PDP-11

Um PDP-11 é um modelo de computador da linha PDP ( Programmable Data Processor ) construída pela Digital Equipment Corporation (DEC) entre 1970 e 1993 .

Todos os PDP-11s são de 16 bits e se enquadram na classe de minicomputadores . Eles eram extremamente populares porque combinavam modularidade, uma excelente relação qualidade / preço, e seu uso não se limitava a um único setor de aplicação: eles também eram encontrados em laboratórios de física para aquisição de dados, do que em firmas de contabilidade. Finalmente, o mundo acadêmico também adquiriu um grande número dessas máquinas.

Esta gama também é popular porque serviu como base para o desenvolvimento do Unix operacional do sistema ea linguagem C . A pré-incrementação (++ i) e a pós-incrementação (i ++) de C tornaram possível, em particular, explorar esta possibilidade da linguagem de máquina PDP-11.

Aconteceu também quando o IBM 1130 lançado em 1969, que equipou muitos laboratórios e escolas de engenharia ao redor do mundo, começou a envelhecer sem ter um sucessor proposto pela IBM. Além de sua enorme biblioteca contributiva de software livre, o 1130 não tinha nenhuma vantagem particular sobre o PDP-11 em termos de velocidade ou custo.

Como muitos outros, esse intervalo desapareceu porque seu espaço de endereço de memória era muito limitado (16 a 18 bits , 22 no máximo). Foi substituído pelo VAX , que significa Virtual Address eXtension , 32 bits. O VAX possui um modo de operação “PDP-11 compatível”.

Arquitetura

Autocarro

Os primeiros PDP-11s foram construídos em torno do barramento UNIBUS . Os modelos mais recentes, com o conjunto de instruções incluído em alguns chips, e chamados LSI-11 , são baseados no barramento (mais estreito) chamado Q-BUS .

Registros

O processador do PDP-11 possui 8 registradores , dois dos quais têm usos especiais: o registrador 7, o PC (para Program Counter ou program counter) e o registrador 6, o ponteiro da pilha (SP, para Stack Pointer ). Os outros registram R0, R1, ..., R5 e são de uso geral. O último registro é o registro de status.

15 0 +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | R0 | +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | R1 | +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | R2 | +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | R3 | +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | R4 | +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | R5 | +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | R6 (SP) | +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | R7 (PC) | +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ \_____________________________________________________________/ registres (16 bits) 15 0 +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | CM | PM | R | | PRI | T | N | Z | V | C | +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ \_____________________________________________________________/ registre d'état(16 bits)

Os significados dos sinalizadores no registro de status são:

Modo Atual CM , usuário (00), supervisor (01), kernel (11)
Modo anterior PM , mesmos códigos acima
R (conjunto de) Registros, usuário (0), supervisor (1)
Nível de prioridade PRI, entre 0 e 7
Traço T
Condições dos códigos NZVC:

N negativo
Z Zero
Estouro de V ( oVerflow )
C ( carregar ) espera

Nem todos os modelos PDP-11 têm exatamente o mesmo tipo de registrador de status, o mostrado aqui corresponde aos modelos mais avançados.

Tipos de dados

Existem três classes:

os inteiros:

byte (8 bits) palavra (16 bits) inteiro longo (32 bits, dois registros)

números de ponto flutuante (para modelos com a extensão apropriada):

precisão simples dupla precisão

cordas

muitos formatos diferentes ...

Conjuntos de instruções

Existem três conjuntos de instruções possíveis:

o conjunto de instruções PDP-11 padrão, cujas instruções podem ser classificadas em sete categorias:
1. Operando único
2. Operando duplo
3. Conexão
4. Saltos e sub-rotinas
5. Escotilhas
6. Instruções diversas
7. Códigos de condição
o conjunto de instruções para aritmética de ponto flutuante para computação científica (opcional)
o conjunto de instruções para computação empresarial (opcional)

Cada instrução especifica uma operação a ser executada, possivelmente operandos (registradores, etc.) e um modo de endereçamento .

Formato de instruções

O PDP-11 define 7 formatos. Em todos os formatos descritos abaixo:

Rn designa um registro
modo descreve o modo de endereçamento do seguinte registro Rn
origem ou destino expressa qual dos operandos será acessado para leitura (respectivamente para escrita).

Interpretação do campo de modo

O campo de modo é mantido em 3 bits. Por exemplo, uma instrução de dois operandos contém dois campos de registro e dois campos de modo, cada um descrevendo como interpretar o campo de registro.

Se considerarmos apenas os bits mais à esquerda (o terceiro é o bit de indireção, veja abaixo):

000 endereçamento direto Rn : o parâmetro está contido no registro.
010 autoincrementação (Rn) + : o registro é interpretado como um ponteiro para os dados na memória. Em seguida, é incrementado em 1 se a instrução estipular um byte ou em 2 se estipular uma palavra de 16 bits. É incrementado em 2 para os registros 6 e 7. (SP e PC).
100 auto - decremento - (Rn) . Como acima, exceto que o registro é primeiro diminuído antes de ser usado como um ponteiro.
110 endereçamento indexado X (Rn) X é adicionado a Rn para produzir o endereço do operando. Este valor de índice, X, é sempre colocado no endereço após a instrução.

O bit mais à direita do modo é o bit de indireção: se este bit for um, o endereçamento será indireto:

001 endereçamento indireto @Rn ou (Rn) : o registro contém o endereço do operando.
011 indireto auto- incrementado @ (Rn) + : o registrador é usado como um ponteiro para uma palavra contendo o endereço do operando. O registro é incrementado em 2.
101 indireto auto- decrementado @ - (Rn) : como acima, exceto que o registrador é primeiro diminuído em 2.
111 endereçamento indireto indexado @X (Rn) : o valor de X (armazenado logo após a instrução) é adicionado ao conteúdo do registrador Rn para formar o endereço da palavra que contém o endereço do operando. Nem X nem Rn são alterados.

Observe que não há modo “imediato”: isso é feito usando o modo 2 (incremento automático). De fato, o PC aponta para a palavra que segue a instrução, e a pós-incrementação a faz passar para a próxima instrução após o valor imediato após a instrução sendo executada ser carregado pelo processador.
Usar o PC como um registro, portanto, cria 4 novos modos:

010 endereçamento imediato #n : o operando literal n está contido na palavra que segue a instrução.
011 endereçamento absoluto @ # A : o endereço A está contido na palavra que segue a instrução.
110 endereçamento relativo A : o valor da palavra que segue a instrução é adicionado ao PC + 4.
111 endereçamento relativo indireto @A : o valor da palavra que segue a instrução é adicionado ao PC + 4, valor esse que será considerado um ponteiro para o operando.

Os modos de endereçamento pós-incrementado e pré-decrementado serão usados em particular em associação com o ponteiro da pilha SP: - (SP) permitindo empilhar e (SP) + desempilhar.

Instruções para um operando

15 6 5 3 2 0 +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | code opération | mode | Rn | +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ \_____________________/ destination

Exemplo: CLR (R0) 005010

Instruções de dois operandos

15 11 9 8 6 5 3 2 0 +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | code opération| mode | Rn | mode | Rn | +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ \_____________________/ \_____________________/ source destination

Exemplo: ADD R0, (R1)

NB: algumas instruções (ASH, ASHC, MUL, DIV) podem ter apenas um registro como fonte, neste caso o código de operação se estende do bit 9 ao bit 15:

15 11 9 8 6 5 3 2 0 +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | code opération | Rn | mode | Rn | +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ \_________/ \_____________________/ source destination

As conexões

15 8 7 0 +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | code opération| | déplacement | +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

O campo de deslocamento é sinalizado, permitindo, portanto, um deslocamento de -128 a +127 bytes.

Os saltos e chamadas / retornos de sub-rotinas

Para a instrução JSR (Jump to Subroutine):

15 9 8 6 5 3 2 0 +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | code opération | Rn | mode | Rn | +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ \_________/ \_____________________/ lien destination

Para a instrução RTS (Retorno da Subrotina):

15 3 2 0 +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | code opération | Rn | +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ \_________/ lien

Armadilhas e interrupções

EMT, TRAP, BPT, IOT, CSM, RTI, RTT: nenhum formato específico.

Códigos de condição

CLC, CLV, CLZ, CLN, CCC, SEC, SEV, SEZ, SEN, SEC: nenhum formato específico.

15 5 3 2 1 0 +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+ | code opération | O | N | Z | V | C | +---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+---+

O bit 4, O, é um para as instruções SET (que definem os sinalizadores como 1) e 0 para as instruções CLEAR que os definem como zero.
Os quatro bits de 0 a 3 são uma máscara: um 1 em uma determinada posição indica que a operação (SET ou CLEAR) deve ser realizada neste bit.

Instruções diversas

HALT, WAIT, RESET, MTPD, MTPI, MFPD, MFPI, MTPS, MFPS, MFPT: nenhum formato específico.

Conjunto de instruções de números flutuantes

Esta opção é chamada FPP ou FP-11 , FP para Ponto Flutuante . Ele adiciona 6 novos registradores de 64 bits (duas vezes 32) para os cálculos, bem como alguns outros especializados (como um registrador de status). A operação do processador flutuante é diferente do processador padrão do PDP-11: além de um ligeiro atraso quando o processador flutuante busca a instrução na memória, os dois processadores calculam independentemente.

Este novo conjunto de instruções está disponível alterando o microcódigo .

Conjunto de instruções de gestão

Chamado CIS, para Commercial Instruction Set , este conjunto de instruções focado principalmente no gerenciamento de cadeias de caracteres é projetado para acelerar as operações normalmente exigidas por programas de gerenciamento (escritos em COBOL, por exemplo).

Permite a conversão da representação de números na forma de caracteres em valores binários (e vice-versa) ou cálculos diretamente em representações de "string de caracteres".

Simuladores

SIMH é um emulador PDP11 muito bom (modelo 11/73 sem a opção CIS).
Ersatz-11 outro emulador, produto comercial, exceto para uso pessoal (educacional).

Sistemas operacionais

Sistemas DEC :
- RT-11 (Real Time 11) que está disponível em duas versões RT11SJ para Single Job (sistema de tarefa única ) e RT11FB para Foreground / Background (sistema de duas tarefas).
- RSX-11 (Resource Sharing eXtension-PDP 11)
- RSTS / E (Resource System Time Sharing / Enhanced)
Outras:
- Unix (versões V5, V6 e V7 ou BSD 2.x)