DEC PRISM – 日本の辞書

DEC_PRISM
ApolloPRISM と混同しないでください
PRISM（P arallel R educed I nstruction S et Machine）は、 Digital Equipment Corporation（DEC）によって開発された32ビット RISC 命令セットアーキテクチャ（ISA ）でした。これは、1982年から85年までの多くのDEC研究プロジェクトの成果であり、プロジェクトは継続的に変化する要件と計画された用途の影響を受け、導入が遅れました。このプロセスは最終的に、Unixワークステーションの新しいラインに設計を使用することを決定しました。microPrismの算術論理演算装置（ALU）バージョンは1988年4月に設計が完了し、サンプルが作成されましたが、DEC管理者がプロジェクトを中止することを決定した夏に、フローティングポイントユニット（FPU）やメモリ管理ユニット（MMU）などの他のコンポーネントの設計はまだ完了していませんでしたMIPSベースのシステムの。コードネームMICAのオペレーティングシステムがPRISMアーキテクチャ用に開発されました。これは、PRISM上のVAX / VMSとULTRIXの両方の代わりとして機能します。 DEC PRISM デザイナー
デジタルイクイップメント株式会社
ビット
32ビット
紹介された
1988年（キャンセル）
設計 RISC 後継 DEC Alpha レジスター
64×32ビット汎用レジスタ
16×64ビットベクトルレジスタ
PRISMのキャンセルは、DEC内で大きな影響を及ぼしました。チームメンバーの多く、特にMicrosoftに移り、WindowsNTの開発を主導したDaveCutlerは、翌年に会社を辞めました。MIPSベースのワークステーションは、DECの既存のUltrixユーザーの間で適度に成功しましたが、 SunMicrosystemsのような企業との競争にはほとんど成功しませんでした。一方、DECのキャッシュカウVAXラインは、新しいRISC設計が最上位のVAX 9000を上回ったため、パフォーマンスがますます低下しました。同社がVAXの将来を探求したとき、彼らは、いくつかの追加の変更を加えたPRISMのようなプロセッサがこれらすべての市場に対応できると結論付けました。PRISMが中断したところから、DECAlphaプログラムは1989年に開始されました。

コンテンツ
1 歴史
1.1 バックグラウンド 1.2 RISC 1.3 プリズム 1.4 キャンセル 1.5 遺産
2 設計
3 参考文献
3.1 参考文献
4 参考文献
歴史編集

バックグラウンド
1977年に導入されたVAXは、DECにとって大成功を収め、IBMに次ぐ世界第2位のコンピューターベンダーとしての地位を確固たるものにしました。VAXは、複雑なマイクロコードで実装された豊富な命令セットアーキテクチャ（ISA）で有名でした。VMSオペレーティングシステムはこのISAの上に階層化されていたため、割り込み処理とメモリページングに使用されるメモリモデルに関する特定の要件がありました。1980年代初頭までに、VAXシステムは「多くのテクノロジー主導の企業のコンピューティングハブになり、RS-232ケーブルのスポークをVT-100端末のリムに送り、科学およびエンジニアリング部門を動かし続けました」。
この幸せな状況は、ムーアの法則によってコード化された半導体製造の絶え間ない改善によって動揺しました。1980年代初頭までに、初期のVAXマシンと同様のパフォーマンスを持ちながら、デスクトップピザボックスのフォームファクターに収まる、高性能の32ビットシングルチップマイクロプロセッサが数多く存在していました。サンマイクロシステムズのような企業は、モトローラ68000シリーズベースのUnixワークステーションを導入しました。これは、巨大なマルチユーザーVAXマシンを、さらに高いパフォーマンスを提供するが、必要なすべてのユーザーが購入できるほど安価なものに置き換えることができます。DEC自身のマイクロプロセッサチームが一連のVAX実装を低価格で導入している間、システムの価格性能比は低下し続けました。1980年代後半までに、DECは技術市場から締め出されていることに気づきました。

RISC
1970年代、IBMはコンピューター・システムのパフォーマンスの調査を行っていましたが、驚いたことに、コンピューターの時間の80％が5つの操作の実行に費やされていたことがわかりました。マイクロコードを使用して実装されたISAの他の何百もの命令は、ほとんど完全に使用されていませんでした。マイクロコードの存在により、命令がデコードされるときに遅延が発生したため、これら5つの命令の1つを直接呼び出した場合でも、マイクロコードがない場合よりも実行速度が遅くなりました。これが、最初の最新のRISCプロセッサであるIBM801の設計につながりました。
同じ頃、1979年に、デイブ・パターソンはカリフォルニア大学バークレー校からサバティカルに派遣され、DECの西海岸チームがVAXマイクロコードを改善するのを支援しました。パターソンは、コーディングプロセスの複雑さに感銘を受け、それは受け入れがたいと結論付けました。彼は最初にマイクロコーディングを改善する方法についての論文を書きましたが、後に考えを変え、マイクロコード自体が問題であると判断しました。彼はすぐにバークレーRISCプロジェクトを開始しました。 RISCの出現は、そのメリットについてコンピュータ業界内で長期にわたる議論を引き起こしました。パターソンが1980年にこの概念についての彼の議論を最初に概説したとき、否定的な反対意見がDECによって発表されました。
1980年代半ばまでに、プロセッサ設計部門を持つほぼすべての企業がRISCアプローチの検討を開始しました。公式の無関心にもかかわらず、DECも例外ではありませんでした。1982年から1985年までの期間に、さまざまなDEC部門でRISCチップを作成するために4回以上の試みが行われました。カリフォルニア州パロアルトにあるDECのWesternResearch Laboratory（WRL）のTitanは、 Unixを実行することを目的として、1982年に開始された高性能ECLベースの設計でした。SAFE（高速実行のための合理化されたアーキテクチャ）は、同じ年に開始された64ビット設計であり、（Spacewar！で有名な） AlanKotokとDaveOrbitsによって設計され、 VMSを実行することを目的としています。HR-32（Hudson、RISC、32ビット）は、マサチューセッツ州ハドソンのファブでRichWitekとDanDobberpuhlによって1984年に開始され、VAXマシンのコプロセッサとして使用することを目的としています。同じ年、デイブ・カトラーはワシントン州ベルビューのDECwestでCASCADEプロジェクトを開始しました。

プリズム
最終的に、カトラーは1985年に単一のRISCプロジェクトを定義するように依頼され、チーフアーキテクトとしてRichWitekを選択しました。1985年8月に高水準設計の最初のドラフトが提出され、詳細設計の作業が開始されました。PRISM仕様は、Dave Cutler、Dave Orbits、Rich Witek、Dileep Bhandarkar、WayneCardozaの5人のチームによって何ヶ月にもわたって開発されました。この初期の段階では、商用または技術的なワークロードを目的として、32ビットと64ビットのどちらにするかなどについて社内で議論が行われ、設計に絶え間ない変更が加えられました。これらの絶え間ない変更は、最終的なISA仕様が1986年9月まで完成しなかったことを意味しました。当時、DECwestはCrystalと呼ばれる「ハイエンド」ECL実装に取り組み、Semiconductorは基本コンセプトの2つのバージョンを作成することを決定しました。高度な開発チームは、CMOSバージョンであるmicroPRISMに取り組みました。この作業は1985年から86年にかけて98％完了し、大規模なVAXclusterでのPeteBenoitによるシミュレーションによって大いにサポートされました。
1987年の半ばに、両方のデザインが64ビットであることが決定されましたが、これは数週間しか続きませんでした。1987年10月、SunはSun-4を発表しました。PattersonのRISC設計の商用バージョンである16MHz SPARCを搭載し、20 MHz Motorola68020を使用した以前のトップエンドSun-3の4倍の速度で動作しました。このリリースで、DECはPRISMのターゲットを再び変更し、ワークステーションスペースのみを対象としました。これにより、Crystalプロジェクトがキャンセルされたときに、microPRISMが32ビットシステムとして再指定されました。これにより、より多くの遅延が発生し、プロジェクトが予定よりはるかに遅れました。
1988年の初めまでに、システムはまだ完成していませんでした。CPUの設計はほぼ完了しましたが、FPUとMMUは、どちらもVAX用の最新のRigelチップセットに基づいており、まだ設計されていました。チームは、設計のこれらの部分の作業を中止し、CPUに完全に集中することを決定しました。デザインは1988年3月に完成し、4月までにテープアウトされました。

キャンセル
PRISM期間中、DECは会社の将来の方向性について大きな議論に参加しました。新しいRISCベースのワークステーションが導入されると、VAXのパフォーマンス上の利点は絶えず損なわれ、価格/パフォーマンス比は完全に損なわれました。社内のさまざまなグループが、最善の対応方法について議論しました。VAXをハイエンドに移行し、ローエンドをSunのようなワークステーションベンダーに放棄することを提唱する人もいました。これがVAX9000プログラムにつながり、内部では「IBMキラー」と呼ばれていました。他の人は、PRISMまたはコモディティプロセッサを使用してワークステーション市場に参入することを提案しました。さらに他の人は、RISCプロセッサにVAXを再実装することを提案しました。
ワークステーションとUNIX / Ultrixに焦点を当てた、セントラルエンジニアリング以外のパロアルトにある小さなスカンクワークスグループは、独立して、より安価で競争力のあるマシンへの損失の増加に不満を感じ、既製のRISCプロセッサを使用してワークステーションの新しいファミリを構築します。グループはデューデリジェンスを実施し、最終的にMIPSR2000を選択しました。このグループは開発マシンを購入し、システムへのUltrixのポートのプロトタイプを作成しました。MIPSとの最初のミーティングからプロトタイプマシンまで、たった90日しかかかりませんでした。DECバージョンの完全な生産は、早くも1989年1月に開始される可能性がありますが、PRISMベースのマシンの準備が整うまでには少なくとももう1年はかかります。
DEC本社で問題が提起されたとき、会社はどちらのアプローチが優れているかについて分割されました。Bob Supnikは、今後のプロジェクトレビューのためにこの問題を検討するように依頼されました。彼は、PRISMシステムはより高速であるように見えますが、MIPSアプローチはより安価であり、市場に出すのがはるかに早いと結論付けました。1988年7月の同社の実行委員会による厳しいレビュー会議で、同社はPrismをキャンセルし、MIPSワークステーションとハイエンドVAX製品を継続することを決定しました。ワークステーションはDECstation3100として登場しました。
この時点で、microPRISMのサンプルが返送され、ほとんど機能していることがわかりました。また、R2000の16〜20と比較して、50〜80 MHzの速度で実行できることが証明されました。これにより、MIPSシステムよりも大幅にパフォーマンスが向上します。

遺産
1988年7月の会議の時までに、会社はほぼ完全にRISCアプローチがワークステーションプレイであるという立場になりました。しかし、PRISMのパフォーマンスは最新のVAXマシンのパフォーマンスと同様であり、RISCの概念にはかなりの成長の余地がありました。会議が解散したとき、Ken OlsenはSupnikに、DigitalがVMSシステムのパフォーマンスをRISCベースのUnixシステムと競争力を維持する方法を調査するように依頼しました。
エンジニアのグループは、この問題を調査するために、さまざまに「RISCyVAX」または「ExtendedVAX」（EVAX）タスクフォースと呼ばれるチームを結成しました。夏の終わりまでに、グループは3つの概念を検討しました。RISCのようなコアを備えたVAX ISAのサブセット、ネイティブVAXコードを実行してオンザフライでRISCコードに変換し、キャッシュ、およびウルトラパイプライン化されたVAX、はるかに高性能なCISC実装。これらのアプローチにはすべて、単純なRISCマシンと競合しないという問題がありました。
次に、グループは、パフォーマンスのニーズに合わせて、既存のVAXシングルチップソリューションとRISCチップの両方を組み合わせたシステムを検討しました。これらの研究は、システムが必然的に性能の低い部分によって妨げられ、説得力のある利点を提供しないことを示唆しました。この時点で、ナンシークローネンバーグは、人々がVAXではなくVMSを実行していること、およびVMSには割り込みとメモリページングのモデリングに基づくハードウェアの依存関係がわずかしかないことを指摘しました。モデルのこれらの小さなビットが保持されている限り、VMSをRISCチップに移植できなかった理由はないようです。この概念に関するさらなる研究は、これが実行可能なアプローチであることを示唆しました。
Supnikは、結果として得られたレポートを1989年2月に戦略タスクフォースに提出しました。2つの質問が提起されました。結果として得られたRISC設計は、Unix市場のパフォーマンスリーダーでもあり、マシンはオープンスタンダードである必要がありますか。そしてそれとともに、適切な変更を加えたPRISMアーキテクチャを採用することが決定され、最終的にAlphaになり、新しいアーキテクチャへのVMSの移植が開始されました。
PRISMとMICAがキャンセルされたとき、Dave CutlerはDigitalを離れてMicrosoftに向かい、そこでWindowsNTとして知られるようになったものの開発を担当しました。NT用のCutlerのアーキテクチャは、MICAの多くの側面に大きく影響を受けています。

設計
整数演算に関しては、PRISMアーキテクチャはMIPS設計と同様でした。命令の32ビットのうち、上位6ビットと下位5ビットが命令であり、ワードの残りの21ビットは定数またはレジスタ位置のいずれかをエンコードするために残されています。MIPSの32個とは対照的に、64個の32ビットレジスタが含まれていましたが、それ以外の使用法は同様でした。PRISMとMIPSはどちらも、他の主要なRISC設計であるバークレーRISCの特徴であるレジスタウィンドウを欠いています。
PRISMの設計は、その命令セットのいくつかの側面で注目に値しました。特に、PRISMにはEpicode（拡張プロセッサ命令コード）が含まれています。これは、オペレーティングシステムに複数の実装にわたって安定したABIを提供することを目的としたいくつかの「特別な」命令を定義しました。Epicodeには、使用する22個の32ビットレジスタの独自のセットが与えられました。一連のベクトル処理命令も後で追加され、さまざまな方法で使用できる追加の16個の64ビットベクトルレジスタによってサポートされました。

参考文献
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参考文献
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BobSupnikとの電子メール
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bitavers.orgのPrismドキュメント

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