HP-1000 और DEC VAX 11/730 में वीडियो गेम टेम्पेस्ट और बैटलज़ोन के साथ क्या समानता है? जितना आप सोच सकते हैं उससे कहीं अधिक। वे सभी मशीनें, उस समय की कई अन्य मशीनों के साथ, AM2900-पारिवारिक बिट स्लाइस सीपीयू का उपयोग करती थीं।

बिट स्लाइस सीपीयू एक बहुत ही सफल उत्पाद था जो केवल 1970 के दशक में ही अस्तित्व में आ सका था। आज, यदि आपको कंप्यूटर सिस्टम की आवश्यकता है, तो चुनने के लिए कई सीपीयू और यहां तक ​​कि एक चिप पर संपूर्ण सिस्टम भी उपलब्ध हैं। आप कई छोटे बोर्ड-स्तरीय सिस्टम भी प्राप्त कर सकते हैं जो संभवतः आपकी इच्छानुसार कुछ भी करेंगे। 1960 के दशक में आपके पास कोई विकल्प नहीं था। आपने ट्रांजिस्टर, ट्यूब, रिले, या - शायद - छोटे पैमाने के आईसी गेट का उपयोग करके गेट के साथ सर्किट बोर्ड बनाए। फिर आपने बोर्डों को तार-तार कर दिया।

यह समझने के लिए किसी प्रतिभा की आवश्यकता नहीं है कि लोगों को सीपीयू चिप की पेशकश करना बहुत अच्छा होगा जैसा कि आप आज प्राप्त कर सकते हैं। समस्या यह है कि आज की सेमीकंडक्टर तकनीक इसकी अनुमति नहीं देती - कम से कम, किसी भी महत्वपूर्ण मात्रा में संसाधनों के साथ नहीं। उदाहरण के लिए, 14500 का मोटोरोला MC1977B एक-बिट माइक्रोप्रोसेसर था, और हालांकि इसके अपने उपयोग थे, यह हर किसी या हर चीज़ के लिए नहीं था।

उत्तर

इसका उत्तर यह था कि एक चिप में जितना संभव हो उतना सीपीयू का उत्पादन किया जाए और सीपीयू के निर्माण के लिए एक साथ कई चिप्स का उपयोग करने का प्रावधान किया जाए। AMD ने AM2900 परिवार के साथ बिल्कुल यही किया। यदि आप इसके बारे में सोचते हैं, तो सीपीयू क्या है? निश्चित रूप से, विविधताएँ हैं, लेकिन मूल रूप से, निर्देशों को संग्रहीत करने के लिए एक जगह है, डेटा को संग्रहीत करने के लिए एक जगह है, निर्देशों को चुनने का कोई तरीका है, और डेटा पर काम करने का एक तरीका है (जैसे ALU - अंकगणितीय तर्क इकाई)। निर्देश डेटा को एक स्थान से दूसरे स्थान पर ले जाते हैं और I/O डिवाइस, ALU संचालन और इसी तरह की चीजों की स्थिति निर्धारित करते हैं।

निश्चित रूप से, यह अतिसरलीकरण है, लेकिन अधिकांश पारंपरिक सीपीयू का वर्णन करने के लिए इसे बढ़ाया जा सकता है। एएमडी चिप्स ने 4-बिट डेटा पथ प्रदान किया जिसे एक साथ जोड़ा जा सकता था। परिवार के अन्य चिप्स मेमोरी (वैकल्पिक रूप से, डीएमए सहित) का प्रबंधन कर सकते हैं और स्लाइस के बीच बहीखाता का ख्याल रख सकते हैं। आप दो स्लाइस वाली 8-बिट मशीन, तीन स्लाइस वाली 24-बिट मशीन, इत्यादि बना सकते हैं।

इसने न केवल पारंपरिक चिप्स के उपयोग की तुलना में कम आईसी की अनुमति दी, बल्कि इसने द्विध्रुवी तर्क की भी अनुमति दी, जो - विशेष रूप से उस समय - तेज़ था लेकिन एनएमओएस या सीएमओएस जितना सघन नहीं था। AM2900 परिवार जैसे चिप्स आपको लचीले सीपीयू बनाने देते हैं। वे आपके एप्लिकेशन में फिट बैठते हैं और अन्य तरीकों का उपयोग करके आप जो करने में सक्षम हो सकते हैं उसकी तुलना में तेजी से चलते हैं।

माइक्रोकोडिंग

माइक्रोकोड कई सीपीयू में आम है, और बिटस्लाइस सीपीयू कोई अपवाद नहीं थे। उदाहरण के लिए, आपके पास एक बहुत लंबा माइक्रोकोड निर्देश हो सकता है जहां प्रत्येक रजिस्टर में एक अलग पढ़ने और लिखने की लाइन होती है। यदि आपके पास आठ रजिस्टर हैं, तो उन नियंत्रणों में वह 16 बिट्स हैं। फिर आपके पास एक फ़ंक्शन कोड (4 बिट्स) और एक बिट भी हो सकता है जो यह दर्शाता हो कि क्या कंडीशन कोड अपडेट होना चाहिए। अब, प्रत्येक "निर्देश" 21 बिट का है। यह 8-बिट मशीन के लिए आपकी अपेक्षा से अधिक लंबी है, इसलिए आप माइक्रोकोड निष्पादित करने वाले निर्देशों को परिभाषित करते हैं।

उदाहरण के लिए, रजिस्टर ए को रजिस्टर बी में जोड़ने और परिणाम बी में छोड़ने के निर्देश में तीन माइक्रोकोड चरण हो सकते हैं। पहला रजिस्टर ए और बी को डेटा बस में गेट करेगा और उस कोड पर जोर देगा जो एएलयू को जोड़ता है। फिर, दूसरा निर्देश परिणाम को डेटाबस पर डाल देगा और बी रजिस्टर को डेटाबस को पढ़ने का आदेश देगा। अंतिम माइक्रोकोड निर्देश माइक्रोकोड के मुख्य भाग पर पहुंच जाएगा जो अगले निर्देश को पढ़ता है और प्रोग्राम को जारी रखता है।

आप आमतौर पर बिटस्लाइस सीपीयू को इसी तरह डिज़ाइन करेंगे। एक AM2909, AM2910, या AM2911 (माइक्रोप्रोग्राम सीक्वेंसर) एक माइक्रोप्रोग्राम स्टोर ROM को संबोधित करेगा, जो AM2901 चिप्स की एक श्रृंखला को कमांड फीड करेगा। 40-पिन AM2901 कई रूपों में आया (उदाहरण के लिए, AM2901B) जिनमें से प्रत्येक को छोटा और तेज़ बनाने के लिए प्रौद्योगिकी में सुधार किया गया।

फिर माइक्रोप्रोग्राम स्टोर निर्देशों को लाने और उनके निष्पादन की व्यवस्था करेगा। संभवतः, वास्तविक सॉफ़्टवेयर की तुलना में माइक्रोप्रोग्राम अपेक्षाकृत छोटा था, इसलिए माइक्रोकोड वाला आपका ROM आपके वास्तविक एप्लिकेशन वाले ROM से छोटा हो सकता है।

सहयोग

निःसंदेह, आप केवल एक और चिप जोड़कर सब कुछ नहीं कर सकते। उन्हें सहयोग करना होगा. उदाहरण के लिए, प्रत्येक चिप पर एक एफ आउटपुट होता है जो ओपन कलेक्टर होता है। आप सभी F आउटपुट को एक पुल-अप रेसिस्टर के साथ एक साथ जोड़ते हैं। यदि किसी सीपीयू स्लाइस का परिणाम शून्य नहीं है, तो यह एफ आउटपुट को नीचे खींच लेगा। इसलिए, यदि एफ आउटपुट उच्च है, तो संपूर्ण परिणाम (चाहे कितने भी बिट हों) शून्य होना चाहिए।

कैरी को संभालना भी एक समस्या है. यदि आपका पहला टुकड़ा 1111+0001 जोड़ता है तो उत्तर वास्तव में 0000 नहीं है। यह 0000 + एक कैरी है। रिपल कैरी प्राप्त करने के लिए आप बस प्रत्येक Cn+4 आउटपुट को अगली चिप के Cn इनपुट से जोड़ सकते हैं, लेकिन इससे एक स्पीड पेनल्टी बनेगी जो स्लाइस जोड़ने पर खराब हो जाएगी। बेहतर प्रदर्शन के लिए आप "आगे देखने" के लिए AM2902 का भी उपयोग कर सकते हैं। प्रत्येक 2902 चार स्लाइस या 16 बिट्स को संभाल सकता है। यदि आप इससे आगे जाना चाहते हैं, तो आप एक AM2902 का उपयोग अन्य चार AM2902 तक देखने के लिए कर सकते हैं, जिनमें से प्रत्येक चार CPU स्लाइस को संभालता है। संभवतः, यदि आप 64 बिट्स से आगे जाना चाहते हैं तो इस योजना को आगे बढ़ाना संभव होगा, हालाँकि 1975 में, इतनी बड़ी मशीन बनाने में यह आपकी सबसे बड़ी समस्या नहीं रही होगी।

स्थानांतरण और गुणन के लिए भी सहयोग की आवश्यकता होती है। स्थानांतरण करते समय नए बिट्स के स्रोत को निर्धारित करने के लिए श्रृंखला के प्रत्येक छोर पर मल्टीप्लेक्सर का उपयोग करना आम बात थी। यह बस इस बात पर निर्भर करता है कि आपको क्या चाहिए।

अनुकूलन

बिट स्लाइस का उपयोग करने के बारे में यह एक दिलचस्प बात है। आप वही डिज़ाइन कर सकते हैं जिसकी आपको आवश्यकता है। यदि आपको मौजूदा कार्य के लिए 32-बिट्स की आवश्यकता है तो 24-बिट मशीन क्यों बनाएं? उस रोटेट निर्देश को सक्षम करने के लिए मल्टीप्लेक्सर्स का उपयोग क्यों करें जिसका आप कभी उपयोग नहीं करेंगे?

इन दिनों, हम एक बिल्डिंग ब्लॉक लेते हैं और उसे अपनी समस्या के अनुरूप बनाते हैं। बिट्सलाइस के साथ, आपने एक ऐसा सीपीयू बनाया जो आपकी आवश्यकता के अनुरूप बिल्कुल फिट बैठता है। निर्देश लाने, गुणा करने, या बाइट स्वैपिंग जैसे विभिन्न ऑपरेशन कैसे करें, इसके बारे में कई जानकारी थीं AM2900 डेटा बुक.

वह डेटा बुक उन चिप्स को भी दिखाती है जिनकी आपको आवश्यकता होगी, जैसे AM2902s या 48-पिन AM2903 "सुपरस्लाइस" जिसमें विस्तार योग्य रजिस्टर, मल्टीप्लायर, डिवीजन और अन्य विशेष सर्किट ऑनबोर्ड हैं।

विकास

AM2900 परिवार बहुत सफल रहा। मूल AM2901 कम-शक्ति वाले शोट्की का उपयोग करके एक बहुत बड़े डाई पर शुरू हुआ और 80 नैनोसेकंड पर काम कर सकता था। 1978 तक - तीन साल बाद, AM2901B डाई आधे से भी कम आकार की थी और 50 नैनोसेकंड को संभाल सकती थी। 1981 तक, AM2901C आंतरिक रूप से ECL का उपयोग करता था और एक ही पासे पर 37 नैनोसेकंड तक काम कर सकता था। 1979 तक, आप एक फ्लोटिंग पॉइंट कोप्रोसेसर (AMD9511) भी प्राप्त कर सकते थे।

ये सरल उपकरण थे क्योंकि आपको इसका समर्थन करने के लिए कई चिप्स की आवश्यकता थी और चार बिट से बड़ा कुछ भी करने के लिए कई AM2901 की आवश्यकता थी। उदाहरण के लिए, मूल AM2901 में केवल 540 गेट थे। फिर भी उन्होंने वर्कस्टेशन और संगीत सिंथेसाइज़र से लेकर वीडियो गेम तक हर चीज़ में अपना रास्ता खोज लिया। उनकी लोकप्रियता के कारण, डिवाइस के लिए कई दूसरे-स्रोत आपूर्तिकर्ता थे, और नए पुराने स्टॉक को ढूंढना अभी भी संभव है। यहां तक ​​कि सोवियत प्रतियां भी तैयार की गईं।

अधिक बिटस्लाइस

AM2900 से बने कई सीपीयू मालिकाना या सैन्य थे। लेकिन यदि आप ऐसा देखना चाहते हैं जिसके पास अच्छे दस्तावेज़ हों, तो यहां है नोवा 1980-संगत सीपीयू को लागू करने पर 1200 मास्टर की थीसिस प्रौद्योगिकी का उपयोग करना - ठीक है, वैसे भी, एक का हिस्सा।

AM2900 शहर में एकमात्र गेम नहीं था। 1974 में, नेशनल सेमीकंडक्टर की आईएमपी और इंटेल की 3000-सीरीज़ उपलब्ध थीं। इसके अलावा, मोटोरोला, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स, फेयरचाइल्ड, रेथियॉन और अन्य ने समान उपकरण बनाए। लेकिन विभिन्न कारणों से, अधिकांश लोग जब बिटस्लाइस सीपीयू को याद करते हैं तो AM2900 के बारे में सोचते हैं। वास्तव में, नोवा सीपीयू के बारे में मास्टर की थीसिस में अन्य बिटस्लाइस तकनीक की एक तालिका भी है और इसका कारण यह है कि उन्होंने किसी अन्य का उपयोग नहीं किया। उदाहरण के लिए, कुछ डिवाइस पीएमओएस का उपयोग करते थे, जो धीमा था। अन्य लोगों ने ईसीएल का उपयोग किया, जो एक तेज़ तकनीक है जिसका उपयोग करना कठिन होने के लिए अच्छी प्रतिष्ठा है। एक और थीसिस 1976 से AM2900 को चुनने के लिए समान तर्क हैं।

और चाहिए?

[केन शिरिफ़] AM2901 के ECL संस्करण को अलग कर दिया। वहाँ भी 1980 की एक किताब तुम पढ़ सकते हो। वहाँ भी है गोफ़र सर्वर पर ढेर सारे दस्तावेज़ (मजाक नहीं कर रहा हूं)। यदि आपका ब्राउज़र गोफ़र को प्रबंधित नहीं करता है - और इससे हमें आश्चर्य नहीं होगा - कई में से एक को आज़माएँ गोफर प्रॉक्सी. 16-बिट कंप्यूटर डिज़ाइन उदाहरण विशेष रूप से देखने लायक है। अधिक जटिल उदाहरण चाहते हैं? यहां बिटस्लाइस के साथ बनाया गया एक बहुत तेज़ 8080 सीपीयू है। दूसरे के ऊपर हैकडाय, [zpekic] ने हाल ही में इस 8080 को बनाया और इस पर छोटे बेसिक चलाए (यदि आपको विश्वास नहीं है तो वीडियो देखें)।

[एम्बेडेड सामग्री]

ज़ेरॉक्स स्टार 8010 का उपयोग किया गया 2900 में AM1981. लागत $17,000 से कम! सौभाग्य से, आप कर सकते हैं यदि आप चाहें तो इसका अनुकरण करें. उस मामले के लिए, आप कुछ प्रकार कर सकते हैं AM2900 का अनुकरण करें जावा का उपयोग करना, हालाँकि यह हर संभावित डिज़ाइन के लिए काम नहीं कर सकता है (टिप: रिलीज़ से डाउनलोड करें)।

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• स्रोत: https://hackaday.com/2024/03/06/the-1970s-computer-a-slice-of-computing/