هاريس آر تي إكس 2000

معالج Harris Semiconductor RTX 2000 ، الذي تُصنّعه الآن شركة Intersil ، هو معالج دقيق ذو بنية 16 بت، مصمم للحوسبة الآنية ، ومبرمج بشكل أساسي بلغة Forth . وقد استُخدمت نسخ مقاومة للإشعاع ، وهي سلسلة RTX 2010 ، في العديد من المركبات الفضائية .

ابتكر تشاك مور ، مخترع لغة فورث، التصميم الأصلي. وفي عام ١٩٨٣، أسس شركة نوفيكس لتصميم معالج دقيق قادر على تشغيل اللغة مباشرةً. أُصدر المعالج NC4000 في يونيو ١٩٨٥، وسرعان ما أُعيد تسميته إلى NC4016 . ^{[ ١ ] [ ٢ ]} كان يعمل بتردد ٧.٥  ميجاهرتز وبسرعة تصل إلى ١٠ ملايين تعليمات في الثانية. أما النسخة المُحدثة، NC5016 ، فكانت تعمل بتردد ١٠ ميجاهرتز وبسرعة ١٢ مليون تعليمات في الثانية. ويبدو أن المعالج NC6016 المُخطط له لم يدخل حيز الإنتاج، إذ أغلقت شركة نوفيكس أبوابها خلال تلك الفترة.   

حصلت شركة هاريس على ترخيص تصميم 4016 الأصلي بعد فترة وجيزة من طرحه، وقامت بتعديله، ثم أطلقت سلسلة RTX الناتجة، اختصارًا لـ "Real Time eXpress". أضافت الشركة العديد من الميزات، بما في ذلك ذاكرة تخزين مؤقتة مدمجة ، ووحدة ضرب/قسمة، وذاكرة برنامج، وأطلقت RTX2000 في عام 1988، إلى جانب RTX2001 الذي استغنى عن وحدة الضرب. أما RTX2010، فقد طُوّر ليضم أنظمة إدخال/إخراج ، ومؤقتات، ووحدة كاملة للحسابات العشرية . وقد صُنعت جميع هذه الرقائق بشكل أساسي على خط إنتاج السيليكون على الياقوت لتطبيقات الفضاء.

تم طرح تصميم مشابه ذو 32 بت ، وهو RTX 4000، في عام 1989، ولكن لم يتم طرحه للإنتاج.

تختلف آلة المكدس عن التصاميم التقليدية في أنها تفتقر إلى سجلات المعالج للأغراض العامة المحددة في بنية مجموعة التعليمات . وبدلاً من ذلك، تستخدم أنماط عنونة تعتمد على الإزاحات في المكدس، والذي يُخزن عادةً في الذاكرة الرئيسية أو يُخزن جزئيًا في سجلات غير مرئية للمبرمج.

على سبيل المثال، يتضمن معالج RISC الحديث عادةً تعليمة تُسمى `[A]` ADD C,A,B، والتي تعني "إضافة القيمة الموجودة في المسجل A إلى القيمة الموجودة في المسجل B ووضع النتيجة في المسجل C". في جهاز يعتمد على المكدس، تكون هذه التعليمة ببساطة `[A]` ADD، والتي تقوم تلقائيًا بإزالة القيمتين العلويتين من المكدس، وجمعهما، ثم إعادة النتيجة إليه. إحدى مزايا هذا الأسلوب هي صغر حجم التعليمات عمومًا؛ ففي جهاز يحتوي على 32 مسجلاً مرئيًا للمستخدم، كما هو الحال في العديد من أنظمة RISC، يتطلب كل مرجع من مراجع المسجلات الثلاثة خمسة بتات، مما يستلزم أن تكون التعليمة ثلاثة بايتات على الأقل، وغالبًا أربعة. أما في جهاز يعتمد على المكدس، فيمكن لرموز العمليات أحادية البايت أن تغطي العديد من التعليمات.

يُعدّ الوصول إلى المعاملات عبر مكدس في الذاكرة الرئيسية أبطأ من الوصول إليها عبر سجلات مخصصة، ولذلك غالبًا ما يكون أداء أجهزة المكدس أقل في الاستخدامات العامة. مع ذلك، يُعوَّض هذا النقص في بعض التطبيقات. ففي جهاز السجلات، يجب حفظ قيم السجلات في الذاكرة لأغراض مثل استدعاءات البرامج الفرعية ومعالجة المقاطعات . إذا كان الجهاز يحتوي على 32 سجلًا من 32 بت، فهذا يعني  أنه يجب حفظ 1 كيلوبت وتحميل كيلوبت آخر. أما في جهاز المكدس، فيوجد عدد غير محدود من السجلات، ويمكن تحديد المجموعة النشطة بتغيير قيمة واحدة فقط، وهي مؤشر المكدس . هذا يجعل هذه الأنظمة سريعة للغاية في تبديل السياق ، ويمكنها تقديم تحسينات كبيرة في الأداء في الأنظمة التي تحتوي على العديد من المقاطعات، مثل الحوسبة الآنية .

يُعدّ معالج RTX 2000 جهازًا ثنائي المكدس ، بعمق 256 كلمة لكل مكدس، يدعم التنفيذ المباشر للغة فورث . تستغرق استدعاءات الإجراءات الفرعية دورة معالج واحدة فقط، بينما لا تستغرق عمليات الإرجاع أي وقت. ^{[ 3 ]} كما يتميز بزمن استجابة منخفض وثابت للمقاطعات ، لا يتجاوز أربع دورات معالج، مما يجعله مناسبًا تمامًا لتطبيقات الوقت الحقيقي . ويحتوي على ناقلات تعليمات متعددة تسمح بتنفيذ عدة تعليمات في الوقت نفسه، مما يُساعد على التخلص من فترات التوقف أثناء انتظار البيانات من الذاكرة الرئيسية، وذلك من خلال تنفيذ تعليمة تحتوي على البيانات مُحمّلة مسبقًا. وأخيرًا، نظرًا لأن التعليمات مُرتبطة مباشرةً بمفاهيم عالية المستوى، فإنّ شيفرة التعليمات كثيفة للغاية، والبرامج أصغر حجمًا بكثير من لغات التجميع التقليدية المُستخدمة في التصاميم التقليدية. ^{[ 3 ]}

في عام 1983، صمّم تشاك مور معالجًا للغة البرمجة فورث على شكل مصفوفة بوابات. ولأن فورث تُعتبر آلة افتراضية ثنائية المكدس، فقد صمّم المعالج، نوفيكس N4000 (الذي أُعيدت تسميته لاحقًا إلى NC4016)، كآلة ثنائية المكدس . استخدم هذا النظام 4000 بوابة فقط، مُكوّنة من 16000 ترانزستور CMOS ، مقارنةً بـ 68000 بوابة في معالج موتورولا 68000 لعام 1979. كانت الشريحة قادرة على تنفيذ 40 تعليمة أساسية من فورث و123 تركيبة منها مباشرةً، مما ألغى الحاجة إلى آلة افتراضية كاملة ، وسرّع أداء التعليمات الأكثر شيوعًا. ^{[ 3 ]}

في عام 1988، اشترت شركة هاريس سيميكوندكتور حقوق سلسلة نوفيكس وبدأت برنامجًا لتحسينها. أضافت الشركة وحدات تخزين مدمجة لتقليل عدد عمليات الوصول إلى الذاكرة الرئيسية، وعددًا من المؤقتات والعدادات المدمجة، ووحدة تحكم مخصصة للمقاطعات، ومضاعفًا ماديًا أحادي الدورة. ^{[ 3 ]} أُعيد تسمية الإصدار الجديد إلى RTX 2000 وسُوِّق لتطبيقات الفضاء. ^{[ 4 ]}

• مستكشف التكوين المتقدم (ACE)
• بالقرب من / صانع الأحذية
• محدد بوقت
• مركبة الهبوط روزيتا – فيلاي