VAX-11/780

Fiche technique

• Nom : VAX-11/780
• Constructeur : Digital Equipment Corporation (DEC)
• Présentation : 25 octobre 1977
• Architecture : VAX 32 bits
• Signification de VAX : Virtual Address eXtension
• Registres généraux : 16 registres de 32 bits
• Processeur : logique TTL, sans microprocesseur unique
• Cycle processeur : 200 ns
• Bus principal : SBI — Synchronous Backplane Interconnect
• Système d’exploitation principal : VAX/VMS
• Première version de VMS livrée : février 1978
• Catégorie : système multi-utilisateur 32 bits

Le PDP-11 commence à manquer d’espace

Le PDP-11 est l’une des plus grandes réussites de DEC. Son architecture 16 bits est élégante, relativement simple et adaptée aussi bien aux laboratoires qu’à l’industrie. Mais cette architecture impose une contrainte fondamentale : une adresse de 16 bits ne peut représenter directement que 65 536 positions, soit un espace de 64 Ko.

Les modèles évolués du PDP-11 utilisent des mécanismes de gestion mémoire pour dépasser cette limite physique, mais les logiciels restent confrontés à un espace d’adressage devenu étroit.

Or, au milieu des années 1970, les programmes grossissent. Les systèmes d’exploitation deviennent plus complexes, les bases de données se développent et les ordinateurs accueillent davantage d’utilisateurs simultanés.

DEC doit donc préparer l’après-PDP-11.

1975 : DEC prépare une architecture 32 bits

En avril 1975, DEC constitue un groupe chargé de définir une nouvelle architecture. L’objectif est de conserver une certaine continuité avec la culture du PDP-11 tout en augmentant considérablement l’espace d’adressage.

Le projet donnera naissance à VAX, pour Virtual Address eXtension.

Le passage de 16 à 32 bits change l’échelle. Une adresse de 32 bits peut théoriquement représenter 2³² octets, soit 4 Go d’espace virtuel.

Il ne faut pas confondre cette valeur avec la quantité de mémoire vive réellement installée dans une machine de 1977. Le VAX-11/780 ne possède évidemment pas plusieurs gigaoctets de RAM. Les 32 bits définissent avant tout l’espace d’adressage de l’architecture et donnent aux logiciels une marge de croissance considérable.

Une architecture plus riche que celle du PDP-11

Le VAX reprend plusieurs idées qui avaient contribué à l’élégance du PDP-11, mais les étend.

Le processeur dispose notamment de 16 registres généraux, contre huit sur le PDP-11. Les instructions peuvent manipuler directement des données en mémoire ou dans les registres et disposent de nombreux modes d’adressage.

Cette richesse facilite l’écriture des compilateurs et des systèmes d’exploitation, mais rend également le jeu d’instructions particulièrement complexe.

Le VAX appartient ainsi à ce que l’on appellera plus tard les architectures CISC — Complex Instruction Set Computer : le processeur propose de nombreuses instructions capables d’effectuer des opérations relativement élaborées.

La mémoire virtuelle devient centrale

Le mot « Virtual » de VAX n’est pas seulement commercial.

L’architecture est conçue autour de la mémoire virtuelle. Chaque programme travaille avec des adresses virtuelles que le matériel et le système d’exploitation traduisent vers la mémoire physique réellement disponible.

Cela apporte plusieurs avantages :

• les programmes peuvent disposer d’un espace d’adressage beaucoup plus confortable ;
• les processus peuvent être isolés les uns des autres ;
• le système peut déplacer des parties de programmes entre mémoire et disque ;
• plusieurs utilisateurs peuvent travailler simultanément sans manipuler directement l’organisation physique de la RAM.

La mémoire virtuelle devient ainsi un élément fondamental du couple VAX/VMS.

VMS : le système d’exploitation conçu avec le VAX

DEC ne développe pas seulement une nouvelle machine. L’entreprise conçoit parallèlement un nouveau système d’exploitation : VMS — Virtual Memory System.

La première version commerciale de VMS est livrée en février 1978.

VMS gère notamment les processus, la mémoire virtuelle, les fichiers, les périphériques et les utilisateurs. Il est conçu pour une utilisation interactive et multi-utilisateur, mais peut également exécuter des traitements par lots.

Cette conception conjointe du matériel et du logiciel constitue l’une des forces de la plateforme. Le VAX et VMS ne sont pas deux produits assemblés après coup : ils sont développés pour fonctionner ensemble.

Une machine encore construite avec des circuits logiques

Malgré son architecture 32 bits, le VAX-11/780 n’est pas un micro-ordinateur.

Son processeur n’est pas contenu dans une seule puce. Il est réalisé à partir de nombreux circuits logiques TTL répartis sur plusieurs cartes électroniques.

Le cycle interne du processeur est de 200 nanosecondes. La mémoire et les entrées-sorties communiquent avec le processeur par l’intermédiaire du SBI — Synchronous Backplane Interconnect.

DEC prévoit également des adaptateurs permettant de continuer à exploiter des périphériques utilisant l’UNIBUS, très répandu dans la famille PDP-11.

Cette continuité est importante : les clients de DEC ont souvent investi beaucoup d’argent dans des disques, terminaux, interfaces et logiciels. Passer au VAX ne doit pas signifier repartir entièrement de zéro.

1977 : deux visions de l’avenir informatique

Le lancement du VAX-11/780 intervient à un moment particulièrement intéressant.

En 1977 apparaissent également des micro-ordinateurs comme l’Apple II, le Commodore PET et le TRS-80. Ceux-ci annoncent une informatique dans laquelle chaque utilisateur disposera progressivement de sa propre machine.

DEC suit encore une autre logique.

Le VAX-11/780 est un système puissant et partagé, auquel plusieurs utilisateurs accèdent depuis des terminaux. Une entreprise ou une université peut ainsi centraliser ses programmes et ses données tout en donnant un accès interactif à de nombreux utilisateurs.

Les deux modèles vont coexister pendant plusieurs années : ordinateur personnel d’un côté, système multi-utilisateur en réseau de l’autre.

Du VAX-11/780 à toute une famille

Le VAX-11/780 n’est que le début.

DEC décline progressivement l’architecture dans des machines de tailles et de puissances très différentes. Le VAX-11/750 apparaît en 1980, puis le VAX-11/730, les MicroVAX, les VAXstation et des systèmes beaucoup plus puissants comme les VAX 8000 et VAX 9000.

L’idée essentielle est de conserver la même architecture et le même environnement logiciel sur une gamme étendue de machines.

Un programme conçu pour l’écosystème VAX peut ainsi être utilisé sur différentes générations de systèmes sans devoir être entièrement réécrit.

Cette continuité contribue fortement au succès de la plateforme.

Pourquoi le VAX-11/780 est important

Le VAX-11/780 représente bien davantage qu’un PDP-11 plus puissant.

Il marque le passage de DEC à une architecture 32 bits conçue pour durer. L’espace d’adressage étendu, la mémoire virtuelle et VMS permettent à l’entreprise de répondre à des besoins qui dépassent progressivement le domaine traditionnel du mini-ordinateur.

Le VAX trouve sa place dans les universités, les laboratoires, l’industrie et les entreprises. La famille se développe ensuite pendant plus d’une décennie et devient l’un des piliers de DEC.

Avec le VAX-11/780, DEC ne remplace donc pas simplement une machine : l’entreprise crée une nouvelle plateforme matérielle et logicielle destinée à accompagner toute une génération d’informatique professionnelle.

Repères chronologiques

• 1970 : introduction du PDP-11.
• Avril 1975 : début des travaux du comité chargé de l’architecture VAX.
• 25 octobre 1977 : présentation du VAX-11/780.
• Février 1978 : livraison de VMS version 1.0.
• 1980 : introduction du VAX-11/750.
• 1982 : arrivée du VAX-11/730.
• 1984 : VAX-11/785 et nouvelle génération de systèmes VAX.
• Années 1980 : multiplication des VAX, MicroVAX et VAXstation.

Sources et références

• Digital Equipment Corporation, archives historiques et chronologie de l’architecture VAX.
• DEC, VAX Architecture Handbook, 1977.
• DEC, VAX-11/780 Hardware User’s Guide, documentation technique.
• DEC, VAX Hardware Handbook, 1979.
• Computer History Museum, archives Digital Equipment Corporation.