PDP-8 (ミニコンピュータ) | 1965

PDP-8

 PDP-8は、デジタル・イクイップメント・コーポレーション（DEC）によって製造された12ビットのミニコンピュータシリーズです。PDP-8は商業的に最も成功したミニコンピュータであり、その生涯を通じて50,000台以上が販売されました。PDP-8の基本設計は革新的なLINCコンピュータに基づいていますが、PDP-5の命令セットを拡張した、より簡素な命令セットを使用しています。DECの他のコンピュータには、PDP-8とLINCの概念を現代化したPDP-12や、産業用制御システム向けのPDP-14などがあります。

PDP-8の最初のモデルである「Straight-8」は、1965年3月22日に発表され、価格は18,500ドルでした。これは今日の物価で約178,900ドルに相当します。このモデルはダイオード-トランジスタ・ロジック（DTL）チップカードを使用しており、サイズは小さな家庭用冷蔵庫ほどでした。PDP-8は20,000ドル以下で販売された最初のコンピュータであり、その時代で最も売れたコンピュータとなりました。1966年にはPDP-8/Sモデルが登場し、デスクトップとラックマウント型のバージョンがあり、1ビットの直列算術論理ユニット（ALU）を使用してサイズが小さく、価格が安価になりましたが、PDP-8よりも遅くなりました。基本のPDP-8/Sは10,000ドル以下で販売され、10,000ドル以下で販売される最初のコンピュータとなりました。

その後のモデルであるPDP-8/I、PDP-8/L、PDP-8/E、PDP-8/F、PDP-8/M、PDP-8/Aは、より高速で完全な並列アーキテクチャを採用しましたが、はるかに安価なトランジスタ-トランジスタ・ロジック（TTL）で設計されました。これらのPDP-8モデルは広く使用され、よく知られています。特にPDP-8/Eは非常に人気があり、多くの種類のI/Oデバイスをサポートして高く評価されました。1979年には商業的なPDP-8の最後のモデルである「CMOS-8」が発売されましたが、価格競争力の不足から失敗に終わりました。このモデルはIntersilの6100マイクロプロセッサに基づいており、CMOS技術により低い消費電力が特徴でしたが、いくつかの軍事システムで埋め込まれたシステムとして使用されました。

PDP-8はその低価格、シンプルさ、拡張性、コストパフォーマンスの高い設計で知られています。その歴史的な意義は、安価な価格と大量生産により、多くの新しい顧客がコンピュータを利用できるようになり、新しい用途が開かれた点にあります。PDP-8のシンプルな命令セットは、その後RISC（縮小命令セットコンピュータ）アーキテクチャの登場を促し、コンピュータ設計に重要な影響を与えました。

PDP-8は12ビットの単語サイズと算術演算を使用しており、符号なし整数は0から4095まで、符号付き整数は-2048から+2047まで表現できます。ただし、ソフトウェアでさまざまな精度を処理できました。例えば、浮動小数点演算のインタープリタが提供され、36ビット浮動小数点表現を使用することができました。他の同時代の大型コンピュータと比較して、PDP-8は外部デバイスとのインターフェースが非常に安価に可能でした。

PDP-8のメモリアドレス空間は12ビットで構成されており、基本的に4,096個の12ビット単語を格納できました。これは現代の基準で約6KiBに相当します。追加のメモリ拡張装置を使用してメモリバンクを交換する方式で、さらに多くのメモリを使用することができました。メモリは磁気コアメモリを使用しており、サイクル時間は1.5マイクロ秒（0.667MHz）でした。メモリ参照命令は通常、0.333MIPSの速度で実行されました。1974年のPDP-8/Eのポケットリファレンスカードには、基本命令時間が1.2マイクロ秒、メモリを参照する命令が2.6マイクロ秒として記載されています。

PDP-8は通信およびテキスト処理に適しており、その時代で広く使用されていた6ビット文字コードを効率的に処理することができました。PDP-8の12ビット単語は、2つの6ビット文字を格納するのに有用でした。初期のPDP-8の主な用途の一つは、6ビットテレタイプ設定コード（TTS）を使用した組版処理でした。

PDP-8の命令は3ビットの操作コード（opcode）を使用しており、全体で8つの命令のみを提供しています。プログラマは多くの追加命令の省略形を使用でき、アセンブラはこれらをOPRまたはIOT命令に変換しました。PDP-8には3つの可視レジスタしかなく、それらは12ビットの累算器（AC）、プログラムカウンタ（PC）、リンクレジスタ（L）で構成されていました。追加のレジスタはプログラマからは見えなく、メモリバッファレジスタやメモリアドレスレジスタが含まれていました。これらは、さまざまなタイミングで異なる用途に使用されていました。例えば、メモリバッファレジスタは算術演算のオペランド、命令レジスタの一部、またはデータを書き戻すために使用されていました。

I/O処理では、PDP-8は1つのインタラプトですべてのデバイスと接続され、I/Oバスを介してI/O命令でデバイスと通信しました。この時、直列および並列I/Oデバイスがサポートされ、DMA（ダイレクトメモリアクセス）チャネルを介して高速デバイスと接続されました。主要なI/Oデバイスにはプリンター、テレタイプ、紙テープリーダー、パンチカードリーダーなどがありました。

数学演算は基本的にソフトウェアで処理されましたが、オプションで拡張算術素子（EAE）が提供されました。EAEは乗算および除算命令を処理するための追加レジスタ（MQ）を提供し、これは元々PDP-8モデル、8/I、8/Eでオプションとして提供され、Intersil 6100マイクロプロセッサでは必須でした。

PDP-8はシンプルな設計で最適化されており、不必要な機能は排除され、可能な限りロジックが共有されてコストが削減されました。命令は自動インクリメント、自動クリア、間接アドレス指定などの機能を提供し、ソフトウェアの速度を向上させ、メモリの使用を削減し、高価なレジスタの代わりに安価なメモリを活用しました。

初期のPDP-8モデルは、当時の他の商業用コンピュータよりも安価でしたが、プロトタイプに使用されるような高価な生産方法を採用していたため、製造コストは高かったです。数千個の非常に小さな標準化されたロジックモジュールを使用し、金で接続された複雑なワイヤラップ（バックプレーン）技術が使われていました。

後続のPDP-8/Sモデルは、ロジック電圧を2つのカテゴリに分け、8/Sは直列方式の単純なビットパスデータ構造を使用して計算を行いました。このモデルのCPUには約519のロジックゲートが含まれており、ケースのサイズを小さくし、コストを削減しました。PDP-8/Eはさらに進化し、OMNIBUSを使用したバックプレーン技術により、拡張性が向上しました。

PDP-8シリーズは、合計で約300,000台が販売されたと推定されています。数多くの異なるモデルがリリースされました。

現代のコンピュータアーキテクチャと比較すると、PDP-8の命令セットは非常にシンプルであり、エミュレートするのが容易です。熱心なファンの中には、単一のFPGAデバイスでPDP-8システムを再現した人もいます。

インターネット上にはPDP-8用のソフトウェアシミュレータがいくつかあり、PDP-8の一部のモデルはオープンソースのハードウェアとして再実装されています。最良のシミュレータは、DECのオペレーティングシステムや診断ソフトウェアを正確に実行でき、PDP-8/Sのような後期モデルもサポートしています。これらのシミュレータは、現代のパーソナルコンピュータよりも遥かに少ないリソースで動作します。

PDP-8/S仮想マシンの商業版は、David BeecherによってCとアセンブリ言語で開発され、Kaypro 386（80386ベースのコンピュータ）で動作しました。この仮想マシンは、コロラド州のFt. St. Vrain原子力発電所の炉#85で燃料を取り扱っていたPDP-8/Sコンピュータの故障を補うために作られました。Rockwell Internationalによるレビューを経て、このシステムは2.5年間無故障で稼働し、炉から燃料を取り出してプラントを解体する作業を行いました。