LINC-8

LINC-8 هو اسم حاسوب صغير صنعته شركة Digital Equipment Corporation بين عامي 1966 و 1969. وهو يجمع بين حاسوب LINC و PDP-8 في خزانة واحدة، وبالتالي يكون قادرًا على تشغيل البرامج المكتوبة لأي من البنيتين.

يحتوي جهاز LINC-8 على معالج PDP-8 ومعالج LINC، تتم محاكاتهما جزئيًا بواسطة معالج PDP-8. في أي وقت، يكون الحاسوب إما في "وضع LINC" أو "وضع PDP-8" - لا يمكن تشغيل كلا المعالجين بالتوازي. تتوفر تعليمات للتبديل بين الوضعين. في جهاز LINC-8، تتم معالجة جميع المقاطعات بواسطة معالج PDP-8، ولا يمكن تشغيل البرامج التي تعتمد على بنية المقاطعات الخاصة بجهاز LINC.

إن جهاز LINC هو جهاز تجميع ذو 12 بت بنظام المتمم الواحد ، بينما جهاز PDP-8، على الرغم من كونه أيضًا جهاز تجميع ذو 12 بت، إلا أنه يعمل بنظام حساب المتمم الثنائي .

يختلف نظام عنونة الذاكرة في البنيتين. في معالج LINC، تُقسّم مساحة العناوين الكاملة إلى أجزاء ، كل جزء منها 1024 كلمة ، ويُختار منها جزءان للاستخدام في أي وقت: حقل التعليمات وحقل البيانات . يُمكن الوصول المباشر إلى البيانات في حقل التعليمات باستخدام عناوين 10 بت. أما حقل البيانات، فلا يُمكن الوصول إليه إلا بشكل غير مباشر. نظريًا، يُمكن اختيار حقلي التعليمات والبيانات من بين 32 منطقة، كل منها 1 كيلوبايت من 12 بت، حيث أن الحد الأقصى لسعة الذاكرة في هذه البنية هو 32 كيلوبايت. عمليًا، لم تُوسّع سوى أنظمة LINC-8 قليلة إلى 8 كيلوبايت. يتم توسيع الذاكرة أولًا بإضافة وحدة توسعة ذاكرة PDP-8 وتعليمات ذاكرة موسعة، بالإضافة إلى بعض التعديلات الطفيفة على معالج LINC لعنونة الذاكرة بما يتجاوز السعة الأساسية البالغة 4 كيلوبايت. بعد ذلك، يُمكن إضافة "أجنحة" ذاكرة سعة 4 كيلوبايت على شكل ناقل متسلسل، والذي يُمكن نظريًا توسيعه حتى سبع مرات لتغطية السعة الكاملة البالغة 32 كيلوبايت. من الناحية العملية، من الصعب دائمًا تنفيذ ذلك على جهاز PDP-8 "العادي"، وفي حالة LINC-8، يصبح من الضروري إبطاء وحدة المعالجة المركزية قليلاً لمجرد إضافة أول 4 كيلوبايت إضافية.

لذا، عمليًا، تقتصر قطاعات ذاكرة LINC-8 على القطاعات من 0 إلى 3، أو ربما من 0 إلى 7 في بعض تطبيقات 8K. مع ذلك، لا تستطيع أجهزة 4K الأساسية الوصول إلى قطاعات تتجاوز 0-3، بينما تستطيع نماذج الذاكرة الموسعة محاولة الوصول إلى القطاعات من 0 إلى 37 بنظام العد الثماني حتى في حال عدم وجود ذاكرة.

بحسب الاصطلاح، لا تتوفر منطقة القطاع 0 لعمليات LINC المحاكاة بالكامل. والسبب هو تحميل برنامج PDP-8، المعروف عادةً باسم PROGOFOP، هناك لمعالجة جميع المقاطعات والتحذيرات، وما إلى ذلك. من الممكن كتابة برنامج لوحدة معالجة مركزية LINC "جزئية"، أي باستخدام المكونات المادية الموجودة فقط. عند تنفيذ عملية لا يمكن لوحدة المعالجة المركزية PDP-8 معالجتها، تستأنف العملية. مع ذلك، قد تتوقف عملية LINC لأسباب مختلفة. لذا، يُنصح دائمًا بتحميل PROGOFOP عند محاولة استخدام برامج LINC "كاملة" على هذا النظام.

كُتبت العديد من أنظمة التشغيل لهذا الجهاز؛ بعضها كان في الأساس نسخًا مُعدّلة قليلاً مصممة لوحدة المعالجة المركزية LINC الأصلية التي يستند إليها جزئيًا. تسمح إجراءات بدء التشغيل بتحميل صورة لنسخة مُخصصة من PROGOFOP أولاً، ثم تنفيذ تعليمات الشريط لتحميل نظام التشغيل المُعتمد على LINC. في بعض الحالات، تتم عملية بدء التشغيل يدويًا مباشرةً على مفاتيح وحدة تحكم LINC؛ أما الأنظمة الأحدث فتبدأ تشغيل النظام تلقائيًا بعد تحميل PROGOFOP.

تُعدّ أنظمة التشغيل الأخرى أكثر عمومية، وهي مصممة لتجاهل جانب LINC في الغالب. هذه أنظمة PDP-8 حصرية، وإن كانت قد تُهيأ خصيصًا لتناسب خصائص LINC-8. في بعض الحالات، يعني هذا عدم إمكانية تشغيلها على أي جهاز آخر؛ وفي حالات أخرى، يُمثل LINC-8 مجرد نسخة عادية من برامج التشغيل لنظام PDP-8 عادي. من مزايا النظام القائم على PDP-8 أن PROGOFOP غير ضروري. عند الحاجة، يُمكن لنظام PDP-8 تحميل PROGOFOP بالإضافة إلى برنامج مستخدم مُوجّه أساسًا لـ LINC للوصول إلى الأجهزة الطرفية للمختبر. يتم استبدال اصطلاح LINC الذي يقضي بحجز أول 1 كيلوبايت بالكامل لـ PROGOFOP باصطلاح PDP-8 الأصغر حجمًا، والذي يقضي بحجز النطاق 07600-07777 فقط، أو آخر صفحة من 128 كلمة من أول 4 كيلوبايت من الجهاز. وهذا يتوافق مع منطقة محجوزة صغيرة في نهاية الجزء 3 من LINC مقابل مرونة إجمالية أكبر بكثير.

يقسم معالج PDP-8 ذاكرته إلى صفحات، كل صفحة تحتوي على 128 كلمة . يمكن للتعليمات الإشارة إلى الصفحة الحالية ، أي الصفحة التي تحتوي على التعليمات نفسها، أو إلى الصفحة 0 ، وهي الصفحة التي تحتوي على 128 كلمة من الذاكرة في العناوين من 0 إلى 127. يمكن استخدام العنونة غير المباشرة لإنتاج عناوين من 12 بت. في حال استخدام ذاكرة أكبر من 4 كيلوبايت، يتم توسيع العنونة غير المباشرة لتشمل حقل البيانات، مما يتيح الوصول إلى أي موقع بشكل غير مباشر في مساحة تصل إلى 32 كيلوبايت كحد أقصى. مع ذلك، فإن قيود الأجهزة في معالج LINC-8 تجعل من الصعب الوصول إلى حجم إجمالي يزيد عن 8 كيلوبايت. كما تم استخدام حقل التعليمات، مما يتيح تحميل برامج أكبر في نفس مساحة العنونة التي يتحكم بها حقل البيانات. يمكن أن يكون نقل التحكم مباشرًا أو غير مباشر حسب الحاجة. يتم تحديد العنوان الجديد عن طريق تعيين قيمة حقل التعليمات الجديد أولًا، ثم تنفيذ تعليمة JMP أو JMS في العنوان المقابل ذي الـ 12 بت للحقل الجديد، مما ينتج عنه عنوان إجمالي من 15 بت.

يحتوي الحاسوب على عدد من الأجهزة الطرفية LINC، التي يتم التحكم بها بواسطة تعليمات خاصة بوضع LINC. تشمل هذه الأجهزة مداخل تناظرية على شكل مقابض ومنافذ، ومرحلات للتحكم في المعدات الخارجية، ومحركات LINCtape (سلف DECtape ) ، وأنبوب أشعة كاثودية يشبه راسم الإشارة ، يتم التحكم به برمجيًا، بالإضافة إلى جهاز Teletype Model 33 ASR. في الواقع، أنبوب الأشعة الكاثودية هو وحدة معدلة خصيصًا تعتمد على راسم إشارة Tektronix قياسي، تم تعديله ليتم تشغيله فقط بواسطة محولات تناظرية رقمية وواجهة مكثفة؛ ولا توجد دوائر مسح كما هو الحال في راسمات الإشارة التقليدية. تتضمن معظم التعديلات وحدات توصيل مخصصة ومبسطة للغاية، والتي تحتوي أيضًا على المقابض الفعلية المتصلة بأدنى قنوات التحويل التناظري الرقمي. يمكن القول إن هذا هو السلف لواجهة الفأرة الحديثة؛ استخدمت بعض البرامج تدوير المقابض بطريقة توحي لاحقًا بالشكل ثنائي الأبعاد للفأرة؛ هذه مقابض تتحكم في معلمة واحدة فقط في كل مرة، وما إلى ذلك.

بعض هذه الأجهزة الطرفية مُحاكاة، وهي في الواقع أجهزة طرفية لجهاز PDP-8. أي عملية غير مُنفذة تُوقف وحدة المعالجة المركزية LINC وتُقاطع معالج PDP-8 لمعالجة التفاصيل. والجدير بالذكر أن LINCtape هو في الواقع جهاز طرفي لجهاز PDP-8؛ حيث يتم اعتراض تعليمات فئة الشريط الخاصة بـ LINC وتُقاطع PDP-8 الذي يُحاكي بدوره كيفية تنفيذ LINC أو PDP-12 الحقيقي لتفاصيل أحدث تعليمات الشريط. الضغط على مجموعة متنوعة من المفاتيح على وحدة تحكم LINC الظاهرة يُسبب مقاطعات PDP-8؛ صُمم PROGOFOP لمحاكاة الوظائف كما تظهر على LINC الأصلي.

من الميزات المثيرة للاهتمام خاصية إيقاف FETCH/EXEC، المُطبقة في جميع مكونات LINC وPDP-12. عند تفعيل هذه الخاصية، تراقب باستمرار تنفيذ التعليمات حتى تتحقق شروط محددة. يؤدي ذلك إلى مقاطعة PDP-8، مما يُوقف برنامج LINC. يمكن استخدام عمليات وحدة التحكم المُحاكاة لفحص الذاكرة أو إجراء تغييرات أخرى، مثل الضغط على مفتاح DO المُحاكى. يُنفذ مفتاح DO أي تعليمة واحدة على سجل التبديل الأيسر، بينما قد يلزم ضبط سجل التبديل الأيمن أيضًا في حالة تعليمات الكلمات المزدوجة، كما هو الحال في معظم تعليمات فئة الشريط. يتضمن تشغيل بعض أنظمة التشغيل تنفيذ تعليمة قراءة الشريط مباشرةً من مجموعتي المفاتيح، وذلك بالضغط على مفتاح DO المُحاكى، ثم الضغط على مفتاح START 20 المُحاكى. باختصار، يُنفذ LINC-8 جميع وظائف لوحة التحكم الخاصة بجهاز LINC "الحقيقي"، ثم يستخدم PDP-8 لمحاكاة معظمها.

صُمم جهاز LINC-8 كحاسوب مختبري. وهو صغير الحجم بما يكفي ليناسب بيئة المختبر، ويوفر قدرة حاسوبية متواضعة بسعر منخفض، ويتضمن إمكانيات الأجهزة اللازمة لمراقبة التجارب والتحكم بها.

محرك الشريط المغناطيسي LINCtape، الذي صممه ويسلي أ. كلارك لجهاز LINC، مناسب للتعامل معه في بيئة المختبر، ويمكن وضع الأشرطة في الجيوب أو إسقاطها أو حتى ثقبها وقطعها دون فقدان البيانات المخزنة عليها.

في عام 1969، طورت شركة دي إي سي جهاز LINC-8 بإصدار PDP-12 ، وهو حاسوب مُدمج مُشابه مُخصص للاستخدام في المختبرات، وتم إلغاء مشروع LINC-8. لم يُصنع سوى عدد قليل من أجهزة LINC-8، لا يتجاوز بضع مئات، ولذلك يُعد هذا الطراز نادرًا اليوم.

اعتبارًا من عام 2008، يجري العمل على مشروع لمحاكاة LINC-8 على الأجهزة الحديثة داخل جمعية تحديث الحاسوب في جامعة أوبسالا .

• الأسئلة الشائعة حول جهاز PDP-8
• ملخص نماذج وخيارات جهاز PDP-8

• مشروع غرين بي – محاكي PDP-12