هوبيت من إنتاج AT&T

معالج AT &T Hobbit هو تصميم معالج دقيق طورته شركة AT&T في أوائل التسعينيات. استند هذا التصميم إلى تصميم CRISP (معالج مجموعة التعليمات المختصرة بلغة C) الخاص بالشركة، والذي يشبه خط أنابيب RISC الكلاسيكي ، والذي بدوره تطور من تصميم C Machine الذي طورته مختبرات Bell في أواخر الثمانينيات. تم تحسين جميع هذه المعالجات لتشغيل التعليمات البرمجية المترجمة من لغة البرمجة C. يركز التصميم على فك تشفير التعليمات بسرعة، والوصول إلى المصفوفات المفهرسة، واستدعاء الإجراءات .

تم إنهاء المشروع في مارس 1994 ^{[ 1 ]} لأن الهوبيت فشل في تحقيق مبيعات مجدية تجارياً.

بدأ مشروع "آلة سي" في مختبرات بيل عام 1975 لتطوير بنى حاسوبية لتشغيل برامج لغة البرمجة سي بكفاءة، بهدف تصميم يُحسّن الأداء بمقدار عشرة أضعاف مقارنةً بالحواسيب المتوفرة تجاريًا مع الحفاظ على القدرة التنافسية من حيث التكلفة. اعتمدت منهجية تصميم بنية "آلة سي" على نهج تطوير تكراري قائم على قياسات خصائص برامج سي، وشمل ذلك صياغة وتنفيذ مراجعات جديدة لبنية الحاسوب، وتطوير مُترجم يستهدف كل مراجعة جديدة، وتجميع "مجموعة كبيرة من برامج يونكس"، وتحليل البرامج المُجمّعة. ثم استُخدمت نتائج هذه القياسات في مراجعة البنية اللاحقة. ^{[ 2 ]}

بعد استقرار بنية C Machine في عام 1981 لتنفيذ ECL غير مكتمل ، شُكِّل فريق تصميم لمعالج CRISP في أبريل 1983، وأُنتِج CRISP لأول مرة على شريحة سيليكون في عام 1986. حقق المعالج المُصنَّع أهداف الأداء إلى حد كبير، حيث عمل بتردد 16  ميجاهرتز وحقق نتيجة اختبار Dhrystone أعلى بأكثر من 13 مرة من معالج VAX-11/750، مسجلاً ما يقارب 7.7 VAX MIPS . كان هذا الأداء منافسًا لمعالج MIPS R2000 المُستخدم في نظام تطوير MIPS M/500 (  جهاز بتردد 8 ميجاهرتز يُحقق حوالي 7.4 VAX MIPS ^{[ 3 ]} )، على الرغم من أن بعض الاختبارات المعيارية أظهرت أداءً أقوى لمعالج CRISP. بالمقارنة مع R2000 الذي تطلب العديد من رقائق الدعم عند دمجه في نظام حاسوبي، كان CRISP معالجًا "متكاملًا" يضم ذاكرة تخزين مؤقتة مدمجة، وتطلب مساحة لوحة "أقل بكثير". ^{[ 2 ]}

أُعيد توجيهها لاحقًا نحو التطبيقات منخفضة الطاقة وسُوِّقت تجاريًا، مما أدى إلى ظهور معالج الهوبيت. ^{[ 4 ]} طُرحت في عام 1992 باسم 92010، واستهدفت سوق أجهزة الاتصال الشخصية. تعمل بجهد 3.3 فولت، ويُقال إن أداءها يصل إلى 13.5 VAX MIPS. كان سعرها المبدئي 35 دولارًا أمريكيًا للوحدة عند شراء 10000 وحدة، بينما كان سعر مجموعة الشرائح الكاملة أقل من 100 دولار أمريكي. ^{[ 5 ]} أُنتجت عدة شرائح داعمة: ^{[ 6 ]}

• وحدة إدارة النظام AT&T 92011
• وحدة تحكم AT&T 92012 PCMCIA
• وحدة تحكم طرفية AT&T 92013
• وحدة تحكم العرض AT&T 92014

في عام 1993، أطلقت شركة AT&T عائلة معالجات 92020، مُقدمةً شرائح دعم جديدة تستهدف تطبيقات مختلفة. تعمل هذه الأجهزة بجهد 3.3 فولت أو 5 فولت بتردد ساعة أعلى. يتوافق معالج 92020S مع معالج 92010 من حيث التوصيلات، ويحتوي على  ذاكرة تخزين مؤقتة للتعليمات أكبر بسعة 6 كيلوبايت (مقارنةً  بذاكرة 92010 بسعة 3 كيلوبايت ^{[ 7 ]} )، ويُنفذ ما يُعادل 16 VAX MIPS باستهلاك طاقة نموذجي يبلغ 210  ميلي واط. ^{[ 8 ]} صُمم معالج 92020S للاستخدام مع معظم مكونات شريحة 92010 الأصلية، باستثناء وحدة التحكم الطرفية 92013. في الوقت نفسه، صُممت معالجات 92020M و92020MX للاستخدام مع رقائق الدعم الجديدة، حيث تستخدم أيضًا ناقل عناوين وبيانات متعدد الإرسال لتقليل عدد الأطراف، وتوفر مستويات أداء أقل، مع استخدام معالج 92020M أيضًا لذاكرة  تخزين مؤقتة بسعة 6 كيلوبايت وتحقيق أداء مماثل لمعالج 92010 الأصلي. رقائق الدعم المحدثة هي كما يلي: ^{[ 7 ]}

• وحدة إدارة النظام AT&T 92021M
• وحدة إدارة النظام AT&T 92021MX
• وحدة تحكم العرض AT&T 92024M

حافظ المعالج الأكثر تكاملاً، 92020MX، على  ذاكرة التخزين المؤقت بسعة 3 كيلوبايت الموجودة في المعالج 92010، ولكنه يتميز بواجهة PCMCIA أحادية القناة ووحدة تحكم في العرض تدعم دقة تصل إلى 640 × 480 بكسل . وبسعر 32 دولارًا أمريكيًا للوحدة عند طلب 10000 وحدة، فقد أتاح هذا المعالج فرصًا لخفض التكاليف في بعض الأجهزة مقارنةً بشريحة Hobbit الأصلية. ^{[ 8 ]}

تواصلت شركة آبل مع شركة AT&T ودفعت لها لتطوير نسخة أحدث من معالج CRISP مناسبة للاستخدام منخفض الطاقة في جهاز نيوتن المحمول. لم يُنتج جهاز نيوتن المبني على معالج Hobbit. ووفقًا للاري تيسلر ، "كان معالج Hobbit مليئًا بالأخطاء، وغير مناسب لأغراضنا، وباهظ الثمن. رفضنا المشروع بعد أن طالبت AT&T بملايين الدولارات الإضافية كرسوم تطوير." ^{[ 9 ]} رفضت آبل معالج Hobbit واعتمدت معالج ARM610 لجهاز نيوتن، ^{[ 10 ]} كما دخلت في شراكة مع شركتي Acorn Computers و VLSI Technology لتأسيس شركة Advanced RISC Machines (ARM) في أواخر عام 1990 باستثمار قدره 2.5 مليون دولار. باعت آبل حصتها في ARM بعد سنوات مقابل 800 مليون دولار. ^{[ 9 ]}

شركة Active Book (التي أسسها هيرمان هاوزر ، مؤسس شركة Acorn Computers أيضًا)، والتي كانت تستخدم معالج ARM في جهازها المساعد الرقمي الشخصي Active Book ، ^{[ 11 ]} تم شراؤها لاحقًا من قبل AT&T وتم دمجها في شركة Eo التابعة لـ AT&T، ^{[ 12 ]} والتي أنتجت جهازًا مبكرًا من أجهزة المساعد الرقمي الشخصي، وهو EO Personal Communicator ، الذي يعمل بنظام التشغيل PenPoint من شركة GO Corporation . ^{[ 13 ]}

أعلنت شركة AT&T في عام 1992 عن تبني واسع النطاق لتقنية Hobbit من قبل الموردين. ^{[ 14 ]} استُخدمت تقنية Hobbit في النماذج الأولية الأولى لجهاز BeBox حتى عام 1993، حين أعلنت AT&T إيقاف إنتاجها. ^{[ 15 ]} أغلقت AT&T عملياتها في شركة Eo، المسؤولة عن المنتج التجاري الوحيد الذي استخدم تقنية Hobbit، ^{[ 16 ]} وأوقفت إنتاجها نهائيًا في عام 1994. ^{[ 17 ]}

في تصميم RISC التقليدي الذي يُطبّق بنية التحميل والتخزين ، يتم الوصول إلى الذاكرة عبر تعليمات تُحمّل البيانات صراحةً في المسجلات وتُخزّنها مرة أخرى في الذاكرة، بينما تعمل التعليمات التي تُعالج البيانات حصريًا على المسجلات. من خلال السعي إلى حصر عمليات معالجة البيانات في دورة ساعة واحدة، يُمكن استخدام آلية تحكم أبسط لتوزيع التعليمات، مما يُسهّل ضبط مسارات التعليمات ^{[ 18 ]} وإضافة دعم للمعالجات فائقة التوازي . مع ذلك، لا تعمل لغات البرمجة بهذه الطريقة في الواقع. فهي تستخدم عادةً مكدسًا يحتوي على متغيرات محلية ومعلومات أخرى للروتينات الفرعية، يُعرف باسم إطار المكدس أو سجل التنشيط. يكتب المُصرّف شيفرة لإنشاء سجلات التنشيط باستخدام تصميم التحميل والتخزين الخاص بالمعالج الأساسي.

تهدف كل من آلة C في تطبيقها CRISP، وآلة Hobbit التي تلتها مباشرةً، إلى دعم أنواع الوصول إلى الذاكرة التي تستخدمها لغات البرمجة، مع إيلاء اهتمام خاص للغة البرمجة C. ^{[ 7 ]} يمكن للتعليمات الوصول إلى الذاكرة مباشرةً، من خلال الإشارة إلى القيم في الهياكل والمصفوفات المخزنة داخل الذاكرة وتحديثها بنتائج العمليات الحسابية. على الرغم من أن نموذج الوصول من الذاكرة إلى الذاكرة هذا شائع في تصميمات CISC السابقة ، إلا أن آلة C كما تم تطبيقها بواسطة CRISP تختلف عن تصميمات CISC وRISC، بما في ذلك Bellmac 32 السابقة ، لعدم توفيرها سجلات يمكن الوصول إليها مباشرةً. بدلاً من ذلك، يتم توفير "ذاكرة تخزين مؤقتة للمكدس" تحتوي على مدخلات سجلات 32 بت، 32 مدخلاً في CRISP ولكنها موسعة إلى 64 مدخلاً في Hobbit، ^{[ 19 ] : 30 منها} مُخصصة لمساحة العناوين المقابلة لأعلى مكدس البرنامج، ويمكن الوصول إليها فقط باستخدام نمط عنونة نسبي للمكدس. وُصفت بنية CRISP بأنها "آلة ذاكرة إلى ذاكرة ذات عنوانين ونصف"، حيث يمكن للتعليمات استخدام صفر أو عنوان ذاكرة واحد أو عنوانين، ويمكنها استخدام مدخل مكدس يُسمى المُراكم لنتائج العمليات الحسابية. وكما هو الحال في بنية Bellmac 32، توفر بنية CRISP تعليمات متنوعة لدعم استدعاء الإجراءات: تقوم دالة call بحفظ عنوان العودة والانتقال إلى روتين؛ وتقوم دالة enter بتخصيص إطار مكدس لروتين، مع مسح مدخلات ذاكرة التخزين المؤقت للمكدس إذا لزم الأمر؛ وتقوم دالة return بإلغاء تخصيص إطار المكدس والانتقال إلى عنوان عودة المُستدعي؛ وتقوم دالة catch باستعادة مدخلات المكدس من الذاكرة. ^{[ 2 ]}

من الآثار الجانبية لتصميم الهوبيت أنه ألهم مصممي الآلة الافتراضية Dis (وهي فرع من Plan 9 من مختبرات Bell Labs ) لاستخدام نظام يعتمد على الذاكرة، وهو ما يُحاكي بشكل أدق آلية عمل المعالجات الحقيقية القائمة على المسجلات . وقد وجدوا، كما توقع مصممو RISC، أنه بدون تصميم التحميل والتخزين، يصعب تحسين مسار التعليمات وبالتالي العمل بسرعات أعلى. لذلك قرروا أن تنتقل جميع المعالجات المستقبلية إلى تصميم التحميل والتخزين، وصمموا Inferno ليعكس ذلك. في المقابل، تعتمد الآلات الافتراضية لـ Java و .NET على المكدس، وهو أثر جانبي لتصميمها من قِبل مبرمجي لغات البرمجة وليس مصممي الرقائق. تُعد عملية الترجمة من لغة تعتمد على المكدس إلى لغة تجميع تعتمد على المسجلات عمليةً مُرهقة؛ فالآلة الافتراضية (VM) ومترجم Java أكبر حجمًا وأبطأ بكثير من الآلة الافتراضية Dis ومترجم Limbo (اللغة الأكثر شيوعًا التي تُترجم لـ Dis). ^{[ 20 ]} تعتمد الآلات الافتراضية لنظام Android ( Dalvik ) و Parrot و Lua أيضًا على السجلات.

• جازيل

• منطقة BeBox - معرض نماذج الهوبيت على BeBox (نسخة مؤرشفة)
• تقرير صناعة الحواسيب لعام 1992 - الهوبيت - المنتج الجديد الأبرز لشركة AT&T للإلكترونيات الدقيقة - ينافس إنتل، وآرم، وموتورولا، ومايكروسوفت - شركة إنتل؛ شركة موتورولا؛ شركة مايكروسوفت
• حلم سكولي: القصة وراء نيوتن ، بقلم توم هورمبي، لو إند ماك