VAX 9000 - VAX 9000

Den VAX 9000 , kodenavnet Aridus , er en avviklet familie av stormaskin datamaskiner utviklet og produsert av Digital Equipment Corporation (DEC) ved hjelp av tilpassede ECL -baserte prosessorer som gjennomfører VAX instruksjonssett arkitektur (ISA). Utstyrt med valgfrie vektorprosessorer ble de også markedsført i superdatamaskinen .

Systemene sporer sin historie til DECs lisensiering fra 1984 av flere teknologier fra Trilogy Systems , som hadde introdusert en ny måte å tette pakke ECL -brikker i komplekse moduler. Utviklingen av 9000-designet begynte i 1986, ment som en erstatning for VAX 8800- familien, på det tidspunktet det avanserte VAX-tilbudet. De første planene krevde to generelle modeller, den høyytende Aquarius som bruker vannkjøling som sett på IBM-systemer, og Aridus- systemene med mellomtoner som bruker luftkjøling. Under utviklingen forbedret ingeniørene luftkjølingssystemet at Aquarius ikke ble tilbudt; Aridus-modellene var "feltoppgraderbare" til Vannmannen, men de tilbød det ikke.

9000 ble plassert i DEC som en "IBM -morder", en maskin med enestående ytelse til et mye lavere prispunkt enn IBM -systemer. Desember ment 9000 å tillate selskapet å flytte inn i stormaskin markedet som det så den lave enden av PC-markedet blir tatt over av stadig bedre IBM-kompatible PCer systemer og de nye 32-bits Unix arbeidsstasjon maskiner. Selskapet investerte anslagsvis 1 milliard dollar i utviklingen av 9000, til tross for stor bekymring i selskapet om konseptet i en tid med rask forbedring av RISC- ytelsen. Produksjonsproblemer presset utgivelsen tilbake, da denne frykten hadde gått i oppfyllelse, og nyere mikroprosessorer som DECs egen NVAX tilbød en betydelig brøkdel av 9000 -ytelsen for en liten brøkdel av prisen.

Omtrent fire dusin systemer ble levert før produksjonen ble avbrutt, en massiv feil. Ett representativt eksempel CPU sitter i lagring på Computer History Museum , ikke på offentlig visning.

Historie

Desember på 80 -tallet

Da 1980 -tallet åpnet, hadde DEC gått fra styrke til styrke. Den PDP-11 ble utgitt i 1970 og fortsatte sterkt salg som ville til slutt nå 600.000 maskiner, mens deres nylig innført VAX-11 plukket opp der PDP slutt og begynte å gjøre store innhugg til IBMs mellomtone markedet. DEC introduserte også sine berømte dataterminaler i VT -serien og en rekke andre populære eksterne enheter som alle genererte betydelig kontantstrøm.

Gjennom denne perioden gjorde DEC flere forsøk på å gå inn i PC -feltet, men alt dette mislyktes. Mest kjent blant disse var Rainbow 100 , som hadde som mål å tilby muligheten til å kjøre både MS-DOS og CP/M- programmer, men i stedet viste seg ikke i stand til å gjøre det veldig bra mens det kostet omtrent like mye som å kjøpe to separate maskiner. Etter hvert som PC -markedet utvidet seg, forlot DEC sine PC -tilbud og vendte i økende grad oppmerksomheten mot mellomstore markedet.

Som en del av denne endringen i fokus ble en rekke mangeårige retningslinjer endret, noe som forårsaket friksjon hos deres kundebase, og spesielt hos tredjepartsutviklere. I ett eksempel kunne den nye VAXBI -bussen ikke brukes av andre utviklere med mindre de signerte en utviklingsavtale. Dette var en sterk kontrast til Unibus -standarden til PDP og tidligere VAX -maskiner, som hadde et blomstrende marked med tredjepartsprodukter. Ken Olsen ble sitert for å si "Vi brukte millioner på å utvikle denne bussen. Jeg vet ikke hvorfor vi ikke gjorde det før."

Siden disse retningslinjene "lukket" DEC, var nye selskaper raske med å dra fordel av dette. Bemerkelsesverdig blant disse var Sun Microsystems , hvis Motorola 68000 -baserte systemer tilbød ytelse som ligner på DECs VAXstation -serie mens de var basert på UNIX -operativsystemet . I løpet av andre halvdel av 1980 -årene fremsto Sun seg i økende grad som erstatning for DEC i det tekniske markedet, og stemplet DEC som en lukket, proprietær "bloodsucker". DEC befant seg stadig mer låst ute av sine tidligere markeder.

ECL

I løpet av 1960 -årene hadde DEC -datamaskiner blitt bygget av individuelle transistorer og begynte å gå over til å bruke integrerte integrerte kretser i liten skala (SSI IC). Disse ville bli bygget på et antall kretskort , som deretter ville bli koblet sammen på et bakplan for å produsere den sentrale behandlingsenheten (CPU). På 1970 -tallet ble små og mellomstore integrasjons -ICer brukt, og integrering i stor skala (LSI) tillot enklere CPUer å bli implementert i en enkelt IC (eller "chip"). På slutten av 1970-tallet var en rekke LSI-versjoner av PDP-11 tilgjengelige, først som multi-chip-enheter som DECs egen LSI-11 , og senere i single-chip-versjoner som J-11 .

VAX var et mer komplekst system, utover funksjonene til LSI på 1970-tallet i et enkeltbrikkeformat. Tidlige modeller lignet PDP-er fra de tidligere generasjonene, men med flere LSI-brikker på kretskort som bygger opp den mer komplekse CPU-en i stedet for SSI-brikkene på wire-wrapped boards. På midten av 1980-tallet hadde de nådeløse effektene av Moores lov presset LSI inn i det som nå var veldig storskala integrasjon (VLSI). VLSI IC kan inneholde hundretusener eller millioner av transistorer, nok til å implementere et helt VAX -system på en enkelt brikke. Dette førte til MicroVAX 78032 fra 1985 , som implementerte et delsett av VAX, men det var klart det ikke ville ta lang tid før den "fulle" VAXen ville passe på en enkelt brikke.

Den typiske CMOS- teknologien som ble brukt for å fremstille disse IC-ene var på den tiden treg sammenlignet med et konkurrerende system, emitter-coupled logic (ECL). ECL var raskere, men hadde lavere tetthet enn CMOS og var omtrent en generasjon bak når det gjaldt funksjonsstørrelser. Dette betydde at man kunne bygge en veldig rask maskin ved hjelp av ECL på bekostning av å måtte bruke flere IC -er, eller en noe tregere maskin som bruker CMOS, men redusert til færre IC -er. Å bruke ECL ville være mer komplisert, men samtidig ville det fortsette DECs lange historie med multi-chip og multi-card CPU-design.

Et problem med ECL -tilnærmingen er at hver av brikkene vil kreve et stort antall pinner for å sende data til de andre brikkene, noe som fører til en ekstremt vanskelig ledningsjobb. Et annet problem er at ECL -transistorer ødelegger mer energi, og dermed krever større strømforsyninger, og mer kritisk, genererer mer varme. I 1980 dannet Gene Amdahl Trilogy Systems med målet om å løse disse problemene (blant annet) for å produsere ekstremt høyytelses ECL-baserte hovedrammer. Som en del av denne utviklingen hadde Trilogy utviklet et nytt tilkoblingssystem mellom brikker ved bruk av kobberledere innebygd i polyimidisolasjon for å produsere en tynnfilm med ekstremt tette ledninger.

I 1984 lisensierte DEC deler av Trilogys teknologier og begynte utvikling av praktiske versjoner av disse konseptene på deres Hudson Fab. Dette var fødselen til 9000 -prosjektet. I motsetning til Trilogys mål om å introdusere sine egne pluggkompatible mainframes og konkurrere med IBM direkte, ville DEC bruke lignende teknologi for å produsere en VAX som ville utkonkurrere IBMs tilbud. Trilogys ledningsteknologi ville bli brukt til å produsere "multi-chip-enheter" i kortstørrelse som ville bli brukt sammen på samme måte som tidligere CPUer med flere kort. I den endelige designen dannet 13 MCUer CPU'en.

Først kunne resultatmålene bare nås hvis systemet ble avkjølt med vann, noe som førte til navnet Aquarius, vannbæreren. Under utviklingen ble et nytt luftkjølesystem introdusert med den nødvendige kraften, så linjen flyttet til dette systemet. Denne versjonen ble kodenavnet Aridus, for "tørr".

Markedsendringer

Mens utviklingen pågikk, introduserte IBM i slutten av 1988 sine AS/400- systemer, en ny mellomklasselinje som var mye mer kostnadskonkurransedyktig enn tidligere tilbud. DECs prisfordel ble alvorlig erodert, og deres tidligere raske markedsvekst ble avsluttet nesten umiddelbart. IBM ville til slutt generere omtrent 14 milliarder dollar i årlige inntekter fra linjen, som var mer enn hele DECs selskapets inntekt. I mellomtiden introduserte Sun sin SPARC -mikroprosessor som tillot stasjonære maskiner å overgå selv den raskeste av DECs eksisterende maskiner. Dette tærer på DECs verdi i det andre tradisjonelle markedet for Unix -systemer.

Siden selskapet ble presset i lav og mellomtone, ble 9000 selskapets hovedfokus; de omtalte det som "IBM -morderen". Selskapets ingeniørkomité, Strategy Task Force, anbefalte gjentatte ganger å kansellere prosjektet. Hvert år ville de prøve å kutte i budsjettet for prosjektet, bare for å få prosjektlederen, Bob Glorioso, til å gå direkte til Ken Olsen og styret og få det gjenopprettet og sa "disse ingeniørene har ingen rett til å fortelle oss forretningsfolk hva de skal gjøre gjøre."

"Jeg forstår det bare ikke, jeg ser ikke hvordan dette er mulig, hvordan denne ene brikken kan erstatte disse elektronikkstativene, jeg skjønner det ikke"

—Ken Olsen

Dette fortsatte til tross for et voksende kor av bekymring fra andre ingeniører i selskapet. Bob Supnik hevder at det var klart for senior teknikere allerede i 1987 at neste generasjon CMOS -brikker , NVAX , ville fungere like bra som 9000 innen 1988, selv om 9000 ikke var planlagt å starte før i 1989. Det er indikasjoner på at Olsen var klar over problemet, men ikke kunne godta det. Det er flere sitater fra fremtredende ingeniører på NVAX-prosjektet som beskriver Olsens uvillighet til å drepe 9000, selv etter å ha blitt fortalt åpenlyst at det ikke ville være konkurransedyktig på begynnelsen av 1990-tallet.

Etter hvert som selskapet fortsatte å støtte 9000 mens det ble mer og mer klart at det ikke ville være konkurransedyktig, begynte ulike grupper i selskapet å utvikle sine egne RISC -systemer. Noen var rettet mot å erstatte VAX med en RISC-kjerne, mens andre var ment å ta Unix-arbeidsstasjonsmarkedet på nytt fra Sun. Kampene mellom gruppene førte i stedet til at de fleste av disse prosjektene ble drept, særlig den lovende DEC PRISM .

Utgivelse

DEC kunngjorde formelt 9000 -tallet i oktober 1989 og hevdet den gang at den ville sende "neste vår." Ved å sammenligne den med en low-end IBM 3090 , posisjonerte DEC maskinen for transaksjonsbehandling og avanserte databasesystemer . Fem systemer ble kunngjort, fra $ 1,2 til $ 3,9 millioner, som spenner over et ytelsesområde fra 30 til 117 ganger det på 11/780

Utviklingen av 9000 løp til slutt til rundt 3 milliarder dollar. Planlagt for utgivelse i 1989, forsinkelser i chipproduksjonen forsinket den med et år, og ytterligere forsinkelser i byggingen av den komplette maskinen betydde at det ble levert små tall i 1990. Systemene var plaget med problemer og krevde konstant vedlikehold i feltet. I 1991 hadde selskapet en ordrebok på bare 350 systemer. Med 1,5 millioner dollar per maskin hadde systemet bare fått tilbake 25% av utviklingskostnadene, eksklusiv faktisk produksjon. I februar 1991 kunngjorde de en low-end-versjon, Model 110 til $ 920 000, og appellerte til kunder som leter etter CPU-strøm uten behov for omfattende lagring eller andre alternativer.

I mellomtiden viste ingeniørteamets spådommer om CMOS 'ubarmhjertige marsj. I 1991 var NVAX også på markedet, og tilbyr omtrent samme ytelse for en liten brøkdel av kostnaden og størrelsen. Ved lavere ytelsesinnstillinger var det samme designet tilgjengelig på skrivebordet, noe som overgikk alle tidligere VAX -maskiner. 9000 klarte ikke bare å tape milliarder av dollar, men førte også til slutten på flere mye mer lovende design.

Beskrivelse

VAX 9000 var en flerprosessor og støttet en, to, tre eller fire CPUer klokket til 62,5 MHz (16 ns syklustid). Systemet var basert rundt en tverrstangbryter i systemkontrollenheten (SCU), som en til fire CPUer, to minnekontrollere, to inngangs-/utgangs- (I/O) -kontrollere og en serviceprosessor er koblet til. I/O ble levert av fire Extended Memory Interconnect (XMI) busser.

Skalarprosessor

Hver CPU ble implementert med 13 Multi-Chip Units (MCUer), med hver MCU inneholdende flere emitterkoblede logikk (ECL) makrocellarrayer som inneholdt CPU-logikken. Portmatrisene ble fremstilt i Motorolas "MOSAIC III" -prosess, en bipolar prosess med en tegnet bredde på 1,75 mikrometer og tre lag med sammenkobling. MCU -ene ble installert i en CPU -planmodul, som hadde plass til 16 MCU -er og var 24 x 24 tommer (610 mm) i størrelse.

Vector prosessor

VAX 9000s CPU var kombinert med en vektorprosessor med en maksimal teoretisk ytelse på 125 MFLOPS. Vektorprosessorkretsene var tilstede i alle enheter som ble sendt og deaktivert via en programvare, slå på enheter som ble solgt "uten" vektorprosessoren. Vektorprosessoren ble referert til som V-boksen , og det var Digitals første ECL-implementering av VAX Vector Architecture. Designet av vektorprosessoren begynte i 1986, to år etter at utviklingen av VAX 9000 CPU hadde begynt.

V-box-implementeringen omfattet 25 Motorola Macrocell Array III (MCA3) enheter spredt over tre multichip-enheter (MCUer), som lå på den plane modulen. V-boksen var valgfri og kunne installeres i feltet. V-boksen besto av seks underenheter: vektorregisterenheten, vektortilleggsenheten, vektormultiplikasjonsenheten, vektormaskeenheten, vektordresseenheten og vektorkontrollenheten.

Vektorregisterenheten, også kjent som vektorregisterfilen, implementerte de 16 vektorregistrene definert av VAX -vektorarkitekturen. Vektorregisterfilen var flerportet og inneholdt tre skriveporter og fem leseporter. Hvert register besto av 64 elementer, og hvert element var 72 bits bredt, med 64 bits som ble brukt til å lagre data og 8 bits som ble brukt til å lagre paritetsinformasjon.

SID skalar og vektorprosessorsyntese

SID (Synthesis of Integral Design) var et logisk synteseprogram som ble brukt til å generere logiske porter for VAX 9000. Fra kilder på høyt nivå atferds- og registeroverføringsnivå var omtrent 93% av CPU- skalaren og vektorenhetene, over 700 000 porter, syntetisert.

SID var et regelbasert system og et ekspertsystem med kunstig intelligens med over 1000 håndskrevne regler. I tillegg til opprettelse av logisk gate , tok SID designet til ledningsnivå, tildelte laster til garn og ga parametere for sted og rute CAD -verktøy. Etter hvert som programmet kjørte, genererte og utvidet det sin egen regelbase til 384 000 regler på lavt nivå. En komplett syntesekjøring for VAX 9000 tok 3 timer.

Opprinnelig var det litt kontroversielt, men ble akseptert for å redusere det totale prosjektbudsjettet til VAX 9000. Noen ingeniører nektet å bruke den. Andre sammenlignet sine egne gate-level-design med de som ble opprettet av SID, og ​​aksepterte til slutt SID for designjobben på gate-level. Siden SID -regler ble skrevet av ekspert logiske designere og med innspill fra de beste designerne på teamet, ble det oppnådd utmerkede resultater. Etter hvert som prosjektet utviklet seg og nye regler ble skrevet, ble SID-genererte resultater lik eller bedre enn manuelle resultater for både område og timing. For eksempel produserte SID en 64-biters adder som var raskere enn den manuelt designet. Manuelt utformede områder var i gjennomsnitt 1 feil per 200 porter, mens SID-generert logikk var i gjennomsnitt 1 feil per 20 000 porter. Etter å ha funnet en feil, ble SID -reglene korrigert, noe som resulterte i 0 feil ved påfølgende kjøringer. Den SID-genererte delen av VAX 9000 ble fullført 2 år før planlagt, mens andre områder av VAX 9000-utviklingen støtte på implementeringsproblemer, noe som resulterte i en mye forsinket produktutgivelse. Etter VAX 9000 ble SID aldri brukt igjen.

Modeller

VAX 9000 modell 110

VAX 9000 Model 110 var en nybegynnermodell med samme ytelse som modell 210, men hadde en mindre minnekapasitet og ble pakket med mindre programvare og tjenester. Februar 1991 ble den priset fra 920 000 dollar, og hvis den var utstyrt med en vektorprosessor, fra 997 000 dollar.

VAX 9000 modell 210

VAX 9000 Model 210 var en nybegynnermodell med en CPU som kan oppgraderes. Hvis en vektorprosessor var til stede, ble den kjent som VAX 9000 modell 210VP.

VAX 9000 modell 4x0

Den VAX 9000 Model 4x0 var en multiprosessor stand modell, er verdien av "x" (1, 2, 3 eller 4) som angir antall CPUer til stede. Disse modellene støttet vektorprosessoren, med en vektorprosessor støttet per CPU. En maksimal konfigurasjon hadde 512 MB minne. Antall I/O -busser som støttes varierte, med modell 410 og 420 som støtter to XMI, ti CI og åtte VAXBI ; mens Model 430 og 440 støttet fire XMI, ti CI og 14 VAXBI.

Merknader

Referanser

Sitater

Bibliografi