HP 2100
HP 2100A
9895Aデュアル8インチ「フレキシブルディスクメモリ」ドライブを搭載したHP 1000 Eシリーズミニコンピュータ

HP 2100は、ヒューレット・パッカード（HP）が1960年代半ばから1990年代初頭にかけて製造した16ビットミニコンピュータシリーズです。25年間の生産期間を通じて数万台が販売され、HPは1970年代にミニコンピュータ市場で第4位のベンダーとなりました。

設計はデータシステムズ社（DSI）で始まり、当初はDSI-1000として知られていました。HPは1964年に同社を買収し、ダイメック部門に統合しました。集積回路と磁気コアメモリを搭載した最初のモデルである2116Aは、1966年に発売されました。その後4年間で、メモリの種類と拡張機能が異なるモデルAからC、そしてコスト削減された2115と2114モデルが発売されました。これらのモデルはすべて、1971年にHP 2100シリーズに置き換えられ、[ 1 ] 、 1974年に磁気コアメモリが半導体メモリに置き換えられた際に21MXシリーズに置き換えられました。 [ 2 ]

これらのモデルはすべてHP 2000シリーズとしても販売され、2100シリーズマシンにオプションのコンポーネントを組み合わせることで、BASICプログラミング言語をマルチユーザータイムシェアリング方式で実行できるようにしました。[ 3 ] HPタイムシェアBASICは1970年代に人気を博し、初期のBASICプログラムの多くはこのプラットフォーム上で、あるいはこのプラットフォーム向けに開発されました。中でも特に有名なのは、初期の家庭用コンピュータ時代に人気を博した『Star Trek』です。ピープルズ・コンピュータ社は、自社のプログラムをHP 2000形式で公開しました。

1974年のHP 3000の導入は、2100シリーズにハイエンドの競合製品を提供した。1977年には製品ライン全体がHP 1000に改名され、リアルタイムコンピュータとして位置付けられた。1979年には大幅に再設計されたバージョンが1000 Lシリーズとして導入され、CMOS大規模集積回路チップを使用し、デスクサイドタワーケースモデルが導入された。これは、以前の2100シリーズの拡張カードとの下位互換性を破った最初のバージョンであった。最終的なアップグレードはAシリーズで、1 MIPS以上の性能を発揮する新しいプロセッサを搭載し、[ 4 ]最終版のA990が1990年にリリースされた。[ 5 ]

歴史

起源

HPは1956年、本社が通常手がけないプロジェクトの開発部門としてDynacを設立しました。当初のロゴはHPのロゴを逆さまにしたもので、「dy」に近い形をしており、これが社名の由来となりました。ウェスティングハウスがその名称の商標を所有していることを知り、1958年にDynacをDymecに変更しました。1959年には社内化されDymec部門となり、1967年11月にはパロアルト部門に改称されました。[ 6 ]

ダイメック社は当初、HPファミリー向けに様々な製品を製造していましたが、時を経て主にインテグレーターとなり、HPが使用するテスト機器や類似システムを開発しました。1964年、ケイ・マグレビーとポール・ストフトは、PDP-5お​​よびPDP-8コンピュータを複雑なテストシステムのコントローラーとして使用する実験を始めましたが、マシンを自社のニーズに真に適合させるには改造が必要だと感じました。当時、デジタル・イクイップメント・コーポレーション（DEC）はまだ小規模な企業で、買収の標的となっていました。デビッド・パッカードはケン・オルセンを扱いにくいと感じ、この計画は頓挫しました。 [ 6 ]

購入可能な別の設計を探していたパッカードは、5人の従業員を抱えるデトロイトのデータシステムズ社（DSI）にたどり着いた。DSIはユニオンカーバイドの傘下だったが、パッカードがユニオンカーバイドがどのようにしてコンピュータ会社を所有するようになったのかを尋ねると、HP研究所のマネージャー、バーニー・オリバーは「その質問への回答は求めていない」と答えた。ビル・ヒューレットは当初「ミニコンピュータ」の開発を拒否したが、パッカードがそれを「計器制御装置」と再定義したことで、取引は承認された。[ 6 ]

DSIは1964年に買収され、当初はダイメックに設立され、DSIの従業員5名のうち4名とHPの計測機器部門から来た他の従業員数名が加わった。[ 6 ] [ 7 ]コンピュータグループは後にカリフォルニア州クパチーノにあるバリアン・アソシエイツから購入した建物に自社のオフィスを移転し、クパチーノ部門となった。[ 6 ]

最初のモデル

電源装置を取り外した状態のHP 2115Aコンピューター

マグレビーの指揮の下、新部門は2116Aの設計を完成させ、1966年11月7日から10日にかけてサンフランシスコで開催された合同コンピュータ会議で実演された。 [ 8 ] [ 9 ]これは市場に登場した初期の16ビットミニコンピュータの一つであったが、当時は高度な拡張性とリアルタイムサポートを備えた「異例の新しい計測コンピュータ」として注目を集めた。このシステムは、最大16枚の拡張カードを収容できる大型の筐体を備え、外付け拡張ケージを使用することでさらに48枚の拡張カードまで拡張可能であった。

このシステムは、カウンタ、原子核計数器、電子温度計、デジタル電圧計、交流/抵抗変換器、データ増幅器、入力スキャナなど、20種類の計測カードを搭載して発売されました。さらに、テープドライブ、プリンタ、パンチカード、紙テープなどの入出力デバイスや、その他の周辺機器も追加されました。[ 10 ]各カードスロットに固定の割り込みベクトルが割り当てられ、適切なデバイスドライバが呼び出されることで、リアルタイムサービスが提供されました。[ 6 ]

このマシンが市場に投入されると、当初ターゲットとしていた計測機器市場よりも、ビジネスデータ処理市場への販売がはるかに速いことが明らかになりました。これが1967年に2115Aの導入につながり、商用ユーザー向けに低価格化を図るため、拡張機能の多くを削除しました。1968年には、さらに簡素化されたバージョンである2114Aが出荷されました[ 6 ]。これはスロットが8つだけになったため、電源をメインシャーシに組み込むスペースが確保されました[ 11 ] 。2115と2114には、2116のような広範なDMA制御機能がなく、一部の数値演算機能が削除され、動作速度も若干低下しました。

これらは、コア メモリとハードワイヤード CPU を使用するオリジナル モデルです。

  • 2116A、10MHzクロック、1.6マイクロ秒（μs）サイクルタイム。通常4kワードで出荷されるが、内部メモリで8kまで、または外部メモリシステムで16kまで拡張可能。筐体には16個のI/Oスロットがあり、これも拡張可能。重量は230ポンド（104kg）。[ 12 ] 1966年11月に発売。HPが初めて集積回路を採用した製品である。[ 8 ]
  • 2116Bは、新しい32kメモリ拡張オプションをサポートしました。重量は上記と同じです。[ 13 ] 1968年9月発売。
  • 2116Cは、32kΩのパワーアンプをメインシャーシに搭載できるよう、小型コアを採用した。1970年10月発売。
  • 2115Aは短命でコスト削減されたバージョンで、DMAと一部の演算機能が削除され、I/Oスロットは8個のみ、クロック周波数は8MHz、サイクルタイムは2.0μsでした。重量は65ポンド（29kg）で、かさばる外部電源が必要でした。総重量は160ポンド（72.6kg）でした。[ 13 ] 1967年11月発売。
  • 2114Aは、2115をさらに簡素化し、新しいフロントパネルと内蔵電源を搭載しました。フロントパネルには非機械式タッチスイッチが搭載されています。重量は95ポンド（43 kg）。[ 13 ] 1968年10月発売。
  • 2114B、2114Aは、DMAチャネルを1つ備え、新しいフロントパネルには光るプッシュボタンが搭載されています。1969年11月に発売されました。
  • 2114C（2114Bのメモリを最大16KBに拡張）。1970年10月発売。

HP 2000

1968年[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]に同社は2000Aタイムシェアシステム[ 17 ]をリリースしました。これは後にHP 2000/Accessとして知られるようになりました。これはHP Time-Shared BASICを搭載した2116B（コアメモリを8KBに拡張した2116A）をベースにしており、別の2114をターミナルサーバーとして使用していました。TS BASICでは複数のユーザーアカウントを作成でき[ 18 ]、最大16人のユーザーが同時にログインできました。

2000の後継モデルであるBからFまでは、基盤となるCPUの最新バージョンが発表されるたびに採用されました。一部のモデルでは、ターミナルサーバーと同じCPUの下位バージョンが採用されていました。例えば、2000FはメインCPUとプライマリストレージコントローラーとして2100Sを使用し、ターミナルサーバーとして2100Aを採用していました。[ 19 ] B、C、Fモデルはデュアルプロセッサでした。最終バージョンの2000Fでは、2100Sと2100AのCPUが採用され、2100Aはシリアルマルチプレクサインターフェースを介して最大32台のシリアル端末に接続されていました。[ 19 ]

2000Fは比較的高価であったにもかかわらず（1974年には105,000ドル、[ 19 ]、2024年には約669,000ドル）、タイムシェアリングBASICを提供した最初のミニコンピュータであり、[ 20 ] 1970年代前半から中期にかけて非常に人気がありました。

2100

HP 2100コンピュータ（左上）。7970テープドライブ2台、7900シリーズハードディスク、2748紙テープリーダー、2767Aインパクトプリンタを搭載。フロントパネルの独立したスイッチとランプは、焼き切れやすい傾向にあった光る押しボタンに置​​き換えられた。[ 21 ]
HP 2100A コンピューター

1970 年代を通じて、ラインナップは継続的に改善され、オリジナルの 2116 とソフトウェアおよび拡張機能の互換性を維持した新しいモデルがリリースされました。

1970年初頭、アンペックスのメモリコア部門に所属していたフレッド・アラードは、アンペックスからメモリを購入するのではなく、システム用の新しい磁気コアメモリシステムの設計を依頼されました。22ミルから18 ミルに小型化された新しいコアと、単一のセンス/インヒビット線を使用することで、8kWのメモリを1枚の拡張カードに収めることができました。これは2116Cモデルから採用されました。[ 22 ]

1971年、アップデートされた2100Aが既存の211xシリーズ全体を置き換えた。全体的なシステムは以前のモデルと似ており、引き続きコアメモリをベースとしていた。物理的には、電源が内蔵され内部拡張が限られていたため、2114に最も類似していた。しかし、CPUはユーザーがプログラム可能なマイクロコードで再構築され、ハードウェアによる乗算と除算が追加され、トリガーされると高優先度の割り込みを発生させるシンプルなメモリ保護システムも追加された。2チャネルのDMAコントローラにより、より高いスループットが提供された。オプションで浮動小数点ユニットも利用可能だった。フロントパネルのボタンは、使用すると切れる小さな白熱灯で照らされた。スイッチング電源[ a ]の使用により、筐体は以前のモデルよりも大幅に小型化された。

1972年までにHPは4,500台のミニを出荷し、市場最大手の企業の一つとなった。同年、磁気テープドライブを製造していたマウンテンビュー事業部とクパチーノ事業部を統合し、データシステム事業部（DSD）を設立した。この頃、HP 3000プロジェクトは深刻な問題を抱えており、1973年2月、パッカードはポール・エリーを同事業部の責任者に任命した。2100シリーズの売上は好調を維持し、1973年8月に6,000台目、1974年2月に8,000台目、1975年2月に10,000台目を出荷した。[ 24 ] 1978年に生産終了が宣言された。[ 1 ]

  • 2100A、通常は 4 kW ですが 32 kW まで拡張可能、14 個の I/O スロットは 45 まで拡張可能。1971 年に導入されました。
  • 2100Sは、2100Aに浮動小数点オプション、時間依存ハードウェアとのインタフェース用のタイムベースジェネレータ、およびテレプリンタインタフェースカードをバンドルしたモデルです。1973年に発売されました。

21MX

1972年、同部門はコアの代わりに4kビットSRAMメモリチップに移行することを決定した。これは当時の低価格コアの約2倍の速度で、はるかに小型であったため、2114のようなフォームファクタで32kワードのマシンを製造できた。この決定が下された当時、4kビットSRAMはまだ入手できなかったため、当初は2100シリーズのコアを使った実験的なマシンが使用され、その後1kビットSRAMに置き換えられた。当初、マシンの残りの部分がアップグレードされるまでに4k部品が入手できないと思われたため、同社は様々なメーカーに問い合わせたところ、数社が4k部品の開発に積極的に取り組んでいることがわかった。特に、インテル、モスティック、モトローラ、テキサス・インスツルメンツは、 1974年後半までにそのような部品が量産されると示唆していた。[ 25 ]

以前のシステムと同様に、拡張シャーシにこのようなメモリを搭載することで、メガワード単位のメモリをはるかに多く搭載することが可能になりました。しかし、CPUが15ビットアドレスを使用するため、メモリサイズは32kワードに制限されていました。[ 26 ]大規模システムへの要望に応えるため、HPは「ダイナミックマッピングシステム」（DMS）を開発しました。DMSはアドレスフォーマットを15ビットから20ビットに拡張し、最大1,048,576ワードまで拡張しました。これは、元のシステムを大幅に拡張するものでした。[ 27 ]

これらの変更により、1974年に21MXシリーズの最初のマシンが発売されました。これは「21-M」プロセッサと「21-X」メモリの略称で、メモリ制御システムがCPUから分離されていたため、製造中に選択された4K部品が変更された場合の柔軟性を確保していました。これは実用上、モトローラ製またはテキサス・インスツルメンツ製のメモリを搭載したマシンが出荷され、1台のマシン内でそれらを混在させることができたため、非常に有用であることが証明されました。また、16ピンのMostek製部品をベースにした高密度システムは、通常の21-X/2コントローラを21-X/1に交換することでサポートできました。[ 25 ]

2100シリーズ全体は、1974年に最初の21MXシリーズマシンに置き換えられました。最高密度の部品を使用した新しいマシンは、最大モデルで最大1.2MBをサポートできました。1976年にCPUがさらにアップグレードされた後、新しいモデルは「21MX Eシリーズ」となり、最初のモデルは遡及的に「21MX Mシリーズ」となりました。MとEの主な違いは、Eが巧みなタイミング制御によって速度をMの約2倍に向上させたことです。[ 28 ] 21MXシリーズでは、4スロットの小型システムから、9スロットまたは14スロットの大型システムまで、より多様なマシンスタイルがリリースされました。[ 29 ]

21MXシリーズは、メモリ管理ユニットと1,048,576ワード（1メガワード）まで拡張可能な半導体メモリを搭載していました。フロントパネルのボタン上のビット表示には、以前のバージョンで使用されていた切れやすい白熱電球の代わりに、 小さな赤色発光ダイオード（LED）が使用されました。

  • Mシリーズ – 2105A、2108A、2112A（フロントパネルの青い線）
  • Eシリーズ – 2109A、2113A（フロントパネルに黄色の線、Eは拡張の略）
  • F シリーズ – 2111F、2117F (フロント パネルの赤い線。F は別の 2U シャーシ内の浮動小数点プロセッサを表します)

21MXはHP RTE（リアルタイム）オペレーティングシステム（OS）を搭載していました。当初は冷蔵庫ほどの大きさの19インチラックマウントシステムで、フロントパネルにランプとスイッチが付いていました。最終モデルでは1チッププロセッサを搭載し、フロントパネルではなくコンソール端末を採用することで机の下に収まるサイズになりました。

新しいLシリーズおよびAシリーズモデルにはHP-IBインターフェース機能が搭載されていましたが、当時のHPシステムすべてと同様に、フロントパネルの点滅LEDは廃止されていました。リアルタイム機能を求める顧客の要望と、HP研究開発部門によるリアルタイムカードの実装への取り組みにもかかわらず、RTE-A OSは21MXのRTEほどリアルタイム処理能力に優れていませんでした。これが、このコンピュータが廃番になりにくい重要な理由でした。多くの企業は、ポンプ、ヒーター、バルブのオン/オフ、モーターの加減速など、計測やプロセス制御にリアルタイム処理を利用しています。

1000シリーズ

HP 1000 Eシリーズマシンに接続されたHP 2647Aグラフィックス端末

1977年末、製品ライン全体が「HP 1000」に改名され、「HP 1000 Mシリーズ」と「HP 1000 Eシリーズ」となった。翌年には、Eシリーズに浮動小数点ユニットを追加した「HP 1000 Fシリーズ」が発売された。[ 30 ] 1978年までに、この製品の成功により、HPはミニコンピュータ分野でDEC、 IBM、Data Generalに次ぐ第4位のメーカーとなった。[ 6 ]

1980年に「HP 1000 Lシリーズ」が発売されました。これは、HPの大規模集積回路（SOI）であるサファイア基板上シリコンプロセスをベースにした新しいプロセッサを搭載していました。さらに、拡張カードにも独自のプロセッサが搭載され、 CPUを介さずにメインメモリへのアクセスと入出力が可能になりました。これにより、拡張カードは初めて以前のモデルとの互換性が失われましたが、全体的なパフォーマンスが大幅に向上しました。これらのモデルにはメモリ管理ユニットが搭載されていませんでした。[ 31 ]

Lシリーズは1982年に「HP 1000 Aシリーズ」に置き換えられました。このシリーズには、1  MIPSに達する新しい「Lightning」CPU設計と、さらに高速な3 MIPSの「Magic」CPUが搭載されていました。デスクサイドタワー型や様々なサイズのラックマウント型など、幅広いモデルが生産されました。[ 31 ]ローエンドのA400モデルは1986年に導入され、[ 32 ]最終的なハイエンドモデルであるA990は1990年に発売されました。[ 33 ]それぞれ最大32 MBのRAMをアドレス指定できます。

  • 1981年:
    • A600 – Am2900ビットスライスプロセッサをベースにした、1 MIPS、53k FLOPSコードネーム: LIGHTNING
    • A600+ – Am2900 ビットスライス プロセッサをベースにしており、コードとデータの分離、オプションの ECC (エラー訂正) メモリをサポートします。
  • 1982年頃??:
    • A700 – AMD AM2903ビットスライスプロセッサ、オプションのハードウェア浮動小数点プロセッサ、1MIPS、204kFLOPS、マイクロプログラミング、オプションのECCメモリをベースとしています。コードネーム：PHOENIX
  • 1984年:
    • A900 –パイプラインデータパス、3MIPS、500kFLOPS、ECCメモリを搭載。コードネームはMAGIC。
  • 1986年:
    • A400 – 4本のシリアルラインを備えた初のシングルボードCPU。VLSI Technology社がCMOS-40プロセスで製造したCPUで、512KBのRAMを搭載。コードネームはイエローストーン。
  • 1992年:
    • A990 – 2 つの 208 ピン CMOS特定用途向け集積回路(ASIC) で実装された CPU、298 個の命令、最大 512 MB のメモリをサポートします。
HPミニコンピュータ[ 34 ]
年機械マイクロワードサイズマイクロコードのサイズマイクロワードの種類アルミキャリージェネレータマイクロシーケンサー
19732100年代241K34× 7418174182離散
19741000 Mシリーズ244K44×7418174182離散
19761000 Eシリーズ2416K44×74S18174S182離散
19781000 Fシリーズ2416K44×74S18174S182離散
19歳？Fシリーズ FPP???4×74S18174S182離散
19801000 Lシリーズ???カスタムCMOS/SOS
19811000 A600564K54× 2901B74S1822910+2904
19821000 A7003216K114×290374S1822911
19841000 A9004832K44×74S38174S182離散
19861000 A4003216K11カスタムCMOS/SOS
197513037 コントローラー[ 35 ]244K74×74S18174S182離散
198013365 コントローラー243K?2×2901?
19773000シリーズI324K54×7418174182離散
19783000シリーズIII3264K54×74S18174S182離散
19783000シリーズ33326K?カスタムCMOS/SOS
198ですか？3000シリーズ484812K24×74S18174S182離散
19823000シリーズ64648K?4×100181100179離散
19853000シリーズ376410K?カスタムCMOSゲートアレイ

遺産

HP 2000シリーズは1969年に発売され、1978年6月まで販売され、1985年までサポートされました。[ 36 ]

多くの画期的なBASICゲームのバージョンがこのプラットフォーム上で作成、あるいは移植されました。中でも注目すべきは、1971年のマイク・メイフィールドによる『スタートレック』です。 [ 37 ] [ 38 ] [ b ]その人気により、BASIC方言は共通語となり、多くのBASICプログラムが通常この形式で提供されました。ピープルズ・コンピュータ社は、自社のプログラムをHP 2000形式で公開しました。[ 39 ] [ 40 ] HPシステムは、統計学、回帰分析、[ 41 ] 、経済学の教育にも使用されました。[ c ]

21世紀

2000 と 2100 の指定が再利用されました。

  • HP 2000はラップトップコンピュータを指します[ 42 ]
  • HP 2100はレーザージェットプリンターを指します[ 43 ]

建築

記憶の組織化

HP 2100は、磁気コアメモリ形式のRAMがビットあたり数ドルから数セントへと価格低下しつつあった時代に設計されたが[ 44 ] 、トランジスタや小規模集積回路を用いたプロセッサレジスタの実装は依然として非常に高価であった。このため、レジスタを少なくし、ストレージの大部分をRAMに格納する設計が好まれ、命令セットアーキテクチャ（ISA）はメモリ・メモリまたはメモリ・アキュムレータ設計を採用するようになった。この基本概念は、画期的な12ビットPDP-8で初めて広く導入され、2100のような多くの類似設計を生み出した。

2100では、アドレスは15ビット長で、合計32kの16ビットワード（現代の用語では64KB）のメモリを格納できます。[ 45 ]メモリの最小アドレス単位は16ビットワードです。1つの8ビットバイトをフェッチする命令はありません。アドレスは2つの部分に分かれており、上位5ビットは32の「ページ」の1つを参照し、下位10ビットは1,024ワードのページ内の1つのワードを指す「変位」です。21MXシリーズのDMSシステムでは、上位5ビットは32個のレジスタ（各レジスタは12ビットを保持）の1つを選択するために使用されます。レジスタの下位10ビットは、元の10ビット変位の前に配置され、20ビットのアドレスが生成されます。[ 27 ]上位2ビットはメモリ保護の実装に使用されます。[ 27 ]

ほとんどの処理は、それぞれ16ビット幅の2つのAレジスタとBレジスタで行われます。これらのレジスタは、それぞれメモリ位置0と1からもアクセスできます。つまり、通常のレジスタセーブ操作を用いてアキュムレータに値をロードすることができます。例えば、LDA 1Aレジスタの値をメモリ位置1にロードすることで、Aの値がBにコピーされます。[ 46 ]

AレジスタとBレジスタに加えて、CPUには現在のメモリアドレスを保持するMレジスタと、そのアドレスの値を保持するTレジスタも含まれています。[ 47 ] Pレジスタはプログラムカウンタとして使用され、命令ごとに自動的にインクリメントされますが、計算されてMに格納されるメモリアクセス（下記参照）のベースアドレスとしても使用されます。また、OverflowとExtendという2つの1ビットレジスタもあり、[ 45 ]現代の用語では、これらのビットはステータスレジスタと見なされます。さらに、フロントパネルからの入出力に使用される16ビットのS/D（スイッチ/ディスプレイ）レジスタがあります。[ 48 ] [ 49 ]

メモリの特定の領域は、アキュムレータが使用するアドレス0と1のように、特別な目的のために予約されています。メモリの下位64番地にある追加のワードは、ダイレクトメモリアクセス（DMA）とベクター割り込み（下記参照）に使用されます。後期モデルでは、利用可能なメモリの上位64ワードがブートローダ用に予約されています。[ 50 ]

説明書

HP 2116レジスタ[ 51 ]
1 51 41 31 21 11 00 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0（ビット位置）
アキュムレーター
あ
B
プログラムカウンタ
  P（ページ） P（住所）
旗
  E

オリジナルの命令セットには68 [ 6 ]または70の命令が含まれていました。[ 52 ]

標準命令セットの68個の命令はすべて16ビット長です。ほとんどの命令は1メモリサイクル、つまり16クロックサイクルで実行されますが[ 53 ] 、間接アドレッシングと[ 48 ]ISZ 、最大36サイクルまで使用できます。条件分岐は条件付きスキップオーバー1命令で行われ、その1つの命令は通常ジャンプ命令です。サブルーチン用のスタックはありません。代わりに、ルーチンの最初のメモリ位置が予約され、戻りアドレスは命令によってその位置に書き込まれます。[ 54 ]つまり、再入可能コードの内部サポートはありません。再入可能コードのサポートは、ユーザーが実装するスタックを介して追加する必要があります。 JSB

ISAには、メモリ参照、レジスタ参照、入出力という3つの基本的な命令スタイルがあります。一部のモデルでは、アドオンハードウェアによってISAが拡張され、例えば浮動小数点命令や整数演算命令、メモリ命令などが追加されましたが、これらもすべて同じ3つの基本カテゴリに分類されます。[ 46 ]

メモリ命令は、命令に4ビット、特殊フラグにさらに2ビットを使用し、16ビットワードのうち合計6ビットを使用します。これにより、命令には10ビットのアドレスを格納できる余地が残り、最下位ビット（LSB）の0～9に格納されます。ビット15がセットされている場合、これは「直接」ではなく「間接」アドレッシングを示します。直接モードでは、命令内のアドレスはオペランドのアドレスですが、間接モードでは、アドレスはオペランドのアドレスを含む別のメモリ位置へのポインタです。その位置のビット15もセットすることで、必要な深さの間接アドレッシングが可能になり、いずれかの位置のビット15が0になった時点で終了します。[ 45 ] [ 55 ]

直接/間接モードに加えて、命令のビット10はZ/Cフラグを制御します。0に設定されている場合、アドレスの上位5ビットがゼロで、下位10ビットが命令の値であったことを意味します。これにより、メモリの最初の1,024ワードであるZ(ero)ページへの高速アクセスが可能になります。1に設定されている場合、アドレスは命令の10ビットとメモリのC(current)ページであるPレジスタの上位5ビットを組み合わせて構築され、1,024ワードの32ページとしてメモリにアクセスできます。[ 56 ]したがって、いつでも2,048ワードをアドレス指定できます。そのうち1,024ワードはページ0内にあり、残りの1,024ワードは参照を実行する命令と同じページ内にあります。[ 55 ]

レジスタ命令はアドレスを必要としないため、より多くの空きビットを利用できます。これは、4つまたは8つの命令を1つのメモリワードにまとめるのに使用され、[ 57 ]適切に使用すれば、操作を大幅に高速化できます。合計39のレジスタ操作が含まれており、これらはシフト＆ローテート命令と、ビット10で示される変更＆スキップ命令に分類されます[ 58 ]。ビット11は、これがレジスタAとレジスタBのどちらに適用されるかを示します[ 59 ]。

レジスタ命令には、シフト・アンド・ローテート命令群と変更・アンド・スキップ命令群の2つの一般的なクラスがあります。前者はレジスタ内の値の基本的なビット単位の操作に使用され、1ワードあたり最大4つの命令を持つことができますが、中間の2つの命令は常にa CLE,SLA/B（Eをクリア、A/Bがゼロの場合はスキップ）です。後者のグループは、レジスタのインクリメントと条件分岐を実行する8つの命令で構成されます。これらは通常、ループ処理に使用されます。[ 58 ]

I/Oと割り込み

入出力命令は通常、アキュムレータを介して通信します。命令フォーマットは、最上位ビットの「1000」から始まり、使用するレジスタを示す1ビット（A=0、B=1）が続き、続いてH/Cフラグビットの「1」が続き、その後に命令用の3ビット、残りの6ビットがI/OデバイスID（[ 60 ]またはチャネル）で、最大64個のデバイスが接続可能です。一部のデバイス番号はシステム自体によって使用されます。[ 61 ]

I/Oは、フラグビットを でクリアしSTF、次に でCビットをセットすることで開始されますSTC。ハードウェアはこのパターンを認識し、動作を開始します。動作が完了すると、デバイスはフラグビットをセットし、プログラムは 命令を使用してカードから結果データをロードするLI*か、 でカードに送信しますOT*。[ 60 ]

実際のデータ転送は通常、割り込みシステムによって行われます。メモリ位置4から63（10進数）には、割り込みが発生した際にジャンプするルーチンのアドレスが保持され、60の割り込みレベルが提供されます。[ 62 ]位置4から7は、電源障害、パリティチェックエラー、および後期モデルではメモリ保護エラーにハードワイヤードされています。位置8以降は、ユーザーがアクセス可能な割り込みベクターであり、I/Oチャネルにマッピングされ、優先順位に従って配置されています。[ 63 ]したがって、I/Oデバイス13が割り込みを生成した場合、CPUはメモリ位置13の位置にジャンプしますが、これは1から12までのより優先度の高い割り込みによってマスクされていない場合に限ります。[ 62 ]

2100シリーズのもう一つの重要な特徴は、独立したダイレクトメモリアクセスコントローラ（DMA）です。これは、CPUがメモリを使用していないとき、例えば内部計算を実行しているときに、サイクルスチールを用いてメモリにアクセスします。この機能により、CPUが他の処理を行っている間に、時間のかかるI/O処理を完了することができます。システムは、I/Oコマンドを用いてDMAコントローラに命令を送信することでセットアップされます。DMAコントローラはチャネル6であり、最初にDMAを使用するI/Oデバイスの番号、入力（デバイスからメモリへの書き込み）か出力（メモリからデバイスへの読み取り）、データのメモリ内の開始位置、およびワード数を含む命令が送信されます。このセットアップコードは、多くの場合、割り込みベクターの1つにインストールされ、処理を自動化します。[ 61 ] DMSはCPUとDMAシステム用に別々のテーブルを持っているため、DMAは拡張メモリの別々の部分にデータをロードすることができます。[ 27 ]

プログラミング

HPはこのマシン向けに3パスアセンブラ[ 64 ]を提供し、列区切り形式を採用している。コード行の左側の最初の領域はラベルであり、ラベルが存在する場合は1列目から開始する必要がある。次に命令ニーモニック、そしてパラメータが続く。行の残りの部分はコメントとして使用できる。アセンブラでは、ニーモニックを使用せずに基本的な数式を直接記述することができ、ORGプログラムのベースアドレスを設定するなどの疑似命令もいくつか含まれている[ 60 ] 。

アセンブラと関連リンカに加えて、当初これらのマシンにはFORTRAN 66コンパイラ、オペレーティングシステム、I/Oドライバが搭載されていました。その後、BASIC、 ALGOL、FORTRAN IV [ 65 ]、FORTRAN 77 [ 66 ]などの言語が追加されました。

HPはAGLの実装をこのプラットフォームに移植し、BASICにコマンドを追加してグラフィックス端末やプロッタでグラフィックスを生成できるようにしました。FORTRANでも同様の拡張が行われ、GRAPHICS/1000と呼ばれていました。

オペレーティングシステム

2100シリーズは通常、「リアルタイムエグゼクティブ」オペレーティングシステム（略してRTE）で使用されていました。[ 67 ] RTEのいくつかのバージョンがマシンの異なるバージョン向けにリリースされました。2114～2116用にはRTE-II、2100用にはRTE-III、21MXシリーズ用にはRTE-IV、および「A」シリーズ用にはRTE-Aでした。

1970年代後半のオペレーティングシステムシェルでさえ、非常に原始的で、単一レベルのファイルシステム（ファイルマネージャ、FMGR）しかなかった。例えば、FORTRANコンパイラを実行するコマンドは次のようになる。[ 66 ]

ru, f77, &test,'test,%test

つまり、ソース ファイル、オブジェクト ファイル、および実行可能ファイルを区別するために特殊文字を使用して、f77 プログラムを実行します。

HP 1000は、当時一般的だった6文字ではなく、ファイル名を5文字に制限した数少ないミニコンピュータの1つでもありました。そのため、移植やプログラムの作成さえも困難でした。後にHP 1000用RTE-Aがリリースされ、従来のディレクトリ構造と16.4種類のファイル名がサポートされ、ruコマンドはオプションになりました。

TODS (Test Oriented Disk System) は、HP ボード修理センターの技術者がセンターのターンアラウンド タイムを短縮するために開発しました。これは、個々の紙テープではなく、中央リポジトリから診断をロードするために使用されました。TODS は、フェニックス (9206B)、ハープーン (9500D-354)、トマホークなど、多くのミサイルのテスト システムで HP 2116 から 21MX-F シリーズでも使用されました。初期のテスト セットは 9500A で、9500D に進化し、続いて ATS (Automated Test System) が続きました。9500D-A46 ミニッツマン発射コンポーネント テスト セットや ATS-E35 ピースキーパー/ミニッツマン発射コンポーネント テスト セットなどの特定の HP テスト システム、HP 8580/8542 マイクロ波 ANA/ASA (自動ネットワーク アナライザー / 自動スペクトル アナライザー) は TODS 上で動作しました。 TDRSSマイクロ波トランスポンダー テスト セットは TODSを使用し、非常に大規模なシステムでした。

TODS に似た MTOS (磁気テープ オペレーティング システム) もありました。

子孫と変種

オプションのモデル 9866 サーマル プリンターを搭載した HP モデル 9830A デスクトップ コンピューター。

HP 9810、9820、9830デスクトップコンピュータは、2116 CPUの低速でシリアル化されたTTLバージョンを使用していますが、最終的にはオペレーティングシステムやアプリケーションソフトウェアは使用されず、代わりに電源を入れると動作するBASICなどのユーザーフレンドリなROMベースのインタープリタと、ディスクや標準端末ではなく統合キーボードとディスプレイに依存していました。 1975年に、HPは、 HPのNMOS -IIプロセスを使用して、世界初の16ビットマイクロプロセッサの1つであるBPC（バイナリ処理チップ）を発表しました。 [ 68 ] [ 69 ] BPCは通常、拡張された数学命令とI/O命令を追加するEMCおよびIOCチップとともにセラミックハイブリッドモジュールにパッケージ化されていました。このハイブリッドは、新しい9825デスクトップコンピュータの心臓部として開発されました。[ 70 ]その後の9845ワークステーションでは、MMUチップが追加されました。これらは、パーソナルコンピュータとテクニカルワークステーション の先駆けでした。

オリジナルの2116アーキテクチャとBPCマイクロプロセッサの主な違いは、I/O構造の全面的な再設計、多重間接アドレス指定の廃止、そしてサブルーチン呼び出しとリターンのためのスタックレジスタの提供です。多重間接指定の廃止により、間接アドレスを含むメモリワードに1ビット追加され、最大メモリ容量が16ビットワード32Kから64Kに増加しました。BPCではまた、「現在のページ」を2のべき乗に整列されたページではなく、現在の命令の位置を基準とした相対位置で指定できる入力が追加されました。

BPC は、1980 年代後半に製造が中止されるまで、HP のコンピューター、周辺機器、テスト機器の幅広い範囲で使用されていました。

ポーランドは1973 年から HP 2114B のクローンを製造していました。ポーランドのクローンは、MKJ-28 (プロトタイプ、1973 年)、SMC-3 (パイロット生産、17 台、1975 ～ 1977 年)、およびPRS-4 (150 台を超える量産、1978 ～ 1987 年) と呼ばれていました。

チェコスロバキアは、HP 1000互換のクローンを独自に製造し、ADT4000（4300、4500、4700、4900）と名付けました。ベンダーはAritma Prague（開発担当）、ZPA Čakovice、ZPA Trutnovで、1973年から1990年の間に1,000台以上を納入しました。これらのコンピュータは、高い信頼性とリアルタイム性により、原子力発電所を含む発電所、その他の産業、軍事、大学などで使用されました。オペレーティングシステムは、DOS/ADT（複数のバージョン）とUnixでした。最も古いハイブリッドADT7000（1974年）は、デジタルADT4000とアナログADT3000の部分で構成されていましたが、顧客にとって興味深かったのはデジタル部分だけでした。ADT4316（1976年）は16Kワードのフェライトコアメモリを搭載し、ADT4500（1978年）は最大4Mワードの半導体RAMを搭載していました。 ADT 4900はシングルボードコンピュータとして設計されたが、大量生産は開始されなかった。チェコスロバキア人民軍は、タトラ148トラックに搭載されたコンテナに組み込まれたADTベースのMOMI 1およびMOMI 2モバイルミニコンピュータを使用していた。

注記

  1. ^コンピューターにおける最初の例であると主張されている。 [ 23 ]
  2. ^『スタートレック』のオリジナル版は同年にSDSシグマ7メインフレーム向けに執筆されましたが、彼がそのマシンにアクセスできなくなったためソースコードは失われました。HP 2000でゼロから書き直され、これが現在も公開されている最古のバージョンとなっています。
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参考文献

引用

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参考文献

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