Archive for 5 januari, 2022

Att ladda program på en PDP11

05/01/2022

1970-talets datorer var ofta försedda med en frontpanel med mängder av strömbrytare samt blinkande lampor. Frontpanelen var inte kosmetisk utan tanken var att användaren började med att knappa in en handfull maskininstruktioner i maskinens minne, instruktioner vars uppgift var att ladda in ett större mera avancerat laddarprogram från t.ex. hålremsa. Från hålremsa kunde man ladda in ett enkelt operativsystem eller t.ex. en Basic tolk som kunde användas till att skriva riktiga program. Det var teoretiskt, inte praktiskt, möjligt att knappa in t.ex hela tolken via frontpanelen men chansen att man gjorde något fel var så stor att det inte var något alternativ. En användbar Basic krävde någonstans mellan 4000 och 8000 instruktioner d.v.s. kanske 15000 strömbrytare måste flippas utan fel för att det skulle fungera.

Bilden är tagen från: https://obsolescence.wixsite.com/obsolescence/pidp-11-overview

Man använde oftast hålremsa för att ladda program. Hålremsa är som namnet säger en ungefär 25 mm bred pappersremsa ofta många meter lång med hål stansade tvärs över remsan. Varje stansad hålrad representerade ett tecken i binär form. Det själv inmatade programmets uppgift var alltså att läsa av hålkombinationer från en hålremsläsare och successivt mata in resultatet i minnet. Då hela remsan hade lästs matade man in en startadress från frontpanelen och tryckte på ”kör”.

En hålremsläsare är enkel att bygga själv men att bygga en hålremsstans kräver redan en del mekaniskt kunnande men inte oöverkomligt sådant. Jag tittade lite på möjligheten att bygga upp hålremsan på A4-papper i form av t.ex. en JPG bild. Man kunde då t.ex. i stället för att stansa hålremsa skriva ut program eller data i hexadecimal form, papper som kunde mappas in och sedan läsas av PDP11 via en simulerad hålkortsläsare som skulle använda OCR (Optical Code Recognition) för att återskapa innehållet i binär form för laddning till PDP11. Jag skrev på skoj ett program som dumpade data till printer i ett standardiserat format och använde därefter programmet Tesseract för att återskapa mina data. Programmet Tesseract fungerar mycket väl då man låter det läsa text skrivet på ett språk för vilket Tesseract tränats. Resultatet blev inte speciellt bra då programmet skulle läsa i princip slumpmässiga data. Felkorrigeringen bygger tydligen åtminstone delvis på att den inlästa texten matchas mot ordlistor/meningar/grammatik så att enstaka fel elimineras. Då programmet inte kunde matcha inlästa data mot en språklig databank dök det upp förvånande mycket fel kanske 1-5% av de inlästa tecknen blev fel d.v.s. systemet fungerar inte utan hjälp av mera avancerad felkontroll. Här uppfattade jag att jag hamnade i en återvändsgränd och lät bli att gå vidare.

Av en slump hittade jag efter en del googlande ett enkelt alternativ till att ladda in program till PDP11. Vi har alla sett video/film från gårdagens data center där det finns kylskåpsstora databanspelare som kontinuerligt körs/stoppas/snabbspolas. Databanspelarna var länge det huvudsakliga mediet på vilket data kunde lagras. En svindyr hårskiva rymde kanske 5 Mbyte medan ett magnetband hade nästan oändlig kapacitet sett ur den tidens perspektiv. Magnetbandets nackdel var att man då man skulle ladda in ett program måste man hitta bandet, korrekt mata in bandet i bandstationen och därefter ange vilket ”block” man ville läsa. Systemet var långsamt men blixtsnabbt jämfört med andra system t.ex. hålremsa.

Det visade sig att det fanns en fungerande simulerad bandstation som fungerar på följande sätt:

Jag skapar en katalog /home/pi/bsdtapes på Raspberry Pi där emulatorn körs. Om jag lagrar ett simulerat magnetband tq0tape.tap i denna katalog så kan jag på PDP11 som på den gamla goda tiden aktivera bandstationen och läsa bandet.

För att aktivera bandstationen i PDP11 måste man i BSD 2.11 startfilen definiera att en bandstation finns tillgänglig.

cd /opt/pidp11/systems/211bsd

Gör en kopia på initialiseringsfilen boot.ini:

sudo cp boot.ini boot.ini.backup

Editera boot.ini så att det efter set tq enabled kommer en ny rad:

attach tq0 /home/pi/bsdtapes/tq0tape.tap

Då PDP11 BSD 2.11 startar så vet systemet var det hittar bandet för bandstationen.

Processen beskrivs nedan:

Att läsa program/data från magnetband

Om jag vill flytta data eller program till PDP11 så måste jag först skapa ett läsbart magnetband d.v.s. en fil som binärt ser ut som de data vi får ut från magnetstationen.

Vi börjar med att putsa bort eventuella gamla magnetband i katalogen. Jag har en underkatalog i vilken jag sparar mina magnetband.

sudo rm tq0tape.tap tq0tape.tar

Antag att jag vill flytta en fil minFil.txt till PDP11. Jag börjar med att komprimera/packa ihop filen till en tar-fil. Filändelsen tar står för tape archive! Systemet används fortfarande i Unix/Linux maskiner även om det är många år sedan man hade en riktig bandstation att jobba mot. Resultatet blir helt enkelt en datafil.

tar cvf tq0tape.tar minFil.txt

Vi har nu ett bandarkiv tq0tape.tar som innehåller filen minFil.txt. Filen är inte ännu läsbar av PDP11 utan vi måste skriva om arkivfilen till ett simulerat magnetband. Vi gör detta med hjälp av ett enkelt Perlprogram tapadd.pl och resultatet blir en fil tq0tape.tap .

./tapadd.pl tq0tape.tar tq0tape.tap

Jag kan nu läsa bandet från PDP11 på följande sätt under förutsättning att jag har lagt till bandstationen till 211BSD :

Starta PDP11/70 under simh. Det verkar vara nödvändigt att starta om 211BSD mellan olika band. Jag har inte analyserat vad detta beror på … kanske i framtiden. Logga in på PDP11 och gå till den katalog dit du vill ha dina data. Spola tillbaka magnetbandet och läs innehållet i form av en tar-fil.:

mt rewind
tar xv

Resultatet blir att de filer som fanns på bandet lagras under dut usprungliga namnet i arbetskatalogen. Systemet fungerar förvånande bra.

Att flytta data från PDP11 via magnetband

Systemet är i princip detsamma som det ovan beskrivna men i omvänd ordning. Vi börjar med att skapa ett bandarkiv som skrivs direkt till ”magnetbandet” utan att gå över en lokal fil. Systemet är alltså:

Spola tillbaka bandet.

mt rewind

Vi antar att vi vill flytta hela arbetskatalogen till Raspberry Pi. Vi ”tarrar” då ihop hela katalogen och lägger resultatet på bandet:

tar cv .

Notera att punkten efter tar cv betyder den aktuella katalogens innehåll. Jag kunde byta ut punkten mot t.ex. hello.c varvid endast filen hello.c skulle skrivas till band.

Det vi tarrade ihop finns nu på ”magnetband” i filen tq0tape.tap på Raspberry Pi (detta kallas magi)! Vi kan nu läsa bandet på raspberry pi med hjälp av hjälp programmet tapcat.pl . Vi börjar med att konvertera magnetbandet till ett normalt Unix bandarkiv:

./tapcat.pl tq0tapes.tap > tq0tapes.tar

Vi skapade nu ett Unix bandarkiv tq0tape.tar i arbetskatalogen. Bandarkivet kan nu öppnas med:

tar xvf tq0tapes.tar

Efter detta tar kommando finns hela arkivets innehåll i arbetskatalogen där kommandot kördes.

Slutkommentar

Det är rätt intressant att jag kan använda Unixens ”tar” verktyg på en maskin från 1970-talet. Alternativt kan man säga att det är rätt fantastiskt att 1970-talets programverktyg som skapades för att hantera data-/programarkiv på magnetband fortfarande används aktivt idag trots att forntidens bandstationer har försvunnit helt och man hittar dem endast på olika tekniska muséer.

Jag kan nu hämta ett ”magnetband” d.v.s. kopiera en magnetbandsfil från min underkatalog mytapes till filen tq0tapes.tap och därefter ladda innehållet på PDP11.

Ett ännu enklare sätt att överföra filer är att använda ftp (file transfer protocol) d.v.s. vi använder nätverket för överföring utan att ha något behov av att någon bandstation på vägen. Mera om ftp i nästa artikel.

Länkar

Filtransfer via magnetband: https://github.com/rricharz/pidp11-2.11bsd/blob/master/Tape.pdf

Program tagna från https://github.com/rricharz/pidp11-2.11bsd/

Programmet tapadd.pl:

#!/usr/bin/perl -w
use strict;
if(@ARGV != 1) {
print STDERR ”Usage: $0 <filename>\n”;
exit(1);
}
add_file($ARGV[0], 512);
end_file();
end_file();
sub end_file {
print ”\x00\x00\x00\x00”;
}
sub add_file {
my($filename, $blocksize) = @_;
my($block, $bytes_read, $length);
open(FILE, $filename) || die(”Can’t open $filename: $!”);
while($bytes_read = read(FILE, $block, $blocksize)) {
if($bytes_read < $blocksize) {
$block .= ”\x00” x ($blocksize – $bytes_read);
$bytes_read = $blocksize;
}
$length = pack(”V”, $bytes_read);
print $length, $block, $length;
}
close(FILE);
}

Programmet tapcat.pl:

#!/usr/bin/perl -w
use strict;
use vars qw($filename $filenum);
if(@ARGV != 2) {
printf STDERR ”Usage: $0 <tape file> <file number>\n”;
exit(1);
}
$filename = $ARGV[0];
$filenum = $ARGV[1];
open(INPUT, $filename) || die(”Can’t open $filename: $!”);
while($filenum–) {
readfile(0);
}
readfile(1);
exit(0);
sub readfile {
my($print) = @_;
my($block);
while(defined($block = readblock())) {
if($print) {
print $block;
}
}
}
sub readblock {
my($blocksize, $bs2, $block);
read(INPUT, $blocksize, 4);
$blocksize = unpack(”V”, $blocksize);
return undef unless $blocksize;
read(INPUT, $block, $blocksize);
read(INPUT, $bs2, 4);
$bs2 = unpack(”V”, $bs2);
$blocksize == $bs2 || die(”Invalid tape format”);
return $block;

}

Att köra en PDP11 dator från 1970-talet

05/01/2022

Jag har under en tid bekantat mig med en emulerad/simulerad PDP11 minidator från mitten av 1970-talet. PDP11 datorn var mycket populär innan IBM PC:n slog igenom och i praktiken sopade bort konkurrenterna mot slutet av 1980-talet då minidatorn PDP11 redan hade kring tjugo år på nacken. Konstruktionen kom att kopieras på olika håll bl.a. tillverkade man kopior i Sovjetunionen t.ex. Electronica 60 som jag tittade på i slutet av 1980-talet som alternativ för kontroll av mätsystem för export till Sovjetunionen. Jag jobbade aldrig med en rysk dator eftersom det visade sig att vi kunde kringgå exportrestriktionerna genom att byta ut en HP 9836 dator baserad på Motorola 68000 processor, som omfattades av amerikanska restriktioner, mot en standad 8 MHz långsam första generationens PC 8088. Jag kommer inte ihåg vilken tillverkares PC vi använde men detta är inte viktigt eftersom de olika PC:na var lika som bär. Lösningen var säkerligen bra eftersom Electronica 60 torde ha haft en hel del problem med pålitligheten. Det skulle dock ha varit roligt att ha fått konkret erfarenhet av dåtidens PDP11.

Den PDP11 jag skriver om är en emulerad PDP11/70 från ungefär 1975 som hörde till den tidsperiodens tungviktare använd som laboratoriepersondator. Datorn kunde köra UNIX och den orkade med flera användare eftersom en PDP11/70 med max minne på 4 MByte kunde stöda flera samtidiga användare. Användarna har under 2.11BSD Unix tillgång till något mer än 300 kByte minne vilket på den tiden var mycket. En PC som lanserades ett antal år senare kunde ha 64 kB – 256 kB (-640kB) för användare och operativsystem. Eftersom det normalt inte fanns något grafiskt användargränssnitt så var minnesbehovet litet och det gick att skriva stora program i 300 kByte. Dagens persondatorers behov av ett stort minne 2000-4000 ggr större än PDP11:ns är en följd av den mycket sofistikerade grafiken som kräver väldigt mycket minne utan att egentligen ge annat mervärde än bling bling. Samma kommentar gäller själva processorn som klockades på några megaherz. Moderna datorer kör med en klocka som tickar igen kanske 1000 ggr snabbare. Det intressanta är dock att då man håller sig till en text-terminal och använder kommandoraden så känns maskinen väldigt OK.

Hur emuleras en antik dator

Redan på slutet av 1960-talet d.v.s. för mer än 50 år sedan skrevs den första emulatorn MIMIC som bl.a. användes för testning och utveckling av nya datorkonstruktioner. 1993 startades projektet simH för att bevara minnet av ålderdomlig hårdvara och program. Den första generationens hårdvara höll snabbt på att försvinna och mängder av data som lagrats på magnetband riskerade att förstöras tex. 1960-talets data från månprojektet. Programmet simH emulerar en mängd gamla datorer bl.a.:

  • Data General Nova, Eclipse
  • Digital Equipment Corporation PDP-1, PDP-4, PDP-7, PDP-8, PDP-9, PDP-10, PDP-11, PDP-15 (and UC15), VAX11/780, VAX3900
  • GRI Corporation GRI-909, GRI-99
  • IBM 1401, 1620, 7090/7094, System 3
  • Interdata (Perkin-Elmer) 16b and 32b systems
  • Hewlett-Packard 2114, 2115, 2116, 2100, 21MX, 1000, 3000
  • Honeywell H316/H516
  • MITS Altair 8800, 8080 only
  • Royal-Mcbee LGP-30, LGP-21
  • Scientific Data Systems SDS 940
  • Xerox Data Systems Sigma 32b systems

Listan är inte fullständig.

Det är intressant att konkret se hur extremt mycket mera processorkapacitet vi har tillgång till idag, nästan gratis, än för femtio år sedan. En PDP11/70 kostade med fullt utbyggt minne mer än en högklassig ny personbil medan min på en Raspberry Pi emulerad PDP11/70 med maximalt minne en mängd operativsystem etc. kostar kanske 50E (500 SEK). Min emulerade maskin kör dessutom ungefär dubbelt snabbare än orginalet. Min Raspberry Pi har en kapacitet där RAM-minnet är 1000 ggr större än orginalet. Massminnet (skivminnet) är kanske 10000 ggr större och processorns hastighet är kanske 1200 ggr högre än orginalets. Ordlängden i PDP11 var 16 bitar medan en Raspberry Pi kör med ordlängden 64 bitar d.v.s. 4 ggr längre. Totalt kan man eventuellt säga att dagens lilla Raspberry Pi, beroende på vilken applikation man betraktar har en kapacitet som är mellan 1000 och 1000000 ggr högre än 1970-talets PDP11. Sannolikt ligger sanningen närmare 1000000 ggr än 1000 ggr …

Hello world

Min PiDP11/70 minidator i form av en modern mikrodator av typen Raspberry Pi model 3B. Notera att jag inte kör på den snabbaste varianten av Raspberry Pi. Valet av maskin att emulera PDP11 på gjordes utgående från vad jag råkade ha i miljonlådan … Raspberry Pi ligger på en fusklapp med kommandon man behöver för att använda den klassiska Unixeditorn ”vi” beskriven nedan.

Ett första test av en okänd dator och ifrågavarande dators programvara är ofta att skriva ett mycket kort program, kompilera det och sedan köra det. Sekvensen testar på ett allmänt plan att själva maskinen är någorlunda vettigt konfigurerad, det finns en fungerande text editor, kompilator (eller t.ex. basic tolk) samt förbindelse till bildskärm och tangentbord fungerar.

Jag har kört BSD Unix version 2.11 på min PiDP11. Alla någorlunda färska Unixvarianter är skrivna i programspråket ”c” och motsvarande kompilator heter cc (c compiler). I ett system som kör Unix brukar det alltid finnas en text editor som heter ”vi”. Editorn ”vi” är urgammal men förvånande kraftfull om användaren känner till den. Utmärkande för vi är att den är modal d.v.s. den har en kommandomod och en insättningsmod. I kommandomoden kan man med kursortangenterna och via andra tangentbordskommandon flytta sig i texten, ta bort text, söka text, byta ut text etc. Då man vill skriva text går man in i insättningsmod med kommandot ”i”. Då man vill tillbaka till kommandomoden så trycker man på ”ESC” tangenten.

Man sparar texten med kommandot ESC :w .

Man kommer ut ur programmet med kommandot ESC :q .

Avslutning så att texten sparas kan göras med kombinationen ESC :wq .

Att tvinga stängning av programmet kan man göra med ESC :q! .

Många Unixanvändare uppfattar att det enda ”vi” kommando man behöver känna till är ESC :q eftersom ingen människa med förståndet i behåll vill göra något annat än att snabbt ta sig ur editorn.

Terminalfänster från min bordsdator deNeb över nätet ner till PDP11/70. Programmet hello.c i listningen är skrivet med vi-editorn beskriven ovan.

Vi startar vi-editorn med kommandot ”vi hello.c” och kan då studera själva programmet som innehåller två utskriftskommandon som skriver ut textraderna

Hello world!
Another line!

Vi kompilerar programmet till körbar form d.v.s. maskinspråk med kommandot:

cc hello.c -o hello

Programmet körs med kommandot:

./hello

Och resultatet blir:

Kompilering av programmet hello.c . Vi ger tilläggsinformationen -o hello åt kompilatorn för att lagra resultatet i den körbara filen ”hello”. Standardnamnet på resultatet av compileringen skulle ha varit a.out vilket blir onödigt kryptiskt. Det körbara programmet körs därefter med kommandot ./hello . Orsaken till att jag skriver ./ före hello är att jag säger åt systemet att jag vill köra det program ”hello” som finns i den katalog i vilken jag befinner mig för tillfället. En Unix maskin brukar konfigureras så att man inte av misstag kör program i den katalog där man jobbar.

Jag nämnde ovan att många moderna Unixanvändare anser att det enda vi-commando man behöver känna till är ESC :q så att man med äran i behåll kan ta sig ut ur editorn. Problemet blir då hur jag skall skriva program om jag inte vill använda vi. Alternativet i 211BSD Unix på min PDP11/70 är editorn ”jove” som jag personligen har samma relation till som ”vi” d.v.s. jag vill ut ur den så snabbt som möjligt. Lösningen är naturligtvis att sätta upp kommunikation mellan min normala bordsdator eller laptop rill min PDP11 och då använda en modern editor i den moderna maskinen för att sedan flytta över program för kompilering på PDP11. Olika processer för att flytta över data mellan maskinerna presenteras i nästa avsnitt.


Pointman's

A lagrange point in life

THE HOCKEY SCHTICK

Lars Silén: Reflex och Spegling

NoTricksZone

Lars Silén: Reflex och Spegling

Big Picture News, Informed Analysis

Canadian journalist Donna Laframboise. Former National Post & Toronto Star columnist, past vice president of the Canadian Civil Liberties Association. New posts: Mondays & Wednesdays.

JoNova

Lars Silén: Reflex och Spegling

Climate Audit

by Steve McIntyre

Musings from the Chiefio

Techno bits and mind pleasers

Bishop Hill

Lars Silén: Reflex och Spegling

Watts Up With That?

The world's most viewed site on global warming and climate change

TED Blog

The TED Blog shares news about TED Talks and TED Conferences.

Larsil2009's Blog

Lars Silén: Reflex och Spegling

%d bloggare gillar detta: