アポロ プリズム

PRISM ( Parallel Reduced Instruction Set Multiprocessor ) は、Apollo ComputerのDN10000シリーズワークステーションで使用されていた高性能CPUです。しばらくの間、ワークステーションではCray-1に匹敵する最速のマイクロプロセッサでした。1989 年にHewlett-Packard がApollo を買収し、PRISM の開発は終了しましたが、PRISM のアイデアの一部は後に HP 独自のHP-PA Reduced instruction set computer (RISC) およびItaniumプロセッサに使用されました。

PRISM は、今日ではVLIW設計として知られるものに基づいていましたが、1988 年当時のほとんどの取り組みは、より「純粋な」 RISC アプローチに基づいていました。初期の RISC 設計では、チップの領域をレジスタに使用できるようにし、命令パイプラインの追加を簡素化してパフォーマンスを向上させるために、コア プロセッサは可能な限り簡素化されていました。

システムで使用されるコンパイラは、コンパイル時にレジスタを有効活用し、命令ストリームをクリーンアップするために、より多くの時間を費やすことが期待されていました。コンパイラで命令スケジューリングを行うことで、この設計では、 Digital Equipment CorporationのAlphaなどのスーパースカラー設計で発生する動的命令スケジューリング (中間値間の相互依存性を回避するために、複数の機能ユニットの命令を慎重に選択する必要がある) の問題と複雑さを回避しました。

ある意味、VLIW 設計は「スーパー RISCy」とも言えるでしょう。命令選択プロセスもコンパイラに任せるからです。VLIW 設計では、コンパイラがコードを調べて「安全」とわかっている命令を選択し、それを長い命令ワードにパッケージ化します。たとえば、PRISM のような 2 つの機能ユニットを持つ CPU の場合、コンパイラは安全な命令のペアを見つけて、それを 1 つの大きなワードに詰め込みます。CPU 内部では、命令は単純に再び分割され、選択されたユニットに送られます。

この設計では、コンパイラが命令の選択を処理するため、機能ユニットが追加されても CPU の論理的な変更は最小限に抑えられます。ただし、これにより、コンパイルされたコードがプロセッサの設計に非常に密接に結び付けられます。たとえば、新しい世代の CPU で機能ユニットが追加された場合、その CPU で実行されるすべてのプログラムを再コンパイルして、コンパイラが命令を再び再配置できるようにする必要があります (2 幅ではなく 4 幅など)。これに比べて、PowerPC ( PPC) などのより伝統的な設計では、内部で大幅な変更が行われていますが、最初の PPC 用に作成されたコードは最新バージョンでも変更なしで実行できます。このコストは、命令のスケジューリングに専用にする必要があるチップ スペースの増加です。

Apollo コンパイラは、単一の静的割り当て手法を使用した最初の商用コンパイラでした。

PRISM は「純粋な」32 ビット設計で、32 個の 32 ビット整数レジスタと 32 個の 64 ビット浮動小数点レジスタ (64 個の 32 ビット レジスタがオーバーレイ) を含んでいました。PRISM は、クロック サイクルごとに 1 つの整数命令または 1 つの整数命令と 1 つの浮動小数点命令をディスパッチできました。浮動小数点命令は、浮動小数点加算と乗算を 1 つの命令に組み合わせることができました。コンパイラは、内部ユニットをフルに活用するために常に命令を 2 つ (または 3 つ) にしようとしましたが、安全なペアが見つからない場合は、単に 1 つの整数命令を入力しました。PRISM は、乗算と加算/減算/切り捨てを 1 つの (5 つのオペランド) 命令に組み込んだ最初の設計の 1 つであったため、3 発行 CPU と呼ばれることが多かったです。

オリジナルの PRISM 設計は、1988 年に 1 ～ 4 CPU のApollo DN10000 ワークステーションで導入されました。名前の「DN」は「Domain Node」を意味し、Domain/OS はすべての Apollo マシンで使用されるUnix のような オペレーティング システムです。PRISM は単一のマイクロプロセッサではなく、マルチチップ CPU ボードであったことに注意してください。これは当時のハイエンド CPU ではごく一般的なことでした。

DN10000 システムは約 1,000 台販売されました。

2 倍のクロック速度で動作するPRISM II は、製造上の問題で遅れ、最終的には HP による買収後にキャンセルされました。しかし、PRISM 設計のいくつかの機能は、 HP-PAアーキテクチャの後の世代に取り入れられ、VLIW コンセプトの 2 大提唱者である Intel と HP は、後にItaniumで協力しました。

PRISM は、その短い寿命の間に、市場で最も高速な CPU であると主張されました。^[1]ベンチマークでは、DN10000 の CPU の速度は、20 MHz R3000 である MIPS M/2000-6 の速度に匹敵することが示されましたが、^[2]システムとしての DN10000 は、MIPS M/2000-6 の約 2 倍の性能を持っていました。^[3]当時の一般的な RISC 設計と比較すると、PRISM は実質的に 2 つの CPU を 1 つにまとめたもので、同じクロック速度で動作する RISC CPU の約 2 倍の性能を発揮しました。^[要出典]

Intel i860も VLIW (正確にはどちらの場合も LIW。2 は「非常に」長いわけではない) を使用しましたが、i860 からパフォーマンスを引き出すことは非常に困難であることが判明し、実際には PRISM の方がはるかに高速でした 。

Digital Equipment Corporationも同じ時期にPRISM という RISC チップを開発しましたが、このプロジェクトは 1988 年に中止され、生産されることはありませんでした。

• 偉大な CPU リスト、セクション 5、パート II: Apollo PRISM - スーパーワークステーション