VAX 8000

La VAX 8000 es una familia descontinuada de superminicomputadoras desarrolladas y fabricadas por Digital Equipment Corporation (DEC) que utilizaban procesadores que implementaban la arquitectura del conjunto de instrucciones (ISA) VAX .

La serie 8000 se presentó en octubre de 1984 con el modelo 8600, que se hizo cargo de la gama alta de la línea VAX. Originalmente conocido como 11/790, ofrecía un rendimiento aproximadamente cuatro veces superior al del anterior 11/780. Fue sucedido por el 8650 (anteriormente 11/795) en diciembre de 1985. En enero de 1986 se introdujeron las familias 8200 y 8300 en la gama media. El 8800 reemplazó a los 8600 en la gama alta en 1987, siendo los modelos 8700 y 8500 versiones de menor rendimiento de estos sistemas. DEC también ofreció varios clústeres de estas máquinas con diferentes números de modelo. Al igual que otros sistemas VAX, se vendieron con los sistemas operativos VMS o Ultrix .

Inicialmente, se pretendía que el VAX 9000 reemplazara al 8800 en la gama alta, pero este proyecto fracasó. En su lugar, el VAX 6000 , originalmente un modelo de gama media que sustituía al 8700/8500, se actualizó para ofrecer prácticamente el mismo rendimiento que el 8800, pero a la mitad de precio. Todos estos modelos fueron reemplazados por el VAX 7000/10000 en julio de 1992. Se trata de implementaciones de un solo chip basadas en la CPU NVAX y representan las últimas máquinas VAX dedicadas.

La VAX 8600 , cuyo nombre en clave era " Venus ", se presentó en octubre de 1984 y es la sucesora de la VAX-11/785 . Originalmente se iba a llamar "VAX-11/790", pero se le cambió el nombre antes de su lanzamiento. La VAX 8600 fue un modelo exitoso y, en su momento, la VAX de gama alta más vendida. Fue sucedida por la familia VAX 8800 en 1987.

El VAX 8600 tiene una CPU con un tiempo de ciclo de 80 ns (12,5 MHz) implementada con matrices de macroceldas (MCA ) de lógica acoplada por emisor (ECL ). La CPU consta de cuatro secciones lógicas principales: la Caja E, la Caja F, la Caja I y la Caja M. La Caja E ejecuta todas las instrucciones, incluidas las de punto flotante, mediante microcódigo. Tiene una unidad aritmético-lógica (ALU) y un desplazador de barril . La Caja F, o acelerador de punto flotante (FPA), es una función opcional que acelera las instrucciones de punto flotante, así como la multiplicación y división de enteros. Es un conjunto de dos módulos que consta de un módulo sumador y un módulo multiplicador. El módulo sumador contiene 24 matrices de macroceldas, mientras que el módulo multiplicador contiene 21. La Caja I busca y decodifica las instrucciones. La Caja M controla la memoria y la E/S, traduce las direcciones virtuales a direcciones físicas y contiene una caché de datos de 16 KB.

La CPU utilizaba 145 MCA. Estos son dispositivos de integración a gran escala fabricados por Motorola en su proceso bipolar MOSAIC de 3 μm . Se empaquetan en encapsulados de chips sin plomo de 68 pines o matrices de rejilla de pines y se montan en la placa de circuito impreso en zócalos o se sueldan en su lugar. Además, se utilizan 1100 dispositivos lógicos ECL de integración a pequeña escala (SSI) y de mediana escala (MSI). Estos circuitos integrados se distribuyen en 17 módulos conectados a un plano posterior .

El VAX 8600 admite de 4 a 512 MB de memoria ECC y cuenta con ocho ranuras en el backplane para módulos de memoria. Originalmente, el sistema utilizaba módulos de memoria de 4 MB con memorias RAM de semiconductor de óxido metálico (MOS) de 256 Kbit, lo que limitaba la capacidad a 32 MB. Posteriormente se introdujeron módulos de mayor capacidad. La memoria está controlada por la M Box, que también proporciona el bus de la matriz de memoria utilizado para acceder a ella. Este bus dedicado, con un tiempo de ciclo de 80 ns (12,5 MHz), contribuye al mejor rendimiento del VAX 8600 en comparación con el VAX-11/780, que accede a la memoria a través de la interconexión síncrona del backplane (SBI) compartida con los dispositivos de E/S.

La E/S la proporciona la SBI. El VAX 8600 incluye una SBI, pero puede configurarse con dos. Las SBI se proporcionan mediante adaptadores que conectan la SBI a un bus de adaptadores interno conectado a la M Box. Cada SBI tiene 16 ranuras para dispositivos de E/S, aunque solo 15 son utilizables, ya que una ranura está reservada para el adaptador SBI. Con una SBI, esta tiene un ancho de banda de 13,3 MB/s. Con dos SBI, tienen un ancho de banda total de 17,1 MB/s. El bus de adaptadores que conecta las SBI a la M Box tiene un ancho de banda de 33,3 MB/s. También se admiten Unibus y Massbus , proporcionados por adaptadores que se conectan a la SBI. El gabinete de E/S del VAX 8600 contiene una computadora PDP-11 que funciona como consola , una jaula para tarjetas Unibus y provisiones para el montaje de unidades de disco.

El VAX 8650 , con nombre en clave " Morningstar ", es una versión más rápida del VAX 8600, presentado el 4 de diciembre de 1985. Originalmente se iba a llamar "VAX-11/795", pero se le cambió el nombre antes de su lanzamiento. El VAX 8600 es el último VAX que es 100% compatible con el VAX-11/780 y el VAX-11/785 , que cuenta con el modo de compatibilidad PDP-11 y que utiliza la arquitectura SBI, también empleada por el VAX-11/78x. La CPU tiene un tiempo de ciclo de 55 ns (18,18 MHz).

Los VAX 8200 y VAX 8300 , con nombre en clave " Scorpio ", son minicomputadoras de gama media presentadas el 29 de enero de 1986. ^{[ 1 ]} El VAX 8300 es una variante de doble procesador del VAX 8200 y, junto con el VAX 8800 presentado en la misma fecha, se encuentran entre las primeras computadoras VAX multiprocesador . Utilizan el módulo de CPU KA820 que contiene un microprocesador V-11 que opera a 5 MHz (ciclo de 200 ns) y admite un máximo de 128 MB de memoria ECC. Tiene un bus VAXBI y admite un Unibus opcional .

Los modelos VAX 8250 y VAX 8350 son versiones más rápidas de los VAX 8200 y VAX 8300, presentados a principios de marzo de 1987. Utilizan el módulo de CPU KA825, que contiene un microprocesador V-11 que funciona a 6,25 MHz (ciclo de 160 ns).

Con el nombre en clave " Nautilus ", este es el modelo de gama alta de la familia VAX 8800. Incluye dos CPU y dos buses VAXBI de serie. La CPU del VAX 8800 tiene un diseño altamente segmentado, ligeramente anterior a los primeros diseños comerciales MIPS y SPARC. El desarrollo del VAX 8800 comenzó entre agosto y noviembre de 1982 y se presentó el 29 de enero de 1986. ^{[ 1 ]} Cuando se introdujeron los sistemas " Polarstar " y una nueva convención de nomenclatura, el VAX 8800 pasó a llamarse VAX 8820N para distinguirlo del VAX 8820 " Polarstar ". Después de los ajustes de nombre y la actualización a la capacidad SMP completa, los antiguos modelos VAX 8700 y VAX 8800 se convirtieron en máquinas VAX 88x0, donde "x" representaba el número de CPU, es decir, VAX 8810, 8820, 8830 y 8840. ^{[ 2 ]} El kit de actualización incluye números de reemplazo adheridos al frente de la máquina para reflejar la nueva designación.

El VAX 8700 , con nombre en clave " Nautilus ", se presentó a principios de agosto de 1986. Es similar al VAX 8800, pero con una sola CPU y bus VAXBI. Se puede actualizar a un VAX 8800. Tras la actualización SMP y la revisión de la nomenclatura, pasó a denominarse VAX 8810.

El VAX 8550 , cuyo nombre en clave era " Skipjack ", se presentó a principios de agosto de 1986. Es similar al VAX 8700, pero no se puede actualizar al VAX 8800.

El VAX 8500 , cuyo nombre en clave es " Flounder ", es una variante de menor rendimiento del VAX 8550, que utiliza microcódigo para insertar instrucciones NOP durante el funcionamiento con el fin de limitar el rendimiento.

El VAX 8530 , cuyo nombre en clave era " Skipjack ", es una versión mejorada del VAX 8500 a la que se le eliminaron las operaciones NOP para optimizar su rendimiento. Fue presentado a principios de marzo de 1987.

Polarstar es una variante de Nautilus con entre uno y cuatro procesadores y un procesador de consola actualizado. Los modelos incluyen:

• VAX 8810 - Un sistema de un solo procesador
• VAX 8820 - Un sistema de dos procesadores
• VAX 8842 : un clúster de dos sistemas VAX 8820.
• VAX 8830 - Un sistema de tres procesadores
• VAX 8840 - Un sistema de cuatro procesadores
• VAX 8974 - Introducido el 20 de enero de 1987, es un clúster de cuatro sistemas VAX 8700 ^{[ 3 ].}
• VAX 8978 - presentado el 20 de enero de 1987, es un clúster de ocho sistemas VAX 8700 ^{[ 3 ].}

La familia VAX 8800 se basa en el bus NMI, que conecta la CPU, el controlador de memoria y los adaptadores de E/S. El bus NMI es un bus síncrono de 32 bits con un ancho de banda útil de 64 MB/s.

La unidad central de procesamiento (CPU) de la familia VAX 8800 funciona a 22,22 MHz (con un tiempo de ciclo de 45 ns) y está implementada con dispositivos de lógica de emisor acoplado (ECL) discretos distribuidos en ocho módulos. La mayoría de los dispositivos ECL son matrices de macroceldas con 1200 puertas lógicas , mientras que los registros de propósito general y las unidades de punto flotante son dispositivos lógicos personalizados desarrollados por Digital. La CPU cuenta con 64 KB de caché implementados con dispositivos de memoria de acceso aleatorio ECL de 10 ns y 15 ns .

El procesador emplea una segmentación profunda mediante el uso de microinstrucciones uniformes, en lugar de intentar segmentar las instrucciones VAX. Su segmentación de cinco etapas comienza con una etapa de decodificación inicial que genera microdirecciones para cada instrucción de máquina decodificada. Estas microdirecciones hacen referencia a rutinas de microcódigo en la memoria de control que proporcionan las microinstrucciones necesarias para ejecutar la instrucción completa. Dichas microdirecciones son utilizadas por la segunda etapa de la segmentación, encargada de la búsqueda y secuenciación en la memoria de control. Los elementos de cada microinstrucción son utilizados por las etapas subsiguientes de la segmentación: la tercera etapa se encarga de la lectura de operandos y registros, la cuarta de la ejecución que implica cálculos aritméticos y de punto flotante, y la quinta de la escritura en registros y memoria. Las instrucciones de máquina implementadas mediante múltiples instrucciones de microcódigo hacen que dichas microinstrucciones se programen y procedan a través de la segmentación sin que se busque y decodifique la siguiente instrucción de máquina; esto solo ocurre al final de la secuencia de microinstrucciones. ^{[ 4 ]}

Los VAX 8800 y 8700 admiten de uno a ocho módulos de memoria; los VAX 8550 y 8500, de uno a cinco. Los módulos de memoria se instalan en un backplane dedicado, separado del backplane NMI. Los VAX 8800 y VAX 8700 admiten de 4 a 32 MB de memoria, mientras que los VAX 8500 y VAX 8550 admiten de 4 a 20 MB, utilizando el módulo de memoria de 4 MB. Con la introducción del módulo de memoria de 16 MB, la capacidad de memoria de los VAX 8800 y 8700 aumentó a 128 MB, y la de los VAX 8550 y 8500 a 80 MB. Además, con la introducción del módulo de memoria de 64 MB, la capacidad de memoria de los VAX 8800 y 8700 aumentó a 512 MB y la de los VAX 8550 y 8500 a 320 MB.

El sistema de memoria consta de tres partes principales: un controlador de memoria , un bus de lógica transistor-transistor (TTL) y de uno a ocho módulos de matriz de memoria. El controlador de memoria se implementa con matrices de puertas ECL y reside en un módulo de bus NMI. Implementa un bus TTL al que se conectan los módulos de matriz de memoria. Para el VAX 8800, había tres módulos de memoria disponibles: uno de 4 MB, uno de 16 MB y uno de 64 MB. El módulo de matriz de 4 MB es una placa de circuito impreso de ocho capas con dispositivos de memoria de acceso aleatorio dinámico (DRAM) de semiconductor de óxido metálico (MOS ) y dispositivos de lógica transistor-transistor (TTL) FAST de integración a escala media (MSI) en cantidades aproximadamente iguales. El módulo de matriz de 16 MB es similar al de 4 MB, pero contiene ocho placas hijas de montaje superficial, cada una con 2 MB de memoria construida con DRAM.

El VAX 8800 utiliza el bus VAXBI para entrada/salida. Admite hasta cuatro buses VAXBI, cada uno con capacidad para hasta 16 dispositivos de E/S. El bus VAXBI se conecta al bus NMI mediante un adaptador NBI que contiene un chip que implementa el protocolo del bus VAXBI. El adaptador NBI gestiona todas las referencias de la CPU y las transacciones de acceso directo a memoria (DMA) hacia y desde los dispositivos de E/S. El adaptador opera a 5 MHz y de forma asíncrona con respecto a la CPU, ya que genera su propia señal de reloj . El adaptador NBI consta de dos módulos: el NBIA y el NBIB. El NBIA corresponde al lado NMI del adaptador, y el NBIB al lado VAXBI.

La consola VAX es una DEC Professional Series PC-38N. Se trata de una PRO-380 con una interfaz en tiempo real (RTI) que se utiliza como consola para la familia de procesadores Nautilus. La RTI tiene dos unidades de línea serie: una se conecta al módulo de monitorización ambiental (EMM) de VAX y la otra es de reserva y se puede utilizar para la transferencia de datos. La interfaz IEEE-488 de la RTI no se utiliza. La interfaz periférica programable de 24 bits (PPI) de la RTI está configurada como tres puertos de 8 bits para datos, direcciones y señales de control entre la interfaz de la consola del sistema Nautilus y la consola VAX. La función principal de la consola es arrancar el sistema. La familia de procesadores Nautilus no tiene memoria no volátil . La consola configura los registros de configuración, carga el microcódigo de la CPU en el almacén de controles escribible, realiza pruebas de diagnóstico del módulo del procesador, reinicia el reloj TOY (reloj de hora del año), registra ciertos tipos de errores, realiza otras funciones de supervisión y es la interfaz para el diagnóstico y las pruebas de servicio de campo. ^{[ 5 ]}

• "Modelos digitales" . The New York Times . 6 de agosto de 1986.
• "Actualizaciones digitales" . The New York Times . 5 de marzo de 1987.
• "Nuevo conjunto de máquinas digitales" . The New York Times . 4 de diciembre de 1985.
• Burley, Robert M. (febrero de 1987). "Descripción general de los cuatro sistemas de la familia VAX 8800" (PDF) . Revista técnica digital . 1 (4). ISBN 978-1-55558-001-8.
• Natusch, Paul J.; Senerchia, David C.; Yu, Eugene L. (febrero de 1987). "El sistema de memoria en la familia VAX 8800" (PDF) . Revista Técnica Digital . 1 (4). ISBN 978-1-55558-001-8.
• Fossum, Tryggve ; McElroy, James B.; English, William (agosto de 1985). "Una descripción general del sistema VAX 8600" (PDF) . Digital Technical Journal . 1 (1): 8– 23.