IBM ROMP

معالج ROMP هو معالج دقيق من نوع RISC ( مجموعة تعليمات مُصغّرة ) صممته شركة IBM في أواخر سبعينيات القرن الماضي. يُعرف أيضًا باسم معالج OPD المصغر للأبحاث (نسبةً إلى قسمي IBM اللذين تعاونا في تطويره، وهما قسم أبحاث IBM وقسم منتجات المكاتب (OPD))، ويُعرف أيضًا باسم 032. [ ^{1 ] طُوّر} معالج ROMP في الأصل لأجهزة المكاتب والحواسيب الصغيرة، ^{[ 2 ]} وكان يُقصد به أن يكون امتدادًا لمعالج IBM OPD المصغر الذي طُوّر في منتصف سبعينيات القرن الماضي ، والذي استُخدم في نظام معالجة النصوص IBM Office System/6 . أُتيحت النماذج الأولى منه في عام 1981، واستُخدم تجاريًا لأول مرة في جهاز IBM RT PC الذي أُعلن عنه في يناير 1986. لفترة من الزمن، كان من المُخطط أن يكون جهاز RT PC حاسوبًا شخصيًا ، مع استبدال معالج Intel 8088 الموجود في حاسوب IBM الشخصي بمعالج ROMP . ومع ذلك، أُعيد لاحقًا توجيه جهاز RT PC ليصبح محطة عمل هندسية وعلمية . تم استخدام نسخة CMOS اللاحقة من ROMP لأول مرة في لوحة المعالج المساعد لنظام IBM 6152 الأكاديمي الذي تم تقديمه في عام 1988، وظهرت لاحقًا في بعض طرازات RT PC.

بدأ العمل على تصميم معالج ROMP في أواخر ربيع عام 1977، كنسخة مشتقة من معالج 801 RISC التابع لشركة IBM Research (ومن هنا جاءت كلمة "Research" في الاختصار). كانت معظم التغييرات المعمارية تهدف إلى خفض التكلفة، مثل إضافة تعليمات 16 بت لتحسين كفاءة استخدام البايت. كان معالج ROMP الأصلي يتمتع ببنية 24 بت، ولكن تم تغيير مجموعة التعليمات إلى 32 بت بعد بضع سنوات من بدء تطويره. ^{[ 3 ]}

كانت أولى الرقائق جاهزة في أوائل عام 1981، مما جعل ROMP أول معالج RISC صناعي. تم الكشف عن المعالج في المؤتمر الدولي للدوائر المتكاملة الصلبة عام 1984 ^{[ 4 ].} ظهر ROMP لأول مرة في منتج تجاري كمعالج لمحطة عمل IBM RT PC ، التي طُرحت عام 1986. ولتوفير نماذج لإنتاج RT PC، بدأ الإنتاج الكمي لـ ROMP ووحدة إدارة الذاكرة (MMU) الخاصة به عام 1985 ^{[ 4 ].} يعود سبب التأخير بين اكتمال تصميم ROMP وطرح RT PC إلى خطط برمجية طموحة للغاية لـ RT PC ونظام تشغيله . كان نظام التشغيل هذا يُحاكي الأجهزة ويمكنه استضافة أنظمة تشغيل أخرى متعددة. هذه التقنية، التي تُسمى المحاكاة الافتراضية ، شائعة في أنظمة الحواسيب المركزية ، لكنها لم تبدأ بالانتشار في الأنظمة الأصغر إلا في القرن الحادي والعشرين. استُخدم إصدار CMOS مُحسّن من ROMP لأول مرة في محطة عمل IBM 6152 Academic System ، ولاحقًا في بعض طرازات RT PC.

استخدمت شركة IBM Research معالج ROMP في نموذجها الأولي للمعالج المتوازي البحثي (RP3)، وهو معالج متعدد الذاكرة المشتركة التجريبي القابل للتطوير الذي يدعم ما يصل إلى 512 معالجًا والذي تم تفصيله لأول مرة في عام 1985؛ وإصدار CMOS في معالج ACE، وهو معالج متعدد NUMA تجريبي كان قيد التشغيل في عام 1988. ^{[ 5 ]}

استندت بنية معالج ROMP إلى النسخة الأصلية من الحاسوب المصغر IBM Research 801. تمثلت الاختلافات الرئيسية في زيادة حجم الكلمة (32 بت بدلاً من 24)، وإضافة الذاكرة الافتراضية . ^{[ 6 ]} دعمت البنية أعدادًا صحيحة من 8 و16 و32 بت، وعنونة 32 بت، ومساحة عناوين افتراضية 40 بت . احتوت على مسجل مؤشر تعليمات وستة عشر مسجلاً للأغراض العامة من 32 بت . تم التحكم في المعالج الدقيق بواسطة 118 تعليمة بسيطة من 16 و32 بت. ^{[ 7 ]}

تحتوي الذاكرة الافتراضية لوحدة معالجة القراءة فقط (ROMP) على مساحة عناوين مجزأة بحجم 40 بت (1  تيرابايت) تتكون من 4096  مقطعًا، كل منها بحجم 256 ميجابايت. يتم تكوين العنوان الافتراضي ذي الـ 40 بت في وحدة إدارة الذاكرة (MMU) عن طريق دمج مُعرِّف مقطع ذي 12 بت مع 28 بتًا منخفضة الترتيب من عنوان افتراضي محسوب بواسطة وحدة معالجة القراءة فقط (ROMP) ذي 32 بت. يُستخلص مُعرِّف المقطع من مجموعة تضم 16 مُعرِّف مقطع مخزنة في وحدة إدارة الذاكرة (MMU)، ويتم الوصول إليها باستخدام البتات الأربعة عالية الترتيب من العنوان الافتراضي المحسوب بواسطة وحدة معالجة القراءة فقط (ROMP) ذي 32 بت. ^{[ 8 ]}

معالج ROMP هو معالج عددي ذو مسار معالجة ثلاثي المراحل. ^{[ 7 ]} في المرحلة الأولى، إذا كانت هناك تعليمات في مخزن جلب التعليمات المسبق ذي الـ 16 بايت، يتم جلب التعليمات وفك تشفيرها وقراءة معاملاتها من ملف السجلات العامة. يقرأ مخزن جلب التعليمات المسبق كلمةً من 32 بت من الذاكرة عندما لا يكون معالج ROMP قيد الوصول إليها. ^{[ 7 ]} تُنفَّذ التعليمات في المرحلة الثانية، وتُكتب مرة أخرى في ملف السجلات العامة في المرحلة الثالثة. يستخدم معالج ROMP شبكة تجاوز، ويُجدول عمليات قراءة وكتابة ملف السجلات بشكل مناسب لدعم التنفيذ المتتالي للتعليمات المترابطة. ^{[ 7 ]} تُنفَّذ معظم التعليمات التي تربط السجلات في دورة واحدة؛ من بين 118 تعليمة، كان لـ 84 تعليمة زمن استجابة دورة واحدة. ^{[ 9 ]} كان لمعالج ROMP دائرة متكاملة مصاحبة طورتها شركة IBM، وكان اسمها الرمزي Rosetta أثناء التطوير. ^{[ 10 ]} كانت روزيتا وحدة إدارة ذاكرة (MMU)، وقد زودت وحدة القراءة فقط (ROMP) بإمكانيات ترجمة العناوين، ومخزن مؤقت للبحث عن الترجمة ، ومخزن مؤقت للتخزين. ^{[ 7 ]}

تم تصميم كل من ROMP وRosetta في الأصل باستخدام تقنية NMOS ذات بوابة سيليكونية  من IBM بدقة 2 ميكرومتر ^، مع مستويين من التوصيلات المعدنية. ^{[ 11 ] [ 4 ]} تتكون ROMP من 45000 ترانزستور، وتبلغ أبعادها 7.65 × 7.65 مم (58.52 مم² )، بينما تتكون Rosetta من 61500 ترانزستور، وتبلغ أبعادها 9.02 × 9.02 مم (81.36 مم² ^{) . يتم تغليف كليهما في} مصفوفات شبكية من السيراميك ذات 135 طرفًا . ^{[ 4 ]} تم لاحقًا تطوير نسخة CMOS من ROMP وRosetta (تُسمى ROMP-C وRosetta-C).        

• بنية معالج IBM RT PC ROMP ووحدة إدارة الذاكرة