Дизайнер | Корпорация цифрового оборудования |
---|---|
Биты | 32-битный |
Введено | 1977 |
Дизайн | CISC |
Тип | Регистр-Регистр Регистр- Память-Память |
Кодирование | Переменная (от 1 до 56 байт) |
Разветвление | Код состояния |
Порядок байтов | Маленький |
Размер страницы | 512 байт |
Расширения | Режим совместимости с PDP-11, векторные расширения VAX, [1] расширения VAX VM |
Открыть | Нет |
Регистры | |
Общее назначение | 16 × 32 бит |
Плавающая точка | нет, использует георадар |
Вектор | 16 × 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 представление. оценка. [2] Это исторически одна из наиболее изученных и комментируемых ISA в компьютерной истории. [3]
Имя [ редактировать ]
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 ]
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 Ч. 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, 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 твердотельного моделирования BRL-CAD.) VAX-11/780 включал в себя подчиненный стенд. только LSI-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 Советскому Союзуинженеры , 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 ]
Регистры DEC VAX | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Карта виртуальной памяти [ править ]
Виртуальная память VAX разделена на четыре части. Каждый имеет размер один гигабайт (в контексте адресации - 2 30 байт):
Раздел | Диапазон адресов |
---|---|
P0 | 0x00000000 - 0x3fffffff |
P1 | 0x40000000 - 0x7fffffff |
S0 | 0x80000000 - 0xbfffffff |
S1 | 0xc0000000 - 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. | Режим | Использование VMS | Примечания |
---|---|---|---|
0 | Ядро | Ядро ОС | Высший уровень привилегий |
1 | Исполнительный | Файловая система | |
2 | Руководитель | Оболочка (DCL) | |
3 | Пользователь | Нормальные программы | Самый низкий уровень привилегий |
Регистр состояния процессора [ править ]
Регистр состояния процесса имеет 32 бита:
СМ | TP | МБЗ | FD | ЯВЛЯЕТСЯ | cmod | pmod | МБЗ | IPL | МБЗ | DV | FU | IV | Т | N | Z | V | C |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
31 год | 30 | 29 | 27 | 26 | 25 | 23 | 21 год | 20 | 15 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
Биты | Смысл |
---|---|
31 год | Режим совместимости PDP-11 |
30 | ожидание трассировки |
29:28 | MBZ (должен быть нулевым) |
27 | первая часть сделана (прерванная инструкция) |
26 | стек прерываний |
25:24 | текущий привилегированный режим |
23:22 | предыдущий привилегированный режим |
21 год | MBZ (должен быть нулевым) |
20:16 | IPL (уровень приоритета прерывания) |
15: 8 | MBZ (должен быть нулевым) |
7 | включение ловушки десятичного переполнения |
6 | включение ловушки потери значимости с плавающей запятой |
5 | включить ловушку целочисленного переполнения |
4 | след |
3 | отрицательный |
2 | нуль |
1 | переполнение |
0 | нести |
Системы на базе VAX [ править ]
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 ]
- ^ "VAX MACRO и Справочное руководство по набору команд" . Документация OpenVMS . Апрель 2001 г.
- ^ 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 .
- ^ Хеннесси, Джон; Паттерсон, Дэвид (29 мая 2002 г.). Компьютерная архитектура: количественный подход . п. 151. ISBN. 9780080502526.
- ^ a b Леви, Генри; Экхаус, Ричард (28 июня 2014 г.). Компьютерное программирование и архитектура: Vax . Цифровая пресса. ISBN 9781483299372.
- ^ «Другой подход к архитектуре набора команд - VAX» (PDF) .
... архитектуры наборов инструкций, мы выбрали VAX как удобный для программиста набор инструкций,
- ^ "VAX" .
Esp.
известен своим большим, удобным для программиста ассемблера набором инструкций - активом, который
- ^ "VAX MACRO и Справочное руководство по набору команд" . www.itec.suny.edu . Проверено 19 июня, 2016 .
- ↑ 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 ) - ^ a b Рейнвилл, Джим; Ховард, Карен, ред. (1997). «VAX / VMS на 20» . Корпорация цифрового оборудования . Проверено 20 июля 2018 года .
- ^ "NetBSD / vax" .
- ^ "OpenBSD / vax" .
- ^ «Перенос Linux на VAX» .
- ^ "OpenBSD 6.0" . 2016 . Проверено 20 июня 2017 года .
- ^ "VAX 11/780, Первая система VAX (октябрь 1977 г.)" .
- ^ Слейтер, Роберт (1987). Портреты в кремнии . MIT Press. п. 213 . ISBN 978-0-262-69131-4.
- ^ "Компьютер VAX 11/780 - ЦП" . Музей истории компьютеров . Проверено 24 октября 2012 года .
- ^ Проект моделирования компьютерной истории: MicroVAX II (1985)
- ^ micro.magnet.fsu.edu, Steal the best , получено 30 января 2008 г. Русская фраза была: СВАКС ... Когда вы забатите довольно воровать настоящий лучший
- ^ The Computer History Simulation Project: CVAX (1987) , получено 30 января 2008 г.
- ^ "VAX Systems: письмо от Джесси Липкона" . Архивировано из оригинального 15 августа 2000 года.
- ^ «Если он не сломан, не чините его: старые компьютеры используются сегодня» . PCWorld . Проверено 19 июня, 2016 .
- ^ Марк Smotherman (19 июля 2008). "Кто такие компьютерные архитекторы?" . Проверено 30 сентября 2008 года .
- ^ Supnik, Боб (2007). «Ворон» . Проверено 1 марта 2019 года .
- ^ "Отчет RAL по информатике 1984-85" . Проверено 15 октября 2007 года .
- ^ "История TPA" . Проверено 15 октября 2007 года .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ Конгресс США , Управление оценки технологий (июль 1987 г.). Передача технологий в Китай . Типография правительства США . п. 96. ISBN 9781428922914. ОТА-USC-340.
- ^ 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.
- ^ 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 ...
- ↑ Джеффри А. Стейнберг (25 января 1988 г.). «Обслуживание MS-DOS через Ethernet». Цифровой обзор .
- ^ 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
- ^ "Серверы Logicraft VAX-to-PC". Компьютерный мир . 3 июня 1991 г. с. 47.
- ^ "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 ]
Викискладе есть медиафайлы по теме VAX . |
- HP: VAX Systems
- Микропроцессоры DEC
- Эмулятор SimH VAX с открытым исходным кодом, поддерживающий архитектуру VAX
- Полные цифровые технические журналы