Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
"Вакс" перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см Vax (значения) .

VAX
Dec-vax-logo.png
ДизайнерКорпорация цифрового оборудования
Биты32-битный
Введено1977 ; 44 года назад ( 1977 )
ДизайнCISC
ТипРегистр-Регистр
Регистр-
Память-Память
КодированиеПеременная (от 1 до 56 байт)
РазветвлениеКод состояния
Порядок байтовМаленький
Размер страницы512 байт
РасширенияРежим совместимости с PDP-11, векторные расширения VAX, [1] расширения VAX VM
ОткрытьНет
Регистры
Общее назначение16 × 32 бит
Плавающая точканет, использует георадар
Вектор16 × 4096 бит (512 байт)

VAX - это архитектура набора команд CISC (ISA) и линейка суперминикомпьютеров и рабочих станций, разработанная Digital Equipment Corporation (DEC) в середине 1970-х годов. VAX-11/780 , введенный 25 октября 1977, был первым из целого ряда популярных и влиятельных компьютеров , реализующих VAX ISA. Были введены более 100 моделей в течение всего срока службы конструкции, [ править ] с последними членами , прибывающих в начале 1990 - х годов. На смену VAX пришла DEC Alpha , которая включала в себя несколько функций машин VAX, чтобы упростить перенос с VAX.

VAX был разработан как преемник 16-битного PDP-11 , одного из самых успешных миникомпьютеров в истории, было продано около 600 000 экземпляров. Система была разработана для обеспечения обратной совместимости с PDP-11 при расширении памяти до полной 32-разрядной реализации и добавлении виртуальной памяти, выгружаемой по запросу . Название VAX относится к его концепции « расширения виртуального адреса », которая позволяла программам использовать эту новую доступную память, оставаясь при этом совместимыми с неизмененным кодом PDP-11. Название «VAX-11», использовавшееся на ранних моделях, было выбрано, чтобы подчеркнуть эту возможность.

Более поздние модели в этой серии отказались от маркировки -11, поскольку совместимость PDP-11 больше не была серьезной проблемой. Линия расширилась до высокопроизводительных машин, таких как VAX 9000, а также до систем масштаба рабочих станций, таких как серия VAXstation . Семейство VAX в конечном итоге состояло из десяти различных дизайнов и в общей сложности более 100 отдельных моделей. Все они были совместимы друг с другом и обычно работали с хорошо зарекомендовавшей себя операционной системой VAX / VMS .

VAX был воспринят как квинтэссенция CISC ISA с его очень большим количеством режимов адресации и машинных инструкций, удобных для программирования на ассемблере , высоко ортогональной архитектурой и инструкциями для сложных операций, таких как вставка или удаление очереди , форматирование чисел и полиномиальное оценка. [2] Это исторически одна из наиболее изученных и комментируемых ISA в компьютерной истории. [3]

Имя [ редактировать ]

VAX-11/780

Название «VAX» возникло как аббревиатура от Virtual Address eXtension , потому что VAX рассматривался как 32-битное расширение более старого 16-битного PDP-11 и потому что (после Prime Computer ) он был одним из первых пользователей виртуальной памяти. для управления этим большим адресным пространством.

Ранние версии процессора VAX реализуют «режим совместимости», который имитирует многие инструкции PDP-11, давая ему 11 в VAX-11, чтобы подчеркнуть эту совместимость. Более поздние версии выгружали режим совместимости и некоторые из менее используемых инструкций CISC для эмуляции в программном обеспечении операционной системы.

Набор инструкций [ править ]

Набор команд VAX был разработан, чтобы быть мощным и ортогональным . [4] Когда он был представлен, многие программы были написаны на языке ассемблера, поэтому наличие «удобного для программиста» набора инструкций было важным. [5] [6] Со временем, когда все больше программ было написано на языке более высокого уровня, набор инструкций стал менее заметным, и единственные, кого это сильно беспокоило, были составители компиляторов.

Одним из необычных аспектов набора команд VAX является наличие масок регистров [7] в начале каждой подпрограммы. [4] Это произвольные битовые комбинации, которые определяют, когда управление передается подпрограмме, какие регистры должны быть сохранены. Поскольку маски регистров представляют собой форму данных, встроенных в исполняемый код, они могут затруднить линейный анализ машинного кода. Это может усложнить методы оптимизации, применяемые к машинному коду. [8]

Операционные системы [ править ]

«Родной» операционной системой VAX является VAX / VMS компании Digital (переименованная в OpenVMS в 1991 или начале 1992 года, когда она была перенесена на Alpha , модифицирована для соответствия стандартам POSIX и « отмечена » консорциумом X / Open как совместимая с XPG4 ) . [9]

Архитектура VAX и операционная система OpenVMS были «спроектированы одновременно», чтобы максимально использовать друг друга, как и первоначальная реализация возможности VAXcluster . Другие операционные системы VAX включают различные выпуски BSD UNIX до 4.3BSD , Ultrix -32, VAXELN и Xinu . Совсем недавно NetBSD [10] и OpenBSD [11] поддерживали различные модели VAX, и была проделана некоторая работа по переносу Linux на архитектуру VAX. [12] OpenBSD прекратил поддержку архитектуры в сентябре 2016 года. [13]

История [ править ]

VAX 8350, вид спереди со снятой крышкой

Первой проданной моделью VAX была VAX-11/780 , которая была представлена ​​25 октября 1977 года на ежегодном собрании акционеров Digital Equipment Corporation. [14] Билл Стрекер, докторант Гордона Белла в Университете Карнеги-Меллона , отвечал за архитектуру. [15] Впоследствии было создано множество различных моделей с разной ценой, уровнем производительности и мощности. VAX superminicomputers были очень популярны в начале 1980 - х годов.

Некоторое время VAX-11/780 использовался в качестве стандарта в тестах CPU . Первоначально он был описан как машина с одной MIPS , потому что ее производительность была эквивалентна IBM System / 360, которая работала на одной MIPS, а реализации System / 360 ранее были стандартами производительности де-факто. Фактическое количество инструкций, выполненных за 1 секунду, составило около 500 000, что привело к жалобам на маркетинговое преувеличение. Результатом стало определение «VAX MIPS», скорость VAX-11/780; компьютер, работающий на скорости 27 VAX MIPS, будет запускать ту же программу примерно в 27 раз быстрее, чем VAX-11/780.

В цифровом сообществе термин VUP ( VAX Unit of Performance ) был более распространенным термином, потому что MIPS не очень хорошо сравниваются между разными архитектурами. Связанный термин кластерные VUP неформально использовался для описания совокупной производительности VAXcluster . (Производительность VAX-11/780 по-прежнему служит базовым показателем в BRL-CAD Benchmark, пакете анализа производительности, включенном в дистрибутив программного обеспечения для твердотельного моделирования BRL-CAD.) VAX-11/780 включал в себя вспомогательный стенд. в одиночку БСИ-11компьютер, который выполнял функции загрузки микрокода, загрузки и диагностики для родительского компьютера. Это было исключено из последующих моделей VAX. Таким образом, предприимчивые пользователи VAX-11/780 могли запускать три разные операционные системы Digital Equipment Corporation: VMS на процессоре VAX (с жестких дисков) и либо RSX-11S, либо RT-11 на LSI-11 (с одиночной дисковод гибких дисков).

VAX претерпел множество различных реализаций. Первоначальный VAX 11/780 был реализован в TTL и заполнял шкаф размером четыре на пять футов [16] одним процессором . Реализации ЦП, которые состояли из нескольких вентильных матриц ECL или микросхем макроячейки, включали супермини VAX 8600 и 8800 и, наконец, машины класса мэйнфреймов VAX 9000 . Реализации ЦП, которые состояли из нескольких специализированных микросхем MOSFET, включали машины классов 8100 и 8200. Младшие машины VAX 11-730 и 725 были построены с использованием компонентов битового среза AMD Am2901 для ALU.

MicroVAX I представляет собой важный переход в семье VAX. На момент разработки еще не было возможности реализовать полную архитектуру VAX в виде одного чипа VLSI (или даже нескольких чипов VLSI, как это было позже сделано с процессором V-11 VAX 8200/8300). Вместо этого MicroVAX I была первой реализацией VAX, которая переместила некоторые из более сложных инструкций VAX (например, упакованные десятичные числа и связанные коды операций) в программное обеспечение для эмуляции. Это разделение существенно уменьшило количество необходимого микрокода и было названо архитектурой «MicroVAX». В MicroVAX I ALU и регистры были реализованы как единый вентильный массив.чип, в то время как остальная часть управления машиной была обычной логикой.

Полная реализация архитектуры MicroVAX на базе СБИС ( микропроцессора ) появилась с ЦП MicroVAX II 78032 (или DC333) и FPU 78132 (DC335). 78032 был первым микропроцессором со встроенным блоком управления памятью [17] MicroVAX II был основан на одной четырехъядерной процессорной плате, на которой размещались процессорные микросхемы и выполнялись операционные системы MicroVMS или Ultrix -32 . Машина имела 1 МБ встроенной памяти и интерфейс шины Q22 с DMA- передачей. На смену MicroVAX II пришли многие другие модели MicroVAX с значительно улучшенной производительностью и памятью.

Далее последовали процессоры VLSI VAX в виде реализаций V-11, CVAX , CVAX SOC («System On Chip», однокристальный CVAX), Rigel , Mariah и NVAX . Микропроцессоры VAX расширили архитектуру до недорогих рабочих станций, а позже также вытеснили высококачественные модели VAX. Такой широкий спектр платформ (от мэйнфрейма до рабочей станции), использующих одну архитектуру, был уникальным в компьютерной индустрии того времени. На кристалле микропроцессора CVAX была выгравирована всякая графика. Фраза CVAX ... когда вы достаточно заботитесь о том, чтобы украсть самое лучшее, была выгравирована на ломаном русском языке как игра на слогане Hallmark Cards , предназначенном как послание советскиминженеры , которые были известны , чтобы быть как красть компьютеры DEC для военных применений и обратный инжиниринг их дизайн чипа. [18] [19]

В предложениях DEC архитектура VAX была в конечном итоге заменена технологией RISC . В 1989 году DEC представила ряд рабочих станций и серверов, на которых работали Ultrix , DECstation и DECsystem соответственно, на основе процессоров, реализующих архитектуру MIPS . В 1992 году DEC представила свою собственную архитектуру набора команд RISC, Alpha AXP (позже переименованную в Alpha), и свой собственный микропроцессор на базе Alpha, DECchip 21064 , высокопроизводительный 64-разрядный дизайн, способный запускать OpenVMS.

В августе 2000 года Compaq объявила, что оставшиеся модели VAX будут сняты с производства к концу года. [20] К 2005 году производство компьютеров VAX было прекращено, но старые системы по-прежнему широко используются. [21]

Эмуляторы Stromasys CHARON-VAX и SIMH на базе программного обеспечения VAX остаются доступными, и теперь VMS управляется VMS Software Incorporated, хотя они предлагают только OpenVMS для систем Alpha и серверов HPE Integrity с поддержкой x86-64 и не предлагают ее. для VAX.

Архитектура процессора [ править ]

MicroVAX 3600 (слева) с принтером (справа)
Регистры DEC VAX
3 1. . .2 3. . .1 51 41 31 21 11 00 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0(битовая позиция)
Общие регистры
R0Регистрация 0
R1Регистр 1
R2Регистр 2
R3Регистр 3
R4Регистр 4
R5Регистр 5
R6Регистр 6
R7Регистр 7
R8Регистр 8
R9Регистр 9
R10Регистр 10
R11Регистр 11
R12 / APРегистр 12 / указатель аргумента
R13 / FPРегистр 13 / Указатель кадра
R14 / SPРегистр 14 / указатель стека
R15 / ПКРегистр 15 / Программный счетчик
Флаги состояния
NZVCРегистр кода состояния

Карта виртуальной памяти [ править ]

Виртуальная память VAX разделена на четыре части. Каждый имеет размер один гигабайт (в контексте адресации - 2 30 байт):

РазделДиапазон адресов
P00x00000000 - 0x3fffffff
P10x40000000 - 0x7fffffff
S00x80000000 - 0xbfffffff
S10xc0000000 - 0xffffffff

Для VMS P0 использовался для пространства процессов пользователя, P1 для стека процессов, S0 для операционной системы, а S1 был зарезервирован.

Режимы привилегий [ править ]

VAX имеет четыре аппаратных режима привилегий:

Нет.РежимИспользование VMSПримечания
0ЯдроЯдро ОСВысший уровень привилегий
1ИсполнительныйФайловая система
2РуководительОболочка (DCL)
3ПользовательНормальные программыСамый низкий уровень привилегий

Регистр состояния процессора [ править ]

Регистр состояния процесса имеет 32 бита:

СМTPМБЗFDЯВЛЯЕТСЯcmodpmodМБЗIPLМБЗDVFUIVТNZVC
31 год30292726252321 год201576543210
БитыСмысл
31 годРежим совместимости PDP-11
30ожидание трассировки
29:28MBZ (должен быть нулевым)
27первая часть сделана (прерванная инструкция)
26стек прерываний
25:24текущий привилегированный режим
23:22предыдущий привилегированный режим
21 годMBZ (должен быть нулевым)
20:16IPL (уровень приоритета прерывания)
15: 8MBZ (должен быть нулевым)
7включение ловушки десятичного переполнения
6включение ловушки потери значимости с плавающей запятой
5включить ловушку целочисленного переполнения
4след
3отрицательный
2нуль
1переполнение
0нести
SPEC-1 VAX, VAX 11/780, используемый для тестирования , демонстрирует внутреннее устройство

Системы на базе VAX [ править ]

См. Также: Список компьютеров VAX

Первой системой на базе VAX была VAX-11/780 , член семейства VAX-11 . VAX 8600 высшего класса заменил VAX-11/780 в октябре 1984 года, а в середине 1980-х к нему присоединились мини-компьютеры MicroVAX начального уровня и рабочие станции VAXstation . MicroVAX был заменен VAX 4000 , VAX 8000 был заменен VAX 6000 в конце 1980-х, и был представлен VAX 9000 класса мэйнфреймов . В начале 1990 - х был представлен отказоустойчивый VAXft , а также Alpha- совместимый VAX 7000/10000.. Вариант различных систем на базе VAX продавался как VAXserver .

Отмененные системы [ править ]

Отмененные системы включают « BVAX », высокопроизводительную VAX на базе ECL и две другие модели VAX на базе ECL: « Argonaut » и « Raven ». [22] Raven был отменен в 1990 году. [23] VAX, известный как " Gemini ", также был отменен, что было запасным вариантом на случай, если Скорпион на основе LSI потерпит неудачу. Он так и не был отправлен.

Клоны [ править ]

Было произведено несколько клонов VAX, как разрешенных, так и несанкционированных. Примеры включают:

  • Компания Systime Computers Ltd в Соединенном Королевстве произвела клоны ранних моделей VAX, таких как Systime 8750 (эквивалент VAX 11/750). [24]
  • Компания Norden Systems произвела серию усиленных устройств MIL VAX, соответствующих военным требованиям. [9]
  • Венгерский Центральный научно - исследовательский институт физики (KFKI) выпустил серию клонов ранних моделей VAX, ТФК-11/540, 560 и 580. [25]
  • SM 52/12 [26] из Чехословакии , разработанной в VUVT Жилина (ныне Словакия ) и производится с 1986 по ЗВТ Банска Быстрица (ныне Словакия ).
  • Восточногерманский VEB Robotron K 1840 (SM 1710) представляет собой клон VAX-11/780 и Robotron K 1820 (SM 1720) является копией MicroVAX II.
  • СМ-1700 является Советским клоном VAX-11/730, СМ-1702 был клоном MicroVAX II и СМ-1705 был клоном VAX-11/785. [27]
  • NCI-2780 Super-mini, также продаваемый как Taiji-2780, является клоном VAX-11/780, разработанного Северо-Китайским институтом вычислительных технологий в Пекине. [28] [29]

Пользователи VAX, запускающие приложения MS / DOS из сеанса VAX [ править ]

Добавление «карты», такой как многопользовательский сервер DOS 386Ware [30] от Logicraft, обеспечивает «контролируемый доступ к ресурсам ПК без установки ПК и терминала VT на каждом рабочем столе». [31] [32] По состоянию на середину 1988 года Logicraft и другая фирма Virtual Microsystems Inc (VMI) были «единственными коммерчески доступными продуктами, которые позволяли системам VAX / VMS запускать стандартные стандартные приложения для ПК с терминалов и станций VAX. " [32]

Некоторые пользователи не ограничивались запуском компьютерных приложений [33] и использовали последовательный доступ к CD-ROM. [34]

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Кой, Питер (6 января 2021 г.). «Кто помнит мини-компьютер VAX, икону 80-х?» . Bloomberg News . Проверено 9 января 2021 года .

Ссылки [ править ]

  1. ^ "VAX MACRO и Справочное руководство по набору команд" . Документация OpenVMS . Апрель 2001 г.
  2. ^ Пейн, Мэри; Бхандаркар, Дилип (1980). «VAX с плавающей запятой: прочная основа для численных вычислений». SIGARCH Comput. Archit. Новости . ACM. 8 (4): pp 22–33. DOI : 10.1145 / 641845.641849 . ISSN 0163-5964 . S2CID 15021135 .  
  3. ^ Хеннесси, Джон; Паттерсон, Дэвид (29 мая 2002 г.). Компьютерная архитектура: количественный подход . п. 151. ISBN. 9780080502526.
  4. ^ a b Леви, Генри; Экхаус, Ричард (28 июня 2014 г.). Компьютерное программирование и архитектура: Vax . Цифровая пресса. ISBN 9781483299372.
  5. ^ «Другой подход к архитектуре набора команд - VAX» (PDF) . ... архитектуры наборов инструкций, мы выбрали VAX как удобный для программиста набор инструкций,
  6. ^ "VAX" . Esp. известен своим большим, удобным для программиста ассемблера набором инструкций - активом, который
  7. ^ "VAX MACRO и Справочное руководство по набору команд" . www.itec.suny.edu . Проверено 19 июня, 2016 .
  8. ↑ Клинтон Ф. Госс (август 2013 г.) [Впервые опубликовано в июне 1986 г.]. «Оптимизация машинного кода - улучшение исполняемого объектного кода» (PDF) (кандидатская диссертация). Технический отчет отдела компьютерных наук № 246. Куранта, Нью-Йоркский университет. arXiv : 1308,4815 . Bibcode : 2013arXiv1308.4815G . Проверено 22 августа 2013 года . Выложите резюме . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  9. ^ a b Рейнвилл, Джим; Ховард, Карен, ред. (1997). «VAX / VMS на 20» . Корпорация цифрового оборудования . Проверено 20 июля 2018 года .
  10. ^ "NetBSD / vax" .
  11. ^ "OpenBSD / vax" .
  12. ^ «Перенос Linux на VAX» .
  13. ^ "OpenBSD 6.0" . 2016 . Проверено 20 июня 2017 года .
  14. ^ "VAX 11/780, Первая система VAX (октябрь 1977 г.)" .
  15. ^ Слейтер, Роберт (1987). Портреты в кремнии . MIT Press. п. 213 . ISBN 978-0-262-69131-4.
  16. ^ "Компьютер VAX 11/780 - ЦП" . Музей истории компьютеров . Проверено 24 октября 2012 года .
  17. ^ Проект моделирования компьютерной истории: MicroVAX II (1985)
  18. ^ micro.magnet.fsu.edu, Steal the best , получено 30 января 2008 г. Русская фраза была: СВАКС ... Когда вы забатите довольно воровать настоящий лучший
  19. ^ The Computer History Simulation Project: CVAX (1987) , получено 30 января 2008 г.
  20. ^ "VAX Systems: письмо от Джесси Липкона" . Архивировано из оригинального 15 августа 2000 года.
  21. ^ «Если он не сломан, не чините его: старые компьютеры используются сегодня» . PCWorld . Проверено 19 июня, 2016 .
  22. ^ Марк Smotherman (19 июля 2008). "Кто такие компьютерные архитекторы?" . Проверено 30 сентября 2008 года .
  23. ^ Supnik, Боб (2007). «Ворон» . Проверено 1 марта 2019 года .
  24. ^ "Отчет RAL по информатике 1984-85" . Проверено 15 октября 2007 года .
  25. ^ "История TPA" . Проверено 15 октября 2007 года .
  26. ^ Dujnic, J .; Fristacky, N .; Molnar, L .; Plander, I .; Рован, Б. (1999). «По истории информатики, вычислительной техники и развития компьютерных технологий в Словакии». IEEE Annals of the History of Computing . 21 (3): 38–48. DOI : 10.1109 / 85.778981 .
  27. ^ Лаймутис Телкснис; Антанас Жилинскас (июль 1999 г.). «Компьютеры в Литве» (PDF) . IEEE Annals of the History of Computing . 21 (3): 31–37. DOI : 10.1109 / 85.778980 . S2CID 16240778 .  
  28. ^ Конгресс США , Управление оценки технологий (июль 1987 г.). Передача технологий в Китай . Типография правительства США . п. 96. ISBN 9781428922914. ОТА-USC-340.
  29. ^ Ся Наньинь; Чан Лайсин (1990). "Запуск спутников и системы TT&C Китая и их роль в международном сотрудничестве" . У Ф. Шарохи; Дж. С. Гринберг; Т. Аль-Сауд (ред.). Коммерциализация космоса: ракеты-носители и программы . Американский институт аэронавтики и астронавтики . п. 244. ISBN 0-930403-75-4.
  30. ^ Р. Ribitzky (1991). «Интеграция CD-ROM Medline с электронной почтой» . Ход работы. Симпозиум по компьютерным приложениям в медицине: 578–82. PMC 2247597 . PMID 1807668 . Система 486Ware от Logicraft и VAX-Cluster, состоящий из пяти человек (соответственно), связаны в среде DECNet, которая является основой Детской больницы ...  
  31. ↑ Джеффри А. Стейнберг (25 января 1988 г.). «Обслуживание MS-DOS через Ethernet». Цифровой обзор .
  32. ^ a b Кристина Соренсон (4 апреля 1988 г.). "VMI, логика повышения ставки". Цифровой обзор . новая версия программы 386Ware от Logicraft, которая обеспечивает дополнительную поддержку VAXstation
  33. ^ "Серверы Logicraft VAX-to-PC". Компьютерный мир . 3 июня 1991 г. с. 47.
  34. ^ "Развитие сети CD-ROM в университетской библиотеке Южного берега" . Вайн . 23 (4): 31–35. 1 апреля 1993 г. doi : 10.1108 / eb040516 .

Внешние ссылки [ править ]

  • HP: VAX Systems
  • Микропроцессоры DEC
  • Эмулятор SimH VAX с открытым исходным кодом, поддерживающий архитектуру VAX
  • Полные цифровые технические журналы