ICL 2900シリーズ

ICL 2900 シリーズは、1974 年 10 月 9 日に英国のメーカーInternational Computers Limitedによって発表されたメインフレームコンピュータシステムシリーズです。同社は 1968 年の設立直後から「New Range」という名前で開発を開始しました。このシリーズは、同社が以前に製造したマシンや競合他社のマシンとの互換性を考慮して設計されたものではなく、むしろさまざまなソースから得られる最良のアイデアを組み合わせた 総合的なオプションとして考案されました。

マーケティング的には、2900 シリーズは1980 年代半ばにシリーズ 39に置き換えられましたが、シリーズ 39 は、本質的には 2900 シリーズのアーキテクチャを実装した新しいマシンセットであり、その後の ICL マシンも「Trimetra」というブランド名で販売されました。

起源

1968年、 International Computers and Tabulators（ICT）とEnglish Electric Leo Marconi、Elliott Automationの合併によりICLが設立された際、同社は将来の製品ラインについていくつかの選択肢を検討しました。これには、ICTの1900シリーズまたはEnglish Electric System 4の改良、そして JK Iliffeの Basic Language Machineをベースにした開発が含まれていました。最終的に選択されたのは、いわゆるSynthetic Option、つまりゼロから構想された新しい設計でした。

名前が示すように、この設計は多くのものから影響を受けており、その中には初期のICLマシンも含まれています。ICLは単一の高級言語に設計を最適化するという概念を拒否しましたが、Burroughs メインフレームの設計は大きな影響を与えました。Multicsシステムは、特に保護の分野で、他のアイデアを提供しました。しかし、最も大きな外部からの影響を受けたのは、おそらくマンチェスター大学で開発されたMU5マシンでしょう。

建築コンセプト

仮想マシン

2900シリーズアーキテクチャでは、プログラムが利用できるリソースセットとして仮想マシンの概念を採用しています。2900シリーズアーキテクチャにおける仮想マシンの概念は、他の環境で使用される用語とは異なります。各プログラムは独自の仮想マシン内で実行されるため、この概念は他のオペレーティングシステムにおけるプロセスに似ていますが、2900シリーズのプロセスはスレッドに似ています。

仮想マシンにおける最も顕著なリソースは仮想ストア（メモリ）です。その他のリソースには、周辺機器、ファイル、ネットワーク接続などがあります。

仮想マシンでは、コードはアクセスレベル (またはメカニズムを制御するアクセス制御レジスタにちなんで ACR レベル) と呼ばれる 16 層の保護のいずれかで実行できます。最高権限レベルのオペレーティングシステムコード (カーネル)は、ファイルストアアクセスやネットワークを実装するサブシステムなどの中間レベルと同様に、ユーザーアプリケーションと同じ仮想マシンで動作します。したがって、システムコールには保護レベルの変更が伴いますが、異なる仮想マシンでコードを呼び出すためのコストの高い呼び出しにはなりません。すべてのコードモジュールは特定のアクセスレベルで実行され、より低いレベルの (より権限の高い) コードによって提供される機能を呼び出すことができますが、そのレベルのメモリやその他のリソースに直接アクセスすることはできません。したがって、アーキテクチャには、システムの整合性を確保するための組み込みのカプセル化メカニズムが用意されています。

メモリセグメントは仮想マシン間で共有できます。共有メモリには2種類あります。オペレーティングシステムが使用するパブリックセグメント（すべての仮想マシンに存在）と、アプリケーションレベルの共有データに使用されるグローバルセグメントです。後者のメカニズムは、2つの仮想マシン間で通信を行うアプリケーション要件がある場合にのみ使用されます。例えば、グローバルメモリセグメントはデータベースのロックテーブルに使用されます。ハードウェアセマフォ命令は、このようなセグメントへのアクセスを同期するために使用できます。ただし、グローバルセグメントを共有する2つの仮想マシンは、同じメモリ位置に異なる仮想アドレスを使用します。つまり、仮想アドレスをある仮想マシンから別の仮想マシンに安全に渡すことはできません。

ICL 2900 シリーズおよびICL シリーズ 39マシンで使用される中央処理装置(CPU)の用語は、「オーダーコードプロセッサ (OCP)」です。

アドレス指定メカニズム

2900アーキテクチャはハードウェアベースのコールスタックをサポートしており、特に再帰関数呼び出しを可能にする高水準言語プログラムを実行するための効率的な手段を提供します。これは当時としては先進的な決定でした。なぜなら、当初はCOBOLとFORTRANがプログラミング言語の主流になると予想されていたからです。このアーキテクチャは、スタックを使用してプロシージャ呼び出しを行うための組み込みメカニズムと、スタックのトップと現在のスタックフレームのベースをアドレス指定するための特殊用途レジスタを提供します。

オフスタックデータは通常、記述子を介してアドレス指定されます。これは、32ビットの仮想アドレスと32ビットの制御情報を含む64ビット構造です。制御情報は、アドレス指定対象の領域がコードかデータかを識別します。データの場合は、アドレス指定対象の項目のサイズ（1、8、32、64、または128ビット）、ハードウェアによる配列境界チェックが必要かどうかを示すフラグ、その他様々な詳細が含まれます。

32 ビットの仮想アドレスは、14 ビットのセグメント番号とセグメント内の 18 ビットの変位で構成されます。

命令コードは厳密には2900アーキテクチャの一部ではありません。この事実は、他のマシンの命令セットをマイクロコード化することでエミュレートするために利用されてきました。しかし実際には、2900シリーズのすべてのマシンは、PLI（Primitive Level Interface）と呼ばれる共通の命令コードまたは命令セットを実装しています。これは主に高級言語コンパイラをターゲットとして設計されています。2980や2988などの最も強力なマシンはすべての命令をハードウェアで実装していましたが、その他のマシンはマイクロコード化されたファームウェアを使用していました。

レジスタは複数あり、それぞれが特定の用途向けに設計されています。アキュムレータレジスタ（ACC）は汎用的に使用でき、32ビット、64ビット、または128ビットのサイズを選択できます。Bレジスタは配列のインデックスに使用されます。LNB（ローカルネームベース）レジスタは現在のスタックフレームのベースを指し、SF（スタックフロント）レジスタはスタックの移動可能な「トップ」を指します。DRレジスタはヒープへのアドレス指定用の記述子を保持するために使用されます。その他、スタック外データへの32ビットポインタが2つあります。XNB（エクストラネームベース）とLTB（リンクテーブルベース）です。

PLI 命令が認識するデータ形式には、32 ビットの符号なし整数、32 ビットと 64 ビットの 2 の補数整数、32 ビット、64 ビット、128 ビットの浮動小数点数、32 ビット、64 ビット、128 ビットのパック 10 進数があります。C や UNIX の慣例に反して、ブール値trueはゼロ、false はマイナス 1 で表されます。文字列は 8 ビット文字の配列として格納され、通常はEBCDICでエンコードされます (ただし、ICL の EBCDIC は IBM のバージョンとは若干異なります)。特権レジスタに制御ビットを設定することで、EBCDIC の代わりに ISO (基本的にはASCII )を使用することもできます。これは、特に、特定の 10 進変換命令に影響します。

PLI命令の一部、特に手続き呼び出し命令は非常に強力であるため（特にシステムコール）、2900シリーズの命令速度は必ずしも競合他社のハードウェアと直接比較できるとは限りません。ICLのマーケティング資料では、「IBM相当のMIPS」という概念が用いられる傾向がありました。これは、アプリケーションベンチマークで同等のスループットを達成したIBMメインフレームのMIPS性能です。2900アーキテクチャによって達成された効率性、特にシステムコールのオーバーヘッドの回避は、比較的遅いハードウェア性能を補うものでした。

実装

ICL 2900シリーズ（1980年時点）^{[ 1 ]}
プロセッサ	モデル	発表	配達済み	後期モデル
Pシリーズ
P4	2980	1974年10月	1975年6月
P3	2970	1974年10月	1974年12月
P2L	2960	1976年3月	1975年12月
P2S	2950	キャンセル
PI	2940	キャンセル
P0	2930	キャンセル
Sシリーズ
S4		キャンセル
S3	2966	1980年11月	1981年6月	2955、2958、2977、2988
シーズン2	2956	1980年11月	-
S1	2950	1977年11月	1978年6月	2946

P（並列）シリーズ

2900 シリーズで最初に発表されたマシンは、2980 と 2970 でした。2980 では、1 つまたは 2 つのオーダーコードプロセッサ (OCP) が許可され、それぞれが 1 秒あたり最大 300 万命令で動作し、最大 8 メガバイトまで構成可能な実メモリと 500 ナノ秒のアクセス時間を備えていました。

2980は、当初ICLのニューレンジ・メインフレーム・コンピュータの中で最も高性能なモデルでした。OCPに加え、ストア多重アクセス・コントローラ（SMAC）1台と1台以上のストア・アクセス・コントローラ（SAC）、汎用周辺装置コントローラ（GPC）、1台以上のディスク・ファイル・コントローラ（DFC）、通信リンク・コントローラ（CLC）、ディスクドライブ（標準的な構成ではEDS 200ドライブ8台）、テープデッキ、オペレーティング・ステーション（OPER）、ライン・プリンタ、カードリーダーで構成されていました。ICL VME（VME/B、VME/K）またはエジンバラ多重アクセス・システム（EMAS）オペレーティングシステムを実行できました。2980の標準的な構成は約200万ポンド（2023年の1600万ポンドに相当）でした。

2980 とは異なり、2970 と後続の 2960 はマイクロコード化されており、古い 1900 シリーズや System 4 などの命令セットのエミュレーションが可能でした。

2900シリーズマシンは、それぞれが独立したキャビネットに収納された複数の機能モジュールで構成されていました。周辺機器は、ICLのプリミティブインターフェース（ソケット/プラグおよびケーブルセット）を介してSMAC上のポートアダプタに接続されていました。論理アドレス指定が採用され、ポート、トランク、ストリームというグループ方式を用いてシステムコンポーネントが識別されました。

トランクとは、周辺機器コントローラが割り当てられるポート内の総称とハードウェアアドレスです。トランクとは、複数のストリームデバイス用のコントローラの総称です。ストリームとは、個々の周辺機器を参照できるチャネルの総称です。

2960シリーズのブートプロセスは特筆に値します。OCPにはミニOPER端末とカセットデッキが搭載されていました。ブート時に、OCPは指定されたIPLデバイスから初期プログラムロード（IPL）を実行します。IPLコードは、OCPがストリーム、トランク、ポートを照会し、ブートするマイクロコードセットやオペレーティングシステムのデフォルトまたは手動で選択されたブートデバイスを見つけることで、システムのハードウェア構成を検出する手段を提供しました。このプロセスはGROPE（General Reconnaissance Of Peripheral Equipment：周辺機器の総合偵察）と呼ばれていました。カセットロード方式により、エンジニアリングスタッフは診断ソフトウェアをロードして実行することもできました。

S（シリアル）シリーズ

その後、最初のマシンは、2966ミッドレンジ設計に基づくマシンファミリーに置き換えられました。2966は製造コストが低く、並列接続ではなくシリアル接続を採用していました。2966は、性能が2988まで拡張され、さらに2958まで性能が拡張され、デュアルプロセッサ版も追加され、全性能範囲をカバーしました。^[²^]

参照

VME - ICL 2900 シリーズ用のオペレーティングシステム。(後の)組み込みオペレーティングシステムと混同しないでください。
エディンバラ多重アクセスシステム- ICL 2900 シリーズ (およびその他のマシン) 用の非 ICL オペレーティングシステム
コンテンツアドレス可能ファイルストア(CAFS)
ICL 分散アレイプロセッサ(DAP)

出典

ICL 2900シリーズ。JK Buckle著。マクミラン・コンピュータサイエンス・シリーズ、1978年。ISBN 0-333-21917-1。
ICL 2900シリーズシステムアーキテクチャの概要。JL Keedy著。Daniel P. Siewiorek、C. Gordon Bell、Allen Newell編『コンピュータ構造：原理と例』所収。初出はAustralian Computer Journal、第9巻第2号、1977年7月、53～62ページ。オンラインで入手可能。

参考文献

^ Campbell-Kelly, Martin (1989年11月). 「ICL社の研究開発。第3部：新製品群とその他の開発」(PDF) . ICL技術ジャーナル. 6 (4). ICL: 791– 795. 2021年12月19日閲覧。
^ Moralee, Dennis (1981年11月～12月). 「Robb Wilmot: The ICL Story」 . Electronics & Power . 27 (11). doi : 10.1049/ep.1981.0360 . 2021年12月18日閲覧。

外部リンク

ICL 2900シリーズの歴史的逸話についての考察（Pink Mouse Productions）

JK Buckle (1978年11月). 「2900シリーズの起源」(PDF) . ICLテクニカルジャーナル. 1 (1). ICL. ISSN 0142-1557 . 2015年11月7日閲覧.
マーティン・キャンベル＝ケリー（1989年11月）「ICL社の研究開発第3部：新製品群とその他の開発、1968～1985年」（PDF） ICL技術ジャーナル6 ( 4) ICL ISSN 0142-1557 2015年11月7日閲覧。
「ICL 2966」。国立コンピュータ博物館。
ブレッチリー・パーク国立コンピューティング博物館の大型システムギャラリー（1984年頃のICL 2966の拡大写真が掲載されたアーカイブページ）

手前にある44、45などのラベルが貼られたキャビネットは交換可能なディスクドライブです。キャビネット上部のプラスチック製の容器は、ドライブから取り外されたディスクを収納するために使われます。プラッタを多く収納できる大きな容器は200MBの容量があり、小さな容器は通常40MBの容量です。キャビネットのオレンジ色（正式名称は「バーント・タンゴ」）は、システムがリリースされた当時、ICLの企業イメージで主に使用されていた色です。

[icltj-198911-1] Campbell-Kelly, Martin (1989年11月). 「ICL社の研究開発。第3部：新製品群とその他の開発」(PDF) . ICL技術ジャーナル. 6 (4). ICL: 791– 795. 2021年12月19日閲覧。

[moralee-1981-2] Moralee, Dennis (1981年11月～12月). 「Robb Wilmot: The ICL Story」 . Electronics & Power . 27 (11). doi : 10.1049/ep.1981.0360 . 2021年12月18日閲覧。

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v t e インターナショナル・コンピューターズ・リミテッド（ICL）1968-2002
先代のメインフレーム	レオ1世 ICT 1301 ICT 1501 エリオット 803 KDF8 KDF9
イングリッシュ・エレクトリック・システム4シリーズ	システム 4/10 システム4/30 システム4/50 システム4/70 システム4/72 システム4/75
ICT 1900シリーズ	1901 1901A 1901S 1901T 1902 1902A 1902S 1902T 1903 1903A 1903S 1903T 1904 1904A 1904E 1904F 1904S 1905 1905E 1905F 1906 1906A 1906E 1906F 1906S 1907 1907E 1907F 1908 1909
ICL 2900シリーズ	2950 2955 2956 2960 2966 2970 2972 2976 2980 2982 2988 CAFS ダップ OCP
ICLシリーズ39	レベル30 レベル50 レベル60 レベル80
ミニコンピュータ部門	2903 2904 2905 ME29 システム10 システム25
ワークステーションカテゴリ	7502 7503 7561 DRS 20 DRS 100 DRS 200 DRS 300 DRS 400 DRS 500 DRS 3000 DRS 6000 PERQ 机ごとに1つ
オペレーティングシステムカテゴリ	オープンVME VME VME/B VME/K 超新星 CME DME TME エグゼクティブジョージマキシモップミニモップ J マルチジョブ
プログラミング言語カテゴリ	プランフォートランアルゴル60 すすり泣きコボルジャン C パスカル S3 SCL SFL アプリケーションマスターレポートマスターロールプレイング DAP フォートラン