VAX 9000 - VAX 9000

VAX 9000 , s kódovým označením Aridus , je přerušeno řada sálových počítačů vyvinutých a vyrobených firmou Digital Equipment Corporation (DEC) s využitím vlastní ECL na bázi procesorů, kterým se provádí VAX architekturu instrukční sady (ISA). Vybaveny volitelnými vektorovými procesory byly uvedeny na trh také do superpočítačového prostoru.

Systémy sledují jejich historii až po licencování několika technologií DEC z roku 1984 od společnosti Trilogy Systems , která zavedla nový způsob hustého balení čipů ECL do komplexních modulů. Vývoj designu 9000 byl zahájen v roce 1986, zamýšlen jako náhrada za rodinu VAX 8800 , v té době špičkovou nabídku VAX. Původní plány počítaly se dvěma obecnými modely, vysoce výkonným Aquarius využívajícím vodní chlazení, jak je vidět na systémech IBM, a středními výkonnými systémy Aridus využívajícími vzduchové chlazení. Během vývoje inženýři tak vylepšili systém chlazení vzduchem, že Aquarius nebyl nabízen; modely Aridus byly „vodorovně aktualizovatelné“ na Vodnáře, ale nenabízeli to.

9000 byl v DEC umístěn jako „zabiják IBM“, stroj s bezkonkurenčním výkonem za mnohem nižší cenu než systémy IBM. DEC zamýšlel 9000, aby umožnil společnosti přejít na trh sálových počítačů, protože sledoval, jak dolní konec trhu s počítači přebírají stále se zlepšující systémy osobních počítačů kompatibilní s IBM a nové 32bitové stroje pracovních stanic Unix . Společnost investovala odhadem 1 miliardu dolarů do vývoje 9000, a to navzdory značným obavám společnosti ohledně konceptu v éře rychle se zlepšujícího výkonu RISC . Produkční problémy odsunuly jeho vydání, do té doby se tyto obavy splnily a novější mikroprocesory, jako je vlastní NVAX od DEC, nabízely podstatný zlomek výkonu 9000 za nepatrný zlomek ceny.

Zhruba čtyři desítky systémů byly dodány před ukončením výroby, což bylo obrovské selhání. Jeden reprezentativní příklad CPU je uložen v Muzeu počítačové historie , nikoli na veřejném displeji.

Dějiny

DEC v 80. letech

Jak se osmdesátá léta otevírala, DEC se pohybovalo od síly k síle. PDP-11 byl propuštěn v roce 1970 a pokračoval silné prodeje, které by v konečném důsledku dosáhnout 600.000 strojů, zatímco jejich nově zavedené VAX-11 zvedla kde PDP skončila a začala dělat velké nájezdy na IBMS trhu střední třídy. DEC také představil své slavné počítačové terminály řady VT a širokou škálu dalších populárních periferií, které všechny generovaly významný peněžní tok.

Během tohoto období provedl DEC několik pokusů o vstup do pole osobního počítače , ale všechny selhaly. Nejznámější z nich byl Rainbow 100 , jehož cílem bylo nabídnout možnost spouštět jak programy MS-DOS, tak CP/M , ale místo toho se ukázal, že není schopen dělat buď velmi dobře, zatímco stojí přibližně stejně jako nákup dvou samostatných strojů. Jak se trh s PC rozšiřoval, DEC upustil od svých nabídek pro počítače a stále více obrátil svou pozornost na trh středního rozsahu.

V rámci této změny zaměření byla změněna řada dlouhodobých zásad, což způsobilo tření o jejich zákaznickou základnu a zejména o vývojáře třetích stran. V jednom příkladu jejich novou sběrnici VAXBI nemohli používat jiní vývojáři, pokud nepodepsali smlouvu o vývoji. To byl ostrý kontrast ke standardu Unibus PDP a dřívějších strojů VAX, které měly prosperující trh s produkty třetích stran. Ken Olsen citován slovy: „Vývojem tohoto autobusu jsme utratili miliony. Nevím, proč jsme to neudělali dříve.“

Jelikož tyto zásady „uzavíraly“ DEC, nové společnosti toho rychle využily. Mezi nimi byl pozoruhodný Sun Microsystems , jehož systémy Motorola 68000 na bázi operačního systému UNIX nabízely výkon podobný řadě VAXstation společnosti DEC . Během druhé poloviny osmdesátých let se Sun stále více stavěl jako náhrada za DEC na technickém trhu a označil DEC jako uzavřený, proprietární „bloodsucker“. Společnost DEC se stále více ocitala mimo své dřívější trhy.

ECL

Během šedesátých let byly počítače DEC postaveny z jednotlivých tranzistorů a začaly přecházet k používání integrovaných obvodů malé integrace (SSI IC). Ty by byly postaveny na řadě obvodových desek , které by pak byly propojeny dohromady na propojovací desce, aby vznikla centrální procesorová jednotka (CPU). V sedmdesátých letech se začaly používat integrované integrované obvody v malém a středním měřítku a integrace ve velkém měřítku (LSI) umožňovala implementovat jednodušší procesory do jednoho integrovaného obvodu (nebo „čipu“). Koncem 70. let byla k dispozici řada verzí LSI PDP-11, nejprve jako vícečipové jednotky jako vlastní LSI-11 od DEC a později v jednočipových verzích jako J-11 .

VAX byl složitější systém, přesahující možnosti LSI sedmdesátých let v jednočipovém formátu. Rané modely se podobaly PDP z dřívějších generací, ale s více čipy LSI na deskách s plošnými spoji budovaly složitější CPU než SSI čipy na deskách obalených drátem. V polovině osmdesátých let neúnavné účinky Moorova zákona posunuly LSI do nynější velmi rozsáhlé integrace (VLSI). Integrované obvody VLSI mohly pojmout stovky tisíc nebo miliony tranzistorů, což je dost na implementaci celého systému VAX na jeden čip. To vedlo k MicroVAX 78032 z roku 1985 , který implementoval podskupinu VAX, ale bylo jasné, že to nebude dlouho trvat, než se „plný“ VAX vejde na jeden čip.

Typická technologie CMOS použitá k výrobě těchto integrovaných obvodů byla v té době pomalá ve srovnání s konkurenčním systémem, logikou spojenou s emitorem (ECL). ECL byl rychlejší, ale měl nižší hustotu než CMOS a co do velikosti funkcí zaostal asi o generaci. To znamenalo, že člověk mohl postavit velmi rychlý stroj využívající ECL za cenu toho, že musel použít více integrovaných obvodů, nebo poněkud pomalejší stroj využívající CMOS, ale redukovaný na méně integrovaných obvodů. Použití ECL by bylo složitější, ale zároveň by pokračovalo v dlouhé historii DEC návrhů vícečipových a vícekartových CPU.

Jedním z problémů přístupu ECL je, že každý z čipů by vyžadoval velký počet pinů pro odesílání dat na ostatní čipy, což by vedlo k extrémně obtížnému zapojení. Dalším problémem je, že tranzistory ECL rozptylují více energie, a proto vyžadují větší napájecí zdroje a kritičtěji generují více tepla. V roce 1980 vytvořil Gene Amdahl Trilogy Systems s cílem vyřešit tyto problémy (mimo jiné) a vytvořit extrémně výkonné mainframy založené na ECL. Jako součást tohoto vývoje vyvinula společnost Trilogy nový systém mezičipových připojení využívající měděné vodiče vložené do polyimidové izolace k výrobě tenkého filmu s extrémně hustým zapojením.

V roce 1984 DEC licencoval části technologií Trilogy a zahájil vývoj praktických verzí těchto konceptů na jejich Hudson Fab. To byl zrod projektu 9000. Na rozdíl od cíle Trilogy zavést vlastní mainframy kompatibilní s pluginy a přímo soutěžit s IBM, by DEC použil podobnou technologii k výrobě VAX, který by překonal nabídky IBM. Technologie zapojení Trilogy by byly použity k výrobě „vícečipových jednotek“ (MCU) o velikosti karty, které by byly použity společně v podobě dřívějších návrhů vícekartových CPU. V konečném návrhu tvořilo CPU 13 MCU.

Zpočátku bylo možné dosáhnout výkonnostních cílů pouze tehdy, pokud byl systém chlazen vodou, což vedlo ke jménu Vodnáře, nositele vody. Během vývoje byl zaveden nový vzduchový chladicí systém s potřebným výkonem, takže se linka přesunula do tohoto systému. Tato verze dostala kódové označení Aridus, což znamená „suchý“.

Změny na trhu

Zatímco vývoj probíhal, koncem roku 1988 představila společnost IBM své systémy AS/400 , novou řadu střední třídy, která byla mnohem nákladově konkurenceschopnější než předchozí nabídky. Cenová výhoda DEC byla vážně narušena a jejich dříve rychlý růst trhu skončil téměř okamžitě. IBM by nakonec generovala zhruba 14 miliard dolarů ročních příjmů z této linky, což bylo více než celkový příjem společnosti DEC. Mezitím Sun představil svůj mikroprocesor SPARC, který umožňoval stolním počítačům překonat i nejrychlejší ze stávajících strojů DEC. To narušilo hodnotu DEC na jeho dalším tradičním trhu unixových systémů.

Vzhledem k tomu, že společnost byla stlačena v nízkém a středním rozsahu, 9000 se stala hlavním zaměřením společnosti; označovali to jako „zabiják IBM“. Technický výbor společnosti, Strategy Task Force, opakovaně doporučil projekt zrušit. Každý rok by se pokoušeli snížit rozpočet projektu, jen aby vedli projekt, Bob Glorioso, šli přímo za Kenem Olsenem a představenstvem a nechali ho znovu uvést se slovy „tito inženýři nemají právo nám podnikatelům říkat, co dělat."

„Prostě tomu nerozumím, nechápu, jak je to možné, jak může tento jeden čip nahradit tyto stojany elektroniky, prostě tomu nerozumím“

—Ken Olsen

To pokračovalo navzdory rostoucímu znepokojení ostatních inženýrů ve společnosti. Bob Supnik tvrdí, že již od roku 1987 bylo technickým pracovníkům jasné, že příští generace čipů CMOS, NVAX , bude v roce 1988 fungovat stejně dobře jako 9000, přestože 9000 měla být uvedena na trh až v roce 1989. Existují náznaky, že Olsen o problému věděl, ale nemohl ho přijmout. Existuje několik citátů prominentních inženýrů projektu NVAX, které popisují Olsenovu neochotu zabít 9000, i když bylo řečeno, že na začátku devadesátých let nebude konkurenceschopný.

Vzhledem k tomu, že společnost i nadále podporovala 9000, zatímco bylo stále jasnější, že nebude konkurenceschopná, začaly různé skupiny v rámci společnosti vyvíjet vlastní systémy RISC. Některé byly zaměřeny na nahrazení VAX jádrem RISC, zatímco jiné byly určeny k opětovnému převzetí trhu pracovních stanic Unix od společnosti Sun. Souboje mezi skupinami vedly místo toho k tomu, že většina těchto projektů byla zabita, zejména slibný DEC PRISM .

Uvolnění

DEC formálně oznámil 9000 v říjnu 1989 a v té době tvrdil, že bude dodán „příští jaro“. Ve srovnání s low-end IBM 3090 , DEC umístil stroj pro zpracování transakcí a high-end databázové systémy. Bylo oznámeno pět systémů, od 1,2 do 3,9 milionu USD, pokrývající rozsah výkonu 30 až 117krát vyšší než u 11/780

Vývoj 9000 nakonec dosáhl zhruba 3 miliard dolarů. Předpokládané vydání v roce 1989, zpoždění ve výrobě čipů to zpozdilo o rok a další zpoždění při stavbě celého stroje znamenalo, že v roce 1990 bylo dodáno jen malé množství. Systémy byly sužovány problémy a vyžadovaly neustálou údržbu v terénu. Do roku 1991 měla společnost knihu objednávek pouze 350 systémů. Při ceně 1,5 milionu USD za stroj systém získal zpět pouze 25% nákladů na vývoj, bez skutečné výroby. V únoru 1991 oznámili low-endovou verzi Model 110 za 920 000 dolarů, která se líbila zákazníkům, kteří hledají výkon procesoru bez nutnosti rozsáhlého úložiště nebo jiných možností.

Mezitím se předpovědi inženýrského týmu o neúnavném pochodu CMOS ukázaly jako pravdivé. V roce 1991 byl NVAX také na trhu a nabízel zhruba stejný výkon za malý zlomek nákladů a velikosti. Při nižším nastavení výkonu byl stejný design k dispozici v desktopové podobě a překonal všechny předchozí stroje VAX. 9000 dokázal nejen přijít o miliardy dolarů, ale také vedl k ukončení několika mnohem slibnějších návrhů.

Popis

VAX 9000 byl multiprocesor a podporoval jeden, dva, tři nebo čtyři CPU taktované na 62,5 MHz (doba cyklu 16 ns). Systém byl založen na příčném přepínači v řídicí jednotce systému (SCU), ke kterému byl připojen jeden až čtyři CPU, dva řadiče paměti, dva řadiče vstupu/výstupu (I/O) a servisní procesor. I/O zajišťovaly čtyři sběrnice XMI (Extended Memory Interconnect).

Skalární procesor

Každý CPU byl implementován s 13 vícečipovými jednotkami (MCU), přičemž každý MCU obsahoval několik polí makrobuněk s logikou spojenou s emitorem (ECL), která obsahovala logiku CPU. Pole bran byla vyrobena procesem Motorola „MOSAIC III“, bipolárním procesem s taženou šířkou 1,75 mikrometru a třemi vrstvami propojení. MCU byly instalovány do planárního modulu CPU, který pojal 16 MCU a byl velký 24 x 24 palců (610 mm).

Vektorový procesor

CPU VAX 9000 bylo spojeno s vektorovým procesorem s maximálním teoretickým výkonem 125 MFLOPS. Obvody vektorového procesoru byly přítomny ve všech jednotkách dodávaných a deaktivovaných softwarovým přepínačem u jednotek prodávaných „bez“ vektorového procesoru. Vektorový procesor byl označován jako V-box a byla to první implementace digitální architektury VAX Vector Architecture společnosti Digital. Konstrukce vektorového procesoru začala v roce 1986, dva roky poté, co byl zahájen vývoj procesoru VAX 9000.

Implementace V-boxu obsahovala 25 zařízení Motorola Macrocell Array III (MCA3) rozložených na třech vícečipových jednotkách (MCU), které byly umístěny na planárním modulu. V-box byl volitelný a byl instalovatelný na místě. V-box se skládal ze šesti podjednotek: jednotka vektorového registru, jednotka přidání vektoru, jednotka násobení vektoru, jednotka vektorové masky, jednotka adresy vektoru a jednotka řízení vektoru.

Jednotka vektorového registru, známá také jako soubor vektorových registrů, implementovala 16 vektorových registrů definovaných vektorovou architekturou VAX. Soubor vektorového registru měl více portů a obsahoval tři porty pro zápis a pět portů pro čtení. Každý registr se skládal ze 64 prvků a každý prvek měl šířku 72 bitů, přičemž 64 bitů bylo použito pro ukládání dat a 8 bitů bylo použito pro ukládání informací o paritě.

Syntéza skalárního a vektorového procesoru SID

SID (Synthesis of Integral Design) byl program logické syntézy používaný ke generování logických bran pro VAX 9000. Ze zdrojů na vysoké úrovni chování a přenosu na úrovni registru bylo přibližně 93% CPU skalárních a vektorových jednotek, přes 700 000 bran, syntetizováno.

SID byl systém založený na pravidlech umělé inteligence a expertní systém s více než 1000 ručně psanými pravidly. Kromě vytváření logických bran SID převzal návrh na úroveň zapojení, alokoval zátěže do sítí a poskytoval parametry pro nástroje CAD pro umístění a trasy . Jak program běžel, generoval a rozšiřoval vlastní základnu pravidel na 384 000 pravidel nízké úrovně. Kompletní syntéza VAX 9000 trvala 3 hodiny.

Zpočátku to bylo poněkud kontroverzní, ale bylo přijato, aby se snížil celkový rozpočet projektu VAX 9000. Někteří inženýři to odmítli použít. Jiní porovnávali své vlastní návrhy na úrovni brány s návrhy vytvořenými pomocí SID, nakonec přijali SID pro návrhovou práci na úrovni brány. Vzhledem k tomu, že pravidla SID byla napsána odbornými designéry logiky a za přispění nejlepších designérů v týmu, bylo dosaženo vynikajících výsledků. Jak projekt postupoval a byla napsána nová pravidla, výsledky generované SID se staly stejné nebo lepší než manuální výsledky pro oblast i načasování. Například SID vytvořil 64bitový sčítač, který byl rychlejší než ručně navržený. Ručně navržené oblasti dosahovaly v průměru 1 chyby na 200 bran, zatímco logika generovaná SID průměrně 1 chybu na 20 000 bran. Po nalezení chyby byla pravidla SID opravena, což vedlo k 0 chybám při dalších bězích. Část SID generovaná VAX 9000 byla dokončena 2 roky před plánovaným termínem, zatímco jiné oblasti vývoje VAX 9000 narazily na problémy s implementací, což mělo za následek značně zpožděné vydání produktu. Po VAX 9000 nebyl SID znovu použit.

Modely

VAX 9000, model 110

VAX 9000 Model 110 byl základní model se stejným výkonem jako model 210, ale měl menší kapacitu paměti a byl dodáván s menším počtem softwaru a služeb. Dne 22. února 1991, jeho cena od US $ 920,000, a je -li vybaven vektorovým procesorem, od US $ 997,000.

VAX 9000, model 210

VAX 9000 Model 210 byl základní model s jedním CPU, které bylo možné upgradovat. Pokud byl přítomen vektorový procesor, byl znám jako VAX 9000 Model 210VP.

Model VAX 9000 4x0

VAX 9000 model 4x0 byl s více schopný model, hodnota "x" (1, 2, 3 nebo 4), označující počet CPU současnosti. Tyto modely podporovaly vektorový procesor, přičemž na každý procesor byl podporován jeden vektorový procesor. Maximální konfigurace měla 512 MB paměti. Počet podporovaných I/O sběrnic se lišil, přičemž Model 410 a 420 podporovaly dva XMI, deset CI a osm VAXBI ; zatímco model 430 a 440 podporovaly čtyři XMI, deset CI a 14 VAXBI.

Poznámky

Reference

Citace

Bibliografie