PDP-8 (미니컴퓨터) | 1965

 PDP-8

 PDP-8은 디지털 장비 회사(DEC)에서 생산한 12비트 미니컴퓨터 계열이다. PDP-8은 최초로 상업적으로 성공한 미니컴퓨터로, 모델의 생애 동안 50,000대 이상이 판매되었다. 이 컴퓨터의 기본 설계는 혁신적인 LINC 컴퓨터를 따르지만, 더 작은 명령어 세트를 사용하며, 이는 PDP-5의 명령어 세트를 확장한 것이다. DEC의 비슷한 컴퓨터로는 PDP-8과 LINC 개념을 현대화한 PDP-12와 산업용 제어 시스템인 PDP-14가 있다.

PDP-8 모델 중 가장 초창기 모델인 'Straight-8'은 1965년 3월 22일에 처음 공개되었으며, 가격은 18,500달러였다. 이는 오늘날의 물가로 환산하면 약 178,900달러에 해당한다. 이 모델은 다이오드-트랜지스터 로직을 사용한 칩 카드로 구성되어 있으며, 크기는 작은 가정용 냉장고 정도였다. PDP-8은 20,000달러 이하의 가격으로 판매된 최초의 컴퓨터였으며, 당시에는 가장 많이 팔린 컴퓨터였다. 1966년에는 PDP-8/S 모델이 등장했는데, 이 모델은 데스크탑과 랙 장착형 모델로 출시되었으며, 1비트 직렬 산술 논리 유닛(ALU)을 사용하여 크기가 작고 가격이 저렴해졌다. 그러나 이 모델은 PDP-8보다 속도가 느렸다. 기본 PDP-8/S는 10,000달러 이하로 판매되었으며, 이는 최초로 10,000달러 이하의 가격을 기록한 컴퓨터였다.

후속 모델인 PDP-8/I, PDP-8/L, PDP-8/E, PDP-8/F, PDP-8/M, PDP-8/A 모델은 더 빠르고, 전체 병렬 방식으로 구현되었지만, 훨씬 저렴한 트랜지스터-트랜지스터 로직(TTL)으로 설계되었다. 이 시기의 PDP-8은 많은 이들이 사용하며 잘 알려져 있다. PDP-8/E 모델은 매우 인기가 있었고, 다양한 종류의 입출력 장치가 지원되어 긍정적인 평가를 받았다. 1979년에는 마지막 상업적 PDP-8 모델인 "CMOS-8"이 출시되었지만, 가격 경쟁력이 부족하여 실패했다. 이 모델은 Intersil의 6100 마이크로프로세서를 기반으로 하며, CMOS 기술 덕분에 낮은 전력 소비를 특징으로 했다. 이 모델은 일부 군사 시스템에서 임베디드 시스템으로 사용되기도 했다.

PDP-8은 저비용, 단순성, 확장성, 그리고 가성비 높은 설계로 유명하다. 이 컴퓨터의 역사적인 의미는, 저렴한 가격과 대량 생산으로 인해 많은 새로운 고객들이 컴퓨터를 사용할 수 있게 되었으며, 새로운 용도로 컴퓨터가 사용되기 시작했다는 점에서 매우 중요한 역할을 했다. PDP-8의 설계가 강조한 간단한 명령어 세트는 이후 RISC(축소 명령어 세트 컴퓨터) 아키텍처의 등장으로 이어졌으며, 이는 컴퓨터 설계에 중요한 영향을 미쳤다.

PDP-8은 12비트의 단어 크기와 산술 연산을 사용하며, 부호 없는 정수는 0에서 4095까지, 부호 있는 정수는 -2048에서 +2047까지 표현할 수 있었다. 그러나 소프트웨어적으로 여러 정밀도를 처리할 수 있었다. 예를 들어, 부동소수점 연산을 위한 해석기가 제공되어 36비트 부동소수점 표현을 사용할 수 있었다. 또한, PDP-8은 여러 비슷한 시대의 대형 컴퓨터들과 비교했을 때, 상대적으로 저렴한 가격으로 외부 장치와의 인터페이스가 가능했다.

메모리 주소 공간은 12비트로 구성되어 있으며, 기본적으로 4,096개의 12비트 단어를 저장할 수 있었다. 이는 현대 기준으로 6KiB에 해당한다. 추가적인 메모리 확장 장치를 통해 메모리 뱅크를 교체하는 방식으로 더 많은 메모리를 사용할 수 있었다. 메모리는 마그네틱 코어 메모리로, 사이클 시간이 1.5마이크로초(0.667MHz)였으며, 메모리 참조 명령어는 대개 0.333MIPS의 속도를 기록했다. 1974년 PDP-8/E의 포켓 참고 카드에는 기본 명령어 시간으로 1.2마이크로초, 메모리를 참조하는 명령어는 2.6마이크로초로 기록되었다.

PDP-8은 또한 통신 및 텍스트 처리에 적합하게 설계되었으며, 당시 널리 사용되던 6비트 문자 코드를 효율적으로 처리할 수 있었다. PDP-8의 12비트 단어는 두 개의 6비트 문자를 저장하는 데 유용했다. 초기 PDP-8의 주요 용도 중 하나는 6비트 텔레타이프 세팅 코드(TTS)를 사용하는 타이프세팅이었다.

PDP-8의 명령어는 3비트의 연산 코드(opcode)를 사용하며, 총 8개의 명령어만을 제공한다. 프로그래머는 많은 추가 명령어 약어를 사용할 수 있었으며, 어셈블러는 이를 OPR 또는 IOT 명령어로 변환했다. PDP-8은 세 개의 프로그래머 가시 레지스터만을 갖추고 있었으며, 이들은 12비트 누산기(AC), 프로그램 카운터(PC), 링크 레지스터(L)로 구성되었다. 추가적인 레지스터들은 프로그래머에게 보이지 않으며, 메모리 버퍼 레지스터와 메모리 주소 레지스터가 포함되어 있었다. 이들은 각기 다른 시점에 여러 용도로 사용되었다. 예를 들어, 메모리 버퍼 레지스터는 산술 연산의 피연산자, 명령어 레지스터의 일부, 그리고 데이터를 메모리에 다시 기록하는 용도로 사용되었다.

입출력 처리에서는 PDP-8이 하나의 인터럽트를 통해 모든 장치와 연결되며, I/O 버스를 사용해 I/O 명령어로 장치와 통신했다. 이때, 직렬 및 병렬 입출력 장치가 지원되었고, DMA(직접 메모리 접근) 채널을 통해 고속 장치와 연결되기도 했다. 주요 입출력 장치로는 프린터, 텔레타이프, 종이 테이프 판독기 및 구멍 테이프 카드 리더기 등이 있었다.

수학 연산은 기본적으로 소프트웨어에서 처리되었으며, 빠른 수학 연산을 위한 확장 산술 요소(EAE)가 옵션으로 제공되었다. EAE는 곱셈 및 나눗셈 명령어를 처리할 수 있는 추가 레지스터(MQ)를 제공했으며, 이는 원래 PDP-8 모델, 8/I, 8/E에서 옵션으로 제공되었고, Intersil 6100 마이크로프로세서에서는 필수적으로 탑재되었다.

PDP-8은 단순한 설계로 최적화되어 있었으며, 불필요한 기능들은 제외되었고, 가능한 경우 로직은 공유되어 비용을 절감했다. 명령어는 자동 증가, 자동 지우기, 간접 접근 등의 기능을 제공하여 소프트웨어의 속도를 높이고, 메모리 사용을 줄였으며, 값비싼 레지스터 대신 저렴한 메모리를 활용했다.

초기 PDP-8 모델은 당시 다른 상업용 컴퓨터들보다 저렴했지만, 프로토타입에 사용되는 방식의 비싼 생산 방법을 채택하여 생산 비용이 비쌌다. 수천 개의 매우 작은 표준화된 로직 모듈을 사용하고, 금으로 연결된 복잡한 와이어 랩(backplane) 기술을 사용했다.

후속 모델인 PDP-8/S는 로직 전압을 두 가지로 나누어 사용했으며, 8/S는 직렬 방식의 단일 비트 데이터 경로를 사용해 산술 연산을 처리했다. 이 모델의 CPU에는 약 519개의 논리 게이트가 있었고, 이를 통해 더 작은 케이스 크기와 저렴한 가격을 구현했다. PDP-8의 후속 모델인 PDP-8/E는 더 빠르고 능력 있는 컴퓨터였지만, 더욱 저렴한 가치를 제공하기 위해 재설계되었으며, OMNIBUS를 사용해 와이어 랩 방식의 백플레인 대신 확장성을 제공했다.

PDP-8 계열은 총 30만 대 이상이 판매된 것으로 추정되며, 다양한 모델들이 출시되었다.

PDP-8은 현대의 컴퓨터 아키텍처에 비해 명령어 세트가 훨씬 간단하기 때문에 쉽게 에뮬레이션할 수 있다. 열정적인 컴퓨터 애호가들은 단일 FPGA 장치를 사용하여 전체 PDP-8 시스템을 구현하기도 했다.

인터넷에는 여러 가지 PDP-8 소프트웨어 시뮬레이터가 존재하며, 오픈소스 하드웨어로 재구현된 PDP-8 모델들도 있다. 이들 중 가장 우수한 시뮬레이터는 DEC의 운영 체제와 진단 소프트웨어를 정확히 실행할 수 있다. 소프트웨어 시뮬레이터는 종종 후속 모델인 PDP-8과 모든 가능한 주변 장치들을 시뮬레이션한다. 그럼에도 불구하고, 이러한 시뮬레이션은 현대 개인용 컴퓨터의 용량에 비해 극히 적은 자원만을 사용한다.

PDP-8/S 가상 머신의 상용 버전 중 하나는 Kaypro 386(80386 기반 컴퓨터)에서 실행되었으며, 이는 데이비드 비처(David Beecher)가 C 언어와 어셈블리 언어로 작성했다. 이 가상 머신은 콜로라도주 플랫빌에 있는 Ft. St. Vrain 원자력 발전소의 85번 반응로에서 연료 취급 기계를 조작하는 실패한 PDP-8/S 컴퓨터를 대체하기 위해 개발되었다. 이 시스템은 로크웰 인터내셔널에서 검토되었으며, 연료를 반응로에서 제거하고 발전소를 해체하는 동안 2.5년 동안 무결점으로 작동했다. 이 가상 PDP-8/S에는 종이 테이프 로더와 전면 패널을 시뮬레이션한 기능도 포함되어 있었다.