เครื่อง Rational R1000 ซึ่งเป็นไมโครคอมพิวเตอร์ที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวจากยุค 1980 ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการเขียนโปรแกรม Ada ได้กลับมามีชีวิตอีกครั้งผ่านโครงการจำลองซอฟต์แวร์ที่ทะเยอทะยาน เมื่อเหลือเครื่องเพียงสามเครื่องในโลก ชิ้นส่วนประวัติศาสตร์คอมพิวเตอร์หายากนี้แสดงถึงบทที่น่าสนใจในการพัฒนาฮาร์ดแวร์เฉพาะทาง
การประมวลผล Ada ในระดับฮาร์ดแวร์
R1000 โดดเด่นในฐานะหนึ่งในคอมพิวเตอร์ที่ผิดปกติที่สุดที่เคยสร้างมา ต่างจากโปรเซสเซอร์ทั่วไปที่ประมวลผลคำสั่งพื้นฐาน เครื่องนี้ประมวลผลพื้นฐานการเขียนโปรแกรม Ada โดยตรงในฮาร์ดแวร์ ระบบจัดการข้อมูล 64 บิตควบคู่ไปกับข้อมูลประเภท 64 บิตพร้อมกัน สร้างสภาพแวดล้อมคอมพิวเตอร์แบบ object-oriented อย่างแท้จริงโดยไม่มีการกำหนดที่อยู่หน่วยความจำแบบเชิงเส้นแบบดั้งเดิม
สร้างจากฟังก์ชัน TTL (Transistor-Transistor Logic) ประมาณ 5,000 ตัว R1000 ใช้ไมโครโค้ดเพื่อประมวลผลคำสั่งระดับสูง คำสั่งเหล่านี้ไม่ใช่คำสั่งภาษาแอสเซมบลีทั่วไป แต่เป็นการดำเนินการที่ซับซ้อน เช่น การกำหนดโครงสร้างข้อมูลแบบ variant ที่มีตัวเลือกหลายแบบ
ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคของ R1000 :
- สถาปัตยกรรม: ระบบ Microcode พร้อมฟังก์ชัน TTL ประมาณ 5,000 ตัว
- การประมวลผลข้อมูล: ข้อมูล 64 บิต + ข้อมูลประเภท 64 บิต ทำงานแบบขนาน
- โมเดลหน่วยความจำ: ฮาร์ดแวร์เชิงวัตถุ ไม่มีพื้นที่แอดเดรสเชิงเส้น
- ชุดคำสั่ง: Ada primitives (การดำเนินการระดับสูง)
- จำนวนเครื่องที่เหลือ: 3 เครื่องสมบูรณ์ + 1 โครงเครื่องทั่วโลก
ความท้าทายการจำลองที่รุนแรง
การสร้างตัวจำลองที่ทำงานได้สำหรับเครื่องนี้พิสูจน์แล้วว่าเป็นงานที่พิเศษมาก โครงการจำลองต้องการการแปลงเอกสารแผนผังต้นฉบับ 400 หน้าเป็นดิจิทัลและแปลงเป็น netlists ซึ่งต่อมาถูกเปลี่ยนเป็นส่วนประกอบ SystemC วิธีการระดับวงจรนี้หมายความว่าตัวจำลองสร้างส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ทุกชิ้นของฮาร์ดแวร์ต้นฉบับขึ้นมาใหม่
ความซับซ้อนแสดงให้เห็นในตัวเลขประสิทธิภาพ ตัวจำลองต้องการซอฟต์แวร์ KiCad เพื่อทำงานและใช้เวลาประมาณ 140 ชั่วโมงเพียงแค่เพื่อบูตขึ้นมา การทำงานที่ช้าอย่างเจ็บปวดนี้สะท้อนถึงระดับรายละเอียดที่น่าทึ่งของการจำลอง - มันจำลองวงจรอิเล็กทรอนิกส์จริงมากกว่าการเลียนแบบพฤติกรรมสุดท้าย
รายละเอียดโครงการจำลอง:
- เอกสารต้นฉบับ: แผนผังวงจรต้นฉบับ 400 หน้า
- วิธีการจำลอง: การจำลองระดับวงจรผ่าน SystemC
- เวลาในการบูต: ประมาณ 140 ชั่วโมง
- ซอฟต์แวร์ที่จำเป็น: KiCad สำหรับการใช้งาน
- แนวทางการพัฒนา: การแปลงแผนผังวงจรเป็นดิจิทัล → netlists → คอมโพเนนต์ SystemC
มรดกแห่งนวัตกรรม
R1000 ไม่ใช่เพียงแค่การฝึกหัดทางวิชาการ แพลตฟอร์มนี้ทำหน้าที่เป็นรากฐานสำหรับความก้าวหน้าด้านวิศวกรรมซอฟต์แวร์หลายอย่างที่ยังคงมีอิทธิพลต่อการพัฒนาในปัจจุบัน เครื่องนี้ขับเคลื่อนการสร้าง ClearCase version control, Booch Method และภาษาการสร้างแบบจำลอง UML ที่น่าประทับใจกว่านั้นคือมันสนับสนุนการพัฒนาซอฟต์แวร์ที่สำคัญสำหรับ Space Shuttle, International Space Station, ระบบควบคุมการจราจรทางอากาศของยุโรป และเครื่องบินขับไล่ F-22
มันเป็นสภาพแวดล้อมการพัฒนาซอฟต์แวร์ที่น่าทึ่งอย่างแท้จริงซึ่งด้วยการกดปุ่มเพียงครั้งเดียวสามารถตอบคำถามได้เช่น โค้ดอื่นใดที่ได้รับผลกระทบหากฉันเปลี่ยนค่าเริ่มต้นของพารามิเตอร์เป็นฟังก์ชันนี้
R1000 แสดงถึงวิสัยทัศน์ของ Rational Machines ในการสร้างฮาร์ดแวร์เฉพาะวัตถุประสงค์สำหรับวิศวกรรมซอฟต์แวร์ บริษัทที่ก่อตั้งในปี 1981 ในที่สุดกลายเป็น Rational Software และถูกซื้อกิจการโดย IBM ในปี 2003 ในราคา 2.1 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ
ไทม์ไลน์ของ Rational Software :
- 1981: บริษัท Rational Machines ก่อตั้งโดย Paul Levy และ Mike Devlin
- ทศวรรษ 1980: การพัฒนาและการใช้งานเวิร์กสเตชัน R1000
- 1994: บริษัทเปลี่ยนชื่อเป็น Rational Software
- 2003: ถูกซื้อกิจการโดย IBM ในราคา 2.1 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ
มุมมองสมัยใหม่
เครื่องมือการพัฒนาซอฟต์แวร์ในปัจจุบันสืบย้อนแนวคิดหลายอย่างกลับไปสู่นวัตกรรมที่ถูกนำมาใช้ครั้งแรกบน R1000 ความสามารถของเครื่องในการทำการวิเคราะห์ผลกระทบทันที - แสดงโค้ดที่แน่นอนว่าส่วนใดจะได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์เพียงตัวเดียว - ยังคงน่าประทับใจแม้แต่ในมาตรฐานปัจจุบัน
ในขณะที่ฮาร์ดแวร์ต้นฉบับต้องการความรู้เฉพาะทางและผู้ดูแลระบบเฉพาะ โครงการจำลองทำให้มั่นใจว่าชิ้นส่วนประวัติศาสตร์คอมพิวเตอร์ที่สำคัญนี้จะไม่สูญหาย การสร้างวงจรทุกชิ้นขึ้นมาใหม่อย่างพิถีพิถันแสดงให้เห็นถึงความทุ่มเทที่จำเป็นในการอนุรักษ์ความสำเร็จทางเทคโนโลยีที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวอย่างแท้จริงจากยุคที่บริษัทคอมพิวเตอร์สร้างฮาร์ดแวร์แบบกำหนดเองสำหรับภาษาการเขียนโปรแกรมเฉพาะเป็นประจำ
อ้างอิง: Rationality: 1000word posts (II)