Alpha: история в фактах и комментариях, Автор: Павел Болотов Опции

[SuperMax]

Dig my grave both long and narrow
Make my coffin neat and strong
(из старой американской песни)

Вступление

Данный труд открывает цикл статей, посвящённых процессорам и архитектуре Alpha, а также многому с ними связанному. Цикл, потому что изложение всего имеющегося материала в виде одного обзора показалось автору довольно проблематичным и неуместным. К тому же, открываемая тема является действительно многогранной и во многих аспектах фундаментальной, не имеющей прецедентов в плане полноты и масштабности изложения, поэтому вполне заслуживает пристального и подробного рассмотрения. Возможно, эта и последующие статьи смотрелись бы более уместно лет 5 назад, когда Alpha-процессоры ставили очередные рекорды производительности и масштабируемости, a их будущее ожидалось совсем не таким, каким оно выглядит с точки зрения дня сегодняшнего. Однако, именно в наше время можно уверенно подвести финальную черту под этой сагой, посвященной одной из самых интересных и перспективных компьютерных архитектур.

Эта статья является, в значительной мере, историческим очерком с элементами анализа, поэтому её следует рассматривать именно в этом аспекте. В целом, она не претендует на универсальность, хотя и содержит значительное количество справочной информации. С другой стороны, рассматривать её как некролог или надгробную молитву также явно не стоит...

[SuperMax]

Часть 1. PDP и VAX

Digital Equipment Corporation (сокращенно DEC), основанная в 1957 двумя инженерами, Кеннетом Ольсеном (Kenneth Olsen) и Харланом Андерсоном (Harlan Anderson), выпускниками Массачусетского технологического института, была одной из старейших и наиболее значимых компаний мировой компьютерной индустрии.

До основания компании, Ольсен работал в Линкольнской лаборатории при том же институте, содержащейся на средства Министерства обороны США, и участвовал в разработке одного из первых транзисторных компьютеров, TX-2. Первое время компания разрабатывала и продавала элементарные модули для вычислительной техники, но уже в 1960 представила свой первый компьютер, 18-битный PDP-1 (Programmable Data Processor - 1), способный производить около 100 тыс. операций в секунду; кроме всего прочего, именно на нем была написана первая в истории компьютерная игра, Spacewar Стивена Рассела (Steven Russell). 12-битный PDP-8, запущенный в производство в 1964, вполне заслуженно считают первым серийно выпускаемым "миникомпьютером", из-за довольно компактных размеров (с небольшой шкаф) и невысокой, по тем временам, цены (около 18 тыс. долл. США (1965) в базовой комплектации); благодаря отличному соотношению цены и производительности, этот компьютер смог составить достойную конкуренцию знаменитым мэйнфрэймам IBM, и к 1968 было собрано около 1450 машин (не считая поздних многочисленных модификаций). В том же 1968 был представлен 36-битный PDP-10, основанный на дизайне экспериментального PDP-6, рассчитанный на использование в центрах обработки данных, исследовательских лабораториях, и в военных целях; модификации PDP-10 производились вплоть до 1983. Работы над усовершенствованием 36-битной архитектуры продолжались в рамках проекта "Единорог" (the Unicorn project), под руководством Леонарда Хьюджеса (Leonard Hughes) и Дэвида Роджерса (David Rogers), но в июне 1975 проект был закрыт, и все ресурсы были переведены на поддержку другой, 32-битной, архитектуры.

16-битный PDP-11, запущенный в производство в начале 1970-х, был первым компьютером DEC, в котором использовались 8-битные байты, и прямым наследником линейки PDP-8. Благодаря простой и удачной архитектуре, основанной на системной шине Unibus (или её модификации, Q-bus), довольно эффективному набору инструкций, и, что немаловажно, невысокой стоимости, линейка PDP-11 очень быстро обрела популярность. Вполне закономерно, что PDP-11 вскоре стали широко клонировать, в том числе и в "странах народной демократии": СМ-4 (СССР, Болгария, Венгрия), СМ-1420 (СССР, Болгария, ГДР), СМ-1600 (СССР), ИЗОТ-1016 (Болгария), ДВК (СССР). Для PDP-11 было разработано множество операционных систем: DEC предлагала P/OS, RSX-11, RT-11, RSTS/E, также было доступно несколько вариантов DOS, и в конце-концов, на PDP-7 и PDP-11 в 1971 было сделано первое издание ОС UNIX (в Bell Laboratories), тогда ещё на ассемблере. PDP-11 ушел с рынка в течение 1980-х по одной, но неизбежной причине: недостаточный объем адресного пространства, знаменовавший переход на новую, 32-битную, но все ещё CISC, архитектуру.

И ей стала VAX (Virtual Address eXtension), официально утвержденная на заседании VAX Architecture Committee в апреле 1975. Детали архитектуры разрабатывались в течение нескольких месяцев в рамках проекта "Звезда" (the Star project) под руководством Гордона Белла (Gordon Bell), параллельно с вышеупомянутым проектом "Единорог", и по окончании работ над обоими проектами было решено отменить дальнейшее развитие 36-битных систем, и сконцентрировать ресурсы на поддержке 32-битных VAX'ов. Фактическим результатом работы проекта "Звезда" было обоснование необходимости как увеличения разрядности основных регистров PDP-11 до 32 бит, так и их числа (с 8 до 16), а также существенный пересмотр набора инструкций. В октябре 1977 был анонсирован первый представитель линейки -- модель 11/780, а в феврале 1978 была выпущена новая операционная система для VAX'ов, VMS (Virtual Memory System) версии 1.0; к слову, новая ОС, многопользовательская и многозадачная, поддерживала до 64Мб оперативной памяти, встроенные сетевые возможности (DECnet), адаптивный планировщик задач, расширенное управление процессами, и многие другие функции, значительно опередившие свое время. В апреле 1980 вышла версия 2.0, с многочисленными улучшениями, переименованная в VAX/VMS. На VAX также была вскоре портирована классическая UNIX. VAX'ы выпускались и продавались с большим успехом в течение 1980-х, и даже на рубеже веков поставлялись ограниченными партиями по спецзаказам. Модельный ряд насчитывал несколько десятков наименований: от довольно компактных рабочих станций до 6-процессорных серверов мэйнфрэйм-класса. И по сей день тысячи VAX'ов работают в структуре Министерства обороны США и NSA (National Security Agency), а также во многих коммерческих организациях. Но тем не менее, эпоха VAX'ов осталась в 1980-х, а в 1990-х DEC сделала ставку на новую архитектуру.