CDC Cyber - CDC Cyber - Wikipedia

Компьютерный зал CDC Cyber ​​170, 1986

В CDC Cyber ​​205

диапазон мэйнфрейм -учебный класс суперкомпьютеры были основными продуктами Корпорация Control Data (CDC) в 1970-х и 1980-х годах. В свое время они были предпочтительной компьютерной архитектурой для научных и математически интенсивных вычислений. Они использовались для моделирования потока жидкости, материаловедческого анализа напряжений, анализа электрохимической обработки,[1] вероятностный анализ,[2] энергетика и академические вычисления,[3] моделирование радиационной защиты,[4] и другие приложения. В линейку также вошли Cyber ​​18 и Cyber ​​1000. миникомпьютеры. Как и их предшественник, CDC 6600, они необычно использовали дополнение двоичное представление.

Модели

Линия Cyber ​​включала пять разных серий компьютеров:

  • Серии 70 и 170 основаны на архитектуре CDC 6600 и CDC 7600 суперкомпьютеры, соответственно
  • 200-я серия на основе CDC STAR-100 - выпущен в 1970-е годы.
  • Серия 180, разработанная командой в Канаде, выпущена в 1980-х годах (после серии 200)
  • В Cyberplus или усовершенствованный гибкий процессор (AFP)
  • Кибер 18 миникомпьютер на основе CDC 1700

В первую очередь нацеленные на большие офисные приложения вместо традиционных суперкомпьютерных задач, некоторые из машин Cyber, тем не менее, включали базовые векторные инструкции для повышения производительности в традиционных ролях CDC.

Cyber ​​70 и 170 серий

Аппаратная архитектура компьютера серии CDC Cyber ​​170
Модуль CDC Cyber ​​175 работал на RWTH Ахенский университет, около 1985 г.

Архитектуры Cyber ​​70 и 170 были преемниками более ранних CDC 6600 и CDC 7600 серии и поэтому обладали почти всеми характеристиками более ранней архитектуры. Серия Cyber-70 представляет собой небольшое обновление по сравнению с более ранними системами. Серия Cyber-170 представляет собой переход от дискретных CDC. электронные компоненты и основная память к интегральные схемы и полупроводниковая память. 172, 173 и 174 используют интегральные схемы и полупроводниковую память, тогда как 175 используют высокоскоростные дискретные транзисторы.[5] Серия Cyber-170/700 является обновлением линейки Cyber-170 конца 1970-х годов.

Центральный процессор (CPU) и центральная память (CM), работающие в единицах 60-битных слова. В жаргоне CDC термин «байт» относится к 12-битным объектам (которые совпадают с размером слова, используемым периферийными процессорами). Символы были шестибитными, операционные коды - шестью битами, а адреса центральной памяти - 18 битами. Инструкции центрального процессора были либо 15-битными, либо 30-битными. 18-битная адресация, присущая серии Cyber ​​170, накладывала ограничение в 262144 (256 КБ) слов основной памяти, что составляет полупроводник память в этой серии. Центральный процессор не имеет инструкций ввода-вывода, полагаясь на блоки периферийного процессора (PP) для выполнения операций ввода-вывода.

Система Cyber ​​170-series состоит из одного или двух Процессоры которые работают на частоте 25 или 40 МГц и оснащены 10, 14, 17 или 20 периферийными процессорами (PP) и до 24 высокопроизводительных каналов для высокоскоростного Ввод / вывод. Из-за относительно медленного времени обращения к памяти ЦП (в некоторых моделях инструкции обращения к памяти были медленнее, чем деление с плавающей запятой), высокопроизводительные ЦП (например, Cyber-74, Cyber-76, Cyber-175 и Cyber -176) оснащены восемью или двенадцатью словами высокоскоростной памяти, используемой в качестве кэша инструкций. Любой цикл, который помещается в кеш (который обычно называется в стеке) работает очень быстро, без обращения к основной памяти для выборки инструкций. Младшие модели не содержат стека инструкций. Однако, поскольку в каждое 60-битное слово помещается до четырех инструкций, в конструкции заложена некоторая степень предварительной выборки.

Как и предыдущие системы, Cyber ​​170 имеет восемь 18-битных адресов. регистры (От A0 до A7), восемь 18-разрядных индексных регистров (от B0 до B7) и восемь 60-разрядных регистров операндов (от X0 до X7). Семь из регистров A связаны с соответствующими им регистрами X. При настройке от A1 до A5 этот адрес считывается и загружается в соответствующий регистр с X1 по X5. Аналогично, регистр настройки A6 или A7 записывает соответствующий регистр X6 или X7 в центральную память по адресу, записанному в регистр A. A0 фактически является временным регистром.

Высокопроизводительные процессоры состояли из нескольких функциональные единицы (например, сдвиг, приращение, добавление с плавающей запятой), которые допускали некоторую степень параллельного выполнения инструкций. Этот параллелизм позволяет программистам на ассемблере минимизировать влияние медленного времени выборки памяти системой за счет предварительная выборка данные из центральной памяти задолго до того, как эти данные потребуются. Посредством чередования независимых инструкций между инструкцией выборки из памяти и инструкциями, управляющими выбранным операндом, время, занимаемое выборкой из памяти, можно использовать для других вычислений. С помощью этой техники в сочетании с ручной сборкой плотных циклов, которые вписываются в стек инструкций, опытный программист Cyber-ассемблера может написать чрезвычайно эффективный код, который максимально использует возможности оборудования.

Подсистема периферийного процессора использует метод, известный как ствол и прорезь разделить исполнительную единицу; каждый PP имел свою собственную память и регистры, но сам процессор (слот) выполнял по одной инструкции от каждого PP (цилиндра). Это грубая форма оборудования мультипрограммирование. Периферийные процессоры имеют 4096 байт 12-битных слов памяти и 18-битный регистр накопителя. Каждый PP имеет доступ ко всем Ввод / вывод каналов и всей центральной памяти системы (CM) в дополнение к собственной памяти PP. В наборе команд PP отсутствуют, например, обширные арифметические возможности и не выполняется пользовательский код; Подсистема периферийного процессора предназначена для обработки ввода-вывода и, таким образом, освобождения более мощных центральных процессоров для выполнения пользовательских вычислений.

Документация CDC приходила на отдельных листах, перфорированных для папок с тремя или двадцатью двумя кольцами, поэтому обновления выполнялись легко.

Особенностью нижних процессоров Cyber ​​является Сравнить единицы перемещения (КМУ). Он предоставляет четыре дополнительных инструкции, предназначенных для помощи приложениям для обработки текста. В отличие от остальных 15- и 30-битных инструкций, это 60-битные инструкции (три фактически используют все 60 бит, другой - 30 бит, но для его выравнивания требуется 60 бит). Инструкции следующие: переместить короткую строку, переместить длинную строку, сравнить строки и сравнить сопоставленную строку. Они работают с шестибитными полями (пронумерованными от 1 до 10) в центральной памяти. Например, в одной инструкции можно указать «переместить строку из 72 символов, начинающуюся со слова 1000, символ 3, в позицию 2000 символа 9». Аппаратное обеспечение CMU не входит в состав высокопроизводительных процессоров Cyber, поскольку циклы с ручным кодированием могут выполняться так же быстро или быстрее, чем инструкции CMU.

Более поздние системы обычно запускают CDC NOS (Сетевая операционная система). Версия 1 NOS продолжала обновляться примерно до 1981 г .; NOS версии 2 была выпущена в начале 1982 года. Помимо NOS, единственными другими операционными системами, обычно используемыми в серии 170, были NOS / BE или его предшественник ОБЪЕМ, продукт подразделения Саннивейл CDC. Эти операционные системы предоставляют совместное времяпровождение пакетных и интерактивных приложений. Предшественником NOS был Кронос который широко использовался примерно до 1975 года. Из-за сильной зависимости разрабатываемых приложений от набора символов конкретной установки многие установки предпочли запускать старые операционные системы, а не преобразовывать свои приложения. Другие установки будут исправлять новые версии операционной системы, чтобы использовать старый набор символов для обеспечения совместимости приложений.

Cyber ​​180 серии

Разработка Cyber ​​180 началась в Advanced Systems Laboratory, совместном предприятии CDC / NCR, начатом в 1973 году и расположенном в Эскондидо, Калифорния. Семейство машин изначально называлось Integrated Product Line (IPL) и предназначалось для замены виртуальной памяти в линейках продуктов NCR 6150 и CDC Cyber ​​70. Система IPL также называлась Cyber ​​80 в документации по разработке. В Язык разработчика программного обеспечения (SWL), высокий уровень Паскаль -подобный язык, был разработан для проекта с намерением, чтобы все языки и операционная система (IPLOS) были написаны на SWL. SWL позже был переименован в PASCAL-X и в конечном итоге стал Сибил. Совместное предприятие было закрыто в 1976 году, CDC продолжила разработку системы и переименовала Cyber ​​80 в Cyber ​​180. Первые машины этой серии были анонсированы в 1982 году, а объявление продукта для операционной системы NOS / VE произошло в 1983 году.

Поскольку компьютерный мир стандартизирован до восьмибитного байт размера, клиенты CDC начали настаивать на том, чтобы кибер-машины делали то же самое. Результатом стала новая серия систем, которые могли работать как в 60-, так и в 64-битных режимах. В 64-битный операционная система была названа NOS / VE и поддержал виртуальная память возможности оборудования. Старые 60-битные операционные системы, NOS и NOS / BE, может работать в специальном адресном пространстве для совместимости со старыми системами.

Настоящие 180-режимные машины - это микрокодированные процессоры, которые могут поддерживать оба набора команд одновременно. Их оборудование полностью отличается от более ранних машин 6000/70/170. Небольшой пакет обмена на 170 режимов был преобразован в гораздо больший пакет обмена на 180 режимов; В пакете обмена 180-режимом есть идентификатор виртуальной машины (VMID), который определяет, выполняется ли набор команд с дополнением 180 до 8/16/64-битных двух или 12/60-битный дополнительный 170-набор команд.

В первоначальном составе было три настоящих 180-х, под кодовыми названиями P1, P2, P3. P2 и P3 были более крупными конструкциями с водяным охлаждением. P2 был разработан в Миссиссауга, Онтарио, той же командой, которая позже разработала меньший P1, а P3 был разработан в Арден-Хиллз, Миннесота. P1 был новым шкафом на 60 плат с воздушным охлаждением, разработанным группой из Миссиссоги; P1 работал на токе 60 Гц (мотор-генераторные установки не нужны). Четвертая высококлассная 180-я модель 990 (кодовое название THETA) также находилась в стадии разработки в Арден-Хиллз.

Первоначально 180-е продавались как машины 170 / 8xx без упоминания новой 8/64-битной системы внутри. Однако основная программа управления - это программа с 180 режимами, известная как интерфейс окружающей среды (EI). Операционная система 170 (NOS) использовала одну большую фиксированную страницу в основной памяти. Было несколько подсказок, которые мог уловить предупреждающий пользователь, например, сообщение «создание таблиц страниц», которое мигало на консоли оператора при запуске, и панели мертвого старта с 16 (вместо 12) тумблерами на каждое слово PP на P2 и P3.

Периферийные процессоры в истинных 180-х всегда являются 16-битными машинами, а знаковый бит определяет, будет ли выполняться инструкция PP 16/64 или 12/60 бит. Команды ввода-вывода из одного слова в PP всегда являются 16-битными инструкциями, поэтому при мертвом запуске PP могут настроить надлежащую среду для запуска как EI плюс NOS, так и существующего 170-режимного программного обеспечения клиента. Чтобы скрыть этот процесс от клиента, ранее в 1980-х CDC прекратила распространение исходного кода для своего пакета Deadstart Diagnostic Sequence (DDS) и превратила его в закрытый пакет Common Tests & Initialization (CTI).

Первоначальный состав 170/800 был: 170/825 (P1), 170/835 (P2), 170/855 (P3), 170/865 и 170/875. Изначально 825 был выпущен после того, как в его микрокод были добавлены петли задержки; казалось, что дизайнеры в Торонто сделали слишком хорошо, и он был слишком близок к P2 по производительности. В моделях 865 и 875 были модернизированы 170/760 головок (один или два процессора с параллельными функциональными блоками в стиле 6600/7600) с большей памятью. 865 использовал обычную память 170; 875 взял свою более быструю память основного процессора из Кибер 205 линия.

Через год или два после первоначального выпуска CDC объявила своим клиентам об истинных возможностях серии 800, и настоящие 180 были переименованы в 180/825 (P1), 180/835 (P2) и 180/855 (P3). ). В какой-то момент модель 815 была представлена ​​с задержанным микрокодом, а более быстрый микрокод был восстановлен до модели 825. В конце концов THETA был выпущен как Cyber ​​990.

Cyber ​​200 серии

В 1974 году CDC представила ЗВЕЗДА архитектура. STAR - это полностью новый 64-битный дизайн с виртуальная память и векторная обработка добавлены инструкции для повышения производительности определенного класса математических задач. Векторный конвейер STAR - это память в память pipe, который поддерживает векторные длины до 65 536 элементов. К сожалению, задержки векторного конвейера очень велики, поэтому пиковая скорость достигается только при использовании очень длинных векторов. Скалярный процессор был намеренно упрощен, чтобы освободить место для векторного процессора, и он относительно медленный по сравнению с CDC 7600. Таким образом, оригинальный STAR оказался большим разочарованием, когда был выпущен (см. Закон Амдала ). По наиболее точным оценкам, было поставлено три системы STAR-100.

Оказалось, что все проблемы в STAR решаемы. В конце 1970-х CDC решил некоторые из этих проблем с помощью Кибер 203. Новое имя сохранилось с их новым брендом и, возможно, чтобы дистанцироваться от провала STAR. Cyber ​​203 содержит переработанную скалярную обработку и конструкцию слабосвязанного ввода-вывода,[а] но сохраняет векторный конвейер STAR. По наиболее точным оценкам, два Cyber ​​203 были доставлены или обновлены от STAR-100.

В 1980 году преемник Cyber ​​203, модель Кибер 205 было объявлено.[6] Великобритания Метеорологическое бюро в Брэкнелл, Англия был первым заказчиком, и они получили свой Cyber ​​205 в 1981 году. Cyber ​​205 заменяет векторный конвейер STAR переработанными векторными конвейерами: используются как скалярные, так и векторные единицы. ECL массив ворот ИС и охлаждаются Фреон. Системы Cyber ​​205 были доступны с двумя или четырьмя векторными конвейерами, причем версия с четырьмя конвейерами теоретически обеспечивала 400 64-разрядных MFLOP и 800 32-разрядных MFLOP. Эти скорости редко можно увидеть на практике, кроме как вручную язык ассемблера. ИС матрицы вентилей ECL содержат по 168 логических вентилей каждая,[7] с дерево часов сети настраиваются с помощью ручной регулировки длины коаксиального кабеля. Набор команд будет считаться V-CISC (очень сложный набор команд) среди современных процессоров. Многие специализированные операции облегчают аппаратный поиск, матричную математику и специальные инструкции, позволяющие дешифровать.

Оригинальный Cyber ​​205 был переименован в Cyber ​​205 серии 400 в 1983 году, когда была представлена ​​Cyber ​​205 Series 600. Series 600 отличается технологией памяти и упаковкой, но в остальном остается неизменным. Был установлен одиночный четырехтрубный Cyber ​​205. Все остальные объекты представляют собой двухтрубные установки, окончательный счет еще предстоит определить.

Архитектура Cyber ​​205 превратилась в ETA10 когда команда дизайнеров превратилась в ETA Systems в сентябре 1983 года. Последней разработкой стал Cyber ​​250, который планировалось выпустить в 1987 году по цене 20 миллионов долларов; Позже он был переименован в ETA30 после того, как ETA Systems была снова поглощена CDC.

Cyberplus или усовершенствованный гибкий процессор (AFP)

Каждый Cyberplus (также известный как Advanced Flexible Processor, AFP) представляет собой 16-разрядный процессор с дополнительными 64-разрядными возможностями с плавающей запятой и имеет 256 или 512 K слов 64-разрядной памяти. AFP был преемником гибкого процессора (FP), разработка дизайна которого началась в 1972 году в условиях черного проекта, нацеленного на обработку данных радаров и фотоизображений.[8] Блок управления FP имел аппаратную сеть для условное выполнение микрокоманды, с четырьмя регистрами маски и регистром удержания условий; три бита в формате микрокоманды выбирают среди почти 50 условий для определения выполнения, включая знак результата и переполнение, условия ввода-вывода и управление циклом.[9]

Минимум 21 Cyberplus мультипроцессор установки были введены в эксплуатацию в 1986 году. Эти системы параллельной обработки включают от 1 до 256 процессоров Cyberplus, обеспечивающих 250 MFLOPS каждый, которые подключены к существующей системе Cyber ​​через архитектуру прямого соединения памяти (MIA), это было доступно в NOS 2.2 для Cyber ​​170 / Модели 835, 845, 855 и 180/990.

Физически каждый процессор Cyberplus имел типичный размер модуля мэйнфрейма, аналогичный системам Cyber ​​180,[10] с точной шириной в зависимости от того, есть ли дополнительная FPU был установлен, и весил примерно 1 тонна.

Программное обеспечение, поставляемое с Cyberplus, было
  • Программное обеспечение
  • Кросс-компилятор FORTRAN
  • MICA (кросс-ассемблер машинных инструкций)
  • Загрузить утилиту File Builder
  • ECHOS (симулятор)
  • Средство отладки
  • Утилита дампа
  • Утилита Dump Analyzer
  • Программное обеспечение для обслуживания

Некоторые сайты, использующие Cyberplus, были Университет Джорджии и Gesellschaft für Trendanalysen (GfTA) (Ассоциация аналитиков тенденций) в Германии.

Полностью сконфигурированная система Cyberplus на 256 процессоров будет иметь теоретическую производительность 64 GFLOPS и весит около 256 тонн. По общему мнению, система из девяти единиц была способна выполнять сравнительный анализ (включая предварительную обработку сверток) на 1 мегапиксель изображения со скоростью одна пара изображений в секунду.

Кибер 18

Cyber ​​18 - это 16-битный мини-компьютер, который был преемником CDC 1700 миникомпьютер. В основном он использовался в средах реального времени. Одно заслуживающее внимания приложение лежит в основе 2550 - коммуникационного процессора, используемого CDC 6000 серии и мэйнфреймы Cyber ​​70 / Cyber ​​170. Модель 2550 была произведена подразделением систем связи CDC в Санта-Ане, Калифорния (STAOPS). STAOPS также произвел еще один коммуникационный процессор (CP), используемый в сетях, размещенных на мэйнфреймах IBM. Этот M1000 CP, позже переименованный в C1000, был приобретен компанией Marshall MDM Communications. Набор из трех плат был добавлен к Cyber ​​18 для создания 2550.

Cyber ​​18 обычно программируется на Паскаль и язык ассемблера; FORTRAN, БАЗОВЫЙ, и РПГ II были также доступны. Операционные системы включали RTOS (Операционная система реального времени), MSOS 5 (Операционная система Mass Storage) и TIMESHARE 3 (совместное времяпровождение система).

«Cyber ​​18-17» было просто новым названием для System 17, основанной на процессоре 1784. Другие Cyber ​​18 (Cyber ​​18-05, 18-10, 18-20 и 18-30) имели микропрограммируемый процессоры с объемом памяти до 128 КБ, четырьмя дополнительными регистрами общего назначения и расширенным набором команд. Cyber ​​18-30 имел два процессора. Специальная версия Cyber ​​18, известная как MP32, которая была 32-битной вместо 16-битной, была создана для Агентства национальной безопасности для работы по криптоанализу. В микрокод MP32 был встроен пакет математической библиотеки времени выполнения Fortran. Советский Союз пытался купить несколько таких систем, и они строились, когда правительство США отменило заказ. Детали для MP32 были включены в производство Cyber ​​18. Одним из применений Cyber ​​18 было наблюдение за трубопроводом на Аляске.

Cyber ​​1000

M1000 / C1000, позже переименованный в Cyber ​​1000, использовался в качестве системы хранения и пересылки сообщений, используемой Федеральной резервной системой. Версия Cyber ​​1000 с удаленным жестким диском использовалась Bell Telephone. Это был RISC-процессор (Компьютер с сокращенным набором команд ). Усовершенствованная версия, известная как Cyber ​​1000-2, с добавленной подсистемой завершения линии 256 Зилог Z80 микропроцессоры. В середине-конце 1980-х годов Bell Operating Companies приобрела большое количество этих систем для передачи данных. В конце 1980-х был выпущен XN10 с улучшенным процессором (была добавлена ​​инструкция прямого доступа к памяти), а также уменьшенным размером с двух кабинетов до одного. XN20 был улучшенной версией XN10 с гораздо меньшей занимаемой площадью. Подсистема завершения линии была переработана для использования улучшенной Z180 микропроцессор (карта буферного контроллера, карта программируемого линейного контроллера и две карты интерфейса линии связи были включены в одну карту). XN20 находился на стадии подготовки к производству, когда в 1992 году было закрыто подразделение систем связи.

Джек Ральф был главным архитектором систем Cyber ​​1000-2, XN-10 и XN-20. Дэн Нэй был главным инженером XN-20.

Смотрите также

  • CDC 6000 - содержит несколько предшественников серии Cyber ​​70

Примечания

  1. ^ По сравнению с тесно связанным вводом / выводом, используемым в предыдущих проектах.

Рекомендации

  1. ^ "(поиск по киберусловиям)". Журнал прикладной математики IMA. Oxford University Press. Получено 2008-07-01.
  2. ^ Раджани Р. Джоши (9 июня 1998 г.). «Новый эвристический алгоритм вероятностной оптимизации». Департамент математики и школа биомедицинской инженерии, Индийский технологический институт Powai, Бомбей, Индия. Дои:10.1016 / S0305-0548 (96) 00056-1. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь) (требуется подписка)
  3. ^ Джефф Бауэр (1991). «История суперкомпьютеров в Университете штата Флорида». Получено 2008-07-01.
  4. ^ "Аннотация для SAMSY - Модульная система анализа защиты". Агентство по ядерной энергии ОЭСР, Исси-ле-Мулино, Франция. Получено 2008-07-01.
  5. ^ Computerworld, 19 ноября 1975 г., с. 47
  6. ^ Hockney, R.W .; Джесшоп, К. Р. (1988). Параллельные компьютеры 2: архитектура, программирование и алгоритмы. Филадельфия: Адам Хильгер. С. 155–185. ISBN  0852748116.
  7. ^ Линкольн, Н. Р. (1982). «Технологические и дизайнерские компромиссы при создании современного суперкомпьютера». IEEE Trans. Вычислить. С-31 (5): 349–362. Дои:10.1109 / TC.1982.1676013.
  8. ^ Аллен, Г. (1982). «Реконфигурируемая архитектура для массивов микропрограммируемого процессора». In Fu, K. S .; Итикава, Тадао (ред.). Специальные компьютерные архитектуры для обработки шаблонов. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. С. 157–189. ISBN  0849361001.
  9. ^ Марк Смотерман (октябрь 2009 г.). "Расширенный гибкий процессор CDC (AFP)".
  10. ^ Арендт, Гюнтер. "Usenet post to" Re: 11! CDC / Cyberplus [1] "ветка, 24 декабря 1991 г.". comp.sys.super. Группы Google. Получено 6 февраля 2014.

внешняя ссылка