Эпохи уходят, но остаются в памяти. Конечно, на фоне номинального завершения тысячелетия куда более скромное событие — завершение производства компьютеров семейства VAX — можно вообще не заметить, но… Эпоха VAX была, и эти знаменитые компьютеры еще работают и долго будут работать, а в истории компьютинга им уготованы почетные титулы "Самых CISC", "Самых надежных CISC" и, наконец, "Самых тиражируемых CISC". И еще очень долго производительность процессоров будут оценивать в VAX MIPS (миллионах операций в секунду "по шкале VAX")…
Первая и самая интересная особенность VAX не имеет никакого отношения к техническим аспектам реализации этих машин и касается, скорее, изменений в социальных аспектах компьютинга. В свое время заслуженно открывшие новый класс ЭВМ с громким названием "супер-мини" VAX не породили такого понятия, как "пользователь". VAX были настоящими "Машинами" (именно с большой буквы), и в отношении их персонала термин "пользователь", похоже, вообще не применим, как не применим он и в отношении профессиональных пилотов, водителей автомобилей и станочников (несмотря на то что в некотором смысле все эти люди "используют" машины). Именно по этой причине специалисты из "поколения VAX" не поступают даже с древними моделями так, как пользователи из "поколения PC" уже поступили со своими AT 286. А именно, не спешат отправлять VAX 11/780 на свалку. Точно так же пилоты боготворят и бережно восстанавливают безнадежно устаревшие самолеты, а водители хранят в гараже свои тщательно отполированные "первые автомобили".
VAX-история
В начале 70-х гг. корпорация Digital Equipment занимала очень прочные позиции
на рынке мини-ЭВМ. Весьма удачные компьютеры семейств PDP достигли пика заслуженной
популярности. Их использовали в самых разных отраслях — от обучения до автоматизации
промышленного производства, а выдающиеся архитектурные особенности этих машин
увековечены, например, в синтаксисе одного из самых популярных языков программирования
— C (существует неподтвержденная, но очень похожая на правду версия, что знаменитые
пре- и пост- инкрементные/декрементные операторы C ++/— "навеяны" именно
особенностями системы машинных команд PDP-11). К слову, и C, и операционная система
Unix также во многом обязаны PDP (по крайней мере, именно на PDP и начиналась
их разработка).
Но невысокая разрядность (16 бит) даже самых мощных по меркам того времени моделей PDP к 1973 г. уже не соответствовала растущим требованиям, и разработчики DEC сконцентрировались на создании концепции компьютера "с широким словом" (wide-word machine). Первоначальный замысел предусматривал создание революционного продолжения семейства PDP — модели PDP-10 с шириной машинного слова 36 бит. По прошествии года работ над PDP-10 от команды разработчиков "откололись" несколько человек (сегодня почитаемые в "VAX-среде" и ненавидимые в среде "поклонников 36 бит"), которые решили пойти по альтернативному пути. Вместо революции они предлагали эволюцию — расширение наиболее мощной и популярной в те времена модели PDP-11. Под термином "расширение" тогда понималась, в первую очередь, увеличенная до более традиционных (с сегодняшней точки зрения, в начале 70-х все было не так очевидно) 32 бит длина машинного слова. Руководство DEC позволило двум проектам сосуществовать и конкурировать под кодовыми названиями "Единорог" (Unicorn, 36-битовая архитектура PDP-10) и "Звезда" (Star, 32-битовая архитектура, еще не получившая названия).
Предание гласит, что фактической точкой отсчета в истории VAX следует считать 1 апреля 1975 г., когда первый состав "команды VAX" провел свое первое совещание. Впоследствии эту команду назовут VAX-A, а результат ее двухмесячной работы — спецификации архитектуры новой ЭВМ — знаменитой "VAX Blue Book" ("синей книгой VAX"). Главному архитектору проекта и руководителю всех "VAX-команд" Гордону Беллу (Gordon Bell) принадлежит авторство названия нового компьютера — Virtual Address eXtension (виртуальное расширение адресного пространства), сокращенно — VAX. Кроме команды непосредственно разработчиков (VAX-A), проект "Звезда" начинает "обрастать" комитетами — VAX-B концентрируется на технологической поддержке конструкторов, а VAX-C занимается оценкой бизнес-перспектив и планированием продвижения на рынок компьютеров, которых еще нет и в помине.
Дальнейшие события разворачиваются со свойственной периоду роста популярности технологии скоростью: уже в июне 1975 г. (фактически после трех месяцев официальной работы) команда VAX-A начинает значительно обгонять своих конкурентов из "Единорога", и руководство DEC решает сконцентрировать усилия на более быстро развивающемся направлении. Проект "Единорог" закрывается, но не ликвидируется — только в середине 80-х уже ставшие массовыми VAX окончательно вытеснят из модельного ряда DEC младшие машины семейств PDP-10/DECsystem-10/DECsystem-20.
На основе архитектурной "бумажной" модели нового компьютера (VAX Blue Book) часть конструкторов из команды VAX-A достаточно быстро строят машину VAXHS (VAX Hardware Simulator, имитатор аппаратного обеспечения VAX). Аппаратный имитатор представлял собой модифицированную PDP-11 и предназначался, в первую очередь, для параллельной разработки необходимых новому семейству ЭВМ программных систем: операционной и программирования. Всего было создано четыре уникальные машины VAXHS, что дало возможность в очень короткие сроки подготовить к выходу на рынок два сложнейших проекта — ОС VMS (Virtual Memory Storage) и оптимизирующий компилятор с языка программирования Fortran. Сразу по окончании работ над VAXHS весь коллектив команды VAX-A принялся за дальнейшее совершенствование спецификаций и согласование их с "реалиями" — технологическая группа VAX-B наложила "вето" на ряд особенностей новой архитектуры, существенно увеличивающих стоимость реализации.
 |
| "Звезда" VAX 11/780 |
Как бы то ни было, но уже в 1977 г., всего через два года после старта проекта
"Звезда", первенец обширного модельного ряда — VAX 11/780 — вышел
на рынок, снабженный своей операционной системой и достаточным для потребностей
научного мира комплектом прикладного программного обеспечения.
Модельный ряд
"Звезда" 11/780 буквально взорвала рынок невиданным по тем временам
соотношением цена/производительность и открыла новое "созвездие" в компьютерной
классификации — "супер-мини". Целый миллион операций в секунду стал
доступным вычислительным лабораториям исследовательских, конструкторских и научных
организаций! Ставшая настоящим коммерческим хитом "Звезда" побила и
все рекорды надежности ЭВМ, построенных на микросхемах низкой степени интеграции,
— достаточно много не подвергшихся никаким модификациям или заменам компонентов
"семьсотвосьмидесятых" работают по сей день. Построенная на чипах TTL
(транзисторно-транзисторная логика, давно уступившая место менее потребляющей
КМОП) "Звезда" содержала центральный процессор модели KA780 (29 печатных
плат!), 4 MB оперативной памяти с дополнительным битом коррекции (ECC RAM) и консольный
процессор (фактически специализированную для операций ввода/вывода мини-ЭВМ PDP-11).
Взрыв спроса на "Звезды" не остался незамеченным в DEC, и команда VAX-A ускоренными темпами готовит к выходу на рынок "вторую серию" 11/780 — модель "Комета". В отличие от "Звезды", новая модель строилась уже не на "рассыпной логике", а на программируемой (gate array), но из-за проблем с еще не совершенными микросхемами логики разработка затянулась более чем на год.
Зато временные затраты окупились сторицей, если говорить о надежности — "семьсотпятидесятые" обладают ею в превосходной степени. Полностью совместимые со "Звездой" VAX 11/750 получили новую реализацию консольной подсистемы на восьмибитовом процессоре i8085 и для некоторых моделей… жидкостную принудительную систему охлаждения — несмотря на неизменную тактовую частоту (целых 5 MHz), за использование программируемой логики приходилось расплачиваться повышенным тепловыделением. Именно такие "Кометы" в монтируемом в шкаф исполнении (rack-mount) получили название "модель 11/751" и еще сегодня прекрасно работают в ряде лабораторий MIT (Массачусетского технологического института).
Параллельно с развитием аппаратных средств DEC готовила мощный "удар" на программном фронте, и в 1981 г. он был нанесен. "Информационная архитектура VAX" объединяла множество ранее разрозненных программных продуктов и ОС VMS в единое целое. Несмотря на простоту методов доступа к частям этого целого из прикладных и системных программ (с помощью документированных, простых и эффективных библиотечных вызовов), можно уверенно говорить, что VAX IA (VAX Information Architecture) представляла собой мощную и концептуально целостную компонентную систему. В перечень компонентов VAX IA входили: операционная система, подсистемы VAX-11 RMS и VAX-11 DBMS (базы данных), VAX-11 COD (словарь данных), VAX-11 DATATRIEVE (графика, распределенный доступ и т. п.), языковые средства разработки и подсистема манипуляции со структурированными таблично-ориентированными данными (FORMS). Удар, нанесенный VAX IA ближайшим конкурентам, был очень силен, ведь он с филигранной точностью наносился в область "ахиллесовой пяты" — та же самая ОС Unix, к примеру, всегда "страдала" и страдает хроническим отсутствием целостной концепции, объединяющей выходящие за рамки "стандартной ОС" компоненты.
В следующем 1982 г. в истории VAX начинается период миниатюризации. Выходит слабая, но офисно-миниатюрная версия VAX 11/730 с производительностью 300 тыс. операций в секунду. Ее особенностью было применение входящих в то время в моду секционированных процессоров (bit-slice) для реализации CPU. Секционирование подразумевало "набор" процессора большой разрядности из "подпроцессоров" значительно меньшей (4 бита или даже 1 бит) в интегральном исполнении. Еще один важнейший момент в использовании bit-slice-организации процессора — микрокомандная архитектура, позволяющая реализовывать различные наборы "высокоуровневых" машинных команд на базе встроенных "микрокоманд" процессорных секций.
Еще через год развитие идеологии VAX достигает апогея — появляется технология VAX-кластеризации, дающая возможность группе машин совместно использовать процессоры и устройства ввода/вывода. Реализация кластеризации в 1983 г. была настолько принципиальным новшеством, что период ее популярности запоздал на… долгих 15—16 лет — именно пару лет назад начался настоящий бум построения мощных и дешевых вычислительных кластеров на основе бесплатных реализаций ОС Unix. Но… VAX-кластеризация во многом осталась непревзойденной: использующаяся в ней для соединения отдельных машин быстродействующая последовательная шина CI (Cluster Interconnect) оказалась более производительной, чем пришедшая впоследствии ей на смену Ethernet, да и возможность "подкластеризации" процессоров ввода/вывода остается по сей день уникальной.
А развитие аппаратных средств шло своим чередом — в том же 1983 г. модель 11/730 сменилась на 11/725 (отличающуюся "винчестерским" накопителем на жестком магнитном диске и ставшую по неясным причинам настоящим раритетом). В следующем 1984 г. вышел MicroVAX I, и началась "персонализация супер-мини": появилась первая модель VAXstation — с монохромной графической подсистемой и однопользовательской версией ОС VMS. Основным отличием микромоделей была новая системная шина (QBus), заимствованная из параллельно существующего "мира PDP". Кроме направлений очевидно востребованных временем миниатюризации и персонализации, DEC продолжает "наращивать мускулы" — и слабые микромодели поддерживаются возросшей в 1,5 раза вычислительной мощностью VAX 11/785 и в 4 раза — VAX 8600 (по сравнению с успевшим уже стать классическим VAX 11/780). Фактически эти машины представляли собой технологическую модернизацию VAX 11/780, для достижения высокой производительности в них был применен классический экстенсивный прием — переход на новую элементную базу стандартной логики (транзисторно-транзисторную Шоттки (ТТЛШ) и эмиттерно-связную (ЭСЛ)).
 |
| MicroVAX II |
В 1985 г. на пути миниатюризации VAX был взят очередной рубеж: DEC выпустила микропроцессор
78032 — основу нового (куда более эффективного по сравнению со своими микропредшественниками)
VAX-процессора. Именно на 78032 были построены MicroVAX II — компьютеры, уникальные
по своей способности "расползаться по миру" с неистребимостью тараканов.
Никакие заслоны COCOM и "железные занавесы" не помогали — MicroVAX
нового поколения так быстро появились в странах Варшавского Договора, что в DEC
на серийных моделях MicroVAX II на нижнюю поверхность микропроцессора стали наносить
надпись… на русском языке (!): "VAX — если хотите украсть лучшее".
И ведь речь шла не о разовых исчезновениях плат MicroVAX II в одном месте и появлениях
их в другом — на основе неизвестно откуда взявшихся серийных плат процессоров
KA630 производства DEC выпускались серийно же, например, венгерские компьютеры
MicroSTAR 32 (с ними автор имел возможность познакомиться еще в 1985 г. на Выставке
технических достижений стран СЭВ). MicroVAX II оказались чрезвычайно живучими
машинами, которые полюбились производственникам, программистам, ученым за скорость,
надежность и неприхотливость (в Сети можно "встретить" все еще живые
и шустрые хосты на "вторых" MicroVAX, например vaxine.bitcon.no).
К сожалению, одно из новых направлений в развитии VAX, становление которого совпало по времени с разделением единой стратегии на три ветви (миниатюризация, персонализация, увеличение вычислительной мощности) — многопроцессорная архитектура на основе разделяемой памяти, так и осталось в истории. Но все равно проект Andromeda M31 впечатляет — 32-процессорный вычислитель на основе тех самых знаменитых CPU KA630, соединенных с помощью FBI (то ли в DEC действительно любили пошутить, то ли это был намек, но Fast Backplane Interconnect никакого отношения к Федеральному бюро расследований не имеет), остается весьма мощной машиной по сей день.
Экстенсивное развитие VAX продолжалось до 1989 г. — семейство моделей 8×00 перевели на исключительно быструю (но и в такой же степени исключительно энергоемкую) ЭСЛ, тактовые частоты выросли до отметки… 12,5 MHz.
Одна из веток этого многовидового поколения (8500/8700/8800) как-то незаметно приобрела конвейерную архитектуру с разделением операций извлечения и декодирования команд и сопроцессор плавающей точки, разработанный командой под руководством замечательного конструктора Джона Журавски (John Zurawski).
В 1989 г. серьезнейших изменений в VAX уже не заметить было нельзя: DEC выпустила на рынок "Аквариус" — модель 9000. Это был настоящий "мэйнфрейм" — с тактовой частотой 62,5 MHz, векторным сопроцессором, скрытой от программиста RISC-подобной реализацией микрокодовой машины, ориентированной на выполнения команд "загрузить/записать" (load/store). Эти VAX разрабатывались долгих 6 лет и полностью вытеснили предыдущие модели в категорию "супер-мини среднего класса".
В начале 90-х гг. в DEC разработали новый VAX-микропроцессор "Мария" (Mariah), который выпускался по технологии всего 1 мкм, но позволил повысить производительность топ-моделей до 72 млн. операций в секунду (в терминах VAX MIPS). В этот же период появляется семейство отказоустойчивых VAX (VAXft, fault tolerant) — с полной аппаратной (!) поддержкой всех аспектов классических отказоустойчивых систем. Уникальная аппаратная реализация позволяла без всякой модификации использовать любое ПО VAX в отказоустойчивом режиме.
На смену "Марии" в 1992 г. пришел еще более совершенный VAX-микропроцессор — NVAX, выполненный по 0,75-микронной КМОП-технологии. Его производительность была сравнима с лучшими на то время образцами RISC-процессоров. Продолжалось и развитие ПО: операционная система VMS стала совместима со стандартами POSIX и получила новое название — OpenVMS. И наконец, на смену специализированным микропроцессорам VAX пришел новый CPU-модуль на основе DEC Alpha 21064 — последние из самых мощных VAX (модели семейства 10000) оснащались именно этими чипами и обеспечивали очень высокий уровень производительности для бизнес-приложений (топ-модели семейства 7000-800, например, обладали способностью выполнять до 1800 транзакций в секунду).
Крах стабильности
VAX — машины с исключительно стабильной архитектурой, не зависящей от
элементной базы реализации или от поколения. Очень похожие на… микропроцессор
M68000 — те же 16 32-битовых регистров, практически тот же 32-битовый регистр
слова состояния процессора (PSW). Та же самая микропрограммная реализация системы
команд, но… В VAX концепция CISC доведена до абсолютизма: формат машинных команд
предусматривал, кроме кода команды, еще до пяти спецификаторов операндов, каждый
из которых мог быть длиной до… 17 байт. Такая сложность фактически приближала
язык ассемблера VAX к языкам программирования высокого уровня и позволяла существенно
упростить генераторы кода компиляторов. И так было всегда, начиная с первой модели
11/780.
Но, увы, времена меняются… VAX остаются достаточно производительными машинами для огромного класса задач, а их ставшие легендой надежность и стабильное развитие, казалось бы, должны гарантировать им еще очень долгую популярность. Казалось бы… а на самом деле 30 сентября станет "последним днем VAX", последним днем знаменитых компьютеров, которые в свое время называли "оружием ума" и благодаря которым серьезный и современный компьютинг стал доступным даже за "железным занавесом".
Прощай, "оружие ума"…