tripos and in the preliminary examination for Part II. 

During  the  Second  World  War,  many  Cambridge  mathematics  dons  were  absent  from  the  university 

serving at Bletchley Park and elsewhere. In spite of this, there remained a lively mathematical community 

in  which  Kilburn  played  a  full  part  part.  As  the  Sidney  Sussex  college  representative  in  the  New 

Pythagoreans  (a  subgroup  of  the  Cambridge  University  Mathematical  Society),  Kilburn  almost  certainly 

came  into  contact  with  a  number  of  people  who  later  went  on  to  play  a  part  in  the  development  of 

computing.  Geoff  Tootill  and  Gordon  Welchman  were,  like  Kilburn,  officers  of  the  New  Pythagoreans.

2

 

Speakers to the student society included  future  Bletchley  Park code breakers M.H.A. Newman,



3,4

  K.J.  Le 

Couteur,  and  William  (Bill)  T.  Tutte.  However,  Kilburn  would  not  have  been  likely  to  have  come  into 

contact  with  Alan  Turing,  who  spent  most  of  the  years  1937-38  at  Princeton  based  in  the  world-leading 

research  group  in  mathematical  logic  headed  by  Alonzo  Church  before  taking  up  his  position  at  for 

Bletchley  Park  in  1939.  It  is  also  unlikely  that  Kilburn  read  “On  Computable  Numbers”  as  an 

undergraduate because his mathematical taste was more applied than pure: 

[P]ure mathematics seemed extremely abstract. I was the sort of person who was always prepared to accept 

that two and two are four, whereas I’d spent the first term at Cambridge in one of Newman’s lectures proving 

that  this  was  so.  Whilst  it  was  all  very  interesting—I  mean  one  could  appreciate  the  beauty  of  it—it  left  me 

rather cold. At the end of it, you didn’t seem to be much further forward… 

5

 

War Service 

At some point during his  final  year at Cambridge,  Kilburn attended a talk given by C. P. Snow,

6

 who 


was visiting universities recruiting people for unspecified war work. By his own account, Kilburn had some 

fairly settled ideas about what he wanted to do for the war effort: 



It seems silly but if I could have joined the RAF as a pilot, I  would have done that, but I  was relegated to 

navigator or some such, and that was not quite so appealing. It sounds egotistical but I like to lead. I like to be in 

charge and I didn’t fancy the idea of being driven and crashed by some other character. I wanted to do my own 

driving and crashing. It’s on these sorts of whims that life is founded—it’s not through any profound thought is 

it? You take advantage of what’s there at the time.

5

 

Having ruled out service in the RAF, Kilburn enrolled on a number of short courses in electronics.  He 

then took a six-week City and Guilds course on electricity, magnetism, and electronics. After about a week-

long vacation, he was assigned to the Telecommunications Research Establishment (TRE), Malvern, where 

he  joined  Group  19,  led  by  F.C.  Williams.  He  was  not,  however,  greeted  with  unbridled  enthusiasm. 



Williams had requested an extra person to join his team, and Kilburn was the person they sent.  The other 

members of Williams’ group were all around 30 years old with an average of 10 years practical experience 

in electronics. By contrast, Kilburn was 21 years old and, prior to being drafted, had not the least interest in 

electronics or electronic equipment of any kind. Williams, whose group was responsible for designing and 

debugging  electronic  circuitry and  for solving problems encountered by  other groups, made no attempt to 

hide his disappointment at being offered someone so inexperienced. Kilburn later recalled: 



[I]n effect he said “Oh God, you don’t know anything?” and I said “No.” That was the sort of relationship at 

the  start.  But  of  course  by  the  time  we  left  Malvern—that  was  four  years  later—the  relationship  was  quite 

different.

5

 

The Manchester Baby 

By the end of the war Kilburn was well settled domestically, having married Irene Marsden in 1943, and 

professionally, he had, despite such an inauspicious beginning, become an important member of Williams’ 

team. Kilburn had achieved the rank of acting scientific officer. In 1946, Williams left TRE to take up the 

Edward  Stocks  Massey  Chair  of  Electro-Technics  at  the  Victoria  University  of  Manchester.  It  was 

Williams’ intention to continue his work on the development of the cathode ray tube (CRT) memory, and 

he arranged for Kilburn to work with him at Manchester under secondment from TRE. By the end of 1947, 

Williams and Kilburn had developed a CRT that could store patterns over long periods. But as Kilburn put 

it,  “the  only  way  to  test  whether  the  cathode  ray  tube  system  would  work  in  a  computer  was,  in  fact,  to 

build a computer.”

7

 

The story  of precisely how the Manchester  Baby was conceived,  funded, and developed as well as the 



roles played by various actors in the project is somewhat complicated.

8,9


 The dominant historical narrative 

has come univocally from the engineering tradition and has generally paid little attention to the contribution 

made by people like M.H.A. Newman and P.M.S. Blackett.

10

 



What  is  not  in  doubt  is  that  the  machine  itself  was  the  first  working  example  of  a  digital  electronic 

stored  program  computer.  However,  its  significance  for  the  historian  of  computing  is  not  that  it  was  an 

iconic first but that it provided the foundation that Manchester used to build itself into a leading center for 

the emerging computer science field.  



Mark I and Mercury 

Kilburn’s original intention had been to return to TRE after the Manchester Baby was completed, but the 

success of the Baby was such that the Ministry of Supply quickly awarded a contract to Ferranti to design 

and  build  a  full-scale  commercial  computer  to  Williams’  specification.  An  important  initial  step  was  to 

construct a prototype machine,

11

 the Manchester Mark I, which was to be produced at the university. It was 



clear  to  all  that  Kilburn  was  vital  to  the  new  project,  and  Williams,  partly  with  the  inducement  of  a 

lecturing post, was able to persuade him to remain at the university to work on the prototype. 

By  the  autumn  of  1949,  the  Manchester  Mark  I,  now  with  backup  drum  store,  was  complete,  and  ran 

continuously thereafter  for almost a  year.  Between 1951 and  1957 around nine  of the  Ferranti production 

versions of the Mark I machines were sold.  

Over  the  three  years  since  the  Baby  was  completed,  two  important  shifts  of  responsibility  had  taken 

place. First, Max Newman came to the conclusion having provided the initial impetus and leadership in the 

development of the Baby, further computer development required engineers rather than mathematicians to 

be in the driving seat.  Newman’s withdrawal left Williams in sole  charge, but Williams, who never had 

much  interest  in  computing  as  such,  fairly  quickly  passed  effective  control  of  further  developments  to 

Kilburn. 

In 1951, once again  following a process of incremental development,  Kilburn began working toward a 

Mark II computer that was known as the megacycle machine, or Meg. It replaced the Mark I  valve diodes 

with  solid-state  versions  and  offered  a  tenfold  increase  in  clock  rate  together  with  greatly  improved 

reliability  and  floating-point  operation.  The  serial  CRT  memory,  which  was  already  running  at  a  near 

optimal  rate  in  the  Mark  I,  threatened  to  act  as  a  performance  bottleneck  for  the  Meg.  Kilburn’s  solution 

was to design a 10-bit parallel CRT memory. 



Meg first operated successfully in the summer of 1954, and Ferranti developed a commercial version of 

Meg  under  the  name  Mercury.  Clients  included  the  Meteorological  Office,  the  Norwegian  Defense 

Research Establishment, and Manchester University. In all,  19 Mercury  computers were sold,  of which 6 

were purchased by overseas customers. 



Transistor Computers 

Kilburn  led  a  Manchester  design  team  consisting  of  Dai  Edwards  and  Tommy  Thomas,  who 

concentrated  on  the  Meg,  together  with  Dick  Grimsdale,  and  Douglas  Webb,  who  were  simultaneously 

working on what was originally a research project looking into developing the smallest possible economic 

computer.

12

 It was soon clear that a great deal of valuable experience could be gained by using transistors 



to build the machine. Two prototype transistor computers were commissioned, both of which made use of a 

pseudo two-address instruction format and permitted optimum programming. The 48-bit machine produced 

in  November  1953,  which  is  widely  acknowledged  to  have  been  the  world’s  first  operational  transistor 

computer,  had  550  diodes  and  92  point-contact  transistors,  was  manufactured  by  STC.  A  somewhat 

enhanced  version  of  the  transistor  computer  was  completed  in  April  1955,  this  time  boasting  some  1300 

diodes and 200 point-contact transistors.

13

 

In 1956, the Metropolitan Vickers Electrical Company, adapted the design of the experimental transistor 



computer  to  allow  the  use  of  junction  transistors,  and  manufactured  six  transistor  machines,  mainly  for 

internal  use,  under  the  name  Metrovick  950.  From  the  perspective  of  Kilburn  and  his  team,  the  most 

important  aspect  of  the  Transistor  computer  was  the  early  experience  it  gave  them  in  transistor  circuit 

techniques.

14

 

Muse and Atlas 



Kilburn’s  plan  with  the  Muse  (microsecond)  project  was  to  develop  a  really  large  fast  machine  that 

would  make  full  use  of  both  existing  and  emerging  technology.    He  succeeded  admirably;  Muse  used 

“multiprogramming,  job  scheduling,  spooling,  interrupts,  pipelining,  interleaved  storage,  autonomous 

transfer  units,  virtual  storage  and  paging—though  none  of  these  techniques  had  been  invented  when  the 

project started in 1956.”

13

 



Muse  can  be  considered  comparable  in  scope  and  ambition  to  the  IBM  Stretch  and  Univac  LARC 

projects,  but  Kilburn  was  under  no  illusion  that  the  Department  of  Electrical  Engineering  had  sufficient 

resources  available  to  complete,  without  assistance,  a  project  of  this  scale  and  complexity.  His  initial 

attempts  to  elicit  Ferranti  or  the  government’s  support  for  the  Muse  proposal  were  unsuccessful,  so  the 

decision  was  taken  to  proceed  instead  with  a  trimmed-down  version  of  the  original  scheme.  However,  in 

January  1959,  Ferranti,  with  £300,000  in  backing  from  the  National  Research  Development  Corporation 

(NRDC), decided to participate in the project, now renamed Atlas.

14

  



Among the innovations introduced in the Atlas was a scheme that let programmers treat drum stores as 

if they were core storage. An innovative program called the supervisor managed drum transfers. The one-



level-store concept—the idea of a fast and a slow store appearing as a single fast store—was an important 

precursor to virtual memory.  

Kilburn  was  not  only  responsible  for  the  management  the  project  but  also  played  a  part  in  the  circuit 

design, including work on an adder with a fast carry path.

1

 In general though, he relied substantially on the 



experienced  teams  that  he  had  established  over  a  number  of  years.  Three  Atlas  systems  were  eventually 

built and installed at the Universities of Manchester and London and at the Rutherford Laboratory.  

In  1960,  Kilburn  was  appointed  a  professor  of  computer  engineering  in  the  Department  of  Electrical 

Engineering. 



Department of Computer Science 

In addition to his considerable contribution to early computer design, Kilburn also did much to establish 

computing as an academic discipline in the UK  Higher  Education curriculum.   Starting in 1963, he spent 

several years establishing and organizing a new Department of Computer Science, the first of its kind in the 




UK.  The intention was to provide a natural home  for computer research, a sound base  for  future projects, 

and  undergraduate  courses  in  computer  science.  Kilburn,  now  translated  into  a  professor  of  computer 

science,  was  the  inaugural  head  of  department,  and  had  12  academic  staff  under  him.  Directly  reflecting 

Kilburn’s  personal  strengths  and  his  professional  experience,  Manchester  placed  more  emphasis  on 

hardware than many of the other computer science departments that followed it, most of which sprang from 

a  mathematical  lineage  rather  from  engineering.  Kilburn  went  on  to  serve  the  dean  of  the  Faculty  of 

Science from 1970 to 1972 and pro vice chancellor between 1976 and 1979. 

MU5 

In 1966, Kilburn embarked on what was to be his last major computing project: the MU5. The Atlas had 

been operational for four years, and the MU5’s main focus was to provide a computer architecture geared 

toward  the  efficient  running  of  programs  written  in  high-level  languages.  The  MU5  was  conceived  as  a 

range of three machines—a small inexpensive computer, a high-spec scientific computer with 20 times the 

throughput of the Atlas, and a multiprocessor—but only the second was actually developed.

15

 The MU5’s 



original  design  proposal  was  set  out  in  1968  at  the  Edinburgh  International  Federation  for  Information 

Processing (IFIP) conference in a paper authored jointly by Kilburn, Derrick Morris, Jeff Rohl, and Frank 

Sumner.

16

 



An  interesting  technical  aspect  of  the  MU5  was  the  associative  name  store  in  which  frequently  used 

scalar variables would automatically reside in a fast cache store. Morris explained, “This was as a result of 

an analysis of the Atlas software, especially the instruction code. We learnt something about the frequency 

of  use  of  operands  and  control  structures.  The  order  code  accommodated  string  functions  and  vector 

functions.”

15

 



The  university  secured  the  cooperation  of  International  Computers  and  Tabulators  (ICT),  which  made 

construction  facilities  available  at  cost  and  provided  five  staff  to  work  on  the  project.  The  university’s 

relationship with ICT and  the potential it  created to benefit the  company persuaded  the Science Research 

Council (SRC) to assist the project by awarding the university a £630,000 grant over a five-year period.  

It  was  a  fruitful  collaboration.  However,  an  initial  failure  by  International  Computers  Limited  (ICL) 

(which  by  then  had  merged  with  ICT)  to  acknowledge  the  extent  to  which  the  MU5  had  influenced  their 

2900  series  concerned  the  SRC,  outraged  Kilburn,  and  led  to  a  long-running  dispute  that  was  not  fully 

settled until after Kilburn’s retirement in 1981.  



Retirement 

In order to spend more time with his wife, Kilburn retired early at age 60. Unfortunately, Irene Kilburn 

died just two weeks before his planned retirement.

17

 After that, he continued to spend one day each month 



in his old department, but the majority of his time was spent with his son and daughter, gardening, playing 

the piano, and following the Manchester United Football Club. He died in Manchester on 17 January 2001.  



References and notes 

  1.  M.  Wilkes  and  H.J.  Kahn,  “Tom  Kilburn  CBE  FREng.  11  August  1921  –  17  January  2001,”  Biographical 



Memoirs of the Fellows of the Royal Society, The Royal Soc. London, 2003, pp. 283–297. 

  2.  Geoff Tootill was Christ’s College representative for the New Pythagoreans and president of the Archimedeans, 

and  Gordon  Welchman  was  a  student  at  Sydney  Sussex  College  and  honorary  vice  president  of  the  New 

Pythagoreans. 

  3.  D.P. Anderson, “Max Newman: Forgotten Man of Early British Computing” Communications of the ACM, Vol. 

56 No. 5, Pages 29-31 

  4.  Kilburn and Tootill were also students in some of Newman’s classes. 

  5.  G. Bowker and R. Giordano,  “Interview with Tom Kilburn,” IEEE Annals of the History of Computing, vol. 15, 

no. 5, 1993, pp. 17–32. 



  6.  Originally trained as a chemist at Leicester and a physicist at Cambridge,  Charles Percy Snow (Baron Snow of 

Leicester) was mid-way through his four years of service as technical director of the Ministry of Labor at the time 

of this talk. 

  7.  T.  Kilburn,  “From  Cathode  Ray  Tube  to  Ferranti  Mark  I  Resurrection,”  Resurrection:  The  Bulletin  of  the 



Computer Conservation Society, vol. 1, no. 2, 1990, pp. 16–20. 

  8.  D.P.  Anderson,  “Was  the  Manchester  Baby  Conceived  at  Bletchley  Park?”  Proc.  Electronic  Workshops 



Computing, British Computer Soc., 2007; http://www.bcs.org/upload/pdf/ewic_tur04_paper3.pdf. 

  9.  D.P. Anderson, “The Contribution of M.H.A. Newman and his Mathematicians to the Creation of the Manchester 

‘Baby,’” The British Society for the History of Mathematics Bulletin, vol. 24, no. 1, 2009, pp. 27–39. 

  10.  D.P. Anderson, “Patrick Blackett: Providing 'White Heat' to the British Computing Revolution” Communications 

of the ACM, Vol. 56 No. 12, Pages 26-28 

  11.  Actually, the process involved developing a series of successively more complex prototype machines.  

  12.  E.M. Dunstan also joined in 1954 and worked on drum storage. 

  13.  S.H. Lavington, A History of Manchester Computers, 2nd ed., British Computer Soc., 1998. 

  14.  S.H.  Lavington,  “The  Manchester  Mark  I  and  Atlas:  A  Historical  Perspective,”  Comm.  ACM,  vol.  21,  no.  1, 

1978, pp. 4–12. 

  15.  D. Morris, “Early Computers at Manchester University,” Computer Resurrection, vol. 1, no. 4, 1992. 

  16.  T. Kilburn et al., “A System Design Proposal,” IFIP Congress, vol. 2, 1968, pp. 806–811. See also R.N. Ibbett, 

“The  University of Manchester MU5 Project,”  IEEE Annals of the History of Computing, vol. 21, no. 1, 1999, 

pp. 24–33. 

  17.  Sir  Maurice  Wilkes,  interview  by  D.P.  Anderson,  Feb.  2009.  An  edited  version  of  this  conversation  appeared 

Communications of the ACM, Vol. 52 No. 9, Pages 39-42 



Document Outline

  • Tom Kilburn: A tale of five computers
  • Early Days
  • War Service
  • The Manchester Baby
  • Mark I and Mercury
  • Transistor Computers
  • Muse and Atlas
  • Department of Computer Science
  • MU5
  • Retirement
  • References and notes

Yüklə 241,17 Kb.

Dostları ilə paylaş:




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə