데이터 제너럴 노바 시리즈 | 1969 ~ 1981
Data General Nova
데이터 제너럴 노바는 1960년대 말, 미국의 데이터 제너럴사가 출시한 16비트 미니컴퓨터 시리즈로, 1970년대에 매우 인기를 끌었던 제품이다. 노바 시리즈는 수만 대가 팔리며 큰 인기를 얻었고, 다양한 과학 실험실에서 널리 사용되었다.
첫 번째 모델인 "노바"는 1969년에 출시되었으며, 단일 3U 랙 마운트 케이스에 패키지되어 있었다. 이 모델은 단순한 작업을 처리할 수 있을 정도의 컴퓨팅 성능을 가지고 있었고, 많은 과학 실험실에서 그 성능을 인정받았다. 그 후, 1970년에는 "슈퍼노바"가 출시되었는데, 이는 노바보다 약 4배 빠른 속도를 자랑했으며, 몇 년 동안 가장 빠른 미니컴퓨터로 군림했다.
통합 회로(마이크로칩) 설계의 급격한 발전 시기에 출시된 노바는, 다음 5년 동안 몇 차례의 업그레이드를 거쳤다. 그 결과 800, 1200 모델과 노바 2, 노바 3, 그리고 최종적으로 노바 4가 차례로 등장했다. 1977년에는 마이크로노바라는 단일 칩 구현 모델도 출시되었지만, 새로운 마이크로프로세서 설계로 시장이 이동하면서 대중적으로 사용되지 않았다. 또한 같은 해에, 페어차일드 반도체는 노바의 마이크로프로세서 버전인 페어차일드 9440을 출시했지만, 역시 시장에서 큰 인기를 끌지 못했다.
노바 라인은 결국 데이터 제너럴의 이클립스 시리즈로 대체되었고, 이클립스는 대부분의 특징은 그대로 유지하면서도 가상 메모리 지원과 현대 운영체제에서 요구되는 다른 기능들을 추가하였다. 1980년대에 들어서면서 이클립스 MV 시리즈는 32비트 업그레이드 버전으로 등장했다.
에드슨 드 카스트로는 디지털 장비 회사(DEC)의 혁신적인 PDP-8의 제품 관리자였으며, 이 컴퓨터는 12비트로 구성되어 "첫 번째 진정한 미니컴퓨터"로 널리 알려져 있다. 또한, 그는 초기 집적 회로를 사용하여 개별 트랜지스터 대신 설계된 업그레이드된 PDP-8/I의 설계를 이끌었다.
PDP-8/I의 개발 과정에서 드 카스트로는 회로 기판 제조업체들을 방문하여 그들이 조립할 수 있는 회로 기판의 복잡도가 빠르게 발전하고 있다는 사실을 알게 되었다. 그는 PDP-8/I가 대형 기판에서 완전 자동화된 조립을 통해 생산될 수 있다는 결론을 내렸고, 이는 불과 1년 전에는 불가능한 일이었다. 그러나 DEC 내에서는 이전 기계들이 사용했던 작은 기판에 익숙해져 있었고, 많은 부품이 하나의 기판에 탑재될 경우 문제를 추적하는 데 어려움이 있을 것이라고 우려했다. 결국 PDP-8/I는 새로운 "플립칩" 패키징을 사용하여 기판 밀도를 약간 개선하면서 작은 기판을 계속 사용하기로 결정되었다.
PDP-8이 개발되던 시기, ASCII의 도입과 1967년의 주요 업데이트는 8비트 단위로 작동하는 새로운 세대의 설계를 이끌어냈다. 이는 DEC가 기존에 사용하던 12비트 및 18비트 라인업 대신 16비트 단위로 작업하는 중급 설계로 전환되도록 했다. 드 카스트로는 15인치 정사각형 기판 하나에 16비트 미니컴퓨터 CPU를 구현하는 것이 가능하다고 확신했다.
1967년, 드 카스트로는 "PDP-X"라는 새로운 설계 작업을 시작했다. 이 설계는 8비트, 16비트, 32비트 플랫폼을 구축할 수 있는 단일 설계를 포함하는 등 몇 가지 진보적인 기능을 갖추고 있었다. 이 프로젝트는 몇 가지 세부적인 아키텍처 문서로 발전했지만, 결국 DEC의 창립자인 켄 올슨은 PDP-8의 12비트와 PDP-9의 18비트 시스템에 비해 PDP-X가 충분한 장점을 제공하지 않는다며 이 프로젝트에 반대했다. 결과적으로 PDP-X는 1968년 봄에 취소되었다.
PDP-X의 취소는 드 카스트로가 DEC을 떠나 자신의 시스템을 만들기로 결심하게 만들었다. 그는 혼자가 아니었다. 1967년 말, 같은 생각을 가진 엔지니어들이 모여 새로운 기계를 설계하려 했다. 이 그룹에는 부서장인 패트 그린, 하드웨어 엔지니어 리처드 소지, 소프트웨어 엔지니어 헨리 부르크하르트 3세가 포함되었다. PDP-X와는 달리, 이 새로운 작업은 빠르게 시장에 출시할 수 있는 단일 기계에 집중했다. 드 카스트로는 PDP-X 개념이 작은 스타트업 회사에는 너무 야심차다고 느꼈기 때문이다.
DEC에서 다른 사람들과 이야기하면서, 초기 개념은 비용을 절감할 수 있는 8비트 기계로 이어졌다. 이 그룹은 페어차일드 반도체의 판매원인 허버트 리치먼과 연락을 시작했으며, 그는 DEC와의 인맥을 통해 그룹과 알게 되었다. 당시 페어차일드는 텍사스 인스트루먼트와 시그네틱스와 경쟁하며 TTL 시장에서 급성장하고 있었고, 더 복잡한 설계를 가능하게 하는 새로운 팹을 도입하고 있었다. 페어차일드의 최신 9300 시리즈는 칩당 최대 96개의 게이트를 허용했으며, 이를 이용해 이진 카운터와 시프트 레지스터와 같은 4비트 칩을 구현했다.
이 IC들을 사용하면 CPU의 핵심 수학적 구성 요소인 산술 논리 장치(ALU)를 구현하는 데 필요한 총 IC 수가 줄어들어, 8비트 설계에서 16비트로 확장할 수 있었다. 이를 위해 CPU는 15x15인치(38cm x 38cm) 크기의 단일 인쇄 회로 기판에서 두 개의 기판으로 확장되었지만, 이런 설계는 여전히 8/I보다 저렴하면서 더 강력하고 ASCII 기반의 시스템을 제공할 수 있었다. 세 번째 기판은 입출력 회로를 담당했고, 일반적으로 4KB의 임의 접근 메모리를 포함하는 또 다른 기판이 추가되었다. 전체 네 장의 카드 시스템은 하나의 랙 마운트 섀시 안에 들어갔다.
기판들은 최소한의 수작업 배선으로 서로 연결될 수 있도록 설계되었으며, 이는 모든 기판이 자동화된 방식으로 조립될 수 있게 했다. 이 방식은 8/I와 비교했을 때 비용을 크게 절감시켰고, 8/I는 작은 기판들이 많아 그 사이를 배선해야 했으며, 배선 작업에는 와이어 랩이 사용되었다. 더 큰 기판 구성을 사용한 노바는 신뢰성이 높아져 특히 산업용이나 실험실 환경에서 인기가 많았다.
새로운 설계는 단순한 로드-스토어 아키텍처를 사용했으며, 이는 1980년대의 RISC 설계에서 다시 등장할 구조였다. 플립플롭의 복잡성이 빠르게 감소하면서 이를 칩으로 구현했기 때문에, 로드-스토어 설계의 주소 지정 모드를 부족하게 느낄 수 있었지만, 대신 비슷한 저비용 시스템에서 찾을 수 있는 단일 레지스터 대신 네 개의 일반 목적 집합 레지스터를 추가하여 이를 보완했다.
1967년 말, 허버트 리치먼은 그룹에게 뉴욕에 기반을 둔 변호사 프레드 애들러를 소개했다. 애들러는 초기 자본을 위한 다양한 자금 출처를 모색하기 시작했다. 1968년까지 애들러는 보스턴 지역의 벤처 자본 펀드 컨소시엄과 주요 자금 조달 계약을 체결했으며, 이들은 40만 달러의 초기 투자를 제공하고, 생산 확대를 위해 추가로 40만 달러를 제공하기로 했다. 드 카스트로, 부르크하르트, 소지 세 명은 DEC을 떠나 1968년 4월 15일에 데이터 제너럴(DG)을 창립했다. 그린은 이 사업이 너무 위험하다고 생각하여 합류하지 않았고, 리치먼은 제품이 출시되고 나서야 뒤늦게 합류했다.
첫 번째 시스템에 대한 작업은 약 9개월이 걸렸고, 첫 번째 판매 활동은 그 해 11월에 시작되었다. 다행히도 그 해 가을 컴퓨터 학회가 12월로 연기되어, 그들은 작동 가능한 시스템을 샌프란시스코로 가져가 스페이스워! 버전을 시연할 수 있었다. DG는 1969년에 노바를 공식 출시했으며, 기본 가격은 3,995달러(2023년 기준 33,193달러)로 광고되었고, "세계 최고의 소형 컴퓨터"라는 문구로 마케팅되었다. 기본 모델은 바로 사용할 수 있을 정도로 유용하지 않았고, 8kW(16kB) RAM을 추가하면 가격은 보통 7,995달러로 올랐다. 이에 반해 8/I 모델은 4kW(6kB)로 가격이 12,800달러였다.
첫 판매는 텍사스의 한 대학에 이루어졌으며, 팀은 수작업으로 첫 번째 예제를 제작하여 2월에 배송되었다. 하지만 그 당시 항공사 파업이 있었기 때문에 기계는 도착하지 못했다. 그들은 두 번째 예제를 보냈고, 파업이 끝난 후 제때 도착했다. 원래 기계도 결국 5월에 전달되었다.
시스템은 출시 초기부터 성공적이었으며, 6개월 만에 100대, 15개월 만에 500대가 팔렸다. 새로운 버전이 출시되면서 판매는 가속화되었고, 1975년에는 회사 연매출이 1억 달러에 달했다.
켄 올슨은 공개적으로 DG가 실패할 것이라고 예측했지만, 노바의 출시 이후 그 예측은 틀린 것으로 드러났다. 그 시점에서 다른 여러 회사들도 16비트 설계를 출시할 계획을 세우고 있었다. 올슨은 이러한 16비트 설계가 DEC의 18비트 라인뿐만 아니라 12비트 라인에도 위협이 될 것이라고 생각하고 새로운 16비트 설계를 시작했다. 이 설계는 1970년에 PDP-11로 등장했으며, 훨씬 더 복잡한 설계로 노바와는 또 다른 차별점을 보였다. 이 두 설계는 시장에서 치열하게 경쟁했다.
PDP-11에 대한 소문은 노바가 출하되기 시작한 직후 DG에 전달되었고, 1970년 봄, DG는 새로운 설계자인 래리 셀리그먼을 채용하여 더 나은 기계를 만들기 위한 작업을 시작했다. 노바 설계 이후 두 가지 주요 변화가 있었다. 첫 번째는 시그네틱스가 8260이라는 4비트 IC를 도입한 것이다. 이 IC는 더하기, XNOR, AND 연산을 결합하여 기본 논리를 구현하는 데 필요한 칩 수를 약 3배 줄였다. 두 번째는 인텔이 반도체 기반 메모리를 적극적으로 홍보하며, 하나의 칩에 1024비트를 탑재하고 코어 메모리보다 훨씬 더 높은 속도로 작동한다고 발표한 것이다.
셀리그먼의 새로운 설계는 이 두 가지 개선점을 모두 활용했다. 새로운 IC들은 ALU를 같은 두 장의 카드에서 16비트 폭으로 확장할 수 있게 해, 수학 및 논리 연산을 한 사이클 안에 처리할 수 있게 했다. 이로 인해 새로운 설계는 원래의 노바보다 4배 빠르게 작동할 수 있었다. 또한, 새로운 더 작은 코어 메모리가 사용되어 사이클 시간이 1,200ns에서 800ns로 개선되어 성능이 1/3 향상되었다. 성능은 코어를 읽기 전용 메모리로 교체하면 더욱 향상되었으며, 코어의 읽기-쓰기 사이클이 없기 때문에 300ns로 접근할 수 있어 성능이 극적으로 향상되었다.
그 결과물인 슈퍼노바는 1970년에 출시되었다. 초기 모델은 여전히 코어를 사용했지만, 전체 설계는 더 빠른 반도체 메모리가 사용될 것이라는 전제 하에 개발되었다. 이후 같은 해 슈퍼노바 SC가 출시되었으며, 이는 반도체(SC) 메모리를 채택한 버전이었다. 훨씬 더 높은 성능의 메모리는 CPU가 메모리와 동기화되어 300ns 사이클 타임(3.3MHz)으로 속도를 더욱 높일 수 있게 했다. 이는 여러 해 동안 가장 빠른 미니컴퓨터로 자리매김했다. 하지만 초기에는 새로운 메모리가 매우 비쌌고, 열을 많이 발생시켜 널리 사용되지는 않았다.
1968년, 페어차일드는 자사의 마이크로매트릭스 게이트 배열 기술을 통해 4711이라는 단일 칩 4비트 ALU를 프로토타입으로 제작했다. 이 디자인은 대량 생산을 염두에 두지 않았고, 생산 비용이 매우 비쌌다. 그러나 1969년 시그네틱스가 8260을 발표하면서 상황이 달라졌다. 1970년, 텍사스 인스트루먼트와 페어차일드는 각각 74181과 9341이라는 4비트 ALU를 출시했고, 이들은 8260보다 모든 일반적인 논리 기능을 제공하며 칩 수를 크게 줄였다.
이로 인해 데이터 제너럴은 고도로 집적된 IC들을 사용해 새로운 CPU 설계를 고려하기 시작했다. 최소한, 이를 통해 CPU를 하나의 카드로 축소할 수 있다는 생각이 떠올랐다. 새로운 개념은 하나의 섀시로 기본 노바와 슈퍼노바를 모두 호스트할 수 있게 하여, 고객들이 저렴한 시스템을 구입한 후 CPU 회로 기판만 교체하여 언제든지 업그레이드할 수 있게 하는 것이었다.
셀리그먼이 슈퍼노바 설계를 진행하고 있을 때, 회사는 론 그루너라는 사람으로부터 "귀사의 제품에 대해 읽어봤습니다. 귀사의 광고도 봤습니다. 저는 귀사에서 일할 것입니다. 그리고 1주일 후에 귀사의 사무실로 가서 이 문제에 대해 이야기할 것입니다."라는 내용의 편지를 받았다. 그루너는 즉시 고용되어 저비용 기계의 개발을 맡았고, 셀리그먼은 고성능 버전을 설계하게 되었다.
그루너의 저비용 모델은 1970년, 노바 1200으로 출시되었다. 1200은 원래 노바의 1,200ns 코어 메모리를 그대로 사용한 모델로, 사실상 노바를 재구성한 형태였다. 셀리그먼은 4-ALU 슈퍼노바를 1971년에 노바 800으로 출시했다. 그러나 성능이 더 높은 모델이 더 낮은 번호를 가짐으로써, 다소 혼란스러운 명명 방식이 등장했다. 두 모델은 각각 7개의 슬롯을 제공하는 1200, 4개의 슬롯을 제공하는 1210, 14개의 슬롯을 제공하는 1220 등 다양한 케이스 옵션을 가지고 있었다.
그 시점에서 PDP-11이 드디어 출하되기 시작했다. PDP-11은 노바의 단순한 명령어 집합 아키텍처와는 달리 훨씬 더 풍부한 명령어 집합 아키텍처를 제공했다. IC 설계의 지속적인 발전과 가격-성능 비율의 향상으로 인해, 원래의 단순화된 명령어 집합은 점차 가치가 감소하고 있었다. 이에 셀리그먼은 노바와 호환되면서도 더 풍부한 환경을 제공할 수 있는 새로운 기계 설계를 맡았다. 이 설계는 데이터 제너럴 이클립스 시리즈로 출시되었고, 과학적 작업이나 데이터 처리 작업을 위한 명령어 집합을 추가할 수 있는 기능을 제공했다. 이클립스는 PDP-11과 경쟁하며 성공적인 결과를 거두었다.
그 무렵, DEC에서 새로운 32비트 기계에 대한 소문이 돌기 시작했다. DG는 이에 맞설 유사한 제품을 출시해야 한다고 결심했고, 그루너는 이를 맡게 되었다. 이 프로젝트는 Fountainhead 프로젝트라는 이름을 가지게 되었으며, 프로젝트의 범위가 방대했기 때문에 모든 작업을 외부에서 진행하기로 했다. 그루너는 노스캐롤라이나의 리서치 트라이앵글 파크를 선택했고, 설계는 매우 복잡해졌지만 결국 수년 후 취소되었다.
이 모든 노력들이 진행되는 동안, 노바 라인에서는 여전히 꾸준히 작업이 이루어졌다.
1973년, 데이터 제너럴(Data General)은 Nova 840을 출시하였다. 이 모델은 이전 모델들에 비해 중요한 업그레이드가 이루어진 기계였다. 페이지 메모리 시스템이 도입되어 최대 17비트 주소 지정이 가능해졌으며, 이를 통해 128 kword의 메모리를 지원할 수 있었다. 그러나 이 정도의 메모리를 설치하려면 상당한 공간이 필요했다. 결과적으로 840은 14슬롯 케이스로 출하되었으며, 이는 이전 모델들에 비해 훨씬 큰 크기였다. 이 모델은 메모리 관리와 확장성 면에서 큰 진전을 이룬 것이다.
Nova 2 (1973)
1973년에 출시된 Nova 2는 Nova 시리즈의 또 다른 진화를 나타냈다. 집적도가 높아지면서 CPU는 더 작아졌고, 이전 모델들의 복잡성은 상당히 단순화되었다. Nova 2는 모든 구성 요소를 단일 보드에 통합할 수 있었으며, 이전 모델처럼 여러 개의 보드를 사용할 필요가 없었다. 부팅 코드는 ROM에 저장되어 있었고, "프로그램 로드" 스위치를 활성화하면 해당 코드가 코어 메모리로 로드되었다. Nova 2는 다양한 슬롯 수 옵션이 있었으며, 2/4, 2/7, 2/10 슬릿 모델들이 존재했다.
Nova 3 (1975)
1975년에 출시된 Nova 3는 또 다른 중요한 개선을 나타냈다. 이 모델은 두 개의 추가 레지스터를 탑재하여 내장 스택에 대한 접근을 관리할 수 있게 되었다. 또한, TTL 부품을 사용하여 프로세서를 재설계하였고, 이를 통해 시스템 성능이 크게 향상되었다. Nova 3는 Nova 3/4 (4슬롯)과 Nova 3/12 (12슬롯) 버전으로 제공되었다.
Nova 4 (1978)
처음에 데이터 제너럴은 Nova 3를 마지막 모델로 계획했지만, 강력한 수요에 의해 Nova 4가 1978년에 출시되었다. Nova 4는 AMD Am2901 비트 슬라이스 ALU를 기반으로 설계되었으며, 처음부터 Nova 4와 Eclipse S/140의 두 가지 용도로 사용될 수 있도록 만들어졌다. 이 모델은 듀얼 기능을 제공하여 훨씬 더 높은 유연성을 제공하였다. 부동 소수점 보조 처리기가 옵션으로 제공되었으며, 메모리 맵핑을 통해 128 kword의 메모리까지 확장이 가능했다.
Nova 4는 Nova 4/C (메모리가 통합된 모델), Nova 4/S (메모리 분리형 모델), Nova 4/X (메모리 관리 유닛(MMU) 활성화 모델)으로 나뉘었다. 4/X 모델은 128 kword의 메모리를 지원했고, 4/S 모델은 MMU가 활성화되지 않았지만, 펄취기(prefetcher)를 탑재하여 최대 11개의 명령어를 미리 가져오는 기능을 제공해 성능을 향상시켰다.
microNOVA (1977-1979)
데이터 제너럴은 microNOVA라는 Nova 프로세서의 단일 칩 구현 시리즈도 제작했다. 이 시리즈의 첫 번째 칩인 mN601은 1977년에 출시되었으며, 40핀 듀얼 인라인 패키지(DIP) 칩에 맞게 설계되었다. 이 설계 덕분에 메모리 읽기/쓰기가 두 사이클을 필요로 했고, 결과적으로 원래 Nova보다 속도가 절반으로 줄어들었다. mN601은 다른 제조업체를 위한 CPU로도, 완전한 시스템으로도 판매되었으며, 4KB RAM이 장착된 시스템이 포함되었다.
1979년, mN602가 출시되었고, 이 버전은 전체 칩셋을 단일 VLSI 칩으로 통합했다. 이를 통해 물리적 크기가 더욱 작아졌다. microNOVA MP/100과 microNOVA MP/200과 같은 시스템에서 사용되었으며, 이는 Nova의 축소된 형태였다.
이후 microNOVA는 PC 스타일의 케이스에 모니터와 두 개의 플로피 디스크를 장착하여 Enterprise라는 시스템으로 재포장되었다. 이 시스템은 1981년에 출시되었고, RDOS 운영 체제를 실행했다. 하지만 1981년에 출시된 IBM PC의 등장으로, microNOVA는 시장에서 크게 주목받지 못하고 사라지게 되었다.
Nova 시리즈는 컴퓨터 세계에 큰 영향을 미쳤다. 그 아키텍처는 Xerox Alto (1973)와 Apple I (1976)와 같은 여러 중요한 시스템의 디자인에 영향을 주었다. 또한, 그 아키텍처는 Computervision CGP 시리즈의 기초가 되었으며, Nova의 외형 디자인은 MITS Altair (1975) 마이크로컴퓨터의 전면 패널에 영감을 주었다고 전해진다.
데이터 제너럴은 Nova의 성공을 바탕으로 Eclipse 시리즈를 개발했으며, 이 시스템은 확장된 명령어 세트와 상위 호환성을 제공하였다. 나중에는 MV 시리즈를 통해 32비트 아키텍처로 확장되어 DEC VAX 시스템과 경쟁했다. MV 시리즈의 개발은 Tracy Kidder의 인기 책 《The Soul of a New Machine》에서 다뤄졌다.
결국, 데이터 제너럴은 Intel 프로세서를 기반으로 한 서버와 저장 장치를 제공하는 회사로 진화했으며, 결국 EMC에 인수되었다. 그러나 Nova의 유산은 16비트 시스템을 복원하고 보존하는 열정적인 커뮤니티 덕분에 여전히 살아 있다. 이들은 Nova의 정수를 보존하고 기념하며, 그 역사적 가치를 계속해서 되새기고 있다.
