جولة قصيرة في PDP-11 ، الكمبيوتر المصغر الأكثر تأثيرًا في كل العصور

يمكن القول أن تاريخ الحوسبة ينقسم إلى ثلاث فترات: حواسيب الحاسوب المركزية ، والحواسيب الصغيرة ، والحواسيب الصغيرة. لقد وفرت أجهزة الكمبيوتر المصغرة جسرًا مهمًا بين الحواسيب المركزية الأولى والميكروبات الموجودة في كل مكان اليوم. هذه هي قصة PDP-11 ، الكمبيوتر المصغر الأكثر تأثيرًا ونجاحًا على الإطلاق.

في الوقت الحاضر ، تم استخدام أجهزة الكمبيوتر المصغرة في مجموعة متنوعة من التطبيقات. لقد تم استخدامها كوحدات تحكم في الاتصال ، وأجهزة تحكم في الجهاز ، ومعالجات كبيرة للأنظمة السابقة ، وآلات حاسبة لسطح المكتب ، ومعالجات الحصول على البيانات في الوقت الفعلي. لكنهم أيضًا وضعوا الأساس للتقدم الكبير في هندسة الأجهزة وساهموا بشكل كبير في أنظمة التشغيل الحديثة ولغات البرمجة والحوسبة التفاعلية كما نعرفها اليوم.

في عالم الحوسبة اليوم ، حيث يعمل كل جهاز كمبيوتر على إصدار معين من Windows أو Mac أو Linux ، من الصعب التمييز بين المعالجات الموجودة أسفل نظام التشغيل. ولكن كان هناك وقت كانت فيه الاختلافات في بنية وحدة المعالجة المركزية مشكلة كبيرة. يساعد PDP-11 في تفسير سبب ذلك.

تم تقديم PDP-11 في عام 1970 ، وهو الوقت الذي تم فيه إجراء معظم الحوسبة على حواسيب كبيرة باهظة الثمن من GE و CDC و IBM والتي لم يكن بإمكان سوى عدد قليل من الناس الوصول إليها. لم تكن هناك أجهزة كمبيوتر محمولة أو أجهزة كمبيوتر مكتبية أو أجهزة كمبيوتر شخصية. تم تنفيذ البرمجة فقط من قبل الشركات الفردية ، بشكل رئيسي في التجميع ، COBOL ، و بورتران. تم الإدخال في بطاقات مثقبة ، وتم تشغيل البرامج في مجموعات غير تفاعلية.

على الرغم من أن أول PDP-11 كان متواضعًا ، إلا أنه وضع الأساس لغزو أجهزة الكمبيوتر المصغرة التي من شأنها أن تجعل جيلًا جديدًا من أجهزة الكمبيوتر أكثر سهولة ، وفي الواقع تحدث ثورة في الحوسبة. ساعد PDP-11 في ولادة نظام التشغيل UNIX و لغة البرمجة ج. كما سيؤثر بشكل كبير على الجيل التالي من معماريات الكمبيوتر. خلال 22 عامًا من عمر PDP-11 – وهو مصطلح غير مسبوق وفقًا لمعايير اليوم – تم بيع أكثر من 600000 جهاز PDP-11.

لم تكن نماذج PDP-11 المبكرة مثيرة للإعجاب. أول PDP-11 11/20 تكلف 20000 دولار ، لكنه يشحن بحوالي 4 كيلوبايت فقط من ذاكرة الوصول العشوائي. استخدم شريطًا ورقيًا للتخزين وكان لديه وحدة تحكم طابعة تيليتايب ASR-33 تطبع 10 أحرف في الثانية. ولكن كان لديها أيضًا بنية متعامدة مذهلة 16 بت ، وثمانية هامستر ، ومساحة عنوان 65 كيلوبايت ، ووقت دورة 1.25 ميجاهرتز وقناة أجهزة UNIBUS مرنة من شأنها أن تدعم الأجهزة الطرفية المستقبلية. لقد كان مزيجًا ناجحًا لمنشئه ، شركة Digital Equipment Corporation.

تضمن التطبيق الأولي لـ PDP-11 التحكم في الأجهزة في الوقت الفعلي وأتمتة المصنع ومعالجة البيانات. نظرًا لاكتساب PDP-11 سمعة طيبة من حيث المرونة والقدرة على البرمجة والقدرة على تحمل التكاليف ، فقد رأى استخدامه في أنظمة التحكم في إشارات المرور وأنظمة الدفاع الصاروخي من Nike ومراقبة الحركة الجوية ومحطات الطاقة النووية وأنظمة تدريب الطيارين البحريين والاتصالات. لقد كانت أيضًا رائدة في معالجة الكلمات ومعالجة البيانات التي نأخذها اليوم كأمر مسلم به.

ويظهر تأثير PDP-11 بشكل ملحوظ في البرمجة الشاملة للجهاز.

أساسيات مجمعات البرمجة

قبل اختراع لغات عالية المستوى مثل Python و Java و Fortran ، كانت البرمجة تتم بلغة التجميع. يمكن تنفيذ برمجة لغة التجميع باستخدام القليل جدًا من ذاكرة الوصول العشوائي والتخزين – مما يجعله مثاليًا لبيئة الأيام الأولى للحوسبة.

لغة التركيب هي تنسيق وسيط منخفض المستوى يتم تحويله إلى لغة آلة يمكن تشغيلها مباشرة بواسطة الكمبيوتر. هذا مستوى منخفض لأنك تعجب بشكل مباشر بجوانب هندسة الكمبيوتر. ببساطة ، تقوم برمجة التجميع بنقل بايت البيانات الخاصة بك من خلال سجلات الأجهزة والذاكرة. ما جعل برمجة PDP-11 مختلفة هو أن تصميم الكمبيوتر الصغير كان أنيقًا. كل تعليمات لها مكانها ، وكل تعليمات منطقية.

تعني مساحة العنوان 16 بت أن كل هامستر يمكنه معالجة ما يصل إلى 64 كيلوبايت من ذاكرة الوصول العشوائي مباشرةً ، مع تخصيص أعلى 4K للإدخال والإخراج من خرائط الذاكرة. يمكن لمكونات PDP-11 معالجة 128 كيلوبايت من ذاكرة الوصول العشوائي من خلال مقاطع الهامستر (المزيد عن ذلك قريبًا). لذلك على الرغم من أن أنظمة PDP-11 تأتي مع 4 كيلوبايت فقط من ذاكرة الوصول العشوائي ، إلا أنها كانت لا تزال منتجة من خلال الاستخدام الذكي لتقنيات البرمجة المبكرة.

برنامج لغة التجميع

من الأسهل فهم هذا المفهوم من خلال مثال على برنامج لغة تجميع PDP-11 بسيط ، والذي سنناقشه أدناه. الكلمات الرئيسية التي تبدأ بـ “.” هي تعليمات للمكون. .globl يصدر تسمية كارتباط لارتباط لاستخدامه بواسطة نظام التشغيل. .text يحدد بداية مقتطف الشفرة. .data يحدد بداية مقطع بيانات منفصل. الكلمات الرئيسية التي تنتهي بـ “:” هي تصنيفات. تستخدم برمجة التجميع ملصقات للتعامل مع الذاكرة بشكل رمزي. (ملاحظة: مع المصطلحات PDG-11 والتشفير في المستقبل ، أي نص بعد / ملاحظة.)

على الرغم من أنه يمكن استخدام القيم الرقمية لعناوين الذاكرة ، فإن استخدام الملصقات بدلاً من العناوين المشفرة يسهل البرمجة ويجعل الكود قابلاً للاستبدال في الذاكرة. وهذا يمنح نظام التشغيل المرونة عند تشغيل الكود ، مما يضمن أن كل برنامج سريع وفعال.

يضع موجه مجمع البيانات البيانات في قسم ذاكرة قابل للقراءة والكتابة. قسم ذاكرة الكود للقراءة فقط لمنع أخطاء البرمجة من إتلاف البرنامج والتسبب في حدوث أعطال. يسمى هذا الفصل بين التعليمات والبيانات في PDP-11 “الأوامر وتقسيم البيانات”. بالإضافة إلى إضافة الاستقرار ، تضاعف هذه الميزة أيضًا مساحة العنوان من خلال تمكين 64 كيلو بايت للرمز و 64 كيلو بايت للبيانات – وهذا يعتبر أمرًا جديدًا في ذلك الوقت. وفقًا لذلك ، استخدمت أجهزة الكمبيوتر Micro X86 من Intel استخدامًا مكثفًا للقطاعات.