VAX 9000 es una familia discontinuada de mainframes desarrollados y fabricados por Digital Equipment Corporation (DEC) que utiliza procesadores personalizados basados en ECL que implementan la arquitectura de conjunto de instrucciones (ISA) VAX . Equipados con procesadores vectoriales opcionales, también se comercializaron en el espacio de las supercomputadoras . [1] Al igual que con otros sistemas VAX, se vendieron con los sistemas operativos VMS o Ultrix .
Los sistemas remontan su historia a la concesión de licencias por parte de DEC en 1984 de varias tecnologías de Trilogy Systems , que había introducido una nueva forma de empaquetar densamente chips ECL en módulos complejos. El desarrollo del diseño 9000 comenzó en 1986, pensado como un reemplazo para la familia VAX 8800 , [2] en ese momento la oferta de VAX de gama alta. Los planes iniciales exigían dos modelos generales, el Aquarius de alto rendimiento que utiliza refrigeración por agua como se ve en los sistemas IBM, y los sistemas Aridus de rendimiento medio que utilizan refrigeración por aire. Durante el desarrollo, los ingenieros mejoraron tanto el sistema de refrigeración por aire que Aquarius no se ofreció; los modelos Aridus eran "actualizables en campo" a Aquarius, pero no lo ofrecían. [3]
El 9000 fue posicionado dentro de DEC como un "asesino de IBM", una máquina con un rendimiento inigualable a un precio mucho más bajo que los sistemas IBM. DEC pretendía que el 9000 permitiera a la compañía volver al mercado de mainframes, que había abandonado a partir de 1983, [4] al ver que el extremo inferior del mercado de computadoras estaba siendo absorbido por los sistemas de computadoras personales compatibles con IBM en constante mejora y las nuevas máquinas de estación de trabajo Unix de 32 bits . La compañía invirtió aproximadamente mil millones de dólares en el desarrollo del 9000, a pesar de la considerable preocupación interna sobre el concepto en la era de la rápida mejora del rendimiento RISC . Los problemas de producción retrasaron su lanzamiento, momento en el que estos temores se habían hecho realidad y los microprocesadores más nuevos como el NVAX de la propia DEC ofrecían una fracción significativa del rendimiento del 9000 por una fracción minúscula del precio.
Se entregaron aproximadamente cuatro docenas de sistemas antes de que se interrumpiera la producción, lo que supuso un fracaso masivo. Un ejemplo representativo de CPU se encuentra almacenado en el Museo de Historia de la Computación , no en exposición pública. Otro se encuentra almacenado en el Museo de Sistemas a Gran Escala.
A principios de los años 80, DEC había ido ganando cada vez más terreno. El PDP-11 se lanzó en 1970 y siguió cosechando fuertes ventas que finalmente alcanzarían las 600.000 máquinas, mientras que su recién presentado VAX-11 retomaba el camino del PDP y comenzaba a abrirse paso en el mercado de gama media de IBM . DEC también presentó sus famosas terminales de computadora de la serie VT y una amplia variedad de otros periféricos populares que generaron un flujo de efectivo significativo. [5]
Durante este período, DEC realizó varios intentos de entrar en el campo de las computadoras personales , pero todos fracasaron. El más conocido de ellos fue el Rainbow 100 , que apuntaba a ofrecer la capacidad de ejecutar programas MS-DOS y CP/M , pero en cambio demostró ser incapaz de hacer ambas cosas muy bien y costaba aproximadamente lo mismo que comprar dos máquinas separadas. A medida que el mercado de las PC se expandía, DEC abandonó su oferta de PC y cada vez más centró su atención en el mercado de gama media. [6]
Como parte de este cambio de enfoque, se modificaron varias políticas de larga data, lo que provocó fricciones con su base de clientes y, especialmente, con sus desarrolladores externos. En un ejemplo, su nuevo bus VAXBI no podía ser utilizado por otros desarrolladores a menos que firmaran un acuerdo de desarrollo. Esto suponía un marcado contraste con el estándar Unibus de la PDP y las máquinas VAX anteriores, que tenían un mercado floreciente de productos de terceros. Se citó a Ken Olsen diciendo: "Gastamos millones en desarrollar este bus. No sé por qué no lo hicimos antes". [6]
Como estas políticas estaban "cerrando" a DEC, las nuevas empresas se apresuraron a aprovechar esto. Entre ellas, destacaba Sun Microsystems , cuyos sistemas basados en Motorola 68000 ofrecían un rendimiento similar a la serie VAXstation de DEC, aunque se basaban en el sistema operativo UNIX . Durante la segunda mitad de la década de 1980, Sun se presentó cada vez más como el sustituto de DEC en el mercado técnico, calificando a DEC de "chupasangre" cerrado y propietario. [7] Esto se vio facilitado por la propia decisión de DEC en 1985 de abandonar el mercado técnico en favor de los márgenes más altos en el centro de datos . [5]
Durante la década de 1960, las computadoras DEC se habían construido a partir de transistores individuales y comenzaron a utilizar circuitos integrados de integración a pequeña escala (SSI IC). Estos se construirían en una serie de placas de circuito , que luego se enrollarían juntas en una placa base para producir la unidad central de procesamiento (CPU). A principios de la década de 1970, se utilizaban circuitos integrados de integración a pequeña y mediana escala , y la integración a gran escala (LSI) permitía implementar CPU más simples en un solo circuito integrado (o "chip"). A fines de la década de 1970, estaban disponibles varias versiones LSI del PDP-11, primero como unidades de múltiples chips como el propio LSI-11 de DEC , [8] y luego en versiones de un solo chip como el J-11 . [9]
El VAX era un sistema más complejo, más allá de las capacidades del LSI de la década de 1970 en un formato de un solo chip. Los primeros modelos se parecían a los PDP de las generaciones anteriores, pero con múltiples chips LSI en placas de circuito impreso que construían la CPU más compleja en lugar de chips SSI en placas envueltas en alambre. [a] A mediados de la década de 1980, los efectos implacables de la ley de Moore habían llevado al LSI a lo que ahora era la integración a muy gran escala (VLSI). Los circuitos integrados VLSI podían albergar cientos de miles o millones de transistores, lo suficiente para implementar un sistema VAX completo en un solo chip. Esto condujo al MicroVAX 78032 de 1985 , que implementó un subconjunto del VAX, pero estaba claro que no pasaría mucho tiempo antes de que el VAX "completo" cupiera en un solo chip. [b]
Para seguir siendo relevante en los centros de datos era necesario contar con una nueva arquitectura que no era adecuada para la fabricación de un solo chip. En aquel momento, la fabricación de CMOS solía producir circuitos integrados más lentos que el sistema de lógica acoplada a emisor (ECL) de la competencia. [10] Sin embargo, la densidad de ECL era menor y el tamaño de sus características era aproximadamente una generación menor que el de CMOS. DEC tuvo que elegir entre construir una máquina ECL muy rápida con un gran número de chips o una máquina CMOS algo más lenta que utilizara menos chips. El uso de ECL era más complejo, pero coherente con la larga trayectoria de DEC en diseños de CPU de múltiples chips y múltiples tarjetas.
Un problema relacionado con la ECL fue la proliferación de cableado entre chips, proporcional al aumento masivo del número de pines que requiere el crecimiento del espacio de direcciones de las máquinas modernas . En 1980, Gene Amdahl formó Trilogy Systems para resolver problemas en la producción de mainframes basados en ECL de alto rendimiento. Los desarrollos de Trilogy incluyeron un nuevo sistema de conexión entre chips que utiliza conductores de cobre incrustados en un aislamiento de poliimida para producir una película delgada con cableado extremadamente denso. [11]
En 1984, DEC licenció partes de las tecnologías de Trilogy y comenzó a desarrollar versiones prácticas de estos conceptos en su Hudson Fab . Éste fue el nacimiento del proyecto 9000. [7] En contraste con el objetivo de Trilogy de introducir sus propios mainframes compatibles con plug-in y competir directamente con IBM, [11] DEC utilizaría una tecnología similar para producir un VAX que superara las ofertas de IBM a un precio más bajo. Las tecnologías de cableado de Trilogy se utilizaron para crear "unidades multichip" (MCU) del tamaño de una tarjeta que funcionaran juntas como los diseños anteriores de CPU multitarjeta. En el diseño final, 13 MCU formaban la CPU. [12]
Inicialmente, el sistema requería refrigeración por agua para alcanzar sus objetivos de rendimiento, lo que dio lugar al nombre en clave Aquarius, el portador de agua. Durante el desarrollo, un nuevo sistema de refrigeración por aire reemplazó la refrigeración por agua. La versión refrigerada por aire recibió el nombre en clave Aridus, que significa "seco". [12] [c]
Mientras el desarrollo estaba en marcha, a finales de 1988 IBM presentó sus sistemas AS/400 , una nueva línea de gama media que era mucho más competitiva en cuanto a costes que las ofertas anteriores. La ventaja de precio de DEC se vio seriamente erosionada y su anterior crecimiento rápido en el mercado terminó casi de inmediato. IBM acabaría generando unos 14.000 millones de dólares en ingresos anuales con la línea, lo que suponía más que todos los ingresos de la empresa. Mientras tanto, Sun estaba presentando su microprocesador SPARC que permitía a las máquinas de escritorio superar incluso a las más rápidas de las máquinas existentes de DEC. Esto erosionó el valor de DEC en su otro mercado tradicional de sistemas Unix. [7] Con la empresa siendo exprimida en la gama baja y media, el 9000 se convirtió en el principal foco de atención de la empresa; se referían a él como el "asesino de IBM". [14]
DEC inicialmente se había mostrado escéptico con el RISC, [15] creyendo que funcionaba en programas triviales de cinco líneas pero que no tendría éxito en el campo del procesamiento de transacciones . Esta opinión cambió radicalmente en 1986 cuando un RISC experimental desarrollado en el Laboratorio de Investigación Occidental de DEC se comparó directamente con el último VAX 8800 y lo superó en una proporción de 2 a 1. Esto condujo a un programa para desarrollar un diseño RISC escalable de calidad de producción, que surgió como el DEC PRISM . [16] Dave Cutler , a cargo del diseño de PRISM, comenzó entonces a desarrollar una máquina de alta gama que lo usara, lo que inmediatamente llevó a una pelea con el grupo Aridus, que los veía como si estuvieran pisando "su territorio". [16] El comité de ingeniería de la empresa, el Grupo de Trabajo de Estrategia, recomendó repetidamente cancelar Aridus. Cada año intentaban recortar el presupuesto del proyecto, pero el líder del proyecto, Bob Glorioso, iba directamente a Ken Olsen y a la junta y conseguía que lo restablecieran, diciendo "estos ingenieros no tienen derecho a decirnos a los empresarios qué hacer". [16]
"Simplemente no lo entiendo, no veo cómo esto es posible, cómo este chip puede reemplazar estos racks de electrónica, simplemente no lo entiendo".
—Ken Olsen [17]
Mientras la batalla entre los grupos RISC y ECL continuaba, el equipo CMOS que construía los procesadores VAX también seguía mejorando. Bob Supnik afirma que, ya en 1987, los técnicos de alto nivel tenían claro que la siguiente generación de chips CMOS, el NVAX , funcionaría tan bien como el 9000 en 1988, aunque el 9000 no estaba previsto que se lanzara hasta 1989. [14] Hay varias citas de ingenieros destacados sobre el proyecto NVAX que describen la falta de voluntad de Olsen de acabar con el 9000 incluso después de que le dijeran a bocajarro que no sería competitivo a principios de los años 90, [14] y su rechazo rotundo a que algo así fuera posible. [18]
A medida que la empresa siguió respaldando el 9000, aunque cada vez era más evidente que no sería competitivo, varios grupos dentro de la empresa comenzaron a desarrollar sistemas basados en RISC. El resultado improbable de esto fue que todos los proyectos RISC se cancelaron [19] con la excepción de algunos trabajos en curso en la fábrica Hudson Fab sobre un PRISM de gama baja. [20]
DEC anunció formalmente el 9000 en octubre de 1989, afirmando en ese momento que se comercializaría "en la próxima primavera". Comparándolo con un IBM 3090 de gama baja , el mainframe insignia de IBM, DEC posicionó la máquina para el procesamiento de transacciones y sistemas de bases de datos de alta gama . Se anunciaron cinco sistemas, con precios que iban desde 1,2 a 3,9 millones de dólares, y que abarcaban un rango de rendimiento de 30 a 117 veces el del 11/780. [21]
El desarrollo del 9000 finalmente costó alrededor de 3 mil millones de dólares. [14] Programado para ser lanzado en 1989, los retrasos en la fabricación del chip lo retrasaron un año, y otros retrasos en la construcción de la máquina completa significaron que solo se entregaron pequeñas cantidades en 1990. Los sistemas estaban plagados de problemas y requerían un mantenimiento constante en el campo. [7] Para 1991, la compañía tenía una cartera de pedidos de solo 350 sistemas. A 1,5 millones de dólares por máquina, el sistema había recuperado solo el 25% de los costos de desarrollo, excluyendo la fabricación real. [14] En febrero de 1991, anunciaron una versión de gama baja, el Modelo 110 a 920.000 dólares, atractiva para los clientes que buscaban potencia de CPU sin la necesidad de un almacenamiento extenso u otras opciones. [22]
Mientras tanto, las predicciones del equipo de ingeniería sobre la implacable marcha de los CMOS se hicieron realidad. En 1991, el NVAX ya estaba en el mercado, ofreciendo aproximadamente el mismo rendimiento por una fracción minúscula del costo y el tamaño. Con configuraciones de rendimiento más bajas, el mismo diseño estaba disponible en formato de escritorio, superando a todas las máquinas VAX anteriores. El 9000 no solo logró perder miles de millones de dólares, sino que también provocó el fin de varios diseños mucho más prometedores. [14]
En 1991, los observadores de la industria describían el modelo 9000 como "estancado" y "decepcionante". En agosto, Glorisoso abandonó el DEC alegando problemas familiares. [23]
En octubre de 1991, DEC anunció que la división se reorganizaría como la Unidad de Negocios de Sistemas de Producción, junto con recortes en los precios de los modelos 9000 actuales del 30% y del 38% en su software de servidor. También anunciaron tres nuevos modelos basados en chips CMOS, el 9X15, el 9600 y el 9800, ninguno de los cuales se envió. También anunciaron que a los usuarios existentes del 9000 se les ofrecería una ruta de actualización con descuento a los nuevos sistemas basados en DEC Alpha . [24]
Para colmo de males, a principios de 1992 se informó de que los sistemas instalados habían empezado a sufrir una serie de fallos de hardware que parecieron empezar en la segunda mitad de 1991. Un estudio sugirió que el 37% de los sistemas instalados sufrieron "fallas graves", sobre todo en los modelos 9420. [25] Una encuesta de seguimiento dio al sistema altas calificaciones en cuanto a servicio y compatibilidad con otros sistemas DEC, pero bajas calificaciones en cuanto a fiabilidad y coste. [26]
El VAX 9000 era un multiprocesador que admitía una, dos, tres o cuatro CPU con una frecuencia de reloj de 62,5 MHz (tiempo de ciclo de 16 ns). El sistema se basaba en un conmutador de barra transversal en la unidad de control del sistema (SCU), al que se conectaban de una a cuatro CPU, dos controladores de memoria, dos controladores de entrada/salida (E/S) y un procesador de servicio. La E/S se proporcionaba mediante cuatro buses de interconexión de memoria extendida (XMI).
Cada CPU se implementó con 13 unidades multichip (MCU), cada una de las cuales contenía varias matrices de macroceldas de lógica acoplada por emisor (ECL) que contenían la lógica de la CPU. Las matrices de compuertas se fabricaron mediante el proceso "MOSAIC III" de Motorola , un proceso bipolar con un ancho de dibujo de 1,75 micrómetros y tres capas de interconexión. Las MCU se instalaron en un módulo planar de CPU, que albergaba 16 MCU y tenía un tamaño de 24 x 24 pulgadas (610 mm).
La CPU del VAX 9000 estaba acoplada a un procesador vectorial con un rendimiento teórico máximo de 125 MFLOPS. El circuito del procesador vectorial estaba presente en todas las unidades vendidas y se desactivaba mediante un interruptor de software en las unidades vendidas "sin" el procesador vectorial. El procesador vectorial se conocía como V-box y fue la primera implementación ECL de Digital de la arquitectura vectorial VAX. El diseño del procesador vectorial comenzó en 1986, dos años después de que comenzara el desarrollo de la CPU VAX 9000. [27]
La implementación de la V-box comprendía 25 dispositivos Motorola Macrocell Array III (MCA3) distribuidos en tres unidades multichip (MCU), que se encontraban en el módulo planar. La V-box era opcional y se podía instalar en campo. La V-box constaba de seis subunidades: la unidad de registro vectorial, la unidad de suma vectorial, la unidad de multiplicación vectorial, la unidad de máscara vectorial, la unidad de dirección vectorial y la unidad de control vectorial.
La unidad de registro vectorial, también conocida como archivo de registro vectorial, implementaba los 16 registros vectoriales definidos por la arquitectura vectorial VAX. El archivo de registro vectorial tenía múltiples puertos y contenía tres puertos de escritura y cinco puertos de lectura. Cada registro constaba de 64 elementos, y cada elemento tenía 72 bits de ancho, con 64 bits utilizados para almacenar datos y 8 bits utilizados para almacenar información de paridad. [28]
SID (Síntesis de Diseño Integral) fue un programa de síntesis lógica utilizado para generar puertas lógicas para el VAX 9000. A partir de fuentes de alto nivel de comportamiento y de transferencia de registros , se sintetizaron aproximadamente el 93% de las unidades escalares y vectoriales de la CPU , más de 700.000 puertas. [29]
SID era un sistema basado en reglas de inteligencia artificial y un sistema experto con más de 1000 reglas escritas a mano. Además de la creación de puertas lógicas , SID llevó el diseño al nivel de cableado, asignando cargas a las redes y proporcionando parámetros para las herramientas CAD de ubicación y ruta . A medida que se ejecutaba el programa, generaba y ampliaba su propia base de reglas a 384 000 reglas de bajo nivel. [29] [30] Una ejecución de síntesis completa para el VAX 9000 tomó 3 horas.
Inicialmente fue algo controvertido, pero se aceptó para reducir el presupuesto general del proyecto VAX 9000. Algunos ingenieros se negaron a usarlo. Otros compararon sus propios diseños a nivel de compuerta con los creados por SID, y finalmente aceptaron a SID para el trabajo de diseño a nivel de compuerta. Dado que las reglas de SID fueron escritas por diseñadores de lógica expertos y con el aporte de los mejores diseñadores del equipo, se lograron excelentes resultados. A medida que avanzaba el proyecto y se escribían nuevas reglas, los resultados generados por SID se volvieron iguales o mejores que los resultados manuales tanto para el área como para el tiempo. Por ejemplo, SID produjo un sumador de 64 bits que era más rápido que el diseñado manualmente. Las áreas diseñadas manualmente promediaron 1 error por cada 200 compuertas, mientras que la lógica generada por SID promedió 1 error por cada 20 000 compuertas. Después de encontrar un error, se corrigieron las reglas de SID, lo que resultó en 0 errores en las ejecuciones posteriores. [29] La parte del VAX 9000 generada por SID se completó dos años antes de lo previsto, mientras que otras áreas del desarrollo del VAX 9000 tuvieron problemas de implementación, lo que dio lugar a un lanzamiento del producto muy retrasado. Después del VAX 9000, el SID nunca volvió a utilizarse.
El VAX 9000 Model 110 era un modelo básico con el mismo rendimiento que el Model 210, pero con una menor capacidad de memoria y con menos software y servicios. El 22 de febrero de 1991, su precio era de 920.000 dólares y, si estaba equipado con un procesador vectorial, de 997.000 dólares.
El VAX 9000 Modelo 210 era un modelo básico con una CPU que podía actualizarse. Si tenía un procesador vectorial, se lo conocía como VAX 9000 Modelo 210VP.
El VAX 9000 Modelo 4x0 era un modelo con capacidad para múltiples procesadores , en el que el valor de "x" (1, 2, 3 o 4) indicaba la cantidad de CPU presentes. Estos modelos admitían el procesador vectorial, con un procesador vectorial admitido por CPU. Una configuración máxima tenía 512 MB de memoria. La cantidad de buses de E/S admitidos variaba: los modelos 410 y 420 admitían dos XMI, diez CI y ocho VAXBI , mientras que los modelos 430 y 440 admitían cuatro XMI, diez CI y 14 VAXBI.
PDP-10 ... se suspendió en 1983