Компьютеры серии SDS 9 — это обратно совместимая линейка транзисторных компьютеров, выпускавшихся компанией Scientific Data Systems в 1960-х и 1970-х годах. Эта линейка включает в себя SDS 910 , SDS 920 , SDS 925 , SDS 930 , SDS 940 и SDS 945. SDS 9300 — это расширение архитектуры 9xx. SDS 92 1965 года — это несовместимая 12-битная система, построенная 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] Модели 925 и 930 были анонсированы в 1964 году. [1] Модель 940 была анонсирована в 1965 году, [2] а 945 — в 1968 году. [3]
Серия 9 была заменена серией SDS Sigma .
Все системы являются 24-битными одноадресными машинами. Программисту доступны регистры A (аккумулятор), B (расширение), X (индекс) и P (счетчик программ — 14 бит), а также индикатор переполнения. 9300 имеет три индексных регистра X1 — X3, которые можно использовать в качестве базовых регистров для доступа к памяти свыше 16К слов. Регистры W и Y используются для ввода/вывода.
Максимальное адресное пространство составляет 214 или 16 384 слов (16 КБ — 64 К символов) на моделях 910 и 920. Модели 9300 и 930 поддерживают до 32 КБ (128 КБ символов), а модели 940 и 945 поддерживают до 64 КБ (256 КБ символов), хотя метод доступа к памяти свыше 16 КБ отличается.
Данные с фиксированной точкой — 24-битные, с дополнением до двух , с обратным порядком байтов .
Плавающая точка реализована в программном обеспечении с использованием «программируемых операторов», за исключением SDS 9300, которая имеет аппаратную плавающую точку. Все числа с плавающей точкой хранятся в виде 48-битных двойных слов. Одинарная точность имеет 24-битную знаковую дробь и 9-битную знаковую экспоненту, двойная точность имеет 39-битную дробь и 9-битную экспоненту. И экспонента, и дробь хранятся в формате big-endian с дополнением до двух. Предполагается, что двоичная точка находится непосредственно слева от старшего бита дроби. Значение числа равно , где F — дробь, а E — экспонента.F*2E
Форматы с плавающей точкой:
Двойная точность с плавающей точкой +-+-----------------------+ |±| Дробь | старшее слово +-+-----------+-+---------+ | frac(cont) |±|экспонента | младшее слово +------------+-+---------+бит 0 1 2 5 3Слово высшего порядка: бит 0 знак дроби биты 1-23 старшая часть дробиСлово младшего разряда: биты 0-14 младшая часть дроби бит 15 знак экспоненты биты 16-23 показатель степени
Одинарная точность с плавающей точкой +-+-----------------------+ |±| Дробь | старшее слово +-+-----------+-+---------+ | не используется |±|экспонента | младшее слово +------------+-+---------+бит 0 1 2 5 3Формат такой же, как и у двойной точности, за исключением того, что используются только 24 бита дробной части.
Для генерации адреса индексация , если она указана, выполняется до косвенной адресации . Слово в эффективном косвенном адресе декодируется так, как если бы это была инструкция (за исключением того, что код инструкции игнорируется), что позволяет косвенному адресу также указывать косвенность или индексацию. Допускается несколько уровней косвенной адресации.
Функция программируемого оператора позволяет полю кода инструкции указывать вызов вектора адресов подпрограмм. Шестибитный код инструкции позволяет использовать до 64 программируемых операторов (восьмеричные от 00 до 77). Если бит P установлен, код инструкции xx рассматривается как вызов ячейки 1xx (восьмеричная). Ячейка инструкции POP сохраняется в ячейке ноль. Нулевой бит ячейки ноль устанавливается на текущее значение индикатора переполнения, и индикатор сбрасывается. Бит 9 ячейки ноль устанавливается на '1'b для указания косвенного адреса, что позволяет процедуре программируемого оператора косвенно обращаться к данным, указанным в адресе инструкции POP.
Основная память на 910 — это от 2048 до 16384 слов памяти на магнитных сердечниках с циклом 8 мкс. Инструкция сложения с фиксированной точкой занимает 16 мкс, умножение с фиксированной точкой занимает 248 мкс. Два аппаратных прерывания являются стандартными, до 896 дополнительных — опционально.
Формат инструкции для систем 910 и 920 следующий:
+-+-+-+------+-+--------------+ |0|X|P|Опкод|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 индексирован.Бит 2 '1'b указывает, что эта инструкция — программируемый оператор (POP).Биты 3–8 — это код инструкции или идентификатор запрограммированного оператора.Бит 9 '1'b указывает, что адрес операнда должен быть косвенным (индексация предшествует косвенной адресации), потенциально рекурсивно.Биты 10-23 содержат адрес операнда.
SDS 910 весил около 900 фунтов (410 кг). [4]
Основная память на 920 составляет от 4096 до 16384 слов памяти на магнитных сердечниках. Время сложения с фиксированной точкой такое же, как у 910 (16 мкс), но умножение с фиксированной точкой примерно в два раза быстрее — 128 мкс. 920 может иметь до 1024 приоритетных прерываний.
920 весил около 1000 фунтов (450 кг). [5]
930 предлагает «систему расширения памяти», которая позволяет адресовать более 16284 слов. Предоставляются два 3-битных «регистра расширения памяти», называемых EM2 и EM3, в которые можно загрузить значение, используемое в качестве старших трех бит эффективного адреса. Адреса 00000 8 –17777 8 (первые 8192 слова памяти) всегда остаются неизменными. Если старшая восьмеричная цифра адреса в инструкции равна двум, содержимое EM2 заменяет старшую цифру в эффективном адресе; когда цифра равна трем, используется содержимое EM3.
Для сохранения совместимости с более ранними моделями при запуске компьютера значение в EM2 устанавливается на 2, а в EM3 на 3, что позволяет программам адресовать первые 16384 слова памяти. Эти регистры могут быть загружены программой.
Загрузчик программ использует старший бит инструкции, игнорируемый всеми моделями, как флаг, указывающий на то, что загружаемая в данный момент инструкция должна быть перемещена.
Память 930 имеет время цикла 1,75 мкс. Сложение с фиксированной точкой занимает 3,5 мкс, а умножение с фиксированной точкой — 7,0 мкс. Система приоритетных прерываний допускает 2–38 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 указывают на отсутствие расширенной памяти (EM='00'b — ссылается на первые 8К слов памяти)или добавьте содержимое EM2 (EM='10'b) или EM3 (EM='11'b) для формирования фактического адреса.
940 добавляет режимы работы для поддержки нескольких пользователей. Режим работы предыдущих моделей переименован в нормальный режим . Новый режим монитора ограничивает доступ к вводу/выводу и определенным привилегированным инструкциям. Пользовательский режим используется для запуска прикладных программ пользователей.
Набор регистров карты памяти используется для отображения виртуальных адресов на физические. Существует восемь регистров карты памяти, каждый из которых отображает 2K слов, чтобы обеспечить адресное пространство 16K.
Формат инструкций для обычного режима такой же, как и для 930. Адресация отличается между пользовательским режимом и режимом монитора. [6] : стр.6
Формат инструкций 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 позиция бита 2 (P)указывает на то, что это запрограммированный оператор. В этом случае «1» в позиции бита 0 указывает, что это «системный POP» или «SYSPOP», а не стандартный запрограммированный оператор.В пользовательском режиме биты 10–12 «составляют номер блока виртуальной памяти», то есть определяют регистр карты памяти, а биты 13–23 «указывают 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 предоставления виртуальной памяти . Форматы карт немного отличаются между картой памяти пользователя и картой памяти монитора .
Для программ, работающих в пользовательском режиме, три старших бита поля адреса инструкции служат индексом для массива из восьми регистров (R0-R7). [примечание 2] Каждый регистр содержит 5-битное значение ( R n ), которое добавляется к младшим 11 битам поля адреса инструкции для формирования 16-битного физического адреса. Это логически делит виртуальную память на восемь блоков по 2048 слов каждый. Регистры позволяют получить доступ к 16 тыс. слов в любой момент времени из возможных 32 тыс. слов физической памяти. Шестой бит ( P n ) 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 прерывание . Регистры карты могут быть установлены только в режиме монитора.
Карта памяти для режима монитора похожа. Биты P отсутствуют ; эквиваленты R 0 –R 5 , называемые M 0 –M 5 , содержат значения 0–5, доступные только для чтения, что обеспечивает 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 и в обычном режиме. Для адресов 12K–16K-1 (30000–37777 8 ) для формирования адреса используется содержимое регистров карты памяти M 6 и M 7 .
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 функционируют так же, как и в обычном режиме, получая доступ к виртуальным локациям пользователя 100-177 8 . 940 также включает в себя средство для выполнения системных программируемых операторов (SYSPOPS) , используемых для вызова служб монитора. Когда в пользовательском режиме встречается SYSPOP (биты инструкций 0 и 2 равны '1'b), компьютер сначала входит в режим монитора, а затем получает доступ к вектору инструкций на (физическом) мониторе 100-177 8 .
945 — это усовершенствованная версия системы разделения времени 940. Она рекламировалась как способная «поддерживать до 24 одновременных пользователей и до 64 авторизованных пользователей». [3]
Подсистема ленточного накопителя MAGPAK 9446 и связанный с ней ленточный картридж 9401 [7] были разработаны SDS для серии SDS 900 и анонсированы в мае 1964 года [8] Каждый ленточный накопитель состоит из двух независимо управляемых магнитных ленточных накопителей, установленных на стандартной панели размером 10½ на 19 дюймов. [9] Данные записываются со скоростью 7,5 дюймов в секунду и 1400 бит на дюйм. [7] Блок управления лентой 9448 подключает ленточный накопитель к любой системе Series 900. [7] Картридж с лентой содержит приблизительно 600 футов ленты Mylar с двумя независимыми дорожками, каждая из которых содержит приблизительно 1,5 миллиона символов IBM (6 бит плюс четность), что обеспечивает емкость приблизительно 4 миллиона шестибитных символов на картридж.
Основной операционной системой для линейки, за исключением 940 и 945, является операционная система MONARCH . MONARCH — это однозадачная пакетная операционная система. Первоначально резидентная на магнитной ленте , более поздние версии могут находиться на магнитном диске с головкой на дорожку, называемом файлом RAD (Rapid Access Data). MONARCH не является исполнительной системой , поскольку прикладные программы контролируют все ресурсы компьютера во время работы. Вместо этого это монитор , обеспечивающий переход от задания к заданию и поддерживающий службы для приложений.
Процедура монитора принимает управляющую информацию, которая, среди прочего, может включать 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 загрузки монитора и таблицы назначения блоков.
Другие стандартные системные процедуры, включенные в монитор: [10]
К 1969 году появился компилятор ALGOL 60. [11]