データゼネラルNova | 1969 ~ 1981
Data General Nova
データゼネラルNovaは、1960年代後半にデータジェネラル社が発売した16ビットミニコンピュータシリーズで、1970年代に非常に人気を博しました。ノバシリーズは数万台が販売され、さまざまな科学実験室で広く使用されました。
最初のモデル「ノバ」は1969年に発売され、単一の3Uラックマウントケースにパッケージされていました。このモデルは、単純な作業を処理できる程度のコンピューティングパワーを持ち、多くの科学実験室でその性能が認められました。その後、1970年には「スーパーノバ」が発売され、ノバより約4倍の速度を誇り、数年間最速のミニコンピュータとして君臨しました。
集積回路（マイクロチップ）設計の急速な進展の時期に発売されたノバは、次の5年間で数回のアップグレードを経ました。その結果、800、1200モデル、ノバ2、ノバ3、そして最終的にノバ4が順次登場しました。1977年には、マイクロノバという単一チップ実装モデルも発売されましたが、新しいマイクロプロセッサ設計に市場が移行する中で、広く使用されることはありませんでした。また、同年、フェアチャイルドセミコンダクターはノバのマイクロプロセッサバージョンであるフェアチャイルド9440を発売しましたが、こちらも市場で大きな人気を得ることはありませんでした。
ノバラインは最終的にデータジェネラルのイクリプスシリーズに置き換えられ、イクリプスはほとんどの特徴を維持しながらも、仮想メモリサポートや現代のオペレーティングシステムで要求される他の機能を追加しました。1980年代に入ると、イクリプスMVシリーズが32ビットのアップグレード版として登場しました。
エドソン・デ・カストロはデジタル機器社（DEC）の革新的なPDP-8の製品マネージャーであり、このコンピュータは12ビットで構成されており、「最初の真のミニコンピュータ」として広く知られています。また、彼は初期の集積回路を使用して個別のトランジスタの代わりに設計されたアップグレード版PDP-8/Iの設計を主導しました。
PDP-8/Iの開発過程で、デ・カストロは回路基板製造業者を訪れ、彼らが組み立てることができる回路基板の複雑さが急速に進展していることを知りました。彼はPDP-8/Iが大型基板で完全自動化された組み立てを通じて生産されることができると結論付けましたが、これはわずか1年前には不可能なことでした。しかし、DEC内では以前の機械が使用していた小型基板に慣れており、多くの部品が1つの基板に搭載される場合、問題を追跡するのが難しいのではないかという懸念がありました。最終的にPDP-8/Iは新しい「フリップチップ」パッケージングを使用して基板密度をわずかに改善しながら、小型基板を引き続き使用することに決定されました。
PDP-8が開発されていた時期、ASCIIの導入と1967年の主要なアップデートは、8ビット単位で動作する新世代の設計を導きました。これにより、DECは従来使用していた12ビットおよび18ビットラインアップの代わりに16ビット単位で動作する中級設計に移行することになりました。デ・カストロは、15インチの正方形基板に16ビットミニコンピュータCPUを実装することが可能であると確信していました。
1967年、デ・カストロは「PDP-X」という新しい設計作業を開始しました。この設計は、8ビット、16ビット、32ビットプラットフォームを構築できる単一の設計を含むなど、いくつかの進歩的な機能を備えていました。このプロジェクトは、いくつかの詳細なアーキテクチャ文書に発展しましたが、最終的にDECの創設者ケン・オルソンは、PDP-8の12ビットおよびPDP-9の18ビットシステムに比べてPDP-Xが十分な利点を提供しないと反対しました。その結果、PDP-Xは1968年の春にキャンセルされました。
PDP-Xのキャンセルは、デ・カストロがDECを去り、自分のシステムを作る決心をするきっかけとなりました。彼は一人ではありませんでした。1967年末、同じ考えを持つエンジニアたちが集まり、新しい機械を設計しようとしました。このグループには部門長のパット・グリーン、ハードウェアエンジニアのリチャード・ソジ、ソフトウェアエンジニアのヘンリー・ブルクハルト3世が含まれていました。PDP-Xとは異なり、この新しい作業は迅速に市場に投入できる単一の機械に集中しました。デ・カストロはPDP-Xの概念が小さなスタートアップ企業にはあまりにも野心的だと感じたからです。
DECの他の人々と話し合う中で、初期の概念はコストを削減できる8ビット機械につながりました。このグループはフェアチャイルドセミコンダクターの販売員であるハーバート・リッチマンと連絡を取り始め、彼はDECとの人脈を通じてグループと知り合いました。当時、フェアチャイルドはテキサスインスツルメンツやシグネティクスと競争しながらTTL市場で急成長しており、より複雑な設計を可能にする新しいファブを導入していました。フェアチャイルドの最新9300シリーズは、チップあたり最大96のゲートを許可し、これを利用して2進カウンターやシフトレジスタなどの4ビットチップを実装しました。
これらのICを使用することで、CPUの核心的な数学的構成要素である算術論理装置（ALU）を実装するために必要なICの総数が減少し、8ビット設計から16ビットに拡張できました。これを実現するために、CPUは15x15インチ（38cm x 38cm）の単一印刷回路基板から2つの基板に拡張されましたが、この設計はそれでも8/Iよりも安価で、より強力でASCIIベースのシステムを提供できました。3つ目の基板は入出力回路を担当し、一般的に4KBのランダムアクセスメモリを含む別の基板が追加されました。全体の4枚のカードシステムは、1つのラックマウントシャーシに収まりました。
基板は最小限の手作業配線で相互接続できるように設計されており、これによりすべての基板が自動化された方法で組み立てられることが可能になりました。この方法は、8/Iと比較してコストを大幅に削減し、8/Iは小型基板が多く、その間を配線する必要があり、配線作業にはワイヤラップが使用されていました。ノバの大きな基板構成は信頼性が向上し、特に産業用や実験室環境で人気が高まりました。
新しい設計は単純なロードストアアーキテクチャを使用しており、これは1980年代のRISC設計で再登場する構造でした。フリップフロップの複雑さが急速に減少し、チップで実装できるようになったため、ロードストア設計のアドレッシングモードが不足していると感じるかもしれませんが、その代わりに類似の低コストシステムで見られる単一レジスタの代わりに4つの汎用レジスタを追加することでこれを補いました。
1967年末、ハーバート・リッチマンはグループにニューヨークに拠点を置く弁護士フレッド・アドラーを紹介しました。アドラーは初期資本のためのさまざまな資金源を模索し始めました。1968年までにアドラーはボストン地域のベンチャーキャピタルファンドコンソーシアムと主要な資金調達契約を結び、これらは40万ドルの初期投資を提供し、生産拡大のためにさらに40万ドルを提供することに合意しました。デ・カストロ、ブルクハルト、ソジの3人はDECを去り、1968年4月15日にデータジェネラル（DG）を設立しました。グリーンはこの事業があまりにも危険だと考え、参加しませんでしたが、リッチマンは製品が発売された後に遅れて参加しました。
最初のシステムに対する作業は約9か月かかり、最初の販売活動はその年の11月に始まりました。幸運なことに、その年の秋にコンピュータ会議が12月に延期され、彼らは動作可能なシステムをサンフランシスコに持ち込み、スペースウォー！のバージョンをデモンストレーションすることができました。DGは1969年にノバを公式に発売し、基本価格は3,995ドル（2023年基準で33,193ドル）と広告され、「世界最高の小型コンピュータ」というフレーズでマーケティングされました。基本モデルはすぐに使用できるほど有用ではなく、8kW（16kB）のRAMを追加すると価格は通常7,995ドルに上がりました。それに対して8/Iモデルは4kW（6kB）で12,800ドルでした。
最初の販売はテキサスの大学に行われ、チームは手作業で最初の例を製作し、2月に配送されました。しかし、その時航空会社のストライキがあったため、機械は到着しませんでした。彼らは2番目の例を送り、ストライキが終わった後に時間通りに到着しました。元の機械も最終的に5月に納品されました。
システムは発売初期から成功を収め、6か月で100台、15か月で500台が販売されました。新しいバージョンが発売されるにつれて販売は加速し、1975年には会社の年商が1億ドルに達しました。
ケン・オルソンは公然とDGが失敗すると予測しましたが、ノバの発売後、その予測は間違いであることが明らかになりました。その時点で、他のいくつかの会社も16ビット設計を発売する計画を立てていました。オルソンは、これらの16ビット設計がDECの18ビットラインだけでなく、12ビットラインにも脅威になると考え、新しい16ビット設計を開始しました。この設計は1970年にPDP-11として登場し、はるかに複雑な設計でノバとは異なる差別化を図りました。この2つの設計は市場で激しく競争しました。
PDP-11に関する噂はノバが出荷され始めた直後にDGに伝えられ、1970年春、DGは新しい設計者ラリー・セリグマンを雇い、より良い機械を作るための作業を開始しました。ノバ設計以降、2つの主要な変更がありました。最初はシグネティクスが8260という4ビットICを導入したことです。このICは加算、XNOR、AND演算を組み合わせて基本論理を実装するために必要なチップ数を約3倍削減しました。2つ目はインテルが半導体ベースのメモリを積極的に宣伝し、1つのチップに1024ビットを搭載し、コアメモリよりもはるかに高い速度で動作すると発表したことです。
セリグマンの新しい設計は、これら2つの改善点をすべて活用しました。新しいICはALUを同じ2枚のカードで16ビット幅に拡張できるようにし、数学的および論理的演算を1サイクル内で処理できるようにしました。その結果、新しい設計は元のノバよりも4倍速く動作できるようになりました。また、新しい小型コアメモリが使用され、サイクル時間が1,200nsから800nsに改善され、性能が1/3向上しました。性能はコアを読み取り専用メモリに置き換えることでさらに向上し、コアの読み書きサイクルがないため、300nsでアクセスできるようになり、性能が劇的に向上しました。
その結果生まれたスーパーノバは1970年に発売されました。初期モデルは依然としてコアを使用していましたが、全体の設計はより高速な半導体メモリが使用されるという前提で開発されました。その後、同年にスーパーノバSCが発売され、これは半導体（SC）メモリを採用したバージョンでした。このはるかに高性能なメモリにより、CPUはメモリと同期して300nsのサイクルタイム（3.3MHz）で速度をさらに向上させることができました。これは数年間、最速のミニコンピュータとしての地位を確立しました。しかし、初期には新しいメモリが非常に高価で、多くの熱を発生させたため、広く使用されることはありませんでした。
1968年、フェアチャイルドは自社のマイクロマトリックスゲートアレイ技術を通じて4711という単一チップ4ビットALUをプロトタイプとして製作しました。このデザインは大量生産を念頭に置いておらず、生産コストが非常に高かったです。しかし、1969年にシグネティクスが8260を発表したことで状況が変わりました。1970年、テキサスインスツルメンツとフェアチャイルドはそれぞれ74181と9341という4ビットALUを発売し、これらは8260よりもすべての一般的な論理機能を提供し、チップ数を大幅に削減しました。
これにより、データジェネラルは高度に集積されたICを使用して新しいCPU設計を検討し始めました。少なくとも、これによりCPUを1枚のカードに縮小できるという考えが浮かびました。新しい概念は、1つのシャーシで基本ノバとスーパーノバの両方をホストできるようにし、顧客が安価なシステムを購入した後、CPU回路基板だけを交換していつでもアップグレードできるようにすることでした。
セリグマンがスーパーノバ設計を進めている間、会社はロン・グルーナーという人物から「貴社の製品について読みました。貴社の広告も見ました。私は貴社で働きます。そして1週間後に貴社のオフィスに行き、この問題について話し合います。」という内容の手紙を受け取りました。グルーナーはすぐに雇われ、低コスト機械の開発を任され、セリグマンは高性能バージョンの設計を担当しました。
グルーナーの低コストモデルは1970年にノバ1200として発売されました。1200は元のノバの1,200nsコアメモリをそのまま使用したモデルで、事実上ノバを再構成した形でした。セリグマンは4-ALUスーパーノバを1971年にノバ800として発売しました。しかし、性能が高いモデルが低い番号を持つことで、やや混乱した命名方式が登場しました。これらの2つのモデルは、それぞれ7つのスロットを提供する1200、4つのスロットを提供する1210、14のスロットを提供する1220など、さまざまなケースオプションを持っていました。
その時点でPDP-11がついに出荷され始めました。PDP-11はノバの単純な命令セットアーキテクチャとは異なり、はるかに豊富な命令セットアーキテクチャを提供しました。IC設計の継続的な進展と価格対性能比の向上により、元の単純化された命令セットは徐々に価値が減少していました。これにより、セリグマンはノバと互換性がありながらも、より豊かな環境を提供できる新しい機械設計を任されました。この設計はデータジェネラルイクリプスシリーズとして発売され、科学的作業やデータ処理作業のための命令セットを追加できる機能を提供しました。イクリプスはPDP-11と競争し、成功を収めました。
その頃、DECでは新しい32ビット機械に関する噂が広まり始めました。DGはこれに対抗する類似の製品を発売する必要があると決心し、グルーナーがこれを担当しました。このプロジェクトはファウンテンヘッドプロジェクトという名前が付けられ、プロジェクトの範囲が広大だったため、すべての作業を外部で行うことにしました。グルーナーはノースカロライナ州のリサーチトライアングルパークを選び、設計は非常に複雑になりましたが、最終的には数年後にキャンセルされました。
これらすべての努力が進行する中で、ノバラインでは引き続き着実に作業が行われました。
1973年、データジェネラルはノバ840を発売しました。このモデルは以前のモデルに比べて重要なアップグレードが行われた機械でした。ページメモリシステムが導入され、最大17ビットのアドレッシングが可能になり、これにより128 kwordのメモリをサポートできるようになりました。しかし、この程度のメモリを設置するにはかなりのスペースが必要でした。その結果、840は14スロットケースで出荷され、これは以前のモデルに比べてはるかに大きなサイズでした。このモデルはメモリ管理と拡張性の面で大きな進展を遂げました。
ノバ2（1973年）
1973年に発売されたノバ2は、ノバシリーズのもう一つの進化を示しています。集積度が高まることでCPUは小型化され、以前のモデルの複雑性は大幅に単純化されました。ノバ2はすべての構成要素を単一のボードに統合でき、以前のモデルのように複数のボードを使用する必要がありませんでした。ブートコードはROMに保存されており、「プログラムロード」スイッチを有効にすると、そのコードがコアメモリにロードされました。ノバ2はさまざまなスロット数オプションがあり、2/4、2/7、2/10スリットモデルが存在しました。
ノバ3（1975年）
1975年に発売されたノバ3は、さらに重要な改善を示しました。このモデルは2つの追加レジスタを搭載し、内蔵スタックへのアクセスを管理できるようになりました。また、TTL部品を使用してプロセッサを再設計し、これによりシステム性能が大幅に向上しました。ノバ3はノバ3/4（4スロット）およびノバ3/12（12スロット）バージョンで提供されました。
ノバ4（1978年）
最初にデータジェネラルはノバ3を最後のモデルとして計画していましたが、強い需要により1978年にノバ4が発売されました。ノバ4はAMD Am2901ビットスライスALUを基に設計され、最初からノバ4とイクリプスS/140の2つの用途で使用できるように作られました。このモデルはデュアル機能を提供し、はるかに高い柔軟性を提供しました。浮動小数点補助プロセッサがオプションで提供され、メモリマッピングにより128 kwordのメモリまで拡張可能でした。
ノバ4はノバ4/C（メモリ統合モデル）、ノバ4/S（メモリ分離型モデル）、ノバ4/X（メモリ管理ユニット（MMU）有効モデル）に分かれました。4/Xモデルは128 kwordのメモリをサポートし、4/SモデルはMMUが有効化されていませんが、最大11の命令を事前に取得する機能を提供するプリフェッチャーを搭載しており、性能を向上させました。
マイクロノバ（1977-1979年）
データジェネラルは、ノバプロセッサの単一チップ実装シリーズであるマイクロノバも製作しました。このシリーズの最初のチップであるmN601は1977年に発売され、40ピンデュアルインラインパッケージ（DIP）チップに合わせて設計されました。この設計により、メモリの読み取り/書き込みに2サイクルが必要となり、結果的に元のノバよりも速度が半分になりました。mN601は他の製造業者向けのCPUとしても、完全なシステムとしても販売され、4KB RAMを搭載したシステムが含まれていました。
1979年、mN602が発売され、このバージョンは全体のチップセットを単一のVLSIチップに統合しました。これにより物理的なサイズがさらに小さくなりました。マイクロノバMP/100やマイクロノバMP/200などのシステムで使用され、これはノバの縮小版でした。
その後、マイクロノバはPCスタイルのケースにモニターと2つのフロッピーディスクを搭載してエンタープライズというシステムとして再パッケージされました。このシステムは1981年に発売され、RDOSオペレーティングシステムを実行しました。しかし、1981年に発売されたIBM PCの登場により、マイクロノバは市場で大きな注目を集めることなく消えていきました。
ノバシリーズはコンピュータの世界に大きな影響を与えました。そのアーキテクチャは、Xerox Alto（1973年）やApple I（1976年）などのいくつかの重要なシステムのデザインに影響を与えました。また、そのアーキテクチャはComputervision CGPシリーズの基礎となり、ノバの外観デザインはMITS Altair（1975年）マイクロコンピュータの前面パネルにインスピレーションを与えたと言われています。
データジェネラルはノバの成功を基にイクリプスシリーズを開発し、このシステムは拡張された命令セットと上位互換性を提供しました。後にはMVシリーズを通じて32ビットアーキテクチャに拡張され、DEC VAXシステムと競争しました。MVシリーズの開発はトレーシー・キダーの人気書籍『新しい機械の魂』で取り上げられました。
最終的にデータジェネラルは、インテルプロセッサを基にしたサーバーとストレージデバイスを提供する会社へと進化し、最終的にはEMCに買収されました。しかし、ノバの遺産は16ビットシステムを復元し保存する情熱的なコミュニティのおかげで今も生き続けています。彼らはノバの本質を保存し、記念し、その歴史的価値を今も思い出し続けています。
