جولة قصيرة في PDP-11 ، أكثر الحواسيب الصغيرة تأثيرًا في كل العصور

يمكن تقسيم تاريخ الحوسبة إلى ثلاث فترات: الحواسيب المركزية ، والحواسيب الصغيرة ، والحواسيب الصغيرة. قدمت الحواسيب الصغيرة جسرًا مهمًا بين الحواسيب المركزية الأولى والميكروفونات المنتشرة في كل مكان اليوم. هذه هي قصة PDP-11 ، أكثر الحواسيب الصغيرة تأثيرًا ونجاحًا.

في وقتهم ، تم استخدام أجهزة الكمبيوتر الصغيرة في مجموعة متنوعة من التطبيقات. لقد عملوا كمتحكمين في الاتصالات ، وأجهزة تحكم في الأدوات ، ومعالجات كبيرة للكمبيوتر ، 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.

في عالم الكمبيوتر اليوم ، يعمل كل كمبيوتر ببعض المتغيرات من Windows أو Mac أو Linux ، مما يجعل من الصعب تمييز وحدات المعالجة المركزية (CPU) ضمن نظام التشغيل. ولكن كان هناك وقت كانت فيه الاختلافات في تكوين وحدة المعالجة المركزية مشكلة كبيرة. يساعد PDP-11 في تفسير سبب ذلك.

تم تقديم PDP-11 في عام 1970 ، وكانت معظم أجهزة الكمبيوتر مصنوعة من حواسيب GE و CDC و IBM باهظة الثمن لا يمكن الوصول إليها إلا لعدد قليل. لا توجد أجهزة كمبيوتر محمولة أو أجهزة كمبيوتر مكتبية أو أجهزة كمبيوتر شخصية. تم تنفيذ البرمجة بواسطة عدد قليل من الشركات ، معظمها شركة Assembly و COBOL و فورترون. تم إجراء الإدخال على بطاقات مثقبة ، وتم تشغيل البرامج على عمليات تشغيل تصحيح غير تفاعلية.

على الرغم من أن أول PDP-11 كان متواضعًا ، إلا أنه وضع الأساس لغزو الحواسيب الصغيرة التي من شأنها أن تجعل الجيل التالي من أجهزة الكمبيوتر متاحًا بسهولة أكبر ، مما أحدث ثورة في الكمبيوتر. ساعد في ولادة PDP-11 نظام التشغيل UNIX و لغة البرمجة سي. سيؤثر هذا بشكل كبير على أنظمة الكمبيوتر من الجيل التالي أيضًا. خلال عمر 22 عامًا لـ PDP-11 ، باعت فترة لم يسمع بها من قبل معايير اليوم أكثر من 600000 PDP-11s.

لم تتأثر نماذج PDP-11 المبكرة بشكل كبير. تم تسعير أول PDP-11 11/20 بسعر 20000 دولار ، ولكن تم شحنه فقط مع 4 كيلوبايت من ذاكرة الوصول العشوائي. استخدمت شريطًا ورقيًا للتخزين وكان بها وحدة تحكم طابعة تيليتايب ASR-33 تطبع 10 أحرف في الثانية. لكنها كانت تتمتع ببنية متعامدة مذهلة ذات 16 بت ، وثمانية سجلات ، ومساحة عنوان 65 كيلوبايت ، ووقت دوران 1.25 ميجاهرتز وناقل أجهزة UNIBUS مرن يدعم الأجهزة المستقبلية. إنه مزيج ناجح بين شركة Digital Equipment Corporation ومنشئها.

يتضمن التطبيق الأولي لـ PDP-11 التحكم في الأجهزة في الوقت الفعلي وأتمتة المصنع ومعالجة البيانات. تشتهر PDP-11 بالمرونة والبرمجة والقدرة على تحمل التكاليف ، وقد تم استخدامها في أنظمة التحكم في إشارات المرور وأنظمة الدفاع الصاروخي من Nike ومراقبة الحركة الجوية ومحطات الطاقة النووية وأنظمة تدريب الطيارين البحريين والاتصالات. لقد كان أيضًا مقدمة لمعالجة الكلمات ومعالجة البيانات التي نتناولها الآن.

يتجلى تأثير PDP-11 بشكل أكثر وضوحًا في برمجة التجميع للجهاز.

أساسيات برمجة المجمع

قبل اختراع اللغات المتقدمة مثل Python و Java و Fordron ، كانت البرمجة تتم بلغات التجميع. يمكن إجراء برمجة لغة التجميع باستخدام القليل جدًا من ذاكرة الوصول العشوائي والتخزين – التي تتكيف مع البيئة المبكرة للكمبيوتر.

لغة التجميع هي صيغة وسيطة منخفضة المستوى يمكن تحويلها إلى لغة آلة وتشغيلها مباشرة بواسطة الكمبيوتر. هذا ضئيل لأنك تتلاعب مباشرة بالسمات الهيكلية للنظام. ببساطة ، تعمل برمجة التجميع على نقل بايت البيانات من خلال سجلات الأجهزة والذاكرة. ما يميز برمجة PDP-11 هو التصميم الأنيق للكمبيوتر الصغير. كل تعليمات لها مكانها ، وكل تعليمات منطقية.

مساحة العنوان 16 بت هي المكان الذي يمكن فيه لكل سجل معالجة ما يصل إلى 64 كيلو بايت من ذاكرة الوصول العشوائي مباشرة ، يتم تخصيص الأول لمدخلات ومخرجات معيّنة للذاكرة بدقة 4K. يمكن معالجة ما مجموعه 128 كيلوبايت من ذاكرة الوصول العشوائي باستخدام وحدات سجل PDP-11 (والتي سيتم مناقشتها قريبًا). على الرغم من أن أنظمة PDP-11 تجلب فقط 4 كيلوبايت من ذاكرة الوصول العشوائي ، إلا أنها لا تزال فعالة مع الاستخدام الحكيم لتقنيات البرمجة المبكرة.

برنامج لغة التجميع

يسهل فهم هذا المفهوم من خلال مثال على برنامج لغة تجميع PDP-11 بسيط ، والذي سنراه أدناه. الكلمات الرئيسية التي تبدأ بـ “” هي إرشادات للمُجمِّع. .globl يصدر تسمية كمعرف للموصل لاستخدامها في نظام التشغيل. .text يحدد الكود بداية القسم. .data يحدد بداية مقطع بيانات منفصل. الكلمات الرئيسية التي تنتهي بـ “:” هي تصنيفات. تستخدم برمجة التجميع ملصقات لتشفير الذاكرة. (ملاحظة: نصوص PDP-11 والترميز هي تعليق على / أو أي نص يأتي لاحقًا.)

على الرغم من أنه يمكن استخدام القيم الرقمية لعناوين الذاكرة ، فإن استخدام الملصقات بدلاً من العناوين المشفرة بشكل ثابت يبسط البرمجة وينقل التعليمات البرمجية إلى الذاكرة. وهذا يمنح نظام التشغيل المرونة عند تنفيذ الكود ، مما يضمن أن كل برنامج سريع وفعال.

يخزن الأمر مجمّع البيانات. البيانات في مقطع ذاكرة قابل للقراءة والكتابة. لمنع أخطاء البرمجة من تعطل البرنامج وتعطله ، اقرأ قسم الذاكرة للحصول على الكود فقط. يسمى فصل هذه الخوارزميات عن البيانات في PDP-11 “تعليمات القسم والبيانات”. إضافة إلى الاستقرار ، تضاعف هذه الميزة مساحة العنوان من خلال تمكين 64 كيلوبايت للرمز و 64 كيلوبايت للبيانات – والتي كانت تعتبر مبتكرة للغاية في ذلك الوقت. وفقًا لذلك ، استخدمت أجهزة الكمبيوتر الصغيرة X86 من Intel استخدامًا مكثفًا للمقصورات.