36-биттік PDP-6 компьютері: тарихы мен маңызы

Кіріспе

36 биттік мейнфрейм компьютері (1964–1966)

PDP 6, толық атауы – Бағдарламаланған деректер процессоры 6-шы үлгісі, 1963 жылы Digital Equipment Corporation (DEC) компаниясымен әзірленген және алғаш рет 1964 жылдың жазында жеткізілген компьютер. Бұл DEC-тің қолданыстағы 18 биттік жүйелерін 36 биттік дерек сөзін пайдалану үшін кеңейту болды, бұл сол кезде IBM мейнфреймдері сияқты ірі машиналар үшін кең таралған өлшем еді. Жүйе DEC-тің PDP 1 және PDP 4 сияқты алдыңғы машиналарындағыдай германий транзисторларына негіделген жүйелік модульдік құрылымды пайдаланып салынды. Жүйе нақты уақыт есептеуін қолдануды ескере отырып жобаланды, тек көптеген мейнфреймдерге тән пакеттік өңдеу үшін ғана емес. Бұл оны университеттерде танымал етті, ал Lisp тілін қолдауы MIT-дегі Project MAC сияқты жасанды интеллект зертханаларында оны ерекше пайдалы етті. Сонымен қатар, ол көптеген ерте үлгідегі транзисторларды қолданғандықтан күрделі, қымбат және сенімсіз болды. Олардың тек 23-і ғана сатылды, бағасы 120 000-ден 300 000 долларға дейін ауыспалы болды. PDP 6-ның ұзаққа созылған әсері – оның PDP 10-ды жасау үшін заманауи кремний транзисторларын және жаңа Flip Chip модульдік қаптамасын пайдалануы болды. Екі машинаның командалар жиынтығы дерлік бірдей. PDP 10 арзан және сенімді болды, өмірі бойы шамамен 1500 данасы сатылды.

Тарих

DEC компаниясының алғашқы өнімдері компьютерлер емес, цифрлық логиканы орындайтын «Цифрлық зертхана модульдері» деп аталатын қосылатын схемалар сериясы болды. Пайдаланушылар модульдерді нақты міндеттерді орындау үшін біріктіре алатын. DEC көп ұзамай осы модульдердің көп санынан құралған PDP 1-ді ұсынды, ол кейін «Жүйелік құрылыс блоктары» немесе «Жүйелік модульдер» деп аталды. PDP 1 18 биттік сөзді пайдаланды. 1960 жылдардың басында сөз ұзындығы көбінесе алты биттің еселігі болды, себебі сол кездегі символдар кодтары 6 биттен тұрды, сонымен қатар бұл екілік кодталған ондық сандарды қосымша таңбамен сақтауға ыңғайлы өлшем болды, бұл сол дәуірдегі IBM машиналарында кеңінен қолданылды. Ірі машиналар әдетте 36 биттік сөз ұзындығын қолданды, бірақ көптеген нұсқалары болды. PDP 1-дің 18 биттік ұзындығы оны олардан қарапайым және арзан жасауға мүмкіндік берді – құны 120 000 доллар. PDP 2 және PDP 3 ұсыныстары қабылданбады, ал DEC-тің келесі машинасы PDP 4, негізінен PDP 1-дің кіші және арзан нұсқасы болды, ол шамамен жарты бағаға сатылды. PDP 5 сол компоненттерден құралды, бірақ одан да көп үнемдеу үшін 12 биттік сөзді пайдаланды және шамамен 27 000 долларға сатылды. PDP 6 DEC-тің алғашқы «үлкен» машинасы болды. Ол 36 биттік сөздерді пайдаланды, бұл сол кездегі IBM, Honeywell және General Electric сияқты компаниялардың басқа ірі компьютерлеріне тән еді. Осы машиналардан айырмашылығы, PDP 6 «қораптан шыққан күйінде» уақытты бөлісу жүйесімен жабдықталды. Уақытты бөлісу басқа машиналар үшін де қолжетімді болды, ең танымал мысалы – Project MAC-тегі PDP 1, бірақ PDP 6 өндіруші қолдаған алғашқы осындай жүйе болды. Әлем бойынша барлығы 23 PDP 6 сатылды, бұл DEC машиналарының арасындағы ең аз көрсеткіш. Оны жасау күрделі және қымбат болды, сонымен қатар клиент орнында орнату және іске қосу қиындықтар тудырды. Сонымен қатар, сатушылар PDP 6-ны «сату қиын» машина деп тапты. Дегенмен, компания кейін PDP 6-ны табысқа жеткен өнім деп санады: Сату өте баяу болды, сондықтан DEC жүйені тоқтату және енді 36 биттік машиналар жасамайтынын жариялады. Ақыр сотында бұл шешім өзгертілді және жаңа 36 биттік жүйе жаңа Flip Chip модульдерін және тығыздық пен сенімділікті арттыру үшін әлдеқайда кіші жүйелік платаларды пайдалана отырып жасалды. Нәтижесінде 1966 жылы PDP 10 құрылды. DEC бұл машинаны PDP 6-ның жалғасы ретінде сипаттайды. PDP 6-мен бағдарламалық үйлесімділігі болғанымен, ол шамамен екі есе жылдам жұмыс істеді, уақытты бөлісу және пакеттік өңдеу мүмкіндіктеріне ие болды, сонымен қатар кеңейтімдер мен кіріс/шығыс опцияларының кең ауқымын ұсынды. Ол әлдеқайда табысты болды және ақырында 1500-ге жуық машина сатылды.

DEC's first products were not computers but a series of plug in circuits known as Digital Laboratory Modules that performed digital logic. Users could wire the modules together to perform specific tasks. DEC soon introduced the PDP 1 which was built out of large numbers of these modules, now known as System Building Blocks or System Modules. The PDP 1 used an 18 bit word. Word lengths in the early 1960s were generally some multiple of six bits, as the character codes of the era were 6 bits long and it was also a useful size for storing binary coded decimal digits with an optional sign, as commonly used on IBM machines of the era. Large machines generally used a 36 bit word length, but there were many variations. The PDP 1's 18 bit length allowed the machine to be simpler and less expensive than these, at $120000. Proposals for a PDP 2 and PDP 3 were turned down, and DEC's next machine, the PDP 4, was essentially a smaller and less expensive PDP 1 that sold for roughly half the cost. The PDP 5 was built from the same components, but used a 12 bit word for even greater savings and sold for about $27000. The PDP 6 was DEC's first "big" machine. It used 36 bit words, in common with other large computers at the time from companies like IBM, Honeywell and General Electric. Unlike those machines, the PDP 6 was supplied with a timesharing system "out of the box". Timesharing had been available for other machines, most famously the PDP 1 at Project MAC, but the PDP 6 was the first such system to be supported by the manufacturer. Worldwide, only 23 PDP 6's were sold, the smallest number of any DEC machine. It was complex and expensive to build, as well as difficult to install and get operational at the customer's site. Additionally, the sales force found the PDP 6 to be a "hard sell". Nevertheless, the company later considered the PDP 6 to be a success:

The sales were so slow that DEC eventually decided to abandon the system and announced that they would not build any more 36 bit machines. Fortunately, this decision was reversed and a new 36 bit system was designed using the new Flip Chip modules and much smaller system boards to improve density and reliability. The resulting design was released in 1966 as the PDP 10. DEC describes this machine as the successor to the PDP 6. Although it was program compatible with the PDP 6, it ran roughly twice as fast, had both timesharing and batch processing features, and offered a wide variety of expansions and input/output options. It was far more successful and eventually sold about 1,500 machines.

Сәулет

Адрестік жүйе бұрынғы DEC машиналарындағыдай 18 биттік болып қалды, 256 кворд негізгі жадына мүмкіндік берді, қазіргі уақытта шамамен 1 МБ. Жад магниттік өзектер арқылы іске асырылды; әдеттегі жүйе 32 768 сөзді қамтыды (қазіргі заманғы машиналарда 144 кБ-қа тең). 36 биттік сөзді қолдану екі 18 биттік адресті бір жад ұясында сақтауға мүмкіндік берді; бұл оны конс сақтауға ыңғайлы етті, конс – Lisp тілінде кеңінен қолданылатын құрылым, яғни PDP 6 консты бір сөзде сақтай алады және бір операцияда оқуға және жазуға болады. Нұсқаулар жиынтығының архитектурасын «бір жарым адрес» деп жіктеуге болады. Операциялық код 9 битті пайдаланып, 36 биттік сөздің ең маңызды биттерінде сақталды. Келесі төрт бит нұсқауды қолдану үшін он алты тіркелімнің қайсысын таңдау керектігін көрсетеді. Соңғы 18 бит адрес тағайындады. Осылайша, әдеттегі нұсқау мынадай болуы мүмкін: «жад орны 1234-тегі мәнді тіркелім 4-тегі мәнге қосу». Осылайша, форматта бір жарым адрес бар, жартысы – тіркелім. Бұл нұсқау сөзінде тағы бес бит қалдырды, 13-тен 17-ге дейінгі биттер. 13-ші бит адрес тікелей емес екенін көрсетті; таңдалған тіркелімге 1234 адреспен сақталған мәнді қосудың орнына, 1234-тегі мән басқа адрес ретінде қарастырылды, содан кейін сол жердегі мән пайдаланылды. Мысалы, егер 1234-тің мәні 2345 болса, онда 2345-тің мәні тіркелім 4-ке қосылады. Мұндай қолжетімділік үлгісі кең таралған, себебі ол кестелерді бір нұсқауды қолдана отырып қарап шығуға және кейін жадтағы мәнді басқа орынға бағыттауға мүмкіндік берді. Қалған төрт бит екінші тіркелімді индекс тіркелімі ретінде таңдап, ұқсас функционалдылықты ұсынды, бұл жадты негізгі жадтан гөрі тіркелімдегі мәнді өзгерту арқылы қарап шығуға мүмкіндік берді, бұл әдетте жылдамырақ. PDP 6-дағы тіркелімдер негізгі жадтың алғашқы 16 жад орнынан құралды. PDP 6 жүйелерінің көпшілігі, мүмкін болмаса барлығы да, опциялық Type 162 «Жылдам жадпен» жабдықталған, ол осы 16 жад орнын дискретті транзисторлық триггерлерден құрастырды. Бұл триггерлер негізгі жадтан төрт есе жылдам жұмыс істеді.

Addressing remained 18 bit, as in earlier DEC machines, allowing for a 256 kword main memory, about 1 MB in modern terms. Memory was implemented using magnetic cores; a typical system included 32,768 words (equivalent to 144 kB on modern machines). The use of a 36 bit word allowed two 18 bit addresses to be stored in a single memory location; this made it suited to the storage of a cons, a widely used structure in the Lisp language, meaning the PDP 6 could store a cons in a single word and read and write one in a single operation. The instruction set architecture could be categorized as "one and a half address". The opcode was stored in the most significant bits of the 36 bit word, using 9 bits. The next four bits indicate which of sixteen registers to apply the instruction to. The last 18 bits indicated an address. Thus, a typical instruction might be "add the value in memory location 1234 to the value in register 4". Thus the format contains one and a half addresses, the half being the register. This left another five bits in the instruction word, bits 13 through 17. Bit 13 indicated the address was indirect; instead of the value stored in address 1234 being added to the selected register, the value in 1234 was interpreted as another address, the value in that location used. For instance, if the value in 1234 is 2345, the resulting instruction would add the value in 2345 to register 4. This sort of access pattern was common as it allowed tables to be scanned over using a single instruction and then changing the value in memory to point to another location. The remaining four bits offered a similar functionality by selecting a second register as an index register, allowing memory to be stepped through by changing the value in the register rather than in main memory, which is generally faster. The registers in the PDP 6 were simply the first 16 memory locations of main memory. Most, if not all, PDP 6 systems were equipped with the optional Type 162 "Fast Memory", which constructed these 16 memory locations from discrete transistor flip flops. These operated four times as fast as the core memory.

Жабдық

PDP 6 салмағы шамамен , "Жылдам жад"пен бірге болды. PDP 6 6205 тақтасының арқасында жаман танымал болды, бұл үлкен (11 × 9 дюйм) тақта, онда 1 биттік арифметикалық тіркегіш (AR), жад буфері (MB) және көбейту бөліндісінің тіркегіші (MQ) орналасқан. Орталық процессор (CPU) осындай 36 тақтан құралған. Онда 88 транзистор, екі жақты басылған плата (PC etch), екі 18 және екі 22 қосқыш (модульдің әр жағында екі-екіден) болды. Мұндай көптеген қосқыштардың болуына байланысты, осы модульді ауыстыру қиын шаруа еді, ал механикалық байланыстар бір ақауды жою келесісіне себеп болуы мүмкін. Сондай-ақ, PDP 6-ны өшіруден қорқу болды, себебі мұндай жағдайда кем дегенде бір 6205 тақтасы бұзылуы әдеттегі жағдай еді. 6205 тақтасымен алынған тәжірибе PDP 10-ның KA10 және KI10 алғашқы үлгілерін жасаушыларды тек кішкентай тақталарды пайдалануға итермеледі. Үлкен тақталар KL10 үлгісінде ғана қайта қолданылды.

Операциялық жүйе

PDP 6 уақыт бөлісуді екі жұмыс режимін ("Executive" және "User", соңғысында кіріс/шығыс (I/O) және басқаларына қол жеткізу шектеулі) таңдау арқылы қолдады, сондай-ақ пайдаланушының адрестік кеңістігін негізгі жадтың белгілі бір бөлімімен шектеуге мүмкіндік беретін бір көшіру/қорғау тіркегішін пайдаланды (PDP 10-да бөлісілетін "жоғары сегменттер" үшін екінші көшіру/қорғау тіркегішін қосты). Машинада қолданылған негізгі операциялық жүйе кейіннен TOPS 10 аталған жүйенің алғашқы нұсқасы болды, ал бірнеше ұйымдар жүйенің бастапқы код түрінде қолжетімді нұсқаларын жасады. MIT-тің үйлесімсіз уақыт бөлісу жүйесі (ITS) операциялық жүйесі де PDP 6-да басталды. PDP 6 дискісіз де уақыт бөлісуге мүмкіндік бергенімен, оны төрт екіұшты DECtape дискісімен жабдықтау "бір мезгілде 4-6 пайдаланушыны тиімді қолдауға мүмкіндік берді". Ал бір дискілік жүйе "нақты уақыт бөлісуді қамтамасыз етіп, 20-30 пайдаланушыны оңай басқара алды".

Мұражай

Стенфордтың PDP 6 машинасы 1984 жылы DECUS көрмесінде көрсетілді. Көрмеден кейін машина DEC қоймасына ауыстырылды. 1984 жылы DEC құрамына кірмеген Компьютер мұражайына осы машинаның берілгені туралы ешқандай жазба жоқ. 1990 жылдардың соңында Compaq компаниясы DEC ішкі архивтерінің мазмұнын Компьютер тарихы мұражайына (The Computer Museum History Center) сыйға берді. Стенфорд PDP 6 машинасынан алынған жылдам жад шкафы осы сыйлықтың бір бөлігі болды. Бостон компьютер мұражайының сувенирлік дүкенінде сатылған модульдердің Стенфорд PDP 6 машинасынан екеніне дәлел жоқ, сондай-ақ мұражайдың бұл машинаға ие болғанына да ешқандай дәлел табылған жоқ.