Компьютеры серии SDS 9 представляют собой линейку транзисторных компьютеров с обратной совместимостью, производимую компанией Scientific Data Systems в 1960-х и 1970-х годах. В эту линейку входят SDS 910 , SDS 920 , SDS 925 , SDS 930 , SDS 940 и SDS 945 . SDS 9300 является расширением архитектуры 9xx. SDS 92 1965 года представляет собой несовместимую 12-битную систему, построенную с использованием монолитных интегральных схем .
Модели 910 и 920 были впервые отправлены в августе 1962 года. Модель 9300 была анонсирована в июне 1963 года. [1] Модель 925 и 930 была анонсирована в 1964 году. [1] Модель 940 была анонсирована в 1965 году, [2] и модель 945 1968. [3]
На смену 9-й серии пришла серия SDS Sigma .
Все системы представляют собой 24-битные одноадресные машины. Доступные программисту регистры: A (аккумулятор), B (расширение), X (индекс) и P (счетчик программ — 14 бит), а также индикатор переполнения. 9300 имеет три индексных регистра с X1 по X3, которые можно использовать в качестве базовых регистров для обеспечения доступа к памяти объемом более 16 КБ слов. Регистры W и Y используются для ввода/вывода.
Максимальное адресное пространство составляет 2 14 или 16 384 слова (16 КБ — 64 КБ символов) на моделях 910 и 920. 9300 и 930 поддерживают до 32 КБ (128 КБ символов), а 940 и 945 поддерживают до 64 КБ (256 КБ символов). ), хотя способ доступа к памяти выше 16К отличается.
Данные с фиксированной запятой — 24-битные, с дополнением до двух , с прямым порядком байтов .
Плавающая точка реализована в программном обеспечении с использованием «запрограммированных операторов», за исключением SDS 9300, у которого есть аппаратная поддержка плавающей точки. Все числа с плавающей запятой хранятся в виде 48-битных двойных слов. Одинарная точность имеет 24-битную дробь со знаком и 9-битную показатель степени со знаком, двойная точность имеет 39-битную дробь и 9-битную степень. И показатель степени, и дробь хранятся в формате с прямым порядком байтов. Предполагается, что двоичная точка находится непосредственно слева от старшего бита дроби. Значение числа равно , где F — дробь, а E — показатель степени.F*2E
Форматы с плавающей запятой:
Двойная точность с плавающей запятой +-+-----------------------+ |±| Фракция | слово высокого порядка +-+-----------+-+---------+ | frac(cont) |±|экспонента | слово младшего разряда +-------------+-+---------+бит 0 1 2 5 3Старшее слово: бит 0, знак дроби биты 1-23 старшая часть дробиМладшее слово: биты 0-14 младшая часть дроби бит 15, знак экспоненты биты 16-23 экспоненты
С плавающей запятой одинарной точности +-+-----------------------+ |±| Фракция | слово высокого порядка +-+-----------+-+---------+ | не используется |±|показатель | слово младшего разряда +-------------+-+---------+бит 0 1 2 5 3Формат аналогичен формату двойной точности, за исключением того, что используются только 24 бита дроби.
Для генерации адреса индексация , если она указана, выполняется перед косвенным обращением . Слово по эффективному косвенному адресу декодируется, как если бы оно было инструкцией (за исключением того, что код инструкции игнорируется), что позволяет косвенному адресу также указывать косвенность или индексацию. Допускается несколько уровней косвенной адресации.
Запрограммированное средство оператора позволяет в поле кода инструкции указывать вызов вектора адресов подпрограмм. Шестибитный код инструкции позволяет запрограммировать до 64 операторов (восьмеричные числа от 00 до 77). Если бит P установлен, код инструкции xx рассматривается как вызов ячейки 1xx (восьмеричная). Местоположение инструкции POP сохраняется в нулевой ячейке. Нулевой бит нулевой ячейки устанавливается на текущее значение индикатора переполнения, и индикатор сбрасывается. Бит 9 нулевой ячейки устанавливается в '1'b, чтобы указать косвенный адрес, позволяя запрограммированной процедуре оператора косвенно обращаться к данным, указанным в адресе инструкции POP.
Основная память 910 составляет от 2048 до 16384 слов памяти на магнитных сердечниках с временем цикла 8 мкс. Команда сложения с фиксированной запятой занимает 16 мкс, умножение с фиксированной запятой занимает 248 мкс. Два аппаратных прерывания входят в стандартную комплектацию и могут быть добавлены до 896 дополнительных.
Формат инструкций для систем 910 и 920 следующий:
+-+-+-+------+-+--------------+ |0|X|P|Код операции|I| Адрес | +-+-+-+------+-+--------------+ 1 2бит 0 1 2 3 8 9 0 3Биты 0–2 называются «тегом».Бит 0 всегда равен нулю.Бит 1 '1'b указывает, что адрес операнда должен быть проиндексирован.Бит 2 '1'b указывает, что эта инструкция является программируемым оператором (POP).Биты 3–8 — это код инструкции или идентификатор запрограммированного оператора.Бит 9 '1'b указывает, что адрес операнда должен быть косвенным. (индексирование предшествует косвенному), потенциально рекурсивно.Биты 10–23 содержат адрес операнда.
SDS 910 весил около 900 фунтов (410 кг). [4]
Основная память 920 составляет от 4096 до 16384 слов памяти на магнитном сердечнике. Время сложения с фиксированной точкой такое же, как у 910 (16 мкс), но умножение с фиксированной точкой примерно в два раза быстрее и составляет 128 мкс. Модель 920 может иметь до 1024 приоритетных прерываний.
Модель 920 весила около 1000 фунтов (450 кг). [5]
930 предлагает «систему расширения памяти», позволяющую адресовать более 16284 слов. Предусмотрены два 3-битных «регистра расширенной памяти», называемые EM2 и EM3, в которые можно загрузить значение, которое будет использоваться в качестве трех старших битов эффективного адреса. Адреса 00000 8 –17777 8 (первые 8192 слова памяти) всегда остаются неизмененными. Если старшая восьмеричная цифра адреса в инструкции равна двум, содержимое EM2 заменяет старшую цифру в эффективном адресе; когда цифра равна трем, используется содержимое EM3.
Чтобы сохранить совместимость с более ранними моделями. при запуске компьютера значение EM2 устанавливается равным 2, а EM3 — 3, что позволяет программам обращаться к первым 16384 словам памяти. Эти регистры могут быть загружены программой.
Загрузчик программы использует старший бит инструкции, игнорируемый всеми моделями, как флаг, указывающий, что загружаемую в данный момент инструкцию необходимо переместить.
Память 930 имеет время цикла 1,75 мкс. Сложение с фиксированной точкой занимает 3,5 мкс, а умножение с фиксированной запятой — 7,0 мкс. Система приоритетных прерываний допускает от 2 до 38 прерываний ввода/вывода и до 896 системных прерываний.
Формат инструкций для системы 930 совместим с предыдущими системами, за исключением битов, используемых для расширенной памяти:
+-+-+-+------+-+--+----------+ |0|X|P|Опкод|I|EM| Адрес | +-+-+-+------+-+--+----------+бит 0 1 2 3 3 9 11 1 2 01 2 3Биты 10 и 11 обозначают отсутствие расширенной памяти. (EM='00'b — ссылка на первые 8 КБ слов памяти)или добавьте содержимое EM2 (EM='10'b) или EM3 (EM='11'b) сформировать эффективный адрес.
В модели 940 добавлены режимы работы для поддержки нескольких пользователей. Режим работы предыдущих моделей переименован в обычный режим . Новый режим монитора ограничивает доступ к вводу/выводу и некоторым привилегированным инструкциям. Пользовательский режим используется для запуска прикладных программ пользователей.
Набор регистров карты памяти используется для сопоставления виртуальных адресов с физическими. Имеется восемь регистров карты памяти, каждый из которых отображает 2 КБ слов, что обеспечивает адресное пространство размером 16 КБ.
Формат инструкций для нормального режима такой же, как и для 930. Адресация различается в пользовательском режиме и режиме монитора. [6] : стр.6
Формат инструкции пользовательского режима SDS 940: +-+-+-+------+-+---+---------+ |U|X|P|Опкод|I|Blk| Адрес | +-+-+-+------+-+---+---------+бит 0 1 2 3 3 9 1 1 2 0 3 3Бит 0 игнорируется в пользовательском режиме, если только не установлена позиция бита 2 (P).указывает на то, что это запрограммированный оператор. В этом случае '1'b в позиции бита 0 указывает, что это «системный POP» или «SYSPOP», а не стандартный запрограммированный оператор.В пользовательском режиме позиции битов 10–12 «составляют номер блока виртуальной памяти», то есть указывают регистр карты памяти, а биты 13–23 «определяют местоположение в блоке виртуальной памяти».Содержимое регистра карты памяти добавляется к битам инструкции 13–23 для формирования эффективного адреса.
940 обращается к памяти через карту памяти [примечание 1] для обеспечения виртуальной памяти . Форматы карт немного различаются между картой пользовательской памяти и картой памяти монитора .
Для программ, работающих в пользовательском режиме, три старших бита поля адреса инструкции служат индексом массива из восьми регистров (R0-R7). [примечание 2] Каждый регистр содержит 5-битное значение ( R n ), которое добавляется к младшим 11 битам поля адреса команды для формирования 16-битного физического адреса. При этом виртуальная память логически разделяется на восемь блоков по 2048 слов каждый. Регистры позволяют одновременно получить доступ к 16 КБ слов из возможных 32 КБ слов физической памяти. Шестой бит ( Pn ) в каждом регистре указывает на блок памяти, доступный только для чтения . R n =0 и P n =1 указывают на неназначенный блок, и любая ссылка вызывает ловушку . Регистры карты могут быть установлены только в режиме монитора.
Карта памяти для режима монитора аналогична. Битов P нет ; эквиваленты R 0 –R 5 , называемые M 0 –M 5 , содержат значения 0–5 только для чтения, обеспечивая прямой доступ к физическим адресам 0–8K-1 (00000–17777 8 ). Для адресов в диапазоне 8K–12K-1 (20000–27777 8 ) регистр расширения памяти EM2 используется для формирования физического адреса, как в обычном режиме. Для адресов 12К – 16К-1 (30000–377778 ) для формирования адреса используется содержимое регистров карты памяти М6 и М7 .
Монитор может использовать либо карту памяти монитора, либо карту памяти пользователя, определяемую значением бита 0 инструкции. Это позволяет монитору получить доступ к адресному пространству пользователя.
В пользовательском режиме запрограммированные операторы действуют так же, как и в обычном режиме, получая доступ к виртуальным местоположениям 100-177 8 пользователя . Модель 940 также включает в себя возможность выполнения операторов системного программирования (SYSPOPS) , используемых для вызова служб мониторинга. Когда SYSPOP встречается в пользовательском режиме (биты команды 0 и 2 равны '1'b), компьютер сначала входит в режим монитора, а затем обращается к вектору инструкций на мониторе (физическом) 100-177 8 .
945 — это модернизация системы разделения времени 940. Он рекламировался как способный «поддерживать до 24 одновременных пользователей и до 64 авторизованных пользователей». [3]
Подсистема стримера MAGPAK 9446 и соответствующий ленточный картридж 9401 [ 7] были разработаны SDS для серии SDS 900 и анонсированы в мае 1964 года. [8] Каждый стример состоит из двух независимо управляемых магнитных ленточных накопителей, установленных на стандартном 10½- дюймовом на 19-дюймовой панели. [9] Данные записываются со скоростью 7,5 дюймов в секунду и 1400 бит на дюйм. [7] Модуль управления лентой 9448 подключает ленточный накопитель к любой системе Series 900. [7] Ленточный картридж содержит примерно 600 футов майларовой ленты с двумя независимыми дорожками, каждая из которых содержит примерно 1,5 миллиона символов IBM (6 бит плюс четность), что дает емкость примерно 4 миллионов шестибитных символов на картридж.
Основной операционной системой этой линейки, за исключением 940 и 945, является операционная система MONARCH . MONARCH — это однозадачная пакетная операционная система. Первоначально находившийся на магнитной ленте , более поздние версии могут находиться на магнитном диске с головкой на дорожку, называемом файлом RAD (файл данных быстрого доступа). МОНАРХ не является исполнительной системой , поскольку прикладные программы при работе контролируют все ресурсы компьютера. Вместо этого это монитор , обеспечивающий переход от задания к заданию и поддерживающий сервисы приложений.
Программа мониторинга принимает управляющую информацию, которая, помимо прочего, может включать в себя запрос на загрузку и выполнение указанной стандартной системной процедуры. Монитор выполняет свои функции между заданиями и не осуществляет контроль над выполнением программы после того, как эта программа была загружена и монитор передал ей управление.
...
Та часть монитора, которая остается в основной памяти во время выполнения программы, состоит из процедуры начальной загрузки монитора и таблицы назначения модулей.
Другие стандартные системные процедуры, включенные в монитор: [10]
К 1969 году стал доступен компилятор ALGOL 60 . [11]