V-11
V-11코드명 "Scorpio"인 V-11은 디지털 장비 주식회사(DEC)가 개발하고 제조한 VAX 명령 집합 아키텍처(ISA)의 미니프로세서 칩셋 구현이다.
역사
V-11은 디지털의 첫 번째 VAX 마이크로프로세서 설계였지만 MicroVAX 78032에 이어 두 번째로 출하되었다.1984년 MicroVAX 78032와 함께 개최된 제39회 국제 솔리드 스테이트 회로 콘퍼런스에서 발표되었으며, 1986년 초 5MHz(200ns 사이클 타임), 1987년 6.25MHz(160ns 사이클 타임)로 운영되는 시스템에 도입되었다.V-11은 DEC의 소유였으며 VAX 8200, VAX 8250, VAX 8300 및 VAX 8350 미니콤퍼터 및 VAX 스테이션 8000 워크스테이션에서만 사용되었다.
5MHz에서 V-11은 VAX-11/780 슈퍼미니콤퍼터와 거의 동일한 성능을 발휘했다.6.25MHz에서는 VAX-11/780보다 약 1.2배 빠른 성능을 보였다.
V-11은 전갈자리 프로그램의 일부로서, DEC에 초대형 통합(VLSI) 집적회로(IC)를 개발하고 조립할 수 있는 능력을 제공하는 것을 목표로 했다.이 프로그램의 다른 측면은 새로운 컴퓨터 보조 설계(CAD) 제품군과 반도체 공정의 개발이었는데, 그 결과는 각각 CHAS와 ZMOS이다.ZMOS는 DEC에 의해 완전히 개발된 최초의 반도체 공정이었다.
설명
V-11은 멀티칩 설계로 주로 I/E 칩, M 칩, F 칩, 그리고 5개의 ROM/RAM 칩으로 구성되었다.Unlike the MicroVAX 78032, which implemented a subset of VAX ISA, the V-11 was a complete VAX implementation, supporting all of the 304 instructions and 17 data types (byte, word, longword, quadword, octaword, F-floating, D-floating, G-floating, H-floating, bit, variable-length bit field, character string, trailing numeric string, leading separate숫자 문자열, 패킹된 십진수 문자열, 절대 대기열 및 자동 대기열).
칩셋의 칩은 MIB, DAL, PAL, CAL의 4개의 버스로 연결되었다.MIB(마이크로 Instruction bus)는 제어 저장소에서 I/E 및 F 칩으로 마이크로 Instruments 제어 신호와 주소를 전송했다.MIB는 40비트 폭으로 전자레인지와 동일한 폭이며 패리티로 보호된다.DAL은 데이터 주소를 I/E, M 및 F 칩, 캐시, 백업 변환 버퍼 RAM 및 포트 인터페이스와 주고받는 32비트 패리티 보호 버스다.
ROM/RAM 칩
ROM/RAM 칩(DC327)은 패치 적용 가능한 제어 저장소의 1/5을 구현했다.여기에는 16,384 X 8 비트(16KB) 읽기 전용 메모리(ROM), 1,024 X 8 비트(1KB) 랜덤 액세스 메모리 RAM, 32 X 14 비트 컨텐츠 주소 지정 메모리(CAM)가 포함되어 있었다.ROM에는 제어 저장소가 들어 있었고, 제어 저장소 패치를 고정하는 데 사용되는 RAM이 있었다.ROM/RAM은 면적 98,040mm2(63.25mm2)에 대해 344mm, 285mm(8.74mm, 7.24mm)의 다이 위에 208,000개의 트랜지스터로 구성되었다.1W를 소산했다.
I/E 칩
I/E 칩(DC328)에는 명령 버퍼, 마이크로시퀀서, 실행 단위 및 미니 변환 버퍼(MTB)가 포함되어 있었다.명령 버퍼는 프리페치된 명령을 가진 2-엔트리 32비트 버퍼다.실행 가능한 여러 지침을 유지함으로써 성능을 향상시켰다.하드웨어는 명령 버퍼를 항상 가득 채우려고 시도했다.실행 단위는 VAX ISA에 의해 정의된 16개의 32비트 범용 레지스터, 산술 논리 단위(ALU) 및 시프터로 구성되었다.MTB는 TLB(translation lookaside buffer)이다.여기에는 5페이지 분량의 표 항목(PTE)과 지침용 1개, 데이터용 4개가 수록됐다.M 칩에 BTB(백업 변환 버퍼)가 잘못되었을 경우, M 칩의 백업 변환 버퍼(BTB)가 사용된다.I/E 칩은 면적 12만6732mm2(81.76mm2)에 대해 354mm, 358mm(8.99mm, 9.09mm)의 다이(die)에 6만 개의 트랜지스터로 구성됐다.5W를 소산했다.
M칩
M 칩(DC329)은 메모리 관리와 인터럽트 처리를 담당했다.여기에는 백업 변환 버퍼(BTB) 태그, 캐시 태그 및 내부 프로세서 레지스터가 포함되어 있었다.또한 M 칩은 VAX 아키텍처에 의해 정의된 I/O 기능을 포함하고 칩 세트의 클럭 신호를 생성했다.
백업 변환 버퍼는 본질적으로 MTB에서 오류를 처리하는 TLB(Translation Lookaside Buffer)였다.BTB에는 512페이지 테이블 항목(PTE)이 들어 있었는데, 이 중 256페이지가 시스템 공간 페이지, 256페이지가 프로세스 공간 페이지였다.M 칩에 위치한 4개의 PTE당 1개씩 128개의 BTB 태그가 있다.BTB는 외부 RAM으로 구현되었다.
내부 프로세서 레지스터는 26개로, 다중 사이클이 필요한 복잡한 명령을 실행할 때 마이크로코드가 임시 저장에 사용한다.
M 칩은 면적 112,54800만2(72.61mm2)에 대해 33900만 X 332만 X 8.43mm의 다이 위에 있는 54,000개의 트랜지스터로 구성되었다.3W가 소산되었다.
F칩
F 칩(DC330)에는 부동 소수점 단위(FPU)가 들어 있었다.대부분의 VAX 부동 소수점 지침과 VAX 아키텍처에 정의된 f_floating, d_floating 및 g_floatingdata 형식은 정수 분할 및 곱셈 명령을 실행하는 역할도 담당했다.F 칩은 MIB 버스를 통해 I/E 칩으로부터 opcode와 콘트롤 스토어로부터 마이크로 Instruments를 받았다.피연산자는 DAL 버스를 통해 메모리 또는 일반 목적 레지스터로부터 수신되었으며, 이는 결과를 기록하는 데도 사용된다.98,208백만2 (63.36 mm2) 면적에 대해 341,0000 m의 트랜지스터와 288 mill die (8.66 mm, 7.32 mm)로 구성되었다.2.5W를 소산했다.
F 칩은 PDP-11을 구현한 J-11 마이크로프로세서 칩 세트에 속하는 FPA의 파생 모델이었다.F 칩은 V-11을 위해 개발된 완전히 새로운 설계였지만, 마이크로VAX 78032의 개발이 시작되면서 더 빨리 완성될 수 있도록 V-11을 단순화하기 위한 노력의 일환으로 파생 모델에 유리하게 취소되었다.
캐시
V-11에는 외부 8KB 기본 캐시가 있다.캐시는 물리적으로 어드레싱되었고 64바이트 캐시 블록을 가지고 있다.
물리적인
V-11 칩 세트에는 디지털의 ZMOS 공정에서 제작된 9개의 다이(day)에 걸쳐 분산된 총 1,183,600개의 트랜지스터가 포함되었으며, 두 가지 수준의 상호연결성이 있는 3.0µm NMOS 공정이었다.
참조
- "KA820/KA825 프로세서 기술 매뉴얼, 제3판, 1987년 4월"EK-KA820-TM-003.디지털 장비 주식회사
추가 읽기
- W.N. 존슨; W.V. 헤릭; W.J. 그룬드만(1984년 10월)"VLSI VAX 칩 세트"IEEE 저널 솔리드 스테이트 회로 19 (5): 663–674.
- W. 존슨(1984년 2월)"VLSI 수퍼미니컴퍼터 CPU"ISSCC 다이제스트 of Technical Paper: 174–175.