ديسمبر V-11

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
وحدة المعالجة المركزية KA820-AA من جهاز كمبيوتر صغير VAX 8200 تحتوي على مجموعة شرائح معالج دقيق V-11

إن V-11 ، الذي يحمل الاسم الرمزي "Scorpio"، هو عبارة عن مجموعة شرائح معالج مصغر لتنفيذ بنية مجموعة تعليمات VAX (ISA) التي طورتها وصنعتها شركة Digital Equipment Corporation (DEC).

تاريخ

كان المعالج V-11 أول تصميم لمعالج VAX من شركة Digital، ولكنه كان ثاني معالج يُطرح في الأسواق بعد MicroVAX 78032. عُرض في المؤتمر الدولي التاسع والثلاثين لدوائر الحالة الصلبة الذي عُقد عام 1984 إلى جانب MicroVAX 78032، وطُرح في أوائل عام 1986 في أنظمة تعمل بتردد 5 ميجاهرتز (زمن دورة 200 نانوثانية)، وفي عام 1987 بتردد 6.25  ميجاهرتز (زمن دورة 160 نانوثانية). كان المعالج V-11 حكرًا على شركة DEC، واستُخدم حصريًا في أجهزة الكمبيوتر الصغيرة VAX 8200 و VAX 8250 و VAX 8300 و VAX 8350 ، ومحطة العمل VAXstation 8000 .

عند تردد 5 ميجاهرتز، كان أداء جهاز V-11 مماثلاً تقريبًا لأداء الحاسوب الصغير جدًا VAX-11/780 . أما عند تردد 6.25 ميجاهرتز، فقد كان أداؤه أسرع بنحو 1.2 مرة من أداء VAX-11/780. 

كان V-11 جزءًا من برنامج سكوربيو، الذي هدف إلى تزويد شركة DEC بالقدرة على تطوير وتصنيع الدوائر المتكاملة واسعة النطاق جدًا (VLSI ). وشملت جوانب أخرى من البرنامج تطوير مجموعة برامج تصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) وعملية تصنيع أشباه الموصلات، والتي نتج عنها تقنيتا CHAS وZMOS على التوالي. وكانت ZMOS أول عملية تصنيع لأشباه الموصلات تُطوّر بالكامل بواسطة شركة DEC.

وصف

كان V-11 تصميمًا متعدد الرقاقات، يتألف بشكل أساسي من رقاقة إدخال/إخراج، ورقاقة إدارة، ورقاقة نقل، وخمس رقاقات ذاكرة قراءة فقط/ذاكرة وصول عشوائي. على عكس MicroVAX 78032، الذي نفّذ مجموعة فرعية من VAX ISA، كان V-11 تطبيقًا كاملاً لـ VAX، يدعم جميع التعليمات البالغ عددها 304 وأنواع البيانات الـ 17 (بايت، كلمة، كلمة طويلة، كلمة رباعية، كلمة ثمانية، بيانات عائمة F، بيانات عائمة D، بيانات عائمة G، بيانات عائمة H، بت، حقل بت متغير الطول، سلسلة أحرف، سلسلة أرقام لاحقة، سلسلة أرقام منفصلة بادئة، سلسلة عشرية مضغوطة، طابور مطلق، وطابور نسبي ذاتي).

كانت الرقاقات في مجموعة الرقاقات متصلة بأربعة ناقلات: MIB وDAL وPAL وCAL. تنقل MIB (ناقل التعليمات الدقيقة) إشارات التحكم في التعليمات الدقيقة والعناوين من وحدة التحكم إلى رقاقات الإدخال/الإخراج والوظائف. يبلغ عرض MIB 40 بت، وهو نفس عرض الكلمة الدقيقة، وهو محمي ضد فقدان التكافؤ . أما DAL فهو ناقل محمي ضد فقدان التكافؤ بعرض 32 بت، ينقل البيانات والعناوين من وإلى رقاقات الإدخال/الإخراج والوظائف والوظائف، بالإضافة إلى ذاكرة التخزين المؤقت وذاكرة الوصول العشوائي للترجمة الاحتياطية وواجهة المنفذ.

شريحة ذاكرة القراءة فقط/ذاكرة الوصول العشوائي

نفّذت شريحة ذاكرة القراءة فقط/ذاكرة الوصول العشوائي (DC327) خُمس وحدة تخزين التحكم القابلة للتعديل . احتوت على ذاكرة قراءة فقط (ROM) بسعة 16 كيلوبايت (16384 × 8 بت)، وذاكرة وصول عشوائي (RAM) بسعة 1 كيلوبايت (1024 × 8 بت)، وذاكرة قابلة للعنونة بالمحتوى (CAM) بسعة 14 كيلوبايت (32 × 12 بت ). احتوت ذاكرة القراءة فقط على وحدة تخزين التحكم، بينما استُخدمت ذاكرة الوصول العشوائي لتخزين تعديلات وحدة تخزين التحكم. تألفت شريحة ذاكرة القراءة فقط/ذاكرة الوصول العشوائي من 208000 ترانزستور على رقاقة بأبعاد 8.74 مم × 7.24 مم (344 ميل × 285 ميل) بمساحة إجمالية قدرها 63.25 مم² (98040 ميل² ) . وقد استهلكت 1 واط.

تم تركيب خمس رقاقات DC327 على حامل خزفي مشترك في غلاف DIP عريض للغاية ومميز . وفر هذا الغلاف وحدة تخزين التحكم الكاملة للمعالج؛ حيث احتوت كل رقاقة من رقاقات DC327 الخمس على محتويات ROM مختلفة.

شريحة الإدخال/الإخراج

رقاقة أشباه الموصلات من رقائق V-11 I/E DC328

احتوت شريحة الإدخال/الإخراج (DC328) على مخزن مؤقت للتعليمات، ووحدة تسلسل دقيقة ، ووحدة تنفيذ ، ومخزن مؤقت مصغر للترجمة (MTB). مخزن التعليمات عبارة عن مخزن مؤقت ثنائي المدخلات بسعة 32 بت، يحتوي على تعليمات مُجهزة مسبقًا . وقد حسّن الأداء من خلال الحفاظ على عدد من التعليمات جاهزة للتنفيذ. سعى الجهاز إلى إبقاء مخزن التعليمات ممتلئًا في جميع الأوقات. تتكون وحدة التنفيذ من ستة عشر سجلًا للأغراض العامة بسعة 32 بت ، مُعرّفة بواسطة VAX ISA، ووحدة حساب ومنطق (ALU)، ووحدة إزاحة. أما المخزن المؤقت المصغر للترجمة (MTB) فهو مخزن مؤقت للترجمة (TLB). يحتوي على خمسة مداخل لجدول الصفحات (PTEs)، واحد للتعليمات وأربعة للبيانات. في حالة عدم وجود التعليمات المطلوبة، يتم استخدام مخزن الترجمة الاحتياطي (BTB) الموجود في شريحة M. تتكون شريحة الإدخال/الإخراج من 60,000 ترانزستور على رقاقة بقياس 354  ميل × 358  ميل (8.99  مم × 9.09  مم) بمساحة 126,732  ميل مربع (81.76  مم مربع ). وتستهلك 5  واط .

شريحة M

كانت شريحة M (DC329) مسؤولة عن إدارة الذاكرة ومعالجة المقاطعات. احتوت على علامات مخزن الترجمة الاحتياطي (BTB)، وعلامات ذاكرة التخزين المؤقت، وسجلات المعالج الداخلية. كما احتوت شريحة M على وظائف الإدخال/الإخراج المحددة بواسطة بنية VAX، وقامت بتوليد إشارة الساعة لمجموعة الشرائح.

كان مخزن الترجمة الاحتياطي في الأساس مخزنًا مؤقتًا للبحث عن الترجمة (TLB) يُعالج حالات عدم وجود البيانات في مخزن الترجمة الرئيسي (MTB). احتوى مخزن الترجمة الاحتياطي على 512 مدخلًا في جدول الصفحات (PTE)، منها 256 مدخلًا لصفحات مساحة النظام و256 مدخلًا لصفحات مساحة العملية. يوجد 128 علامة لمخزن الترجمة الاحتياطي، واحدة لكل أربعة مداخل في جدول الصفحات، في شريحة المعالج M. تم تنفيذ مخزن الترجمة الاحتياطي باستخدام ذاكرة وصول عشوائي خارجية (RAM).

يوجد 26 سجلاً داخلياً للمعالج، والتي يستخدمها البرنامج المصغر للتخزين المؤقت عند تنفيذ التعليمات المعقدة التي تتطلب دورات متعددة.

تتكون شريحة M من 54000 ترانزستور على رقاقة بقياس 339  ميل × 332  ميل (8.61  مم × 8.43  مم) بمساحة 112548  ميل مربع (72.61  مم مربع ). وتستهلك 3  واط .

شريحة F

احتوت شريحة F (DC330) على وحدة حسابية للفاصلة العائمة (FPU). دعمت هذه الشريحة معظم تعليمات الفاصلة العائمة الخاصة بمعالج VAX، بالإضافة إلى أنواع البيانات f_floating و d_floating و g_floating المُعرّفة في بنية VAX، وكانت مسؤولة أيضًا عن تنفيذ تعليمات القسمة والضرب للأعداد الصحيحة. استقبلت شريحة F رموز العمليات من شريحة الإدخال/الإخراج، والتعليمات الدقيقة من وحدة التحكم عبر ناقل MIB. استُقبلت المعاملات من الذاكرة أو سجلات الأغراض العامة عبر ناقل DAL، الذي يُستخدم أيضًا لكتابة النتائج. تألفت الشريحة من 29600 ترانزستور على رقاقة أبعادها 341 ميل × 288 ميل (8.66 مم × 7.32 مم) بمساحة إجمالية قدرها 98208 ميل مربع (63.36 مم مربع ). بلغ استهلاكها للطاقة 2.5 واط.       

كانت شريحة F مشتقة من شريحة FPA، التي تنتمي إلى مجموعة شرائح المعالج الدقيق J-11 ، وهي تطبيق لمعالج PDP-11 . كان من المفترض أن تكون شريحة F تصميمًا جديدًا كليًا تم تطويره لجهاز V-11، ولكن تم إلغاؤها لصالح شريحة مشتقة كجزء من جهد لتبسيط جهاز V-11 حتى يمكن إكماله بشكل أسرع مع بدء تطوير معالج MicroVAX 78032 .

مخبأ

يحتوي جهاز V-11 على ذاكرة تخزين مؤقتة أساسية خارجية بسعة 8 كيلوبايت . تمت معالجة هذه الذاكرة المؤقتة فعليًا، وتحتوي على كتلة ذاكرة مؤقتة بحجم 64 بايت .

بدني

احتوت مجموعة رقائق V-11 على ما مجموعه 1,183,600 ترانزستور موزعة على تسع رقائق مصنعة بتقنية ZMOS من شركة Digital، وهي تقنية NMOS بدقة 3.0 ميكرومتر ذات مستويين من التوصيلات البينية. (تم اختيار حرف "Z" في الاسم لأنه يشبه الرقم "2" - حيث كان وجود طبقتين من المعدن أمرًا لافتًا للنظر).

مراجع

  • " دليل المعالج الفني KA820/KA825 ، الطبعة الثالثة، أبريل 1987". EK-KA820-TM-003. شركة ديجيتال إكويبمنت.

للمزيد من القراءة