Джоэл МакКормак

редактировать

Джоэл МакКормак является разработчиком NCR Corporation версии p- кодовая машина, которая является своего рода стековой машиной, популярной в 1970-х годах как предпочтительный способ реализации новых вычислительных архитектур и языков, таких как Pascal и BCPL <58.>. Дизайн NCR не имеет общей архитектуры с Pascal MicroEngine, разработанным Western Digital, но оба предназначены для выполнения UCSD p-System. [1,2]

Содержание

1 Теория P-машины
2 Дизайн P-машины
3 Архитектура P-машины
4 Производительность P-машины
5 Образование
6 Дальнейшее трудоустройство
7 Публикации
8 См. Также
9 Ссылки

Теория П-машины

Урс Амманн, ученик Никлауса Вирта, первоначально представил p-код в его докторской диссертации (см. Урс Амманн, О генерации кода в компиляторе Паскаля, Программное обеспечение - Практика и опыт, Том 7, № 3, 1977, стр. 391–423). Основная идея заключается в том, что сложная программная система кодируется для несуществующего, вымышленного, минимального компьютера или виртуальной машины, и этот компьютер реализован на конкретном реальном оборудовании с интерпретирующей компьютерной программой, которая обычно является небольшой и простой., и быстро развивался. Язык программирования Паскаль приходилось переписывать для каждого нового приобретаемого компьютера, поэтому Амманн предложил один раз написать систему для виртуальной архитектуры. Успешной академической реализацией Pascal стала p-System UCSD, разработанная Кеннетом Боулзом, профессором UCSD, который начал проект разработки универсальной Среда программирования Pascal, использующая архитектуру P-machine для множества различных вычислительных платформ, используемых в то время. Маккормак был частью команды студентов, работавших над проектом. [3] Он взял это знание и опыт с собой в NCR.

P-machine Design

В 1979 году МакКормак был принят на работу в NCR сразу после окончания колледжа, и они разработали Bit spling реализация машины p-кода с использованием набора микросхем Am2900. У этого CPU было множество проблем с синхронизацией и производительностью, поэтому МакКормак предложил полностью модернизировать процессор, используя программируемое логическое устройство на основе Microsequencer. Маккормак покинул NCR, чтобы основать компанию Volition Systems, но продолжил работу над ЦП в качестве подрядчика. В новом процессоре использовался микроворд шириной 80 бит, поэтому параллелизм в микрокоде был радикально улучшен. В микрокоде было несколько циклов, состоящих из одной инструкции, и многие из более простых операций p-кода занимали 1 или 2 инструкции микрокода. Благодаря широкому микрослову и тщательному расположению шин, а также увеличению регистров адресов памяти, ЦП мог выполнять операции внутри ALU, передавая слово памяти непосредственно во встроенный стек, или подавать один источник в ALU при отправке ранее вычисленный регистр на шину назначения за один микроцикл.

ЦП работал на трех разных тактовых частотах (с использованием линий задержки для выбираемых часов); два бита в микростроке выбирают время цикла для этой инструкции. Часы около 130, 150 и 175 наносекунд. Новые компоненты от AMD могли бы позволить более быстрый цикл 98 нс для самых быстрых инструкций, но они не вышли с соответственно более быстрым блоком управления переходами.

Был отдельный блок упреждающей выборки / форматирования инструкций (опять же, с использованием останавливаемых часов линии задержки для синхронизации... асинхронная логика допускает перекос таймингов). Он имел 32-битный буфер и мог доставлять следующие данные в виде байта со знаком, байта без знака, 16-битного слова или «большого» операнда (одно- или двухбайтовый формат, где 0..127 были закодированы как один байт, а 128..32767 было закодировано как два байта).

На плате был стек из 1024 16-битных слов, так что в нем можно было работать как со скалярами, так и с наборами. Верхняя часть стека фактически хранилась в одном из регистров AMD 2901, так что простые операции, такие как сложение целых чисел, занимали один цикл. раньше мы украли метод хранения верхнего слова стека в одном из регистров AMD 2901. Часто это приводило к уменьшению на одну микрокоманду. (Стек работает не совсем так... он уменьшается до того, как в него записываются данные, и увеличивается после чтения.)

Поскольку управление следующим адресом и следующее расположение микрокода находились в каждом широком микроворде, не было штрафа за выполнение микрокода в любом порядке. Таким образом, у нас была таблица из 256 меток, и компилятор микрокода переместил первую инструкцию на каждой из этих меток в первые 256 ячеек памяти микрокода. Единственное ограничение, наложенное на микрокод, заключалось в том, что если для p-кода требуется более одной микрокоманды, то для первой микрокоманды не может быть задано какое-либо управление потоком (так как она будет заполнена с помощью "goto ).

P-machine архитектура

ЦП использовал технику хранения верхнего слова стека в одном из регистров AMD 2901. Это часто приводило к на одну микрокоманду меньше. Например, вот несколько p-кодов, как они заканчиваются up.tos - это регистр, а q - регистр. "|" означает параллельные действия в одном цикле. (Стек не совсем так работает... он уменьшается до того, как данные будут записаны в него, и увеличивается после данных считывается.)

Так как управление следующим адресом и следующее расположение микрокода находились в каждом широком микрорде, не было штрафа за выполнение микрокода в любом порядке. Таблица из 256 меток, и компилятор микрокода переместил первая инструкция на каждой из этих меток к первым 256 ячейкам памяти микрокода. Ограничение, наложенное на микрокод, заключалось в том, что если p-код требовал более одной микрокоманды, то для первой микрокоманды не могло быть задано какое-либо управление потоком (поскольку оно было бы заполнено с помощью «goto »).

получить% Fetch и сохранить в регистре AMD код операции следующего байта из% блока предварительной выборки и перейти к этому месту в микрокоде. q: = ubyte | goto ubyte SLDCI% Короткая константа загрузки, целое число (проталкивание байта кода операции)% Перемещение регистра AMD вершины стека в реальный стек, загрузка% регистра вершины стека с выбранным кодом операции, который привел нас сюда dec (sp) | стек: = tos | tos: = q | goto fetch LDCI% Загрузить целое число константы (слово кода операции push)% Во многом похоже на SLDCI, за исключением выборки 2-байтового слова и «push» в стек dec (sp) | стек: = tos | tos: = слово | goto fetch SLDL1% Локальная переменная короткой загрузки со смещением 1% mpd0 - это указатель на локальные данные со смещением 0. Записать соответствующий адрес% данных в адресный регистр памяти с байтовым адресом mar: = mpd0 + 2% Push tos, load new tos из памяти SLDX dec (sp) | стек: = tos | tos: = memword | goto fetch LDL% Загрузить локальную переменную со смещением, указанным операндом "big" r0: = big mar: = mpd0 + r0 | goto sldx INCR% Увеличивает верхнюю часть стека на большой операнд tos: = tos + big | goto fetch ADI% Добавить два слова поверх стека tos: = tos + stack | inc (sp) | goto fetch EQUI% Два первых слова в стеке равны? тестовые пакеты - стек | inc (sp) tos: = 0 | if ~ zero goto fetch tos: = 1 | goto fetch

Эту архитектуру следует сравнить с исходной спецификацией машины P-кода, предложенной Никлаусом Виртом.

Производительность P-машины

Конечным результатом был 9 "x11" для процессора, который работал UCSD p-System быстрее, чем что-либо еще, с большим отрывом. В 35-50 раз быстрее, чем интерпретатор LSI-11, и в 7-9 раз быстрее, чем у Western Digital Pascal MicroEngine при замене микрокода LSI-11 на p- код микрокода. Он также работал быстрее, чем машина Niklaus Wirth Lilith, но не обладал возможностями растровой графики и примерно такой же скоростью, как и VAX-11/750. собственный код. (Но VAX помешал плохой код, исходящий из компилятора Berkeley Pascal, а также был 32-битной машиной.)

Образование

Более позднее место работы

Publications

Джоэл МакКормак, Роберт Макнамара. Эффективное и мозаичное прохождение многоугольника с использованием функций полуплоскостных краев, чтобы появиться в отчете об исследованиях 2000/4, Западная исследовательская лаборатория Compaq, август 2000 года.. Обход мозаичного многоугольника с использованием функций полуплоскостных краев, Труды семинара EUROGRAPHICS / SIGGRAPH 2000 года по графическому оборудованию, ACM Press, Нью-Йорк, август 2000 г., стр. 15–21.
Роберт Макнамара, Джоэл Маккормак, Норман П. Джуппи. Предварительно отфильтрованные сглаженные линии с использованием полуплоскостных функций расстояния, Отчет об исследовании 98/2, Западная исследовательская лаборатория Compaq, август 2000 г. [Расширенный набор материалов семинара приведен непосредственно ниже.]
Роберт Макнамара, Джоэл МакКормак, Норман П. Джуппи. Предварительно отфильтрованные сглаженные линии с использованием полуплоскостных функций расстояния, Proceedings of the 2000 EUROGRAPHICS / SIGGRAPH Workshop on Graphics Hardware, ACM Press, New York, август 2000, стр. 77–85.
Джоэл МакКормак, Кейт И. Фаркас, Рональд Перри, Норман П. Джуппи. Simple and Table Feline: Fast Elliptical Lines for Anisotropic Texture Mapping, Research Report 99/1, Compaq Western Research Laboratory, октябрь 1999 г. [Расширенный набор документов SIGGRAPH, перечисленных непосредственно ниже.]
Джоэл МакКормак, Рональд Перри, Кейт И. Фаркас, Норман П. Джуппи. Feline: Fast Elliptical Lines for Anisotropic Texture Mapping, SIGGRAPH 99 Conference Proceedings, ACM Press, New York, август 1999, стр. 243–250.
Джоэл МакКормак, Роберт Макнамара, Кристофер Джанос, Ларри Сейлер, Норман П. Джуппи, Кен Коррелл, Тодд Даттон, Джон Зуравски. Neon: A (Big) (Fast) Single-Chip 3D Workstation Graphics Accelerator, Отчет об исследовании 98/1, Западная исследовательская лаборатория Compaq, пересмотренный в июле 1999 г. [Расширенный набор документов Workshop и IEEE Neon, перечисленных непосредственно ниже.]
Джоэл МакКормак, Роберт Макнамара, Кристофер Джанос, Ларри Сейлер, Норман П. Джуппи, Кен Коррелл, Тодд Даттон, Джон Зуравски. Реализация Neon: 256-битный графический ускоритель, IEEE Micro, Vol. 19, No. 2, март / апрель 1999 г., стр. 58–69.
Джоэл МакКормак, Роберт Макнамара, Кристофер Джанос, Ларри Сейлер, Норман П. Джуппи, Кен Коррелл. Neon: Однокристальный графический ускоритель для рабочих станций 3D, Труды семинара EUROGRAPHICS / SIGGRAPH 1998 г. по графическому оборудованию, ACM Press, Нью-Йорк, август 1998 г., стр. 123–132. [Признан лучшим докладом / презентацией.]
Джоэл МакКормак, Роберт Макнамара. A Smart Frame Buffer, Отчет об исследовании 93/1, Корпорация цифрового оборудования, Западная исследовательская лаборатория, январь 1993 г. [Расширенный набор документов USENIX, перечисленных непосредственно ниже.]
Джоэл МакКормак, Роберт Макнамара. Набросок интеллектуального буфера кадра, Материалы зимней конференции USENIX 1993 г., Ассоциация USENIX, Беркли, январь 1993 г., стр. 169–179.
Джоэл МакКормак. Написание серверов Fast X для немых цветных буферов кадров, Отчет об исследовании 91/1, Digital Equipment Corporation, Western Research Laboratory, февраль 1991 г. [Расширенный набор программного обеспечения: документ о практике и опыте, перечисленный непосредственно ниже.]
Джоэл МакКормак.. Написание серверов Fast X для буферов немой цветовой рамки, Программное обеспечение - Практика и опыт, Том 20 (S2), John Wiley Sons, Ltd., Западный Суссекс, Англия, октябрь 1990 г., стр. 83–108. [Переведено и перепечатано в японском издании журнала UNIX Magazine, ASCII Corp., октябрь 1991 г., стр. 76–96.]
Хания Гаевска, Марк С. Манассе, Джоэл МакКормак. Почему X не является нашей идеальной оконной системой, Программное обеспечение - Практика и опыт, Том 20 (S2), John Wiley Sons, Ltd., Западный Суссекс, Англия, октябрь 1990 г., стр. 137–171.
Пол Дж. Асенте и Ральф Р. Суик с Джоэлом МакКормаком. X Window System Toolkit: Полное руководство и спецификация программиста, X версия 11, выпуск 4, Digital Press, Мейнард, Массачусетс, 1990.
Джоэл МакКормак, Пол Асенте. Обзор X Toolkit, Материалы симпозиума ACM SIGGRAPH по программному обеспечению пользовательского интерфейса, ACM Press, Нью-Йорк, октябрь 1988 г., стр. 46–55.
Джоэл Маккормак, Пол Асенте. Использование X Toolkit, или Как написать виджет. Материалы летней конференции USENIX 1988 г., Ассоциация USENIX, Беркли, июнь 1988 г., стр. 1–14.
Джоэл МакКормак. Правильный язык для работы. UNIX Review, REVIEW Publications Co., Рентон, Вашингтон, Vol. 3, No. 9, сентябрь 1985 г., стр. 22–32.
Джоэл МакКормак, Ричард Гливз. Modula-2: достойный преемник Паскаля, BYTE, Byte Publications, Питерборо, Нью-Гэмпшир, Vol. 8, No. 4, April 1983, pp. 385–395.

См. Также

Ссылки