تكنولوجيا الهرم

تم إصدار أول سلسلة من أجهزة الكمبيوتر الصغيرة من شركة Pyramid Technology في أغسطس 1983 ^{[ 7 ] [ 8 ]} باسم الكمبيوتر الصغير الفائق 90x، والذي استخدم معالجًا قياسيًا مخصصًا 32 بت يعمل بسرعة 8 ميجاهرتز. 

على الرغم من تسويق هذه البنية على أنها جهاز RISC ، إلا أنها كانت في الواقع مُبرمجة بدقة عالية . استخدمت نموذج سجلات "النافذة المنزلقة" المُستند إلى معالج Berkeley RISC ، ولكن تعليمات الوصول إلى الذاكرة كانت ذات أنماط تشغيل معقدة قد تتطلب دورات عديدة للتنفيذ. تم تنفيذ العديد من تعليمات العمليات العددية بين السجلات في دورة معالجة واحدة. في البداية، تم تنفيذ تعليمات الفاصلة العائمة بالكامل باستخدام الشفرة الدقيقة، على الرغم من إصدار وحدة اختيارية للفاصلة العائمة على لوحة دوائر منفصلة لاحقًا. كما أتاحت البرمجة الدقيقة ميزات أخرى غير مُعتمدة في معالجات RISC، مثل تعليمات نقل الكتل.

كانت البرامج قادرة على الوصول إلى 64 مسجلاً، وكانت العديد من التعليمات ثلاثية. يُشار إلى ستة عشر مسجلاً (من 48 إلى 63) باسم "المسجلات العامة"، وهي تُطابق مسجلات وحدة المعالجة المركزية النموذجية، حيث إنها ثابتة ومرئية دائمًا. أما المسجلات الـ 48 المتبقية، فكانت في الواقع أعلى مكدس الروتين الفرعي . اثنان وثلاثون منها (من 0 إلى 31) كانت مسجلات محلية للروتين الفرعي الحالي، بينما استُخدمت المسجلات من 32 إلى 47 لتمرير ما يصل إلى 16 مُعاملاً إلى الروتين الفرعي التالي المُستدعى. أثناء استدعاء روتين فرعي، كان مكدس المسجلات يتحرك لأعلى بمقدار 32 كلمة، بحيث تُصبح مسجلات المُستدعي من 32 إلى 47 هي مسجلات الروتين الفرعي المُستدعى من 0 إلى 15. تُخفض تعليمة الإرجاع المكدس بمقدار 32 كلمة، بحيث تكون مُعاملات الإرجاع مرئية للمُستدعي في المسجلات من 32 إلى 47. احتوت ذاكرة التخزين المؤقت للمكدس على 16 مستوى في وحدة المعالجة المركزية، وكان يتم التعامل مع حالات تجاوز سعة المكدس ونقصها تلقائيًا بواسطة الشفرة الدقيقة لوحدة المعالجة المركزية. كان نموذج البرمجة يحتوي على مكدسين، أحدهما لمكدس السجلات، والآخر لمتغيرات البرامج الفرعية المحلية. نشأ أحدهما من عنوان محدد في منتصف مساحة العناوين، بينما نشأ الآخر من أعلى مساحة عناوين وضع المستخدم.

كان جهاز 90x يدعم أربع لوحات ذاكرة، سعة  كل منها 1 ميجابايت في البداية. كان هذا يُعتبر سعة كبيرة آنذاك، لكن بنية المعالج الشبيهة بـ RISC أدت إلى برامج أكبر من البنى السابقة، لذا بيعت معظم الأجهزة بفتحات ذاكرة ممتلئة. لحسن الحظ،  كانت لوحات الذاكرة سعة 1 ميجابايت مزودة بمقابس ذاكرة وصول عشوائي (RAM)، مما سمح بترقيتها إلى  وحدات سعة 4 ميجابايت عند توفر أجهزة ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM) الأكبر حجمًا بعد فترة وجيزة من إطلاق جهاز 90x.

تنافس جهاز 90x مع جهاز VAX 11/780 من شركة Digital Equipment Corporation (DEC) ، الذي كان المنصة المفضلة لتشغيل نظام UNIX في أوائل ثمانينيات القرن الماضي. وقد حقق معالج 90x أداءً أسرع بمرتين تقريبًا من معالج VAX، وبيعت بسعر يقارب نصف سعره. استفادت شركة Pyramid بشكل غير مباشر من تردد شركة DEC في بيع أجهزة VAX بدون نظام التشغيل VMS ، الذي كانت تفرض عليه رسومًا باهظة. كانت العديد من الجامعات تفضل تشغيل نظام UNIX بدلًا من VMS، لذا فإن الأداء العالي والسعر المنخفض لأجهزة Pyramid، بالإضافة إلى تأخيرات التسليم المصطنعة أو الرسوم الإضافية التي فرضتها شركة DEC، شجعها على اتخاذ قرار الشراء من شركة جديدة، وهو قرار ينطوي على مخاطرة.

كانت إحدى أبرز مزايا جهاز 90x على منافسيه هي وحدة التحكم في المنافذ التسلسلية غير المتزامنة (ITS أو خادم المحطة الطرفية الذكي) القائمة على معالج ذي 16 بت . يتصل خادم ITS بـ 16 منفذًا تسلسليًا، ويمكنه تشغيلها بسرعات عالية جدًا، باستخدام تقنية الوصول المباشر إلى الذاكرة (DMA) لتغذية كتل بيانات الإخراج المتصلة على التوالي . يمكن تثبيت العديد من خوادم ITS على جهاز واحد، ولكل منها معالج إدخال/إخراج خاص بها. في المقابل، كانت الأجهزة الأخرى في ذلك الوقت (بما في ذلك 11/780) تتطلب تدخل وحدة المعالجة المركزية كل بضعة بايتات للمستخدمين التفاعليين، مما يزيد بشكل ملحوظ من حمل وحدة المعالجة المركزية على النظام . ونتيجة لذلك، حقق جهاز 90x نتائج ممتازة في اختبارات الأداء التي تحاكي حجمًا واقعيًا من عمليات الإدخال/الإخراج التسلسلية.

كانت وحدات التحكم في القرص والشريط المغناطيسي في الواقع وحدات تحكم Multibus من طرف ثالث ذات 16 بت مثبتة في مقبس في لوحة محول ناقل على شكل حرف U.

تم تسليم معظم الأنظمة المبكرة مزودة بمحرك أقراص فوجيتسو إيجل  بسعة 470 ميجابايت ومحرك أشرطة بث من بكرة إلى بكرة يتم تحميلها من الفتحة.

تمامًا مثل جهاز VAX 11/780، الذي كان مزودًا بمعالج PDP-11/03 وقرص مرن بحجم 8 بوصات (200 مم) كوحدة معالجة مركزية، احتوى جهاز 90x على "معالج دعم النظام"، المبني على معالج Motorola 68000 ، والذي كان يقوم بتحميل الشفرة الدقيقة من قرص مرن بحجم 5.25 بوصة (133 مم) عند بدء تشغيل النظام. كما كان قادرًا على تشغيل مجموعة من أدوات التشخيص على النظام. وكان مزودًا بمودم يسمح بالتحليل عن بُعد من قِبل الشركة المصنعة. وكان البرنامج الذي يُشغّله المعالج الإداري يُسمى في البداية "برنامج التشخيص عن بُعد غير الواقعي تمامًا"، وقد تم تغيير هذا الاسم بعد بضع سنوات.  

تم تسليم نظام صغير الحجم في رف واحد مقاس 19 بوصة (480 مم) بارتفاع 60 بوصة (1500 مم) ، مع وجود قفص البطاقات في الأسفل، ومحرك الأقراص في المنتصف، ومحرك الأشرطة فوقه، ثم لوحة التحكم بارتفاع بوصتين مع محرك أقراص مرنة ومفتاح تشغيل في الأعلى. كان هذا يُعتبر صغيرًا جدًا في ذلك الوقت. أمضى جهاز واحد على الأقل في أستراليا ستة أشهر مُثبّتًا في مرحاض خارجي مُهمل، حيث تم استبدال النافذة ذات الشرائح بمكيف هواء ، ووضع طرفية وحدة التحكم الخاصة بالنظام أعلى الخزانة. أُجريت مهام الإدارة في الهواء الطلق. كان المؤشر الوحيد على لوحة التحكم عبارة عن شاشة LED بيانية مكونة من 8 أجزاء تعرض متوسط ​​استخدام وحدة المعالجة المركزية أثناء تشغيل الجهاز، ونمط " عين سايلون " عند توقف الجهاز بشكل غير متوقع. كان الجهاز منخفضًا بما يكفي لوضع وحدة التحكم (طرفية أحادية اللون غير متزامنة) فوقه.  

وقد تبع جهاز 90x جهاز 98x بسرعة كبيرة، وكان مطابقًا له باستثناء زيادة سرعة ساعة المعالج إلى 10 ميجاهرتز.

كان نظام 98x في البداية نظامًا أحادي المعالج مثل سابقه، وأصبح أول نظام SMP من شركة Pyramid في عام 1986. تم إصدار العديد من الأجهزة في السلسلة، من 9805 أحادي المعالج إلى 9845 رباعي المعالج، على مدى سنوات من 1985 إلى 1987. كان جهاز 9845 كامل المواصفات يعمل بسرعة 25 مليون عملية حسابية في الثانية تقريبًا ، وهو رقم محترم لتلك الحقبة، على الرغم من أنه لم يكن منافسًا لأجهزة الكمبيوتر العملاقة المتطورة . 

استجابةً لسوق محطات العمل /الخوادم المتنامي والحساس للتكلفة ، قدمت شركة بيراميد جهاز WorkCenter في عام 1986، وهو في الأساس نسخة نصف الارتفاع وأقل تكلفة من جهاز 98x مزود بمحرك أشرطة ذي 9 مسارات مثبت أفقيًا ومحرك أقراص بحجم 8 بوصات (200 مم) . ^{[ 9 ]} 

استخدمت جميع أنظمة Pyramid 9xxx المبكرة - من 90x إلى 9810 - نفس ناقل البيانات المادي وكانت قابلة للتحديث الميداني. ^{[ 10 ]}

على غرار العديد من موردي المعالجات المتعددة الأوائل، اتجهت شركة بيراميد إلى معالجات RISC "التجارية" عندما بدأت تُصبح عملية. واستمرت بيراميد في استخدام تصميمها الخاص لمعالجات RISC حتى إطلاق سلسلة منتجات MIServer S. أصدرت بيراميد سلسلة من الأجهزة التي تعتمد على نافذة التسجيل كامتداد لسلسلة 9000. عُرفت هذه الأجهزة باسم MIServer بدءًا من عام 1989. دعمت هذه الأجهزة ما يصل إلى عشر وحدات معالجة مركزية بأداء يبلغ حوالي 12  مليون تعليمات في الثانية لكل وحدة. تم استبدال MIServer في عامي 1991/1992 بجهاز MIServerT، ثم تبعه لاحقًا جهازا MIServer S وES، وهما أول جهاز من بيراميد يعتمد على معالج R3000 . تم شحن الأجهزة الأولى من هذه السلسلة مزودة بما يتراوح بين 4 إلى 12 معالج R3000 تعمل بتردد 33  ميجاهرتز، مع أداء فائق يصل إلى حوالي 140  مليون تعليمات في الثانية. لاحقًا، احتوت أجهزة MIServer ES المتطورة على ما يصل إلى 24 وحدة معالجة مركزية، تعمل أيضًا بتردد 33  ميجاهرتز. كان نظام التشغيل للأنظمة القائمة على MIPS هو DC/OSx ، وهو نسخة معدلة من AT&T System V Release 4 (SVR4).

أدى إطلاق معالج R4400  ذي 64 بت بتردد 150 ميجاهرتز إلى ظهور سلسلة Nile التي تضم من 2 إلى 16 وحدة معالجة مركزية في أواخر عام 1993. وبفضل قدرة كل وحدة معالجة مركزية على معالجة 92 مليون تعليمات في الثانية، كانت أنظمة Nile بمثابة حواسيب فائقة حقيقية. وكان آخر منتجاتهم، Reliant RM 1000، المعروف داخليًا باسم Meshine، على وشك طرحه في السوق عندما استحوذت عليه شركة Siemens. وكان RM1000 حاسوبًا ضخمًا للمعالجة المتوازية (MPP). حيث كان كل عقدة تعمل بنظام تشغيل Reliant UNIX DC/OSx الخاص بها . وكان لهذا النظام بنية شبكية ثنائية المحاور. واستخدم RM1000 برنامجًا يُسمى ICF لإدارة وصلات الربط بين المجموعات. وقد ساهم ICF لاحقًا في توفير أساس المجموعة في برنامج PrimeCluster HA الذي لا يزال قيد التطوير ومتاحًا من Fujitsu Siemens.  

استخدمت كل عقدة حسابية في الشبكة معالج MIPS R10000 واحدًا ، إلا أن التحسينات التي أُدخلت على معالج RM1000 سمحت بإضافة أجهزة NILE SMP إلى الشبكة كعقد "ضخمة". تم تثبيت العقد الحسابية فعليًا في إطارات HAAS-3 التي كانت تُشحن كمصفوفات أقراص مع منتج Nile السابق. تحكمت كل عقدة حسابية بستة أقراص SCSI كوحدة تحكم رئيسية، وستة أقراص أخرى كوحدة تحكم ثانوية. تم توصيل الإطار الذي يحتوي على ما يصل إلى ست عقد حسابية، أو أربع عقد حسابية وبوابتي ربط Nile، بالإطارات المجاورة بواسطة كابلات شريطية قصيرة . يُطلق على إطار HAAS-3 المُثبت عليه العقد الحسابية اسم "خلية". تتشابك الخلايا معًا، ويمكن تكديسها فوق بعضها البعض، أو من طرف إلى طرف، طالما سمحت المساحة بذلك. تُعرف أربع خلايا معًا باسم "طن"، ويُشار إلى الأنظمة بعدد الأطنان التي تحتويها. كانت أكبر شبكة تم إنشاؤها في Pyramid عبارة عن نظام اختبار يحتوي على 214 معالجًا، بما في ذلك أربع عقد Nile SMP.

على الرغم من أن جهاز RM1000 قد توقف إنتاجه في النهاية ولم يتم استبداله من قبل شركة سيمنز، إلا أن العملاء الذين لديهم منشآت كبيرة مثل شركة اتصالات بريطانية كبيرة استغرقوا وقتًا طويلاً للعثور على بدائل مناسبة لهذه الأنظمة المتوازية بشكل كبير نظرًا لقدرات الإدخال/الإخراج والحوسبة الهائلة.