ノルド5

Nord-5 はNorsk Data社の最初の32 ビットマシンであり、さまざまな条件付きで最初の 32 ビットミニコンピュータであると主張されました^[1]。会社の資料では「2 台以上の NORD-1 コンピュータによって監視される補助コンピュータ」と説明されており、この構成は「NORD 統合コンピュータ システム」または NORDIC システムを構成しています。このマシンで業界初を達成したという主張を裏付けたのは、おそらくこのより包括的な構成でした。^{[2] :  iii}その後継機である Nord-50 は、それ自体が「特殊用途コンピュータ」と説明されており、同様にNord-10ホスト コンピュータに依存していました。^{[3] :  III}

1972年に発表されたNord-5は、「スーパーミニコンピュータ」として分類され、回想録では「技術的には成功していたが、商業的には失敗だった」と評され、^{[4]最終的には1981年に発表された}ND-500ファミリーに取って代わられた。^[5]当初はUNIVAC 1106やIBM System/360 Model 44に対抗するNord-1の大型版と評されたが、^[6]このマシンはフロントエンドのコンソールプロセッサとしてNord-1を使用し、オペレーティングシステムの大部分を実行した。^[7]「数値計算における高性能」を目指して設計されたこのマシンは、浮動小数点乗算を約1μs、除算を約8μsで実行できた。^{[2] : iii} Nord-50はベンチマークで1秒あたり50万Whetstone命令を達成したと報告されている。^[8]

Nord-5とNord-50は、専用の入出力命令、割り込み関連命令、メモリ管理機能をサポートしない、ほぼ同様のCPUを提供しました。これらは、それぞれの場合、Nord-1とNord-10ホストコンピュータに委任されました。 ^{[2] : iii  [3] : III}各マシンのCPUは、メモリアクセスを実行するもの、内部または外部レジスタを操作するもの、およびレジスタ値と定数オペランドまたは引数を組み合わせるものに分かれた、さまざまなデータ操作操作をサポートする3つのクラスの命令を提供します。^{[2] [9]}

Nord-50のCPUの実装にはTTL 集積回路が使用され、レジスタストレージにはSN7489 64ビットRAMチップが採用され、 ^{[3] : III-5-1}、SN74181 算術論理ユニットが採用された。後者はCPUがサポートする命令エンコーディングに影響を与え、74181の機能選択入力エンコーディングはメモリアドレス指定命令の機能コードフィールドに影響を与えた。^{[3] :  III-6-1}

限られた数の 16 ビット レジスタを提供していた Nord-1 および Nord-10 と比較すると、^{[10] : 13–14  [11] : 3–1} Nord-5 および Nord-50 はより多くの汎用 32 ビット レジスタを提供し、これは命令セットにも反映されており、Nord-1 および Nord-10 の 16 ビット命令ワードとは対照的に、32 ビット ワード内で命令をエンコードし、^{[10] : 16  [11] : 3–1} Nord-1 および Nord-10 によって提供されるレジスタ固有の命令とは対照的に、ロード、ストア、およびシフト操作のためのより一般的な命令を提供します。算術演算およびレジスタ転送操作の命令は、同等の Nord-1 および Nord-10 命令のように特定のレジスタに対する動作に限定されるのとは対照的に、より汎用的です。倍精度浮動小数点演算もNord-5とNord-50の注目すべき利点であり、追加命令に値します。^{[3] : CI.1–CI.6}

Nord-5 および Nord-50 の CPU には、サイズが 32 ビットの汎用レジスタが 64 個あり、GR _0..63で示されています。浮動小数点演算は各システムの中核機能であるため、浮動小数点演算でもこれらのレジスタが使用されます。ここで、Nord-5 と Nord-50 は浮動小数点表現のサポートにおいて分岐しており、Nord-5 は 52 ビットの仮数と 11 ビットの指数を持つ 64 ビット表現のみをサポートしています ( ^{[2] : 1–2, 1–3)}。一方、Nord-50 は 32 ビットと 64 ビットの表現をサポートしており、後者は 55 ビットの仮数と 9 ビットの指数を備えています ( ^{[9] : 1–2, 1–3)  。}

64 ビット値には 32 ビット汎用レジスタのペアが必要なので、Nord-5 は FR _0..15の各浮動小数点レジスタを64 ビット表現の最上位ワードのGR _0..15のレジスタにマッピングし、そのレジスタを最下位ワードのGR _{16..31のレジスタとペアにします。同様に、FR 32..47 はGR 32..47}のレジスタをGR _48..63のレジスタとペアにします。^{[2] : 1–4}この配置はNord-50でも引き継がれており、倍精度浮動小数点レジスタFDR _0..15,32..47と表記され、単精度浮動小数点レジスタFR _{0..15,32..47はGR 0..15,32..47}に対応し、倍精度浮動小数点レジスタに割り当てられたペアのレジスタのうちの1つだけを使用する^{[9] : 1–4}

最初の 16 個の汎用レジスタは、メモリアクセス命令でベースレジスタまたはインデックスレジスタの役割を果たすことができる点でより汎用性が高く、ベースレジスタ BR _0..15とインデックスレジスタ XR _0..15を提供します。次の 16 個の汎用レジスタは、特定の状況下では変更レジスタとしての特別な役割も担い、 MR _0..15はGR _16..31に対応します。^{[2] : 1–5  [9] : 1–7}他のプロセッサアーキテクチャと同様に、ゼロレジスタ GR ₀はゼロの値に接続され、これはレジスタのすべての解釈に影響します（ BR ₀、 FR ₀、 XR ₀、および MR ₀）。^{[2] : 1–4  [9] : 1–4}

特定の役割を担うレジスタには、乗算に適用されるオーバーフローレジスタ（OR）と除算に適用される剰余レジスタ（RR）がある。プログラムカウンタレジスタ（P）はメモリから読み出される命令のアドレスを保持し、命令レジスタ（IR）には現在実行されている命令が格納される。^{[2] : 1–5  [9] : 1–7}

メモリ参照命令には、有効なメモリ アドレスの計算と、計算されたこの場所へのアクセスが含まれます。このような命令には、直接または間接のアドレス指定が含まれます。直接アドレス指定命令には、有効なアドレスと指定されたレジスタを使用して、指定された関数の実行も含まれます。

どちらの形式でも、有効なアドレスは、指定されたベース レジスタとインデックス レジスタを使用して計算され、変位値が加算されます。

Ea = RB ₊ R _X + D

I フィールドが未設定またはクリアの場合、直接アドレス指定命令は、レジスタ指定フィールドで指定されたレジスタとともに実効アドレスを使用して、FC フィールドで指定された機能を実行します。各機能は特定の個別の命令の基礎となり、次の例が含まれます。

より珍しい操作としては、レジスタ値と実効アドレスから取得した値を比較し、条件が満たされるストリーム内の次の命令をスキップする条件付きスキップ操作 (CRD、CRE、CRG、CRL など) があります。リモート実行 (EXC) では、実効アドレスから取得した命令の実行、または命令として解釈される計算されたアドレス値自体の実行が行われます。

I フィールドがセットされると、間接アドレス指定命令が発生し、潜在的により大きな変位値が実効アドレスの計算に組み込まれます。ただし、関数は関係しません。代わりに、計算された実効アドレス位置の 32 ビット ワードが取得され、新しい実効アドレスの詳細をエンコードする別のメモリ参照命令が提供されます。このように、命令は通常の命令ストリームの外部から効果的にロードされ、実行されます。これは EXC 命令に似ています。別の間接アドレス指定命令が取得されると、新しい実効アドレスを取得するサイクルが繰り返され、最大 16 の間接参照の連鎖がアーキテクチャによって許可され、直接参照で終了します。^{[2] : 2–1、2–2  [9] : 2–1、2–2}

レジスタ間命令はレジスタのみを使用する操作を伴う。ビット18から22がクリアされたままになっていることでメモリ参照命令と区別でき、ビット31は引数命令と区別するためにクリアされている。^{[2] : 2–3  [9] : 2–3}

このフォーマットでは、一般的に 2 つのソース レジスタと 1 つの結果 (宛先) レジスタを使用することが推奨されています。ただし、一部の命令では、シフト量やビット数などの定数をエンコードするために SRB フィールドが使用されます。このクラスの命令でエンコードされる関数では、次のような命令がサポートされています。

条件付きスキップ命令もこのクラスの命令に含まれ、個々のビットのテスト（BSO、BSZ）または浮動小数点および整数演算の実行に続いてゼロとの比較演算（FRS、IRS）を実行し、その結果によって次の命令をスキップするかどうかを決定します。特異なのは、機能関連フィールドにゼロを使用し、Nord-1またはNord-10モニタープログラムの機能コードとしてビット0から17を使用するモニター呼び出し（STOP）命令です。^{[2] : 3–2  [9] : 3–2}

引数命令は、命令にエンコードされた定数値をレジスタ値に適用し、レジスタを更新する操作です。ビット18から22がクリアされ、ビット31がレジスタ間命令と区別するためにセットされているため、メモリ参照命令と区別できます。^{[2] : 2–3  [9] : 2–3}

このクラスの命令は、単純な算術演算（DAR）、論理演算（DLR）、またはオペランドと補数演算を含む条件付きスキップ演算（DSK）を実行する3種類の「直接」命令に限定されています。^{[2] ：4–1、4–2  [9] ：4–1、4–2}