เอทีแอนด์ที ฮอบบิท
AT &T Hobbitเป็นไมโครโปรเซสเซอร์ที่พัฒนาโดยบริษัท AT&Tในช่วงต้นทศวรรษ 1990 โดยมีพื้นฐานมาจากสถาปัตยกรรม CRISP (C-language Reduced Instruction Set Processor) ของบริษัท ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับไปป์ไลน์ RISC แบบคลาสสิกและพัฒนาต่อยอดมาจากสถาปัตยกรรม C Machine ของBell Labsในช่วงปลายทศวรรษ 1980 ทั้งหมดได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการรันโค้ดที่คอมไพล์จากภาษาโปรแกรม Cการออกแบบนี้เน้นที่การถอดรหัสคำสั่งอย่างรวดเร็ว การเข้าถึงอาร์เรย์แบบมีดัชนี และการเรียกใช้ฟังก์ชัน
โครงการนี้ถูกยุติลงในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2537 [ 1 ]เนื่องจากภาพยนตร์เรื่อง The Hobbit ไม่สามารถทำยอดขายได้คุ้มค่าในเชิงพาณิชย์
ประวัติศาสตร์
โครงการ C Machine ที่ Bell Labs ได้ดำเนินการมาตั้งแต่ปี 1975 เพื่อพัฒนาสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ที่สามารถรันโปรแกรมภาษา C ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยมุ่งหวังที่จะออกแบบที่ให้ประสิทธิภาพการทำงานที่ดีขึ้นกว่าคอมพิวเตอร์ที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์หลายเท่าตัว ในขณะที่ยังคงความสามารถในการแข่งขันในด้านต้นทุน วิธีการออกแบบสถาปัตยกรรม C Machine เกี่ยวข้องกับแนวทางการพัฒนาแบบวนซ้ำโดยอาศัยการวัดคุณลักษณะของโปรแกรม C ซึ่งเกี่ยวข้องกับการกำหนดและการนำสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์เวอร์ชันใหม่ไปใช้ การพัฒนาคอมไพเลอร์เพื่อรองรับแต่ละเวอร์ชันใหม่ การคอมไพล์ "ซอฟต์แวร์ UNIX จำนวนมาก" และการวิเคราะห์ซอฟต์แวร์ที่คอมไพล์แล้ว ผลลัพธ์จากการวัดดังกล่าวจะนำไปสู่การปรับปรุงสถาปัตยกรรมในภายหลัง[ 2 ]
หลังจากที่สถาปัตยกรรม C Machine มีเสถียรภาพในปี 1981 สำหรับ การใช้งาน ECL ที่ยังไม่เสร็จสมบูรณ์ ทีมออกแบบสำหรับ CRISP ได้ถูกจัดตั้งขึ้นในเดือนเมษายน 1983 และ CRISP ได้ถูกผลิตขึ้นในรูปแบบซิลิคอนเป็นครั้งแรกในปี 1986 โปรเซสเซอร์ที่ผลิตขึ้นนั้นสามารถบรรลุเป้าหมายด้านประสิทธิภาพได้เป็นส่วนใหญ่ โดยทำงานที่ความเร็ว 16 MHz และให้คะแนนการทดสอบ Dhrystone สูงกว่า VAX-11/750 ถึง 13 เท่า โดยได้คะแนนประมาณ 7.7 VAX MIPSซึ่งสามารถแข่งขันได้กับMIPS R2000ที่ใช้ในระบบพัฒนา MIPS M/500 ( อุปกรณ์ 8 MHz ที่ให้ประสิทธิภาพประมาณ 7.4 VAX MIPS [ 3 ] ) แม้ว่าการทดสอบบางอย่างจะแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่แข็งแกร่งกว่าเล็กน้อยของโปรเซสเซอร์ CRISP เมื่อเทียบกับ R2000 ซึ่งต้องการชิปสนับสนุนจำนวนมากเมื่อนำไปใช้ในระบบคอมพิวเตอร์ CRISP เป็นโปรเซสเซอร์ที่ "สมบูรณ์" ที่รวมแคชบนชิปและมีความต้องการพื้นที่บนบอร์ดลดลง "อย่างมาก" [ 2 ]
ต่อมาได้มีการปรับทิศทางใหม่ไปสู่การใช้งานพลังงานต่ำและนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ ส่งผลให้เกิดเป็น Hobbit [ 4 ]เปิดตัวในปี 1992 ในรูปแบบของ 92010 และมุ่งเป้าไปที่ตลาดเครื่องสื่อสารส่วนบุคคล ทำงานที่ 3.3V ประสิทธิภาพที่รายงานคือสูงถึง 13.5 VAX MIPS ราคาเริ่มต้นเป็นจำนวน 10,000 หน่วยอยู่ที่ 35 ดอลลาร์ต่อหน่วย โดยชิปเซ็ตทั้งหมดมีราคาต่ำกว่า 100 ดอลลาร์[ 5 ]มีการผลิตชิปสนับสนุนหลายตัว: [ 6 ]
- หน่วยจัดการระบบ AT&T 92011
- ตัวควบคุม PCMCIA AT&T 92012
- ตัวควบคุมอุปกรณ์ต่อพ่วง AT&T 92013
- ตัวควบคุมจอแสดงผล AT&T 92014
ในปี 1993 AT&T ได้เปิดตัวโปรเซสเซอร์ตระกูล 92020 โดยแนะนำชิปเซ็ตสนับสนุนใหม่ที่มุ่งเป้าไปที่แอปพลิเคชันต่างๆ อุปกรณ์เหล่านี้สามารถทำงานได้ที่ 3.3V หรือ 5V ด้วยความถี่สัญญาณนาฬิกาที่สูงขึ้น โปรเซสเซอร์ 92020S มีขาที่เข้ากันได้กับ 92010 มี แคชคำสั่งขนาดใหญ่ขึ้น 6 KB (ตรงข้ามกับ แคช 3 KB ของ 92010 [ 7 ] ) และมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับ 16 VAX MIPS ด้วยการใช้พลังงานโดยทั่วไป 210 mW [ 8 ]โปรเซสเซอร์ 92020S มีจุดประสงค์เพื่อใช้ร่วมกับชิปเซ็ต 92010 ดั้งเดิมส่วนใหญ่ ยกเว้นตัวควบคุมอุปกรณ์ต่อพ่วง 92013 ในขณะเดียวกัน โปรเซสเซอร์ 92020M และ 92020MX มีจุดประสงค์เพื่อใช้กับชิปสนับสนุนใหม่ ซึ่งใช้บัสแอดเดรสและข้อมูลแบบมัลติเพล็กซ์เพื่อลดจำนวนพิน และให้ประสิทธิภาพในระดับที่ต่ำกว่า โดย 92020M ยังใช้ แคช 6 KB และมีประสิทธิภาพใกล้เคียงกับ 92010 รุ่นเดิม ชิปสนับสนุนที่ได้รับการอัปเดตมีดังนี้: [ 7 ]
- หน่วยจัดการระบบ AT&T 92021M
- หน่วยจัดการระบบ AT&T 92021MX
- ตัวควบคุมจอแสดงผล AT&T 92024M
โปรเซสเซอร์ที่มีการรวมระบบสูงสุด 92020MX ยังคง แคช 3 KB ของ 92010 แต่มีอินเทอร์เฟซ PCMCIA แบบช่องสัญญาณเดียวและตัวควบคุมการแสดงผลที่รองรับความละเอียดสูงสุด640 x 480โดยมีราคา 32 ดอลลาร์ต่อหน่วยสำหรับจำนวน 10,000 หน่วย ซึ่งเปิดโอกาสให้ลดต้นทุนในอุปกรณ์บางประเภทเมื่อเทียบกับชิปเซ็ต Hobbit ดั้งเดิม[ 8 ]
Apple Computerติดต่อ AT&T และจ่ายเงินให้พัฒนา CRISP เวอร์ชันใหม่กว่าที่เหมาะสำหรับการใช้งานพลังงานต่ำใน คอมพิวเตอร์พกพา Newtonคอมพิวเตอร์ Newton ที่ใช้ชิป Hobbit ไม่เคยถูกผลิตออกมา ตามที่Larry Tesler กล่าวไว้ ว่า "Hobbit เต็มไปด้วยบั๊ก ไม่เหมาะสมกับวัตถุประสงค์ของเรา และมีราคาสูงเกินไป เราจึงปฏิเสธหลังจากที่ AT&T เรียกร้องค่าธรรมเนียมการพัฒนาเพิ่มอีกหลายล้านดอลลาร์" [ 9 ] Apple ปฏิเสธ Hobbit และเลือกใช้ ARM610 สำหรับ Newton [ 10 ]นอกจากนี้ยังร่วมมือกับAcorn ComputersและVLSI Technologyเพื่อก่อตั้งAdvanced RISC Machines (ARM) ในช่วงปลายปี 1990 ด้วยเงินลงทุน 2.5 ล้านดอลลาร์ Apple ขายหุ้นใน ARM ในอีกหลายปีต่อมาด้วยมูลค่าสุทธิ 800 ล้านดอลลาร์[ 9 ]
บริษัท Active Book (ก่อตั้งโดยHermann Hauserซึ่งเป็นผู้ก่อตั้ง Acorn Computers ด้วย) ซึ่งใช้ ARM ในเครื่องช่วยงานดิจิทัลส่วนบุคคล (PDA) รุ่น Active Book [ 11 ]ต่อมาถูกซื้อโดย AT&T และถูกรวมเข้ากับบริษัทลูก Eo ของ AT&T [ 12 ]ซึ่งผลิต PDA รุ่นแรกๆ คือEO Personal Communicatorที่ใช้ระบบปฏิบัติการ PenPoint OSจากGO Corporation [ 13 ]
AT&T ประกาศล่วงหน้าในปี 1992 เกี่ยวกับการนำไปใช้งานโดยผู้จำหน่ายอย่างกว้างขวาง[ 14 ] Hobbit ถูกใช้ในต้นแบบแรกสุดของBeBoxจนกระทั่งในปี 1993 AT&T ประกาศยุติการใช้งาน Hobbit [ 15 ] AT&T ปิดการดำเนินงานของ Eo ซึ่งรับผิดชอบผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์เพียงรายการเดียวที่ใช้ Hobbit [ 16 ]และในที่สุดก็ยุติการใช้งาน Hobbit ในปี 1994 [ 17 ]
ออกแบบ
ใน การออกแบบ RISC แบบดั้งเดิม ที่ใช้สถาปัตยกรรมโหลด-จัดเก็บหน่วยความจำจะถูกเข้าถึงผ่านคำสั่งที่โหลดข้อมูลลงในรีจิสเตอร์และจัดเก็บข้อมูลกลับไปยังหน่วยความจำอย่างชัดเจน โดยคำสั่งที่จัดการข้อมูลจะทำงานเฉพาะกับรีจิสเตอร์เท่านั้น การพยายามจำกัดการดำเนินการประมวลผลข้อมูลให้อยู่ในรอบสัญญาณนาฬิกาเดียว จะทำให้สามารถใช้กลไกควบคุมที่ง่ายกว่าในการส่งคำสั่ง ทำให้การปรับแต่งไปป์ไลน์คำสั่งทำได้ง่ายขึ้น[ 18 ]และเพิ่มการ สนับสนุน ซูเปอร์สเกลาร์อย่างไรก็ตาม ภาษาโปรแกรมไม่ได้ทำงานในลักษณะนี้จริง ๆ โดยทั่วไปแล้วจะใช้สแต็กที่มีตัวแปรโลคอลและข้อมูลอื่น ๆ สำหรับรูทีนย่อยที่เรียกว่าเฟรมสแต็กหรือเรคอร์ดการเปิด ใช้งาน คอมไพเลอร์จะเขียนโค้ดเพื่อสร้างเรคอร์ดการเปิดใช้งานโดยใช้การออกแบบโหลด-จัดเก็บของโปรเซสเซอร์พื้นฐาน
เครื่อง C ในการใช้งาน CRISP และ Hobbit ที่ตามมาโดยตรง ต่างก็มุ่งสนับสนุนประเภทของการเข้าถึงหน่วยความจำที่ภาษาโปรแกรมใช้ โดยภาษาโปรแกรม Cเป็นสิ่งที่ต้องพิจารณาเป็นพิเศษ[ 7 ]คำสั่งสามารถเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรง อ้างอิงค่าในโครงสร้างและอาร์เรย์ที่เก็บไว้ในหน่วยความจำ และอัปเดตหน่วยความจำด้วยผลลัพธ์การคำนวณ แม้ว่าโมเดลหน่วยความจำต่อหน่วยความจำนี้จะเป็นแบบทั่วไปของ การออกแบบ CISC รุ่นก่อนๆ แต่เครื่อง C ที่ใช้งานโดย CRISP นั้นแตกต่างจากการออกแบบ CISC และ RISC รวมถึงBellmac 32 รุ่นก่อนๆ โดยไม่มีรีจิสเตอร์ที่เข้าถึงได้โดยตรง แต่จะมี "แคชสแต็ก" ของรายการรีจิสเตอร์ 32 บิต 32 รายการใน CRISP แต่ขยายเป็น 64 รายการใน Hobbit [ 19 ] : 30รายการแมปไปยังพื้นที่แอดเดรสที่สอดคล้องกับด้านบนของสแต็กโปรแกรม ซึ่งสามารถเข้าถึงได้โดยใช้โหมดแอดเดรสแบบสัมพันธ์กับสแต็กเท่านั้น สถาปัตยกรรม CRISP ได้รับการอธิบายว่าเป็น "เครื่องหน่วยความจำแบบ 2½ แอดเดรส" โดยคำสั่งต่างๆ สามารถใช้แอดเดรสหน่วยความจำได้ศูนย์ หนึ่ง หรือสองแอดเดรส และสามารถใช้รายการสแต็กที่เรียกว่าตัวสะสมสำหรับผลลัพธ์การคำนวณ คล้ายกับสถาปัตยกรรม Bellmac 32 สถาปัตยกรรม CRISP มีคำสั่งต่างๆ ที่ออกแบบมาเพื่อรองรับการเรียกใช้ขั้นตอน: callบันทึกแอดเดรสส่งคืนและแยกไปยังรูทีน; enterจัดสรรเฟรมสแต็กสำหรับรูทีน โดยจะล้างรายการแคชสแต็กหากจำเป็น; returnยกเลิกการจัดสรรเฟรมสแต็กและแยกไปยังแอดเดรสส่งคืนของผู้เรียก; catchกู้คืนรายการสแต็กจากหน่วยความจำ[ 2 ]
ผลข้างเคียงอย่างหนึ่งของการออกแบบ Hobbit คือมันเป็นแรงบันดาลใจให้นักออกแบบเครื่องเสมือน Dis (ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของPlan 9 จาก Bell Labs ) ใช้ระบบแบบหน่วยความจำต่อหน่วยความจำ (memory-to-memory) ซึ่งใกล้เคียงกับการทำงานภายในแบบใช้รีจิสเตอร์ของโปรเซสเซอร์ในโลกแห่งความเป็นจริงมากขึ้น พวกเขาพบว่า หากไม่มีการออกแบบแบบโหลด-สโตร์ (load-store) ก็ยากที่จะปรับปรุงไปป์ไลน์คำสั่งและทำให้ทำงานได้เร็วขึ้น พวกเขาจึงตัดสินใจว่าโปรเซสเซอร์ในอนาคตทั้งหมดจะเปลี่ยนไปใช้การออกแบบแบบโหลด-สโตร์ และสร้างInferno ขึ้นมา เพื่อสะท้อนสิ่งนี้ ในทางตรงกันข้าม เครื่องเสมือน Javaและ.NETใช้สแต็ก (stack-based) ซึ่งเป็นผลข้างเคียงของการออกแบบโดยโปรแกรมเมอร์ภาษา แทนที่จะเป็นนักออกแบบชิป การแปลงจากภาษาแบบสแต็กไปเป็นภาษาแอสเซมบลี แบบใช้รีจิสเตอร์เป็นกระบวนการที่ "หนักหน่วง" เครื่องเสมือน (VM) และคอมไพเลอร์ ของ Java มีขนาดใหญ่กว่าและช้ากว่า VM ของ Dis และคอมไพเลอร์ของ Limbo (ภาษาที่ใช้คอมไพล์สำหรับ Dis มากที่สุด) หลายเท่า[ 20 ] VM สำหรับAndroid ( Dalvik ), ParrotและLuaก็ใช้การลงทะเบียนเช่นกัน
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- โซน BeBox - แกลเลอรี่BeBox ต้นแบบของฮอบบิท (เวอร์ชันเก็บถาวร)
- บทความจากรายงานอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ปี 1992 - Hobbit - ผลิตภัณฑ์ใหม่ที่โดดเด่นที่สุดของ AT&T Microelectronics - ท้าชน Intel, ARM, Motorola และ Microsoft - Intel Corp.; Motorola Inc.; Microsoft Corp.
- ความฝันของสคัลลีย์: เรื่องราวเบื้องหลังนิวตันโดย ทอม ฮอร์มบี, โลว์ เอนด์ แมค