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
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.
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:
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.
Larsil2009's Blog 
Kommentera