DEC 프리즘

DEC PRISM
아폴로 프리즘과 혼동하지 않기 위해서입니다.
DEC 프리즘
Dec-prism-logo.png
디자이너디지털 장비 주식회사
비트32비트
소개했다1988년 (1998년)
디자인RISC
후계자DEC 알파
레지스터
  • 64×32비트 범용 레지스터
  • 16× 64비트 벡터 레지스터

PRISM(Parallel Reduced Instruction Set Machine)[1]은 DEC(Digital Equipment Corporation)에서 개발한 32비트 RISC 명령 집합 아키텍처(ISA)이다.그것은 1982-1985년 기간 동안 다수의 DEC 연구 프로젝트의 결과였으며, 이 프로젝트는 지속적으로 요구사항과 계획 용도가 변경되어 도입이 지연되었다.이 과정은 결국 새로운 유닉스 워크스테이션 라인의 디자인을 사용하기로 결정했다.마이크로프리즘 버전의 산술논리단위(ALU)는 1988년 4월 설계를 완료하고 시료를 제작했지만, DEC 경영진이 MIPS 기반 시스템에 유리하게 프로젝트를 취소하기로 결정한 여름에도 플로팅포인트단위(FPU)와 메모리관리단위(MMU)와 같은 다른 구성요소의 설계는 아직 완성되지 않았다.[2]PRISM 아키텍처를 위해 MICA라는 운영 체제가 개발되었는데, 이는 VAX/VMS와 PRISM의 ULTRIX를 모두 대체하는 역할을 했을 것이다.[3]

프리즘의 취소는 DEC 내에서 상당한 영향을 미쳤다.많은 팀원들이 그 후 1년 동안 회사를 떠났는데, 특히 마이크로소프트로 옮겨 윈도우 NT 개발을 주도한 데이브 커틀러였다.MIPS 기반 워크스테이션은 DEC의 기존 Ultrix 사용자들 사이에서 비교적 성공적이었지만 Sun Microsystems와 같은 회사와 경쟁하는 데는 거의 성공하지 못했다.한편, 새로운 RISC 디자인이 최고급 VAX 9000을 능가함에 따라 DEC의 현금 소자 VAX 라인은 점점 더 성능이 저하되었다.그 회사가 VAX의 미래를 탐색하면서 그들은 몇 가지 추가 변경이 있는 프리즘 같은 프로세서가 이 모든 시장을 다룰 수 있다고 결론지었다.프리즘이 중단되었던 곳부터 시작하여 1989년에 DEC Alpha 프로그램이 시작되었다.

역사

배경

1977년에 소개된 VAX는 DEC의 엄청난 성공으로 IBM에 이어 세계 2위의 컴퓨터 공급업체로서의 입지를 굳혔다.VAX는 복잡한 마이크로코드로 구현된 풍부한 명령 집합 아키텍처(ISA)로 주목받았다.VMS 운영체제는 이 ISA 위에 레이어드되어 있어 인터럽트 핸들링과 메모리 페이징에 사용되는 메모리 모델을 일정한 요건이 갖추게 되었다.1980년대 초까지, VAX 시스템은 "이공계 부서를 계속 가동시키는 VT-100 단말기의 테두리에 RS-232 케이블 스포크를 보내는 등 많은 기술 주도 기업의 컴퓨팅 허브"[4]가 되었다.

이러한 행복한 상황은 무어의 법칙에 의해 암호화된 반도체 제조의 끊임없는 개선으로 인해 화가 났다; 1980년대 초에는 초기 VAX 기계와 유사한 성능을 가진 32비트 단일 칩 마이크로프로세서가 다수 존재했지만 데스크탑 피자 박스 폼 팩터에 들어맞을 수 있었다.Sun Microsystems와 같은 회사들은 모토로라 68000 시리즈 기반의 유닉스 워크스테이션을 도입했는데, 이 워크스테이션을 모토로라 68000 시리즈 기반 유닉스 워크스테이션을 도입했는데, 이 워크스테이션은 다중 사용자인 VAX를 훨씬 더 높은 성능을 제공하지만, 필요한 모든 사용자들을 위해 구입할 수 있을 만큼 저렴했다.DEC의 자체 마이크로프로세서 팀이 낮은 가격대에서 일련의 VAX 구현을 도입하는 동안, 그들 시스템의 가격 대비 성능 비율은 계속 침식되었다.1980년대 후반에 이르러 DEC는 스스로 기술 시장에서 고립되고 있음을 알게 되었다.[4]

RISC

1970년대 동안 IBM은 컴퓨터 시스템의 성능에 대한 연구를 수행해 왔으며 놀랍게도 컴퓨터 시간의 80%가 단지 5번의 작업만 수행하는데 소비된다는 것을 발견했다.마이크로코드를 사용하여 구현된 ISA의 다른 수백 개의 지침은 거의 사용되지 않았다.마이크로코드의 존재는 명령이 해독될 때 지연을 불러왔기 때문에 그 다섯 가지 명령 중 한 가지를 직접 호출해도 마이크로코드가 없을 경우보다 더 느리게 작동했다.이는 최초의 현대적인 RISC 프로세서인 IBM 801 설계로 이어졌다.[5]

비슷한 시기인 1979년 데이브 패터슨은 버클리 캘리포니아 대학에서 안식년 휴가를 보내 DEC의 웨스트코스트 팀이 VAX 마이크로코드를 개선하는 것을 도왔다.패터슨은 코딩 과정의 복잡성에 충격을 받아 그것을 사용할 수 없다고 결론지었다.그는 처음에는 마이크로코딩을 개선하는 방법에 대한 논문을 썼지만, 나중에 생각을 바꿔 마이크로코드 자체가 문제라고 결정했다.그는 곧 버클리 RISC 프로젝트를 시작했다.[6]RISC의 등장은 그것의 장점에 대한 컴퓨터 업계의 오랜 논쟁을 촉발시켰다; 패터슨이 1980년에 처음으로 그 개념에 대한 그의 주장을 요약했을 때, DEC에 의해 무시무시한 반대 의견이 발표되었다.[7]

1980년대 중반에 이르러 사실상 프로세서 설계 팔을 가진 모든 회사가 RISC 접근방식을 탐구하기 시작했다.공식적인 무관심에도 불구하고, DEC도 예외는 아니었다.1982년부터 1985년까지 다른 DEC 부서에서 RISC 칩을 만들려는 시도가 4회 이상 없었다.캘리포니아 팔로 알토에 있는 DEC의 WRL(Western Research Laboratory, WRL)의 타이탄은 유닉스를 실행하기 위해 1982년에 시작된 고성능 ECL 기반 설계였다.SAFE (Streamlined Architecture for Fast Execution) was a 64-bit design that started the same year, designed by Alan Kotok (of Spacewar! fame) and Dave Orbits and intended to run VMS. HR-32 (Hudson, RISC, 32-bit) started in 1984 by Rich Witek and Dan Dobberpuhl at the Hudson, MA fab, intended to be used as a co-processor in VAX machine.같은 해 데이브 커틀러는 워싱턴 벨뷰의 DECwest에서 CASDAED 프로젝트를 시작했다.[8]

프리즘

결국 커틀러는 1985년 리치 위텍을 수석 설계자로 선정하면서 단일 RISC 프로젝트를 정의하라는 요청을 받았다.1985년 8월, 고급 디자인의 초안이 전달되었고, 상세한 설계에 대한 작업이 시작되었다.프리즘 사양은 5명의 팀에 의해 수 개월 동안 개발되었다.데이브 커틀러, 데이브 오빗, 리치 위텍, 딜레프 반달카르카, 웨인 카르도자.이 초기를 거치면서 회사 내부의 논쟁이 상업적 업무량을 겨냥한 32비트냐 64비트냐를 다투는 등 디자인에 변화가 끊이지 않았다.이러한 끊임없는 변경은 최종 ISA 규격이 1986년 9월까지 완료되지 않았다는 것을 의미한다.당시 DECwest는 Crystal로 알려진 "고급" ECL 구현을, Semiconductor Advanced Development 팀은 CMOS 버전인 마이크로PR리즘을 구현하는 두 가지 버전을 제작하기로 결정했다.이 작업은 1985-86년에 98%가 수행되었으며 대형 VAX 클러스터에서의 Pete Benoit의 시뮬레이션에 의해 크게 지원되었다.[8]

1987년 중반에, 비록 이것이 몇 주 동안만 지속되었지만, 두 디자인 모두 64비트로 결정되었다.1987년 10월, 선은 태양-4를 도입했다.패터슨의 RISC 디자인의 상용 버전인 16MHz SPARC에 의해 구동된 이 회사는 20MHz 모토로라 68020을 사용하여 이전의 탑엔드 Sun-3보다 4배 더 빨리 달렸다.이 릴리즈를 통해 DEC는 프리즘의 대상을 다시 한번 변경하여 작업대 공간만을 겨냥하였다.이는 크리스탈 프로젝트가 취소되는 동안 마이크로PR리즘이 32비트 시스템으로 재지정되는 결과를 낳았다.이것은 더 많은 지연을 불러왔고, 그 프로젝트는 예정보다 훨씬 늦어졌다.[8]

1988년 초까지 시스템은 여전히 완전하지 않았다. CPU 설계는 거의 완성되었지만, VAX용 현대적인 리그엘 칩셋에 기반을 둔 FPU와 MMU는 여전히 설계되고 있었다.[8]그 팀은 설계의 그 부분들에 대한 작업을 중단하고 전적으로 CPU에 집중하기로 결정했다. 디자인은 1988년 3월에 완성되어 4월까지 완성되었다.[8]

취소

프리즘 기간 내내, DEC는 회사의 미래 방향에 대한 주요 논쟁에 관여했다.새로운 RISC 기반 워크스테이션이 도입됨에 따라 VAX의 성능 편익이 지속적으로 침식되어 가격 대비 성능 비율이 완전히 저하되었다.회사 내의 다른 그룹들은 어떻게 가장 잘 대응할 것인가에 대해 토론했다.일부는 선과 같은 워크스테이션 판매업자들에게 저급한 것을 버리고 VAX를 하이엔드로 이전하는 것을 주장했다.이것은 내부에서 "IBM 킬러"라고 언급된 VAX 9000 프로그램으로 이어졌다.다른 이들은 프리즘이나 상품 프로세서를 이용하여 워크스테이션 시장으로 진출할 것을 제안하였다.다른 이들은 VAX를 RISC 프로세서에 재실행할 것을 제안했다.[8]

더 저렴한 경쟁 기계에 대한 손실의 수가 증가하는 것에 실망하여, 독립적으로, 중앙 엔지니어링 외부의 Palo Alto에 있는 작은 스컹크웍스 그룹은 워크스테이션과 UNIX/Ultrix에 초점을 맞춘, 기성 RISC 프로세서를 사용하여 새로운 워크스테이션 제품군을 구축하는 아이디어를 즐겼다.그 그룹은 실사를 실시했고, 결국 MIPS R2000을 선택했다.이 그룹은 개발 기계를 인수하여 Ultrix 포트를 시스템에 프로토타입으로 제작했다.MIPS와의 초기 미팅부터 프로토타입 기계까지 90일밖에 걸리지 않았다.DEC 버전의 완전한 생산은 빠르면 1989년 1월부터 시작될 수 있지만 프리즘 기반의 기계가 준비되기까지는 적어도 1년은 더 걸릴 것이다.[8]

그 문제가 DEC 본사에서 제기되었을 때 그 회사는 어느 쪽이 더 나은지에 대해 의견이 갈렸다.밥 수프닉은 곧 있을 프로젝트 검토를 위해 이 문제를 고려하라는 요청을 받았다.그는 프리즘 시스템이 더 빠른 것처럼 보이지만, MIPS 접근법은 더 저렴하고 시장 출시 시기가 훨씬 빠를 것이라고 결론지었다.1988년 7월 회사 집행위원회의 신랄한 검토 회의에서 프리즘을 취소하고, MIPS 워크스테이션과 고급 VAX 제품을 계속 사용하기로 결정했다.작업대는 DEC스테이션 3100으로 등장했다.[8]

이때쯤에는 마이크로PRISM의 샘플이 반송되어 대부분 효과가 있는 것으로 밝혀졌다.그들은 또한 R2000의 16-20에 비해 50에서 80 MHz의 속도로 달릴 수 있다는 것을 증명했다.이것은 MIPS 시스템에 비해 상당한 성능 향상을 제공했을 것이다.

레거시

1988년 7월 회의까지, 회사는 거의 전적으로 RISC 접근방식이 워크스테이션 플레이라는 입장이 되어 왔다.그러나 프리즘의 성능은 최신 VAX 기계와 비슷했고 RISC 개념은 성장 여지가 상당히 있었다.회의가 결렬되자 켄 올슨은 Supnik에게 디지털이 VMS 시스템의 성능을 RISC 기반 유닉스 시스템과 경쟁적으로 유지할 수 있는 방법을 조사해 달라고 요청했다.[9]

엔지니어 그룹은 이 문제를 탐구하기 위해 "RISCy VAX" 또는 "EvAX" 태스크 포스로 다양하게 언급되는 팀을 구성했다.[9]늦은 여름까지, 이 그룹은 세 가지 개념, 즉 RISC와 유사한 코어를 가진 VAX ISA의 하위 집합, 기본 VAX 코드를 실행하여 RISC 코드로 즉시 번역하고 캐시에 저장하는 번역된 VAX, 그리고 훨씬 더 높은 성능의 CISC 구현인 초선형 VAX를 탐구했다.이러한 모든 접근방식은 단순한 RISC 기계로 경쟁력을 갖추지 못한다는 것을 의미하는 문제가 있었다.[10]

이 그룹은 다음으로 성능 요구를 위한 RISC 칩뿐만 아니라 기존 VAX 단일 칩 솔루션을 결합한 시스템을 고려했다.이러한 연구들은 이 시스템이 저성능 부분에 의해 불가피하게 방해받을 것이며 어떠한 강력한 장점도 제공하지 않을 것임을 시사했다.이 시점에서 낸시 크로넨버그는 사람들이 VAX가 아닌 VMS를 운영하고, VMS는 인터럽트와 메모리 페이징의 모델링에 근거한 몇 가지 하드웨어 종속성만을 가지고 있다고 지적했다.이 모델의 작은 비트가 보존되는 한 VMS를 RISC 칩에 포팅할 수 없는 설득력 있는 이유는 없어 보였다.이 개념에 대한 추가 연구는 이것이 실행 가능한 접근법이라는 것을 시사했다.[10]

Supnik은 1989년 2월에 전략 태스크 포스에 결과 보고서를 가지고 갔다.두 가지 질문이 제기되었다: 결과 RISC 설계도 유닉스 시장에서 성능 선도자가 될 수 있는가? 그리고 기계가 개방형 표준이어야 하는가?그리고 그것과 함께, 적절한 수정으로 프리즘 아키텍처를 채택하기로 결정되어, 결국 알파(Alpha)가 되고, 새로운 아키텍처에 대한 VMS의 포트를 시작했다.[11]

프리즘과 MICA가 취소되었을 때 데이브 커틀러는 디지털을 떠나 마이크로소프트로 가서 윈도 NT로 알려지게 된 것의 개발을 담당하게 되었다. 커틀러의 NT용 건축은 MICA의 많은 측면으로부터 많은 영감을 받았다.[12][13][14]

디자인

정수 연산 측면에서 프리즘 아키텍처는 MIPS 설계와 유사했다.설명서의 32비트 중에서 가장 높은 비트 6개와 가장 낮은 비트 5개가 명령어였고, 상수 또는 레지스터 위치를 인코딩하는 단어의 나머지 21비트는 명령어였다.32비트 레지스터 64개가 포함되었는데, MIPS의 32비트 레지스터는 32비트 레지스터가 포함되었지만, 그 밖의 사용법은 비슷했다.프리즘과 MIPS 모두 다른 주요 RISC 설계인 버클리 RISC의 특징이었던 레지스터 윈도우가 부족하다.

프리즘 디자인은 그것의 명령 집합의 몇 가지 측면으로 주목할 만했다.특히 프리즘에는 운영체제가 여러 구현에 걸쳐 안정적인 ABI를 제공하기 위한 다수의 "특수" 지침을 정의한 에피코드가 포함되어 있었다.에피코드는 사용할 22개의 32비트 레지스터 세트를 제공받았다.벡터 처리 지침 세트는 나중에 추가적으로 16개의 64비트 벡터 레지스터가 지원하여 다양한 방법으로 사용될 수 있도록 추가되었다.

참조

  1. ^ Mark Smotherman. "Sketch of DEC PRISM". PRISM (Parallel Reduced Instruction Set Machine) ... first draft of PRISM architecture in August 1985; DEC cancels the project in 1988 in favor of a MIPS-based ...
  2. ^ "PRISM killed" (PDF). bitsavers.org. 1988-06-17. Retrieved 2021-01-05.
  3. ^ Dave Cutler (1988-05-30). "DECwest/SDT Agenda" (PDF). bitsavers.org.
  4. ^ a b 코머포드 1992 페이지 26.
  5. ^ Cocke, John; Markstein, Victoria (January 1990). "The evolution of RISC technology at IBM" (PDF). IBM Journal of Research and Development. 34 (1): 4–11. doi:10.1147/rd.341.0004.
  6. ^ Patterson, David (30 May 2018). "RISCy History". AM SIGARCH.
  7. ^ Clark, Douglas; Streck, William (September 1980). "Comments on "The Case for the Reduced Instruction Set Computer," by Patterson and Ditzel" (PDF). Archived from the original (PDF) on 18 April 2019.
  8. ^ a b c d e f g h 수프니크 2008.
  9. ^ a b "EV-4 (1992)". 2008-02-24.
  10. ^ a b 코머포드 1992, 페이지 28.
  11. ^ "Managing Technological Leaps: A study of DEC's Alpha Design Team" (PDF). April 1993.
  12. ^ Zachary, G. Pascal (2014). Showstopper!: The Breakneck Race to Create Windows NT and the Next Generation at Microsoft. Open Road Media. ISBN 978-1-4804-9484-8. Retrieved 2021-01-04.
  13. ^ Neil Rieck. "Dave Cutler, PRISM, Mica, Emerald, etc". neilrieck.net. Retrieved 2021-01-04.
  14. ^ Mark Russinovich (1998-10-30). "Windows NT and VMS: The Rest of the Story". itprotoday.com. Retrieved 2021-01-04.

참고 문헌 목록

추가 읽기