ICL 2900 シリーズ

ICL 2900 シリーズは、 1974 年 10 月 9 日に英国の製造業者International Computers Limitedが発表したメインフレーム コンピュータシステムシリーズです。同社は 1968 年の設立直後から「New Range」という名前で開発を開始しました。このシリーズは、同社が以前に製造したマシンや競合他社のマシンとの互換性を考慮して設計されたものではなく、さまざまなソースから得られる最良のアイデアを組み合わせた総合的なオプションとして考案されました。

マーケティング面では、2900 シリーズは1980 年代半ばにシリーズ 39に置き換えられましたが、シリーズ 39 は本質的には 2900 シリーズ アーキテクチャを実装した新しいマシン セットであり、その後の ICL マシンも「Trimetra」というブランド名で販売されました。

1968 年にInternational Computers and Tabulators (ICT) とEnglish Electric Leo MarconiおよびElliott Automationの合併によりICLが設立されたとき、同社は将来の製品ラインについていくつかのオプションを検討しました。これには、ICT の1900 シリーズまたはEnglish Electric System 4の強化、およびJK Iliffe のBasic Language Machineに基づく開発が含まれていました。最終的に選択されたオプションは、いわゆるSynthetic Option、つまりゼロから概念化された新しい設計でした。

名前が示すように、この設計は、初期の ICL マシンを含む多くのソースから影響を受けています。Burroughs メインフレームの設計は影響 力がありましたが、ICL は 1 つの高級言語用に設計を最適化するという概念を拒否しました。Multicsシステムは、特に保護の分野で他のアイデアを提供しました。しかし、最大の外部影響は、おそらくマンチェスター大学で開発されたMU5マシンでした。

2900 シリーズ アーキテクチャでは、プログラムで使用できるリソースのセットとして仮想マシンの概念を使用します。2900 シリーズ アーキテクチャの仮想マシンの概念は、他の環境で使用される用語とは異なります。各プログラムは独自の仮想マシンで実行されるため、この概念は他のオペレーティング システムのプロセスに似ていますが、2900 シリーズ プロセスはスレッドに似ています。

仮想マシンで最も目立つリソースは仮想ストア (メモリ) です。その他のリソースには、周辺機器、ファイル、ネットワーク接続などがあります。

仮想マシンでは、コードはアクセス レベル (またはメカニズムを制御するアクセス制御レジスタにちなんで ACR レベル) と呼ばれる 16 層の保護のいずれかで実行できます。最高権限レベルのオペレーティング システム コード (カーネル)は、ファイルストア アクセスやネットワークを実装するサブシステムなどの中間レベルと同様に、ユーザー アプリケーションと同じ仮想マシンで動作します。したがって、システム コールには保護レベルの変更が伴いますが、別の仮想マシンでコードを呼び出すためのコストのかかる呼び出しにはなりません。すべてのコード モジュールは特定のアクセス レベルで実行され、より低いレベルの (より権限の高い) コードによって提供される機能を呼び出すことができますが、そのレベルのメモリやその他のリソースに直接アクセスすることはできません。したがって、アーキテクチャには、システムの整合性を確保するための組み込みのカプセル化メカニズムが用意されています。

メモリのセグメントは仮想マシン間で共有できます。共有メモリには、オペレーティング システムによって使用されるパブリック セグメント(すべての仮想マシンに存在) と、アプリケーション レベルの共有データに使用されるグローバル セグメントの 2 種類があります。後者のメカニズムは、2 つの仮想マシンが通信する必要があるアプリケーション要件がある場合にのみ使用されます。たとえば、グローバル メモリ セグメントは、データベース ロック テーブルに使用されます。このようなセグメントへのアクセスを同期するには、ハードウェアセマフォ命令を使用できます。少し興味深いのは、グローバル セグメントを共有する 2 つの仮想マシンが同じメモリ位置に異なる仮想アドレスを使用することです。つまり、仮想アドレスを 1 つの VM から別の VM に安全に渡すことはできません。

ICL 2900 シリーズおよびICL シリーズ 39マシンで使用される中央処理装置(CPU) の用語は、「オーダー コード プロセッサ」(OCP) です。

2900 アーキテクチャはハードウェア ベースのコール スタックをサポートしており、特に再帰関数呼び出しが可能な高級言語プログラムを実行するための効率的な手段を提供します。これは当時としては将来を見据えた決定でした。当初はCOBOLとFORTRAN が主要なプログラミング言語になると予想されていたためです。このアーキテクチャは、スタックを使用してプロシージャ呼び出しを行うための組み込みメカニズムと、スタックの最上部と現在のスタック フレームのベースをアドレス指定するための 専用レジスタを提供します。

オフスタック データは通常、記述子を介してアドレス指定されます。これは、32 ビットの仮想アドレスと 32 ビットの制御情報を含む 64 ビット構造です。制御情報は、アドレス指定される領域がコードかデータかを識別します。データの場合は、アドレス指定される項目のサイズ (1、8、32、64、または 128 ビット)、ハードウェア配列境界チェックが必要かどうかを示すフラグ、およびその他のさまざまな改良点が含まれます。

32 ビットの仮想アドレスは、14 ビットのセグメント番号とセグメント内の 18 ビットの変位で構成されます。

命令コードは厳密には 2900 アーキテクチャの一部ではありません。この事実は、命令セットをマイクロコード化することで他のマシンをエミュレートするために利用されてきました。しかし、実際には、2900 シリーズのすべてのマシンは、PLI (Primitive Level Interface) と呼ばれる共通の命令コードまたは命令セットを実装しています。これは主に、高水準言語コンパイラをターゲットとして設計されています。2980 や 2988 などの最も強力なマシンは、すべての命令をハードウェアで実装しましたが、他のマシンはマイクロコード化されたファームウェアを使用していました。

レジスタは複数あり、それぞれが特別な目的のために設計されています。アキュムレータ レジスタ (ACC) は汎用的に使用でき、サイズは 32、64、または 128 ビットです。B レジスタは配列のインデックスに使用されます。LNB (ローカル ネーム ベース) レジスタは現在のスタック フレームのベースを指し、SF (スタック フロント) レジスタはスタックの移動可能な「トップ」を指します。DR レジスタはヒープへのアドレス指定用の記述子を保持するために使用されます。また、スタック外データへの 32 ビット ポインタが 2 つあります。XNB (eXtra Name Base) と LTB (Linkage Table Base) です。

PLI 命令によって認識されるデータ形式には、32 ビットの符号なし整数、32 ビットおよび 64 ビットの 2 の補数整数、32 ビット、64 ビット、128 ビットの浮動小数点数、32 ビット、64 ビット、128 ビットのパック 10 進数があります。C および UNIX の慣例に反して、ブール値trueはゼロとして表され、false はマイナス 1 として表されます。文字列は 8 ビット文字の配列として格納され、通常はEBCDICでエンコードされます (ただし、ICL の EBCDIC は IBM のバージョンとは若干異なります)。特権レジスタに制御ビットを設定することで、EBCDIC の代わりにISO (基本的にASCII )を使用することもできます。これは、特に、特定の 10 進変換命令に影響します。

PLI 命令の一部、特にプロシージャ呼び出しの命令は非常に強力であるため (特にシステム コール)、2900 シリーズの命令速度は競合他社のハードウェアの命令速度と直接比較できるとは限りません。ICL のマーケティング資料では、「IBM 同等の MIPS」という概念が使用される傾向がありました。これは、アプリケーション ベンチマークで同じスループットを達成した IBM メインフレームのMIPS評価です。2900 アーキテクチャによって達成された効率、特にシステム コール オーバーヘッドの回避により、比較的遅い生のハードウェア パフォーマンスが補われました。

2900 シリーズで最初に発表されたマシンは、2980 と 2970 でした。2980 では、1 つまたは 2 つのオーダー コード プロセッサ (OCP) が許可され、それぞれが最大 300 万命令/秒で動作し、最大 8 メガバイトまで構成可能な実メモリと 500 ナノ秒のアクセス時間を備えていました。

2980 は当初、ICL の New Range メインフレーム コンピュータの中で最も高性能でした。OCP に加えて、ストア多重アクセス コントローラ (SMAC) と 1 つ以上のストア アクセス コントローラ (SAC)、汎用周辺コントローラ (GPC)、1 つ以上のディスク ファイル コントローラ (DFC)、通信リンク コントローラ (CLC)、ディスク ドライブ (一般的な構成では 8 つの EDS 200 ドライブ)、テープ デッキ、オペレーティング ステーション (OPER)、ライン プリンタ、カード リーダーで構成されていました。ICL VME (VME/B、VME/K) またはEdinburgh Multiple Access System (EMAS) オペレーティング システムを実行できました。一般的な 2980 構成のコストは約 200 万ポンド (2023 年では 1,600 万ポンドに相当) です。

2980 とは異なり、2970 とその後の 2960 はマイクロコード化されており、古い 1900 シリーズや System 4 などの命令セットのエミュレーションが可能でした。

2900 シリーズ マシンは、それぞれが個別のキャビネットに収められた多数の機能モジュールから構成されています。周辺機器は、ICL のプリミティブ インターフェイス (ソケット/プラグとケーブル セット) を使用して SMAC のポート アダプタに接続されています。論理アドレス指定が採用され、ポート、トランク、ストリームの観点からシステム コンポーネントを識別するグループ スキームが使用されています。

トランクとは、周辺機器コントローラが割り当てられるポート内の総称とハードウェア アドレスです。トランクとは、複数のストリーム デバイスのコントローラの総称です。ストリームとは、個々の周辺機器を参照できるチャネルの総称です。

2960 シリーズのブート プロセスは特筆に値します。OCP にはミニ OPER 端末とカセット デッキが含まれていました。ブート時に、OCP は指定された IPL デバイスから初期プログラム ロード (IPL) を実行します。IPL コードは、OCP がストリーム、トランク、およびポートを照会してシステムのハードウェア構成を検出し、ブートするマイクロコード セットやオペレーティング システムのデフォルトまたは手動で選択されたブート デバイスを見つける手段を提供しました。このプロセスは GROPE (General Reconnaissance Of Peripheral Equipment) と呼ばれていました。カセット ロード方式により、エンジニアリング スタッフは診断ソフトウェアをロードして実行することもできました。

その後、最初のマシンは、2966ミッドレンジ設計に基づくマシンファミリーに置き換えられました。このマシンは、製造コストが低く、並列接続ではなく直列接続を使用していました。2966は、デュアルプロセッサバージョンによって強化された2988まで性能が拡張され、2958まで性能が下がったため、全性能範囲をカバーしました。^[2]

• VME - ICL 2900 シリーズ用のオペレーティング システム。(後の)組み込みオペレーティング システムと混同しないでください。
• Edinburgh Multiple Access System - ICL 2900 シリーズ (およびその他のマシン) 用の非 ICL オペレーティング システム
• コンテンツ アドレス可能ファイル ストア(CAFS)
• ICL 分散アレイ プロセッサ(DAP)

• ICL 2900 シリーズ。JK Buckle。Macmillan Computer Science Series、1978 年。ISBN  0-333-21917-1。
• ICL 2900 シリーズ システム アーキテクチャの概要。JL Keedy。Daniel P. Siewiorek、C. Gordon Bell、Allen Newell 編『 Computer Structures: Principles and Examples』 。オーストラリアン コンピュータ ジャーナル、第 9 巻第 2 号、1977 年 7 月、53 ～ 62 ページに掲載。オンラインで入手可能

• ICL 2900 シリーズの考察 歴史的逸話 (Pink Mouse Productions)

• JK Buckle (1978 年11月)  。「2900 シリーズの起源」(PDF)。ICL技術ジャーナル。1 (1)。ICL。ISSN 0142-1557。2015年11 月 7 日に閲覧。
• Martin Campbell-Kelly (1989年 11月)。「ICL 社の研究開発パート 3: 新製品群とその他の開発、1968-85」(PDF)。ICL技術ジャーナル。6 (4)。ICL。ISSN 0142-1557。2015年11 月 7 日に閲覧。
• 「ICL 2966」。国立コンピューティング博物館。
• ブレッチリー パーク国立コンピューティング博物館の大型システム ギャラリー(1984 年頃の ICL 2966 の拡大写真が掲載されたアーカイブ ページ)

前面にある 44、45 などのラベルが付いたキャビネットは、交換可能なディスク ドライブです。キャビネットの上にあるプラスチック製の容器は、ドライブから取り外されたディスクを保管するために使用されます。より多くのプラッタを収納できる大きな容器の容量は 200 MB で、小さい容器は通常 40 MB です。キャビネットのオレンジ色 (正式には「バーント タンゴ」) は、システムがリリースされた当時、ICL の企業イメージで使用されていた主要な色でした。