Máy tính mini là gì?

53

Máy tính mini là gì?

Cách đây không lâu, chỉ 15-20 năm trước, một số lượng lớn chuyên gia trong lĩnh vực công nghệ máy tính tin rằng con đường phát triển chính của máy tính là tạo ra những siêu máy có dung lượng bộ nhớ khổng lồ và có khả năng thực hiện hàng trăm triệu, thậm chí hàng tỷ thao tác mỗi giây. Vào đầu những năm sáu mươi, nhiều người cho rằng sau một hoặc hai thập kỷ, tất cả nhu cầu điện toán của đất nước sẽ được đáp ứng bởi một số gã khổng lồ như vậy.

Sự thật hóa ra hoàn toàn sai sự thật. Tất nhiên, những cỗ máy cỡ lớn và cực lớn vẫn tiếp tục được tạo ra và vận hành thành công trong nhiều ngành công nghiệp. Nhưng cùng với chúng (và trong một số trường hợp, thay thế chúng), máy tính – máy tính mini – đã bắt đầu phát triển nhanh chóng trong những thập kỷ gần đây.

Không phải máy thu nhỏ, mà là tối thiểu Đánh giá theo tên, bạn có thể nghĩ rằng máy tính mini là những máy tính thu nhỏ, nhỏ. Tất nhiên, một mặt, hầu hết tất cả các máy tính mini hiện đại *) đều có kích thước rất khiêm tốn và chiếm một hoặc hai tủ nhỏ, và một số trong số chúng nằm gọn trong ngăn kéo bàn. Mặt khác, trong thời đại vi điện tử của chúng ta, ngay cả cái gọi là “máy tính phổ thông” cũng không có gabenty lớn hơn nhiều. Vậy thì có lẽ máy mini là hai máy tính có khả năng thấp? Rẻ là đúng, nhưng đối với khả năng nhỏ thì tùy thuộc vào vẻ ngoài của bạn: xét về dung lượng và tốc độ RAM, “mini” thực tế không hề thua kém những “đồng nghiệp” có công suất trung bình và về khả năng làm việc với các thiết bị bên ngoài thì chúng vượt trội hơn rất nhiều.

Vậy xe mini có gì đặc biệt, tại sao lại xếp vào hạng đặc biệt?

*) Không nên nhầm lẫn máy tính mini (máy tính mini) - một loại máy có khả năng sử dụng nhiều chương trình khác nhau - với máy tính vi mô - một thiết bị bỏ túi hoặc để bàn được thiết kế để tính toán số («Kvant», 1978, Số 4, trang 23).

54

Theo N.P. Brusentsov, tác giả cuốn sách “Máy tính mini” (M., “Nauka”, 1979), người viết nguệch ngoạc “MINI” trong tên gọi của loại máy tính này không đề cập đến máy tính mini mà là máy tính thu nhỏ. Các nhà phát triển của những máy này đã loại trừ khỏi kiến ​​trúc của chúng tất cả các phần tử nhằm mục đích thực hiện tính toán cho các mục đích và không cần thiết cho các hình thức sử dụng máy tính khác. Các yếu tố này trước hết bao gồm đơn vị số học, cho phép bạn thực hiện nhanh chóng và chính xác phép cộng, trừ, nhân và chia các số hữu tỷ. Độ dài lớn của từ máy trong các máy có công suất trung bình và cao (32, 36, 45 và thậm chí 48 chữ số kép) cũng liên quan đến việc cung cấp công suất cao để biểu diễn các số đó. Để biểu thị các loại dữ liệu khác, một từ dài như vậy hoàn toàn không cần thiết: ​​ví dụ: đối với bất kỳ ký tự tiêu chuẩn nào, một byte là đủ *) và các số nguyên được tìm thấy ở dạng steratic lớn bài toán được thực hiện trong hai byte. Hầu hết các máy mini chấp nhận các từ có kích thước hai byte (16 bit) và đôi khi còn ít hơn.

Việc giảm độ dài của các từ và loại bỏ các thiết bị số học đặc biệt giúp tạo ra các máy mini có thiết kế đơn giản, do đó rẻ hơn và đáng tin cậy hơn, trong khi vẫn duy trì tốc độ cao và đủ dung lượng bộ nhớ.

Nhưng họ nghĩ thế nào?

Chắc hẳn người đọc sẽ thắc mắc: phải chăng chiếc máy tính mini thực sự không thể thực hiện các phép tính chính xác với các số hữu tỷ? Và nếu họ có tay nghề cao thì làm sao họ có thể làm được điều đó nếu không có thiết bị số học? Làm thế nào để tổ chức lưu trữ số có độ chính xác cao trong từ máy ngắn?

Đáp số rất đơn giản: nếu trong một số bài toán bạn cần làm việc với một số như vậy, thì chúng được viết không phải bằng một từ mà bằng một số từ máy liên tiếp và các thao tác trên chúng được thực hiện bằng cách sử dụng hướng dẫn máy thủ tục. Tất nhiên, chúng tôi thực hiện các tính toán như vậy. Máy tính không xuất hiện thường xuyên (điều này đã được thảo luận ở một trong những bài viết đầu tiên trong phần của chúng tôi), vì vậy tốc độ “trung bình” của máy mini hầu như không giảm.

Hà mã trong hộp diêm

Việc giảm độ dài của một từ máy đặt ra một vấn đề cho việc phát triển máy tính mini mà thoạt nhìn có vẻ như không thể giải quyết được. Đây là một vấn đề về địa chỉ: làm thế nào để đảm bảo rằng một từ khóa của bộ nhớ có thể được xử lý nếu độ dài của lệnh chỉ là 2 byte? Ở các máy hạng trung có số lượng từ ít và độ dài mỗi từ lớn, vấn đề cũng không phát sinh.

Ví dụ, ở một trong những máy tính hiện đại phổ biến nhất vào những năm 60 - máy M-20 - chỉ có 4096 từ 45-bit. Với các tham số này, đối với địa chỉ*) của bất kỳ từ nào, hai bit là đủ (kiểm tra phần này!). Do đó, mỗi lệnh trên máy này chỉ định địa chỉ của ba từ, sáu bit được phân bổ để viết opcode, cho phép mã hóa 64 lệnh khác nhau và vẫn còn chỗ trống!

Trong các máy mini, nó không thể được cung cấp từ ba địa chỉ: không có đủ dung lượng ngay cả cho một địa chỉ. Thật vậy, nếu đáp số đối với mã thao tác chỉ có 4 bit (và đây chỉ là 16 lệnh khác nhau!), thì 12 bit vẫn còn cho địa chỉ, tức là địa chỉ của cùng 4096 từ sẽ bị xóa. Nhưng dung lượng bộ nhớ của các máy mini hiện đại lớn hơn 30 lần (xem bảng ở trang 55) và 16 lệnh là không đủ để làm việc. Nếu bạn viết một lệnh không phải bằng một mà bằng hai hoặc ba từ liên tiếp,

*) Chúng tôi xin nhắc bạn rằng một byte là 8 bit, tức là 8 chữ số kép.

*) Xem bài viết của Yu. Pervin trong số trước.

55

va, khi đó cô ấy sẽ thực hiện rất chậm và lời giải nhanh sẽ mơ rõ nét.

Các nhà phát triển máy tính tinh vi, nhằm vào lời giải vấn đề này, đang cố gắng đẩy hà mã vào hộp diêm: họ đang cố gắng “nhét” một địa chỉ từ khổng lồ của bộ nhớ 256 kilobyte vào một số bit còn lại sau khi đặt mã hoạt động. Chúng tôi sẽ chỉ ra một vài phương pháp:

1. Các lệnh không có địa chỉ được sử dụng để làm việc với các ô nhớ đặc biệt - các đăng ký, được xử lý rất nhanh. Xe CM-1 và CM-2 mỗi chiếc có hai đăng ký như vậy, CM-3 và CM-4 có bảy.

2. Có một số định dạng lệnh: với mã hoạt động ngắn và phần địa chỉ dài (tải đăng ký, chuyển quyền kiểm soát) và với mã dài nhưng có địa chỉ ngắn. Trong trường hợp sau, một địa chỉ tương đối thường được chỉ định, nghĩa là một số phải được thêm vào địa chỉ của lệnh hiện đang thực thi để có được địa chỉ của từ mong muốn.

3. Cần có địa chỉ gián tiếp: địa chỉ được yêu cầu được viết bằng một từ riêng biệt (khi đó nó có thể chiếm tất cả 16 bit) và địa chỉ của từ này được chỉ định trong lệnh (ví dụ: sử dụng địa chỉ tương đối).

Tuy nhiên, không có phương pháp nào trong số này cho phép một chương trình hoạt động với bộ nhớ vượt quá 64 K. Bộ nhớ lớn thường được sử dụng để hoạt động ở chế độ nhiều ổ: mỗi chương trình được phân bổ một phần bộ nhớ nhất định - một phân đoạn (không quá 64 K) và bên trong chương trình này, chỉ cần chỉ ra địa chỉ từ liên quan đến phần đầu của phân đoạn là đủ. Máy tính mini được sử dụng ở đâu? Câu trả lời cho câu hỏi này không đơn giản như vậy. Xin vui lòng liệt kê những ngành mà máy tính mini chưa được sử dụng sẽ dễ dàng hơn. Đây chỉ là một vài ví dụ sẽ giúp phần nào hình dung được sự đa dạng của các hình thức sử dụng các máy này:

• quản lý nhà máy điện hạt nhân, thủy điện;
• điều độ hệ thống năng lượng của đất nước;
• điều khiển lò cao;
• quản lý quy trình công nghệ trong lĩnh vực luyện kim màu, khai khoáng, xi măng, giấy và bột giấy, công nghiệp nhẹ;
• đặt chỗ và bán vé trên các hãng hàng không trong nước (hệ thống Sirena);
• quản lý giao thông xe buýt thành phố (ở Omsk, Almaty, Voronshilograd);
• quản lý tàu điện ngầm (ở Leningrad, Kharkov);
• quản lý đường ống dẫn dầu (ví dụ, đường ống dẫn dầu Druzhba);
• trong các trung tâm thông tin và tính toán của hệ thống điều khiển tự động “Olympida-80”.

Hướng dẫn kỹ thuật của chúng tôi

SM - Hệ thống máy tính mini của các nước xã hội chủ nghĩa

Chỉ số
Người mẫu
Đơn vị
SM-1
SM-2
SM-3
SM-4

Hiệu suất
Bộ nhớ có thể định địa chỉ trực tiếp
Độ dài từ
Dung lượng RAM tối thiểu
Dung lượng RAM tối đa
Vận tốc âm lượng với các thiết bị I/O

Nghìn ops/giây
K(=1024)
từ
chút
400
500
200
700
32
32
32
16
16
16
16
8
64
32
32,64
K byte
K byte
64
256
64
248
K từ/giây
250
700
800
800

Model CM-1, 2 điểm khác biệt so với model CM-3, 4. Có sự khác biệt về kiến ​​trúc của máy - trong hệ thống lệnh, trong phương pháp đánh địa chỉ, trong hệ thống lập trình, trong tổ chức và cấu trúc của hệ thống đầu vào-đầu ra. Điều này có nghĩa là các chương trình viết cho máy tính CM-1, 2 không phù hợp với máy tính CM-3, 4 và ngược lại, tức là các mẫu máy tính này không tương thích.