HLH Orion - HLH Orion

The Orion byla série 32-bit super-minipočítače navrhl a vyrobil v 80. letech 20. století High Level Hardware Limited (HLH), společnost se sídlem v Oxford, Spojené království. Společnost vyrobila čtyři verze stroje:

  • Originál Orion, někdy označovaný jako „Microcodeable Orion“.
  • The Orion 1/05, ve kterém mikrokódovatelné procesor byl nahrazen mnohem rychlejším Fairchild Klipr RISC Procesor C-100 poskytující přibližně 5,5 MIPS celočíselného výkonu a 1 Mflop s dvojitou přesností s plovoucí desetinnou čárkou.
  • The Orion 1/07 který nabídl přibližně o 33% vyšší výkon oproti 1/05 (7,3 MIPS a 1,33 Mflops).
  • The Orion 1/10 založeno na pozdější generaci C-300 Klipr z divize Advanced Processor Division na adrese Intergraph Společnost, která vyžadovala rozsáhlé chlazení. Orion 1/10 nabídl dalších 30% zlepšení pro operace s celočíselnou a jednoduchou plovoucí desetinnou čárkou a více než 150% zlepšení pro plovoucí desetinnou čárku s dvojitou přesností (10 MIPS a 3 Mflops).

Všechny čtyři stroje používaly stejný I / O subsystém.

Pozadí

High Level Hardware byla nezávislá britská společnost založená počátkem roku 1982 Davidem G. Smallem a Timothy B. Robinsonem. David Small byl dříve zakládajícím akcionářem a ředitelem společnosti Oxford -na základě Výzkumné stroje Omezený. Oba partneři byli dříve vedoucími členy skupiny speciálních projektů Research Machine. V roce 1984 zahájila společnost High Level Hardware na základě tohoto výzkumu Orion, vysoce výkonný mikrokódovatelný UNIX superminipočítač zaměřené zejména na vědecké aplikace jako např matematické modelování, umělá inteligence a symbolická algebra.

V dubnu 1987 představil High Level Hardware řadu Orionů založených na Fairchild Clipper procesorem, ale na konci roku 1989 opustil trh s hardwarem, aby se soustředil na high-end Apple Macintosh odbyt.

Mikrokódovatelný Orion

Originál Orion zaměstnal architekturu procesoru založenou na Am2900 -series zařízení. Tento procesor byl v tom nový mikrokód byl zapisovatelný; jinými slovy, jeho instrukční sada lze předefinovat. Toto zařízení bylo použito k přizpůsobení některých Orionů pomocí sad instrukcí optimalizovaných pro běh Occam a LISP programovací jazyky[1] nebo dokonce k výpočtu fraktálů.[2]

Centrální procesorová jednotka

The procesor sestával z ALU který byl postaven kolem Am2901 bitového řezu mikroprocesor. K tomu byla přidána jednotka pro manipulaci s bajty, která mohla provádět operaci posunu, otáčení a maskování potřebnou pro zpracování osmi a šestnácti bitových dat. Byla poskytnuta další logika pro podporu podepsaných i nepodepsaných doplněk dvou srovnání v jedné operaci, aritmetika více přesnosti a plovoucí bod normalizace. Většinu operací bylo možné provést za 150 ns, avšak doba cyklu byla proměnná od 125 ns do 200 ns pod kontrolou mikroprogramu, aby bylo možné optimalizovat časování. Mikrosekvencer, založený na Am2910, řídil řídicí tok mikroprogramem. Mohlo by provádět větve, smyčky a volání podprogramů, z nichž většina by mohla být podmíněna kteroukoli z několika stavových podmínek CPU.

The procesor dekodér instrukcí, dekódované instrukce na úrovni stroje (na rozdíl od mikro-instrukcí). Toho bylo dosaženo použitím mapových tabulek uchovávaných v rychlé paritě kontrolované RAM, která mapovala jeden bajt opcodes na adresy mikro instrukce. Řízení bylo přeneseno na tyto adresy pomocí speciální operace řadiče, která byla provedena paralelně s ostatními procesor funkce. Dekódování instrukce tedy překrývalo provádění instrukce.

Byl poskytnut únikový mechanismus, který umožňuje rozšíření sady instrukcí nad 256 položek vybraných libovolným operačním kódem. Další mechanismus existoval pro přepínání mezi několika sadami odesílacích tabulek, což umožňovalo stroji podporovat více sad instrukcí současně. Pomocí tohoto mechanismu lze vybrat jinou sadu instrukcí pokaždé, když dojde k přepnutí kontextu. Tento mechanismus byl také použit k implementaci privilegovaných instrukcí, dynamického profilování (pro monitorování výkonu) a více režimů CPU (např. Uživatel a Jádro ).

Role mezipaměť Nezávisle na hlavní paměti bylo udržet vrchol hodnotícího zásobníku pro procedurálně orientovaný jazyk. Mezipaměť měla dvoucyklovou latenci, po které mohla doručit jedno slovo za cyklus a byla rozdělena na několik stránek, každá s 512 32bitovými slovy s ochranou paritou. Stránky byly seskupeny do dvojic s architektonickým maximem 16 párů. Původní stroj implementoval dva páry. Druhý člen každé dvojice se obvykle používal jako další rychlé registry a úložiště škrábanců, aniž by to ovlivnilo stránku zásobníku. Dolních devět bitů registru CPU, které adresovaly mezipaměť, bylo implementováno pomocí čítačů a umožňovalo operace přírůstku a snížení (push a pop) a také náhodný přístup.

Řídicí obchod

Řídicí sklad byl postaven pomocí vysoké rychlosti statické RAM. To bylo normálně načteno v době bootstrapu, což umožnilo stroji být plně uživatelsky mikroprogramovatelný. Doba cyklu řídicího úložiště byla 125 ns, což se rovná nejrychlejšímu cyklu CPU. Architektura umožňovala až 32 Kwords (64bitová délka slova) řídicího úložiště, ale kvůli omezením v technologii paměti původní implementace umožňovala maximálně 8 Kwords. Standardní konfigurace měla 4 Kwords na jedné desce s plošnými spoji. Mohly by být instalovány dvě takové desky. Byla zajištěna kontrola parity. Aby se dosáhlo požadované rychlosti za rozumnou cenu, byl kolem řídicího skladu použit dvouúrovňový plynovod. Později byla implementována deska 16 Kword s maximální velikostí úložiště 32 Kword.

Hlavní paměť

Hlavní paměť byla organizována jako 32bitová slova s ​​obousměrným prokládáním, což umožnilo načíst nebo uložit 64 bitů dat v jedné operaci. Za normálního provozu se k hlavní paměti přistupovalo prostřednictvím jednotky pro správu virtuální paměti.

V původní implementaci obsahoval každý hlavní paměťový modul 0,5 MB paměti s paritní ochranou vytvořenou pomocí 64 kB dynamických MOS RAM. Doba cyklu s náhodným přístupem byla 500 ns na 32bitové slovo, ale víceslovné převody, například do az mezipaměti, přinesly efektivní dobu cyklu 250 ns na 32bitové slovo (16 MB za sekundu). Paměťové moduly dekódovaly 26bitové adresy fyzických slov a v rámci tohoto limitu byla celková kapacita paměti omezena pouze počtem dostupných slotů systémové sběrnice; v závislosti na konfiguraci I / O systému lze nainstalovat až 10 MB fyzické paměti. Pozdější implementace paměťového modulu zvýšila velikost na 2 MB pomocí 256 kB RAM.

Překlad logické na fyzickou adresu byl proveden pomocí sady tabulek překladu adres. Každý proces má přístup ke třem nezávislým rozšiřitelným oblastem paměti, které se obvykle používají pro program, haldu a zásobník. Čtvrtá oblast byla obvykle vyhrazena pro operační systém. Tabulky také obsahovaly sadu bitů práv pro každou paměťovou stránku poskytující úplnou ochranu a podporující implementaci stránkované virtuální paměti. Překladové tabulky byly uloženy do mezipaměti v CPU, což ve většině případů vedlo k režii pouze jedné mikroinstrukce při provádění překladu adres. Velikost stránky, která byla opravena hardwarem, byla 4 kB. Každá logická oblast může mít až 256 MB.

Subsystém vstupu / výstupu

I / O subsystémy Orion obsahovaly řadu připojených mikropočítače provádět úkoly na nízké úrovni, jako je spuštění diagnostiky a správa terminály a disky.

Diagnostický mikropočítač (založený na Zilog Z80 ) byl vložen do CPU. Mezi jeho funkce patřilo spuštění kontroly důvěryhodnosti systému při prvním napájení, bootstrapování procesoru a převzetí kontroly v případě, že bude zjištěna chyba parity úložiště, která nelze obnovit. Mohlo by to být také použito k dynamickému načtení nového mikrokódu, když byl stroj spuštěn. An RS-232C bylo poskytnuto rozhraní, ke kterému bylo možné připojit terminál. Poté by mohla být spuštěna rozsáhlá diagnostika ve spojení se speciálním mikrokódem pro provedení analýzy chyb v případě selhání systému. Problémy lze obvykle izolovat od jednoho nebo dvou integrovaných obvodů.

Jeden nebo více inteligentních I / O kanálů řídilo periferní aktivitu. Každý z nich zahrnoval plně funkční mikropočítač založený na Z80, který vykonával řídicí funkce a úklid. Přenosy dat do az periferních zařízení probíhaly prostřednictvím a přímý přístup do paměti Samotná cesta (DMA) vytvořená pomocí mikroprocesorů Am2901 s bitovým řezem. To umožnilo využít plný výkon paměťového systému Orion a periferního zařízení a mikropočítač byl schopen přijmout nápravná opatření v případě chyb měkkých I / O. Software na Orionu komunikoval s mikropočítačem pomocí protokolu pro předávání zpráv na vysoké úrovni.

Operační systém

Operační systém pro mikrokódovatelný Orion byl OTS (Orion Time Sharing) verze 1.x, port serveru 4.1BSD UNIX operační systém.

Clipperem poháněné Oriony provozovaly OTS verze 2.x, port 4,2BSD UNIX s některými dodatky. To nebylo pozoruhodně spolehlivé nebo bezpečné a mělo to tendenci „zapomenout“ na ID uživatelů procesu a náhodně nechat uživatelské procesy spuštěné jako vykořenit.

HLH také vytvořil grafiku terminál protože Orion volal StarPoint, na které přenesli Systém X Window.

HLH Orions na University of Kent

Série Orion byla mírně oblíbená u počítačová věda oddělení britských univerzit, včetně Westfield College v Londýně,[3] Koupel, Edinburgh, Heriot-Watt, Kent, Southampton, Warwick, York, King's College v Londýně. Typický Multi uživatel Konfigurace Orionu by měla 8 MB z RAM, an SMD pevný disk (např. 168 MB Kennedy nebo 434 MB Fujitsu Eagle), 60 MB QIC -24 pásková jednotka a 8 až 32 RS-232 terminál porty.

Reference

  1. ^ http://www.freaknet.org/martin/tape/gos/support/hlh/remc
  2. ^ http://www.cb1.com/~john/research/PhD/mandelbrot.txt
  3. ^ http://hlhco.info/photos/Guardian-Jan-04-1984.jpg

Bibliografie

externí odkazy