D4-6901-5 / D4-6900-5 – chipset complesso Harris per DEC in modulo DCJ11-AC (DC335 + DC334) per architettura PDP-11

Definizione

Il D4-6901-5 e il D4-6900-5 sono un chip complesso prodotto da Harris Corporation per Digital Equipment Corporation. Il componente veniva inserito nel modulo DCJ11-AC e consisteva di due chip principali, identificati come DC335 e DC334.

L’insieme implementa funzioni CPU e di controllo tipiche dei sistemi PDP-11, combinando logica di decodifica (PLA/ROM e Q logic) con la parte “core” legata a registri architetturali, stato macchina (PSW), aritmetica e interfaccia memoria/bus.

Le caratteristiche operative dichiarate per l’uso su PDP-11 sono: 4,5 MHZ di frequenza, data bus 32 bit e circa 120.000 transistor complessivi.

Struttura a due chip: ruolo di DC335 e DC334

Nel modulo DCJ11-AC la ripartizione delle funzioni segue un’impostazione classica “control + datapath”: un chip è più orientato a controllo/decodifica, l’altro a registri/aritmetica/interfaccia di esecuzione.

Chip DC335: controllo PLA/ROM e avvio decodifica (Q logic)

Il chip DC335 controllava principalmente:

ROM/PLA, includendo una PLA 512 × 25 bit e una ROM 768.
L’inizio della decodifica PLA tramite Q logic, quindi la fase iniziale di interpretazione/avvio delle sequenze di controllo.
Altre funzioni di interfaccia, legate alla gestione dei segnali e alla cooperazione con l’altro chip del modulo.

In pratica, DC335 concentra la parte di “orchestrazione” e decodifica necessaria a pilotare correttamente la macchina istruzioni e le transizioni di stato.

Chip DC334: registri PDP-11, PSW, aritmetica 32 bit, memoria e interfacce

Il chip DC334 controllava principalmente:

I registri dell’architettura generale PDP-11 a 16 bit.
Il PSW (processor status word), cioè lo stato del processore (flag e controllo di esecuzione).
Tutte le funzioni aritmetiche a 32 bit, quindi l’elaborazione numerica più ampia rispetto al word size architetturale.
La memoria e l’interfaccia esterna, con gestione dei segnali e del dialogo col bus.
La prefetch logic delle istruzioni, utile per ridurre i tempi di attesa tra fetch e decodifica/esecuzione.
Altre funzioni di interfaccia, per completare la coerenza del modulo come “CPU package” integrato.

In pratica, DC334 è la parte più vicina al comportamento “CPU visibile al software”: registri, stato, calcoli e collegamento alla memoria/I-O del sistema.

Parametri di sistema: frequenza, bus e complessità

Frequenza: 4,5 MHZ
Una frequenza di 4,5 MHZ è coerente con piattaforme minicomputer/embedded dell’epoca, dove la resa dipende molto dalla combinazione tra decodifica, prefetch e latenza memoria.

Data bus: 32 bit
Il data bus a 32 bit è un elemento chiave: aumenta la capacità di trasferimento dati e consente al sottosistema memoria/I-O di alimentare più efficientemente le operazioni interne (in particolare quelle a 32 bit).

Transistor: 120.000
Un totale di circa 120.000 transistor indica un livello di integrazione elevato per un modulo a due chip: sufficiente per includere logiche di controllo, registri, datapath aritmetico e interfacce in un’implementazione compatta.

Schizzo dei collegamenti più importanti

                 bus di sistema + memoria/I-O (piattaforma PDP-11)
        ┌──────────────────────────────────────────────────────────┐
        │     RAM/ROM, periferiche, interrupt, timing, controller    │
        └───────────────────────────────┬──────────────────────────┘
                                        │ data bus 32 bit
                                        ▼
                           ┌─────────────────────────────┐
                           │   D4-6901-5 / D4-6900-5      │
                           │   modulo DCJ11-AC            │
                           │   4,5 MHZ                    │
                           └─────────────┬───────────────┘
                                         │
                     ┌───────────────────┴───────────────────┐
                     ▼                                       ▼
          ┌──────────────────────┐                ┌──────────────────────┐
          │ DC335 (control)      │                │ DC334 (core)         │
          │ PLA 512×25 + ROM 768 │                │ registri PDP-11 16 bit│
          │ Q logic (start decode)│               │ PSW                   │
          │ interfacce           │                │ aritmetica 32 bit     │
          └──────────────────────┘                │ memoria + interfacce  │
                                                  │ prefetch istruzioni   │
                                                  └──────────────────────┘

Tabella 1 – Dati di identificazione e specifiche

Tabella 2 – Ripartizione funzionale DC335 vs DC334

"Manuale di 262 pagine del DCJ11"