嘿,DECmate II!这台小巧的PDP-8可不简单
摘要
一篇详细介绍DECmate II的博文,这款桌面文字处理器源自PDP-8小型计算机,文章涵盖其历史、架构以及修复计划。
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# 嘿,DECmate II!这台小巧的 PDP-8 潜力无限
来源:http://oldvcr.blogspot.com/2026/05/ahoy-decmate-ii-little-pdp-8-that-could.html
1982年,正如我们在关于 DEC Professional 的详细历史(http://oldvcr.blogspot.com/2025/03/more-pro-for-dec-professional-380.html)中所提到的,数字设备公司(Digital Equipment Corporation)试图通过将古老的架构改造成一个基本不兼容的桌面微型计算机来维持其 PDP-11 小型计算机的市场相关性。但这不是唯一遭遇此类命运的 PDP 系列小型机,甚至也不是第一个:PDP-8 实际上在几年前就经历了“缩小”处理,而且 DEC 不满足于仅仅将其变成一台更小的通用计算机,还把它变成了一台文字处理器。
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于是 DECmates 诞生了,它源自 1977 年的 DECstation VT78;可以说该系列的巅峰之作就是这款 DECmate II,它于 1982 年下线,与首批 DEC Professional 型号和 DEC Rainbow 同时推出。DEC 向刚接触计算机的办公室大力推广这款产品:只需使用内置的两个软盘驱动器,加上打印机、显示器和键盘,你就立刻拥有了一套满足基本需求的简易办公系统。如果配上 Z80 或 8086 处理器卡,你就能把它变成一台庞大的 CP/M 机器,或者一台功能相当有限的 MS-DOS 机器。你还可以在里面再塞进两个软盘驱动器。你甚至可以添加硬盘或图形卡,只要你别去想用那些钱能买到什么更强大的系统。没错,这算得上是大量的文字处理能力。但在引擎盖下,它仍然至少是“PDP-8 系列”的,尽管它有各种奇怪之处和不兼容性,但你仍然可以让它完成许多全尺寸 PDP-8 能做的事情。我们将拿这台基本型号,把软盘驱动器换成固态存储,接入视频输出,然后让它全面运行。毕竟,如果我们桌面上已经有一台 PDP-11 (http://oldvcr.blogspot.com/2025/03/more-pro-for-dec-professional-380.html),那也应该有一台 PDP-8 才对。
故事自然要从 PDP-8 本身说起,它是数字设备公司“程控数据处理器”系列中的第七个成员(PDP-2 从未被制造出来)。PDP-8 是一款 12 位系统,其血统可追溯到 1961 年由麻省理工学院林肯实验室最初开发、并由数字设备公司及其他公司制造的 LINC(“实验室仪器计算机”)。LINC 同样是 12 位设计,拥有 2048 字的内存,由于其灵活性和易于接口连接,它是一台功能强大甚至备受喜爱的机器,通常被认为是第一台真正有效的“小型计算机”——注意,这不一定是说它的尺寸小,而是相对于大型系统而言,它的架构更简单、指令集更精简。然而,它仍然能与那些大型系统完全媲美,而 DEC 的系统架构师 Gordon Bell 和设计师 Alan Kotok(后来成为万维网联盟的联合创始人)基于它开发了一个简化的规格,旨在针对那些 18 位的 PDP-1 和 PDP-4 价格过高的小型市场应用。这便成了 1963 年的 PDP-5,其逻辑主要由工程师 Edson de Castro(后来是 Data General 的创始人 http://oldvcr.blogspot.com/search/label/data%20general)设计。它的起售价为 27,000 美元【按 2026 年币值约 282,000 美元】,在当时低得惊人,大约卖出了一千台。
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Castro 进一步扩展了 PDP-5,注意保留了使其受欢迎的简易接口特性,同时通过精打细算的设计以及各种架构和微码改进,使其更快、更便宜。他还能让它变得更小:采用紧密排列的二极管-晶体管逻辑芯片模块构建,现在它只有一台小冰箱那么大。DEC 于 1965 年 3 月将其作为 PDP-8 小型计算机推出,如图中计算机历史博物馆展示的原始形态,价格更低,仅为“区区”18,500 美元【190,000 美元】。它提供 4096 字磁芯内存,周期时间为 1.5 微秒,有效时钟频率为 667kHz。这些初始型号后来被昵称为“Straight-8”,并成为当时最畅销的计算机型号,共向客户交付了近 1,500 台。
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PDP-8 经历了一个快速、逐步的演进过程,变得甚至更便宜、更强大,此外还有侧枝产品 LINC-8 和 PDP-12,它们专门为那些客户支持 LINC 指令。这些改进可以说在 1970 年的 PDP-8/E 上达到顶峰,这是一款支持高达 32kW RAM 的多功能系统,一年半后经过降价,成为第一台售价低于 5,000 美元【4,995 美元,按 2026 年币值约 52,000 美元】的计算机。虽然它名义上是基于 TTL 的 1968 年 PDP-8/I 的整合重新设计,但其通过新的 OMNIBUS 实现的更强 I/O 能力以及广泛的外设和系统选项,使其能够从小型安装扩展到非常大的安装,适用于各种环境(这台特定设备曾协助马萨诸塞州总医院的神经外科手术监测)。DEC 还提供了多种操作系统选择,从简单的 PS/8 执行程序及其衍生操作系统 OS/8,到支持多达 16 个用户的多用户 TSS/8。
然而,到了 70 年代中期,PDP-8 终于显露出老态。1974 年的 PDP-8/A(售价 1,835 美元)已经将其缩减为单板,并进一步扩展了总内存,同时支持经典的磁芯内存和新的半导体 RAM,但尽管它作为办公任务(如 1975 年的 DEC Datasystem 310)和基础 CNC 自动化的低端选项仍有用武之地,但与较新的系统相比,其架构上的怪癖日益被视为一种负担。超过基本的 4kW 寻址限制需要嫁接寄存器,没有间接寻址就无法访问当前 128 字页面或第零页面以外的地址,微小的基本指令集过度使用“魔法”位置,有时需要繁琐的代码序列来执行简单任务(例如逻辑或运算),而且其子程序调用将返回地址存储在子程序的第一个字中,阻碍了高效的递归——或者从 ROM 运行。尽管数字设备公司打算只要有买家就继续销售 PDP-8,但那时公司认为进一步发展该平台的利润微薄。
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与此同时,PDP-8 的指令集或其主要设计特征很少有(如果有的话)专利和版权持续有效,部分原因是其来源 LINC 是政府资助的,属于公共领域,再加上其简单性和持久的人气,它成为了有吸引力的克隆目标。甚至在该架构的商业生命周期内就有几个克隆出现——这多少让 DEC 感到恼火——例如 1970 年推出的 Digital Computer Controls DCC-112,它是 PDP-8/I 的更快克隆。即便 DEC 试图逐步淘汰该产品线,其残余影响力仍然相当大,其他克隆如 1974 年的 Fabri-Tek MP12 也出现以服务市场。尽管 Fabri-Tek 将核心单元称为“微处理器”,但主 CPU 模块仍然全部是分立 TTL。然而,第一个商用微处理器实现的 PDP-8 也并非来自 DEC——事实上,在一段时间内,DEC 在联合创始人 Ken Olsen 的领导下积极排斥内部在这方面的尝试。
正如我们之前关于 DEC Professional (http://oldvcr.blogspot.com/2025/03/more-pro-for-dec-professional-380.html) 所讨论的那样,微型计算机的出现给小型机制造商带来了生存危机,包括 DEC,还有 HP、Data General、TI、IBM 等,许多公司试图通过缩小现有产品来竞争(例如 TI 将 990 变成 TMS9900,DG 推出了命运多舛的 microNOVA,以及 HP 2100 成为 Binary Processor Chip)。DEC 的一个秘密项目在 1973 年也做了同样的事情,旨在开发所谓的 PDP-8/B,但管理层对所需投资持怀疑态度,该项目被取消了。
不久之后,在 1974 年,开发人员将一块精简的 PDP-8/A 逻辑板塞进 VT50 终端,并将其作为两个潜在的个人计算机产品之一向 Olsen 演示。令他们失望的是(包括年轻的 David Ahl),Olsen 也否决了它们,理由是管理层担心这会侵蚀现有产品线,并发表了那句臭名昭著的观察结论:没人会想要在家里放一台计算机。(Olsen 后来多次试图澄清这句话,甚至在 1977 年还加倍坚持,理由是当时计算机系统的尺寸和不便之处。)然而,PDP-8 的安装基数仍然相当可观,新兴半导体公司 Intersil 看到了自己的机会。
Intersil 于 1967 年由瑞士物理学家 Jean Hoerni 在库比蒂诺创立,他是晶体管共同设计者 William Shockley 的“叛逆八人帮”之一,这八人于 1957 年离开 Shockley Semiconductor 成立了 Fairchild。在 Fairchild,Hoerni 于 1959 年获得了半导体生产的平面工艺专利,这在现代光刻技术中至今仍是一个基本概念,随后他于 1961 年创立了 Amelco(后来的 Teledyne),并于 1964 年为新的 Union Carbide Electronics 担任顾问,之后才成立了 Intersil。Intersil 通过其在手表计时器芯片方面的工作成为低功耗 CMOS 的早期先驱,在这些芯片中,节能至关重要,并且他们能够比许多竞争对手早几年制造出全 CMOS 设计。
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Intersil 在 1975 年独立于 DEC 完成了纯 CMOS PDP-8 CPU 的开发,其目的不仅是要创造自己的微处理器,而且要创造一个具有潜在保证市场的微处理器:众所周知的指令集将使其能够运行许多现有软件,但可以运行高达 4MHz(来自 8MHz 晶振),其全静态 CMOS 设计和简单的电源要求将使其适用于嵌入式应用以及通用计算机硬件。其特性包括将扩展算术单元(EAE)选项移至片上,用于乘法和除法,其中包括可作为累加器附件的组件 MQ(乘数/商)寄存器。Intersil 公开采样并销售 IM6100,首先用于 Pacific Cyber/Metrix 的长寿产品线 PCM-12 计算机(另一个 PDP-8 克隆),但还是在 1976 年秋天将其提供给了 DEC。Harris Semiconductor 作为第二来源加入(我们上次见到 Harris 是在海军 TAC-4 部署中,该部署带来了 SAIC Galaxy http://oldvcr.blogspot.com/2023/01/saic-galaxy-1100-pre-cde-vue-of-pa-risc.html),并生产了 HM-6100。
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据报道,DEC 管理层对 IM6100 的存在感到惊讶,但认为其实现(基于 PDP-8/E)足够充分,Olsen 允许所谓“CMOS-8”以 1977 年的 DECstation VT78 形式发货,这是一种面向小型办公环境的试验性低端机器,而 PDP-8/A 当时仍在销售。VT78 部分源自 DEC 310W(一款带有专用终端的、面向办公的简化版 DEC Datasystem 310),与 Olsen 之前草率否决的原型机并无太大区别,Gordon Bell 指出“这款终端的目标是大幅降低成本”:芯片数量尽可能少,仅以 2.2MHz 运行,其低规格且不可扩展的 16kW RAM 在基准测试中表现弱于以往所有 PDP-8 系统,除了以慢著称的 PDP-8/S,而且键盘和 CRT 与逻辑板集成在一个源自 VT52 的单一机箱中。一个小型外部底座容纳了一台双 RX01 8英寸软盘驱动器用于存储,计算机可以放在上面;后来的机型升级为 RX02 驱动器。为了帮助非技术用户,添加了彩色编码按键,例如用于系统命令和功能的独特 GOLD 键。
DEC 提供了两个截然不同的 VT78 系列。一个版本是售价 7,995 美元【43,000 美元】的标准型号,在软盘上运行 OS/78,这是原始 OS/8 的更新版本。不幸的是,硬件级兼容性并非设计目标——公平地说,它也没有以此作为宣传——一些 PDP-8 软件根本无法运行。端口允许连接打印机、纸带阅读器和额外的串行链路。第二个版本是 WS78 或 Word Station 78,定位为入门级专用文字处理单元。它配备了高质量打印机和 WPS-8 的移植版本,WPS-8 是 DEC 新的 PDP-8 文字处理软件包,售价为 13,990 美元【76,000 美元】;还可以选择 ROM 来将其作为网络客户端与 PDP-11 WPS-11M 服务器配合使用。(DEC 还基于 PDP-8/A 制造了其他 Word Station 变体,最高可达 2 用户的 DEC Word System 202,所有这些也都与 WPS-8 兼容。此外,DEC 还销售过 PDP-8/A DECstation *88*。)尽管 VT78 不是 DEC 的主要商业优先事项,也不被认为是市场领导者,但它们的销量足以让 DEC 管理层考虑推出后继产品。
Intersil 提供了两种额外的 IM6100 变体:更快但更耗电的 6100A 和更慢但更节能的 6100C,但 DEC 认为 IM6100 是一条死胡同,因为该芯片缺乏内存管理硬件,需要大量分立逻辑来支持 VT78 的 16kW RAM。DEC 转而与 Harris 签订合同,开发更灵活的单芯片解决方案,但由于 Harris 仅拥有 Intersil 设计的第二来源权利,Harris 最终创建了一个全新的门阵列版本,包含了 DEC 要求的增强功能,而且还有更多微小但显著的行为差异。和以前一样,这些额外的差异对 DEC 来说无关紧要,因为 DEC 从未设想将 DECmates 作为完整的 PDP-8 后继产品,然而这些不兼容性最终却变得臭名昭著。这款新的 CPU 是 HD-6120。
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1981 年 7 月,DEC 为他们的下一代微型计算机 PDP-8 产品试用了 HD-6120,并将其命名为最初的 DECmate 或 VT278。就像
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