โอไรออน (Orion) เป็น คอมพิวเตอร์เมนเฟรมระดับกลาง ที่บริษัท เฟอร์รานติ (Ferranti)เปิดตัวในปี 1959 และติดตั้งใช้งานครั้งแรกในปี 1961 เฟอร์รานติวางตำแหน่งโอไรออนให้เป็นผลิตภัณฑ์หลักในช่วงต้นทศวรรษ 1960 โดยเสริมกับระบบระดับสูงอย่างแอตลาส (Atlas)และระบบขนาดเล็กกว่าอย่างซิริอุส (Sirius)และอาร์กัส (Argus ) โอไรออนใช้พื้นฐานจากวงจรตรรกะแบบใหม่ที่เรียกว่า "นิวรอน" (Neuron) และมีระบบ มัลติทาสกิ้งในตัว ซึ่งเป็นหนึ่งในเครื่องคอมพิวเตอร์เชิงพาณิชย์รุ่นแรกๆ ที่ทำเช่นนั้น (โดย มี KDF9เป็นเครื่องรุ่นเดียวกัน)

ประสิทธิภาพของระบบต่ำกว่าที่คาดไว้มาก และ Orion กลายเป็นความล้มเหลวทางธุรกิจ โดยขายได้เพียงประมาณสิบเอ็ดเครื่องเท่านั้น โครงการ Orion 2ถูกเริ่มต้นขึ้นอย่างรวดเร็วเพื่อแก้ไขปัญหา และขายได้ห้าเครื่อง ความล้มเหลวนี้เป็นจุดสูงสุดของความสูญเสียครั้งใหญ่สำหรับห้องปฏิบัติการในแมนเชสเตอร์ และด้วยเหตุนี้ ผู้บริหารของ Ferranti จึงเบื่อหน่ายตลาดคอมพิวเตอร์ทั้งหมด แผนกนี้ถูกขายให้กับInternational Computers and Tabulators (ICT) ซึ่งเลือกใช้Ferranti-Packard 6000 จากแคนาดา เป็นผลิตภัณฑ์ระดับกลาง ทำให้การขาย Orion 2 สิ้นสุดลงในที่สุด

ในช่วงทศวรรษ 1950 ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่มีราคาแพงและค่อนข้างเปราะบาง^{[ 1 ]}แม้ว่าจะมีข้อดีสำหรับนักออกแบบคอมพิวเตอร์ เช่น ความต้องการพลังงานที่ต่ำกว่าและบรรจุภัณฑ์ทางกายภาพที่เล็กกว่า แต่หลอดสุญญากาศยังคงเป็นอุปกรณ์ตรรกะหลักจนถึงต้นทศวรรษ 1960 อย่างไรก็ตาม ก็มีการทดลองกับอุปกรณ์สวิตช์ โซลิดสเตท อื่นๆ มากมาย

ระบบหนึ่งดังกล่าวคือเครื่องขยายสัญญาณแม่เหล็กคล้ายกับหน่วยความจำแกนแม่เหล็กหรือ "แกน" เครื่องขยายสัญญาณแม่เหล็กใช้วงแหวน ขนาดเล็ก ของเฟอร์ไรต์เป็นองค์ประกอบสวิตช์ เมื่อกระแสไหลผ่านแกน จะเกิดสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำขึ้น ซึ่งจะถึงค่าสูงสุดตามจุดอิ่มตัวของวัสดุที่ใช้ สนามนี้จะเหนี่ยวนำกระแสในวงจรการอ่านแยกต่างหาก ทำให้เกิดเอาต์พุตที่ขยายแล้วซึ่งมีกระแสที่ทราบค่า ต่างจากตรรกะดิจิทัลที่ใช้หลอดหรือทรานซิสเตอร์ ซึ่งใช้แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดไว้เพื่อแสดงค่า เครื่องขยายสัญญาณแม่เหล็กใช้ค่ากระแสที่กำหนดไว้เป็นค่าตรรกะ^{[ 1 ]}

ข้อดีอย่างหนึ่งของแอมพลิฟายเออร์แม่เหล็กคือมันเปิดตรงกลางและสามารถร้อยสายอินพุตหลายเส้นผ่านได้ ทำให้ง่ายต่อการสร้างวงจรตรรกะ "OR" โดยการร้อยสายอินพุตทั้งหมดที่ต้องนำมา OR เข้าด้วยกันผ่านแกนเดียว วิธีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในวงจร "เลือกสองในสามที่ดีที่สุด" ที่ใช้ในตัวบวกเลขฐานสอง^{[ 1 ]}ซึ่งสามารถลดจำนวนส่วนประกอบของALUได้อย่างมาก วิธีนี้เรียกว่า "ตรรกะกล่องลงคะแนน" เนื่องจากวิธีที่อินพุต "ลงคะแนน" บนเอาต์พุต อีกวิธีหนึ่งในการใช้คุณสมบัตินี้คือการใช้แกนเดียวกันสำหรับงานที่แตกต่างกันในช่วงเวลาต่างๆ ของรอบการทำงานของเครื่อง เช่น โหลดหน่วยความจำในช่วงหนึ่งแล้วใช้เป็นส่วนหนึ่งของตัวบวกในอีกช่วงหนึ่ง แต่ละแกนสามารถใช้สำหรับงานได้มากเท่าที่มีพื้นที่สำหรับเดินสายผ่านตรงกลาง

ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 มีการนำเทคนิคใหม่มาใช้ในการผลิตทรานซิสเตอร์ ซึ่งส่งผลให้ราคาลดลงอย่างรวดเร็วในขณะที่ความน่าเชื่อถือเพิ่มสูงขึ้น ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 ความพยายามส่วนใหญ่ในการพัฒนาเครื่องขยายเสียงแม่เหล็กถูกยกเลิกไป มีเครื่องจักรเพียงไม่กี่เครื่องที่ใช้วงจรดังกล่าวออกสู่ตลาด ตัวอย่างที่รู้จักกันดีที่สุดคือUNIVAC Solid State (1959) ซึ่งส่วนใหญ่เป็นแม่เหล็ก ^{[ 2 ]}และEnglish Electric KDF9 (1964) ซึ่งส่วนใหญ่เป็นทรานซิสเตอร์ ^{[ 3 ]}

แผนกคอมพิวเตอร์ Ferranti ในWest Gortonเมืองแมนเชสเตอร์เดิมทีจัดตั้งขึ้นเพื่อเป็นพันธมิตรทางอุตสาหกรรมของห้องปฏิบัติการวิจัยคอมพิวเตอร์บุกเบิกของมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ โดยทำการค้า Manchester Mark 1และการออกแบบต่อยอดอีกหลายแบบ ในช่วงทศวรรษ 1950 ภายใต้การกำกับดูแลของ Brian Pollard ห้องปฏิบัติการ Gorton ยังทำการวิจัยเกี่ยวกับเครื่องขยายสัญญาณแม่เหล็กด้วย เช่นเดียวกับทีมส่วนใหญ่ พวกเขาตัดสินใจเลิกใช้เมื่อทรานซิสเตอร์พัฒนาขึ้น^{[ 1 ]}

เคน จอห์นสัน หนึ่งในสมาชิกของห้องปฏิบัติการ ได้เสนอตรรกะแบบใหม่ที่ใช้ทรานซิสเตอร์ซึ่งปฏิบัติตามหลักการเดียวกันกับเครื่องขยายสัญญาณแม่เหล็ก กล่าวคือ ตรรกะไบนารีนั้นขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้าที่ทราบแทนที่จะเป็นแรงดันไฟฟ้า^{[ 1 ]}เช่นเดียวกับเครื่องขยายสัญญาณแม่เหล็ก การออกแบบ "นิวรอน" ของจอห์นสันสามารถใช้ควบคุมอินพุตที่แตกต่างกันได้หลายแบบ ยิ่งไปกว่านั้น ระบบมักต้องการเพียงทรานซิสเตอร์หนึ่งตัวต่อองค์ประกอบตรรกะ ในขณะที่ตรรกะแบบใช้แรงดันไฟฟ้าทั่วไปจะต้องใช้สองตัวขึ้นไป^{[ 1 ]}แม้ว่าราคาของทรานซิสเตอร์จะลดลง แต่ก็ยังคงมีราคาแพง ดังนั้นเครื่องจักรที่ใช้นิวรอนอาจให้ประสิทธิภาพที่คล้ายคลึงกันในราคาที่ต่ำกว่าเครื่องจักรที่ใช้ตรรกะทรานซิสเตอร์แบบดั้งเดิมมาก

ทีมงานตัดสินใจทดสอบการออกแบบ Neuron โดยการสร้างเครื่องขนาดเล็กที่เรียกว่า "Newt" ^{[ 4 ]}ซึ่งย่อมาจาก "Neuron test" เครื่องนี้ประสบความสำเร็จมากจนห้องปฏิบัติการตัดสินใจขยายแท่นทดสอบให้เป็นคอมพิวเตอร์ที่สมบูรณ์ ผลลัพธ์ที่ได้คือSiriusซึ่งประกาศเมื่อวันที่ 19 พฤษภาคม พ.ศ. 2502 โดยอ้างว่าเป็นคอมพิวเตอร์ที่เล็กที่สุดและมีราคาประหยัดที่สุดในตลาดยุโรป^{[ 5 ]}ตามมาด้วยยอดขายหลายเครื่อง

ด้วยความสำเร็จของ Sirius ทีมงานจึงหันมาสนใจการออกแบบที่ใหญ่ขึ้นมาก เนื่องจากต้นทุนหลายอย่างของระบบคอมพิวเตอร์ที่สมบูรณ์นั้นเป็นต้นทุนคงที่ เช่น แหล่งจ่ายไฟ เครื่องพิมพ์ ฯลฯ คอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อนกว่าซึ่งมีวงจรภายในมากกว่าจะมีต้นทุนส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับวงจรเหล่านั้น ด้วยเหตุนี้ เครื่องจักรขนาดใหญ่ที่ทำจาก Neuron จึงมีข้อได้เปรียบด้านราคามากกว่าเครื่องจักรที่ใช้ทรานซิสเตอร์ Pollard ตัดสินใจว่าเครื่องจักรดังกล่าวจะเป็นคู่แข่งที่แข็งแกร่งของAtlas ระดับไฮเอนด์ และจะเป็นพื้นฐานสำหรับการขายของ Ferranti ในอีกห้าปีข้างหน้า

เพื่อหาลูกค้ากลุ่มแรก Ferranti จึงเซ็นสัญญากับPrudential Assuranceโดยให้คำมั่นว่าจะส่งมอบเครื่องในปี 1960 อย่างไรก็ตาม แผนการเหล่านี้กลับผิดพลาดอย่างรวดเร็ว Neuron พิสูจน์แล้วว่าไม่สามารถปรับให้เข้ากับขนาดทางกายภาพที่ใหญ่ขึ้นของ Orion ได้ การรักษาระดับกระแสไฟฟ้าให้คงที่ตลอดการเดินสายไฟที่ยาวขึ้นนั้นทำได้ยากมาก และความพยายามที่จะแก้ไขปัญหาส่งผลให้เกิดความล่าช้าเป็นเวลานาน^{[ 1 ]}ในที่สุด Orion เครื่องแรกก็ถูกส่งมอบ แต่ล่าช้าไปกว่าหนึ่งปี และต้นทุนต่อหน่วยสูงกว่าที่คาดไว้ ทำให้ยอดขายถูกจำกัด ระหว่างปี 1962 ถึง 1964 แผนกคอมพิวเตอร์ขาดทุน 7.5 ล้านดอลลาร์ ส่วนใหญ่เป็นผลมาจาก Orion ^{[ 6 ]}

ในระหว่างการพัฒนา Orion ปรากฏว่ามีความเป็นไปได้จริงที่ระบบใหม่นี้อาจใช้งานไม่ได้เลย วิศวกรในแผนกอื่นๆ ของ Ferranti โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ Lily Hill House เดิมในBracknellเริ่มแสดงความกังวลมากขึ้นเรื่อยๆ เกี่ยวกับความพยายามนี้^{[ 4 ]}สมาชิกหลายคนจาก Bracknell เข้าหา Gordon Scarrott และพยายามโน้มน้าวให้เขาเชื่อว่า Orion ควรได้รับการพัฒนาโดยใช้การออกแบบทรานซิสเตอร์แบบดั้งเดิม พวกเขาแนะนำให้ใช้วงจร "Griblons" ที่พัฒนาโดย Maurice Gribble ที่ โรงงาน Wythenshawe ของ Ferranti ซึ่งพวกเขาเคยใช้ในการสร้าง คอมพิวเตอร์ ArgusสำหรับระบบขีปนาวุธBristol Bloodhound ได้สำเร็จ ^{[ 7 ]}ความพยายามของพวกเขาไม่สำเร็จ พวกเขาจึงหันไปหา Pollard เพื่อคัดค้าน Scarrott ซึ่งนำไปสู่การแลกเปลี่ยนที่ขัดแย้งกันมากขึ้นเรื่อยๆ หลังจากความพยายามครั้งสุดท้ายในวันที่ 5 พฤศจิกายน 1958 พวกเขาตัดสินใจไปหาSebastian de Ferranti โดยตรง แต่ความพยายามนี้ก็ล้มเหลวเช่นกัน

ประมาณหนึ่งเดือนต่อมา พอลลาร์ดลาออก และตำแหน่งของเขาก็ถูกแทนที่โดยปีเตอร์ ฮอลล์ ต่อมาบราวน์โฮลทซ์แสดงความไม่พอใจที่พวกเขาไม่ได้เขียนจดหมายถึงเขาโดยตรง และเรื่องนี้ก็ค้างคาอยู่หลายปี ในขณะที่โครงการโอไรออนยังคงประสบกับความล่าช้าอย่างต่อเนื่อง ในเดือนกันยายน ปี 1961 บริษัทพรูเดนเชียลขู่ว่าจะยกเลิกคำสั่งซื้อ และโดยบังเอิญ ในขณะนั้นเอง บราวน์โฮลทซ์ได้ส่งโทรเลขถึงฮอลล์เพื่อแสดงความกังวลอย่างต่อเนื่องของเขา ฮอลล์จึงเชิญบราวน์โฮลทซ์ไปพูดคุยเกี่ยวกับแนวคิดของเขาในทันที และอีกไม่กี่วันต่อมา ทีมงานที่แบร็กเนลล์ก็เริ่มทำงานอย่างเต็มที่ในสิ่งที่ต่อมาจะกลายเป็นโอไรออน 2

ภายในสิ้นเดือนตุลาคม การออกแบบพื้นฐานเสร็จสมบูรณ์ และทีมงานเริ่มมองหาการออกแบบตรรกะทรานซิสเตอร์เพื่อนำไปใช้งาน แม้ว่า Braunholtz จะแนะนำให้ใช้ Griblons แต่กลุ่ม Bracknell ก็ได้เชิญทีมวิศวกรจากFerranti Canadaมาหารือเกี่ยวกับความสำเร็จล่าสุดของพวกเขาในการออกแบบ "Gemini" ซึ่งใช้ใน ระบบ ReserveVec ของพวกเขา ในวันที่ 2 พฤศจิกายน ทีม Bracknell ตัดสินใจนำวงจร Gemini มาใช้กับ Orion 2 ^{[ 8 ] [ 9 ]}

ชิ้นส่วนต่างๆ ถูกส่งมาจากแผนกต่างๆ ของ Ferranti ตลอดปีถัดมา และเครื่องจักรดังกล่าวได้รับการเปิดใช้งานอย่างเป็นทางการโดย Peter Hunt ในวันที่ 7 มกราคม พ.ศ. 2506 ^{[ 8 ]}เครื่อง Orion 2 เครื่องแรกถูกส่งมอบให้กับPrudentialในวันที่ 1 ธันวาคม พ.ศ. 2507 โดยทำงานด้วยความเร็วประมาณห้าเท่าของ Orion 1 Prudential ซื้อเครื่องที่สองสำหรับการประมวลผลกรมธรรม์สาขาอุตสาหกรรม ระบบอีกเครื่องหนึ่งถูกขายให้กับ South African Mutual Life Assurance Society ในเคปทาวน์ ซึ่งใช้สำหรับการอัปเดตกรมธรรม์ประกันภัย เครื่องที่สี่ถูกขายให้กับ Beecham Group เพื่ออัปเกรดระบบ Orion 1 ของพวกเขา^{[ 10 ]}ต้นแบบดั้งเดิมถูกเก็บไว้โดย ICT และใช้สำหรับการพัฒนาซอฟต์แวร์โดยทีม Nebula Compiler

อย่างไรก็ตาม ณ จุดนี้ Ferranti กำลังดำเนินการขายแผนกคอมพิวเตอร์ธุรกิจทั้งหมดให้กับ ICT อยู่แล้ว ในขั้นตอนการตรวจสอบสถานะ ICT ได้ศึกษาทั้ง Orion 2 และ FP-6000 วิศวกรของ Ferranti เองสรุปว่า "มีบางแง่มุมของระบบที่เราไม่ชอบ อย่างไรก็ตาม หากเราเริ่มออกแบบเครื่องในราคา/ประสิทธิภาพเดียวกันกับ FP6000 ในตอนนี้ เราจะมีระบบภายใน 18 เดือน ซึ่งจะไม่ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ – หรืออาจจะไม่ดีขึ้นเลย – กว่า FP6000" ^{[ 11 ]} ICT เลือกที่จะดำเนินการต่อกับ FP-6000 โดยมีการปรับเปลี่ยนเล็กน้อย และใช้เป็นพื้นฐานสำหรับซีรี่ส์ ICT 1900 ของพวกเขา ตลอดช่วงทศวรรษ 1960 ^{[ 12 ]}สัญญาที่มีอยู่สำหรับ Orion 2 เสร็จสมบูรณ์ และการขายก็สิ้นสุดลง

แม้ว่า Orion และ Orion 2 จะมีความแตกต่างกันอย่างมากในส่วนประกอบภายใน แต่ส่วนต่อประสานการเขียนโปรแกรมและอุปกรณ์ต่อพ่วงภายนอกนั้นแทบจะเหมือนกันทุกประการ

เครื่อง Orion พื้นฐานประกอบด้วยหน่วยความจำหลักแบบช้า 12 ไมโครวินาที จำนวน 4,096 คำขนาด 48 บิตซึ่งสามารถขยายได้ถึง 16,384 คำ^{[ 10 ]}แต่ละคำสามารถจัดเรียงเป็นอักขระ 6 บิต 8 ตัวเลขฐาน สอง 48 บิต 1 ตัว หรือเลขทศนิยม 1 ตัว ที่มีแมนทิสซา 40 บิต และเลขชี้กำลัง 8 บิต ระบบนี้มีฟังก์ชันในตัวสำหรับการทำงานกับเงินปอนด์สเตอร์ลิงก่อนการแปลงเป็นทศนิยม^{[ 13 ]}หน่วยความจำหลักได้รับการสนับสนุนโดยดรัมแม่เหล็ก หนึ่งหรือสองตัว โดยแต่ละตัวมีขนาด 16,000 คำ^{[ 14 ]}อินพุต/เอาต์พุตแบบออฟไลน์ต่างๆ ได้แก่ดิสก์แม่เหล็กไดรฟ์เทปบัตรเจาะรูเทปเจาะรูและเครื่องพิมพ์

ชุดคำสั่งส่วนใหญ่ของ Orion ใช้รูปแบบสามแอดเดรส โดยมีตัวสะสม 48 บิตจำนวน 64 ตัว แต่ละโปรแกรมมีชุดตัวสะสมส่วนตัวของตัวเอง ซึ่งเป็นรีจิสเตอร์ 64 ตัวแรกของพื้นที่แอดเดรสซึ่งเป็นส่วนย่อยที่สงวนไว้ต่อเนื่องกันของหน่วยความจำทางกายภาพ กำหนดโดยเนื้อหาของรีจิสเตอร์การย้ายตำแหน่ง "datum" แอดเดรสของตัวถูกดำเนินการจะสัมพันธ์กับ datum และสามารถแก้ไขได้โดยตัวสะสมตัวใดตัวหนึ่งสำหรับการจัดทำดัชนีอาร์เรย์และงานที่คล้ายกัน คำสั่งพื้นฐานแบบสามแอดเดรสใช้เวลาอย่างน้อย 64 ไมโครวินาที คำสั่งแบบสองแอดเดรสใช้เวลา 48 ไมโครวินาที และการแก้ไขดัชนีใดๆ บนแอดเดรสจะเพิ่ม 16 ไมโครวินาทีต่อแอดเดรสที่แก้ไข การคูณใช้เวลาตั้งแต่ 156 ถึง 172 ไมโครวินาที และการหารใช้เวลาตั้งแต่ 564 ถึง 1,112 ไมโครวินาที แม้ว่าเวลาเฉลี่ยจะอยู่ที่ 574 ไมโครวินาที^{[ 14 ]} Orion 2 ซึ่งมีคลังเก็บข้อมูลหลักที่มีรอบเวลาสั้นกว่ามาก จึงเร็วกว่าอย่างเห็นได้ชัด

คุณสมบัติสำคัญของระบบ Orion คือการรองรับการแบ่งเวลาใช้งาน (time-sharing ) ในตัว ซึ่งได้รับการสนับสนุนโดยชุดของ การขัดจังหวะ อินพุต/เอาต์พุต (I/O) หรือที่พวกเขาเรียกว่า "การล็อกเอาต์" ระบบจะสลับโปรแกรมโดยอัตโนมัติในช่วงเวลาที่รอให้การดำเนินการ I/O เสร็จสิ้น Orion ยังรองรับหน่วยความจำที่ได้รับการป้องกันในรูปแบบของ "การจอง" ที่จัดเตรียมไว้ล่วงหน้า การเริ่มต้นและหยุดโปรแกรม ตลอดจนการเลือกโปรแกรมใหม่ที่จะทำงานเมื่อโปรแกรมหนึ่งเสร็จสิ้น เป็นหน้าที่ของ "โปรแกรมจัดระเบียบ" ^{[ 15 ]} Orion เป็นหนึ่งในเครื่องจักรรุ่นแรกๆ ที่รองรับการแบ่งเวลาใช้งานโดยตรงในฮาร์ดแวร์ แม้ว่าจะมีความสนใจอย่างมากในอุตสาหกรรม ระบบแบ่งเวลาใช้งานอื่นๆ ในยุคเดียวกัน ได้แก่LEO IIIในปี 1961, PLATOในช่วงต้นปี 1961, CTSSในช่วงปลายปีนั้น และEnglish Electric KDF9และ FP-6000 ในปี 1964

นอกจากนี้ Orion ยังโดดเด่นในเรื่องการใช้ภาษาธุรกิจระดับสูงของตัวเองที่เรียกว่าNEBULA Nebula ถูกสร้างขึ้นเนื่องจาก Ferranti มองว่า มาตรฐาน COBOLในปี 1960 นั้นไม่มีประสิทธิภาพเพียงพอสำหรับเครื่องของพวกเขา โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจาก COBOL ถูกพัฒนาขึ้นในบริบทของการประมวลผลแบบกลุ่ม ที่เน้นอักขระและ เลขฐานสิบ ในขณะที่ Orion เป็นระบบมัลติโปรแกรมมิ่งที่เน้นคำและเลขฐานสอง NEBULA ได้ปรับใช้แนวคิดพื้นฐานหลายอย่างของ COBOL พร้อมทั้งเพิ่มแนวคิดใหม่ๆ ของตนเองเข้าไป^{[ 16 ]}ต่อมา NEBULA ก็ถูกพอร์ตไปยัง Atlas ด้วยเช่นกัน