Ο Αρχιμηδης των υπολογιστων

vinieta-featureΦέτος κλείνει ένα τέταρτο του αιώνα από τότε που κυκλοφόρησε ένα πολύ σημαντικό μοντέλο στην ιστορία των υπολογιστών. Yπήρξε ο πρώτος επιτυχημένος προσωπικός υπολογιστής αρχιτεκτονικής RISC, αναμφίβολα το καλύτερο δείγμα βρετανικής βιομηχανίας υπολογιστών και το ταχύτερο PC της εποχής του. Αναφερόμαστε στον «Αρχιμήδη» της Acorn Computers που έκανε την εμφάνισή του το 1987 και, χωρίς να απειλήσει μεν την τιτανομαχία των Apple ST και Amiga, κατάφερε να δημιουργήσει παγκόσμια φήμη για το γεγονός ότι ήταν πέντε φορές ισχυρότερος από τους δύο κορυφαίους home computers. Άλλωστε, ο Acorn Archimedes περάσει αμέσως στην ιστορία ως ο υπολογιστής των 4 MIPS.

Το σλάιντ απαιτεί την χρήση JavaScript.

Τα πρώτα τέσσερα μοντέλα Archimedes κυκλοφόρησαν τον Ιούλιο του 1987 και ήταν χωρισμένα σε δύο σειρές. Την 300, με τα Α305 και Α310 να διαθέτουν τη σφραγίδα BBC, καθώς αποτελούσε αντικαταστάτη του BBC Micro που βρισκόταν ήδη έξι χρόνια στην αγορά. Όλα τα μοντέλα διέθεταν επεξεργαστή ARM2 χρονισμένο στα 8 MHz, λειτουργικό σύστημα Arthur, τη γλώσσα προγραμματισμού BBC Basic, οκτακάναλο ήχο στέρεο και γραφικά 256 χρωμάτων. Η σειρά 400, με τα Α410 και Α440, με ίδια τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά με τη σειρά 300, συνοδεύονταν από δύο επιπλέον θύρες επέκτασης, περισσότερη μνήμη που μπορούσε να φτάσει έως και τα 4ΜΒ, καθώς και ελεγκτή για σκληρό δίσκο, με τον Α440 να συνοδεύεται και από στάνταρ 20ΜΒ HDD. Παρόλο που η σειρά 300 τιμολογούνταν αρκετά πιο κάτω από τις 1.000 λίρες, τελικά, έως τις αρχές του 1988 οι Archimedes της σειράς 400 και συγκεκριμένα το πιο ισχυρό Α440 κατάφερε να κερδίσει τη μάχη, με την Acorn μάλιστα να σταματά την προώθηση του έτερου μέλους της σειράς Α410.

O Acorn A3000 (1989) ήταν ο τελευταίος «Αρχιμήδης» με το λογότυπο BBC, αλλά και το τελευταίο BBC computer.

Από το 1990 και μετά εγκαταλείπεται το λογότυπο BBC, με τον ΒΒC A3000 να είναι το τελευταίο μοντέλο BBC computer. Οι νέες σειρές Α3000 και Α4000 θα διαδεχτούν τις Α300 και Α400 αντίστοιχα το 1992. Διαθέτουν μία σειρά αναβαθμίσεων, μεταξύ των οποίων το νέο λειτουργικό σύστημα RISC OS, επεξεργαστή ARM 250 στα 12 MHz, μίνιμουμ 1ΜΒ μνήμη και IDE σκληρούς δίσκους. Με ανεβασμένη την παλέτα στα 4.096 χρώματα και εμφάνιση που παραπέμπει ευθέως σε Amiga και Atari ST, οι Α3000/4000 ανταγνωνίζονται ευθέως ξεπερνώντας σε επιδόσεις τόσο τα ισχυρότερα home computers της αγοράς, όσο και αρκετά συμβατά IBM-PC, των οποίων η αγορά έχει μπει ήδη σε φάση ακμής, ακόμη και για οικιακή χρήση.

Τo 1994 μπαίνει στην παραγωγή και ο μοναδικός φορητός «Αρχιμήδης». Πρόκειται για τον Acorn A4, με επεξεργαστή ARM3 στα 24 MHz ο οποίος διαθέτει επιπλέον και μνήμη cache 4 KB. Από εκεί και πέρα, μπορεί ο Α4 να διαθέτει «ευρύχωρη» μνήμη RAM της τάξης των 4 ΜΒ και δυνατότητα εξοπλισμού με σκληρό δίσκο, αλλά όχι έγχρωμη οθόνη. Η LCD οθόνη του Α4 μπορεί να σηκώσει ανάλυση VGA (640×480 pixels) με 15 αποχρώσεις του γκρι.

Τα επόμενα χρόνια γίνεται φανερό ότι η εξέλιξη του Archimedes δεν έχει μεγάλο νόημα. Παρά την επιτυχία του ως εκπαιδευτικό εργαλείο, η αγορά κινείται ολοταχώς προς τα Windows PC. Μία τελευταία προσπάθεια εναλλακτικού προσωπικού υπολογιστή, χωρίς επιτυχία, γίνεται το 1994 με το RISC PC, αλλά η μάχη έχει χαθεί οριστικά. Μαζί με αυτό το υπέροχο σύστημα, που θα μείνει στην ιστορία ως ο πιο εξελιγμένος προσωπικός υπολογιστής στην εποχή του, στην ιστορία περνάει όλο το τμήμα υπολογιστών της Acorn. Έτσι, και η τελευταία μεγάλη βρετανική δύναμη στα computers, ολοκληρώνει τον κύκλο της.

RISC Power

Το μυστικό της ισχύος των Archimedes δεν είναι άλλο από τον τεχνολογίας RISC, 32μπιτος επεξεργαστής ARM. Σε μία εποχή που οι επιδόσεις του επεξεργαστή Motorola 68000 που χρησιμοποιείται σε Amiga και Atari ST δεν ξεπερνά τα 0,8 MIPS (σε 32μπιτα δεδομένα) και του Intel 80286 των πιο ισχυρών PC τα 2,6 MIPS, ο ΑRM2 του Archimedes αποδίδει από 4,5 έως 4,8 ΜIPS σταθερά σε όλα τα benchmark test. Στις νεότερες εκδόσεις Α3000 και Α4000 με επεξεργαστή ARM250 στα 12MHz, οι επιδόσεις εκτοξεύονται τα 7 MIPS. Ενώ σε κάποια τεστ μετρήθηκαν ακόμη και 18 MIPS (αντίστοιχα επιδόσεων ενός 68030 στα 33MHz ή ενός 80486 στα 25 MHz). Ενδεικτικό της υπεροχής αυτής είναι το γεγονός ότι ο Archimedes, χωρίς να διαθέτει ξεχωριστή GPU, όπως το Blitter της Amiga, μπορεί όχι μόνο να την ανταγωνιστεί στα 2D κινούμενα γραφικά (σ.σ. sprites), αλλά να την προσπεράσει κατά πολύ στα 3D graphics ακόμη κι αν ο κώδικας είναι φτιαγμένος σε Basic! Για του λόγου το αληθές, δείτε το παρακάτω βίντεο που χρησιμοποιήθηκε ως demo για τον «Αρχιμήδη»:


ACORN LANDER: 3D game στον «Αρχιμήδη» φτιαγμένο σε Basic! Το αντίπαλο δέος του Bouncing Ball της Amiga

Οι επεξεργαστές ARM (Acorn RISC Machine) είναι αποτέλεσμα της έρευνας στις αρχές των 80s στο πανεπιστήμιο του Μπέρκλεϊ, για έναν 32μπιτο επεξεργαστή με μικρό σετ εντολών αλλά περισσότερους καταχωρητές, από όπου προκύπτει και το ακρωνύμιο RISC (Reduced Instruction Set Computing). Εκείνο τον καιρό η Acorn σχεδίαζε την επόμενη γενιά του BBC Micro, αντιλαμβανόμενη ότι ο 8μπιτος MOS 6502 ήταν πλέον ξεπερασμένος και ανίκανος να αντεπεξέλθει στις απαιτήσεις. Oι μελέτες στο Μέρκλεϊ έπεισαν τους μηχανικούς της Acorn ότι η πλατφόρμα RISC ήταν ιδανική, με αποτέλεσμα το 1983, σε συνεργασία με την VLSI Technology, η Acorn να αρχίσει την ανάπτυξη του επεξεργαστή ARM.

Ο πρώτος τέτοιος επεξεργαστής σε τελική (εμπορική) μορφή είναι ο ARM2 που ολοκληρώθηκε το 1986. Ο εν λόγω επεξεργαστής διέθετε 27 καταχωρητές μήκους 32bits, και μόλις 30.000 τρανζίστορ, δηλαδή λιγότερο από τα μισά ενός Motorola 68000 (ηλικίας ήδη έξι ετών). Ο λόγος, η ανυπαρξία μικροκώδικα, για τον οποίο προορίζονταν το 1/3 των τρανζίστορ του 68000. Με αυτόν τον τρόπο, ο ARM2 ήταν σημαντικά ευκολότερος στην κατασκευή, «λιτοδίαιτος» σε κατανάλωση ηλεκτρικής ισχύος και ταυτόχρονα καλύτερος σε απόδοση από έναν σύγχρονό του 80286 και μάλιστα σε χαμηλότερα επίπεδα χρονισμού. Ο διάδοχός του, ARM3, διέθετε επιπλέον και 4 ΚΒ ενσωματωμένης μνήμης cache.

Σήμερα ο πυρήνας ARM κυριαρχεί σε Android smartphones. (φωτό: Samsung Galaxy S)

Ως το τέλος της δεκαετίας του ’90, η τεχνολογία του ARM έχει κεντρίσει το ενδιαφέρον πολλών κατασκευαστών, όπως η Apple, η PSION, η Siemens, η Sony-Ericsson κ.α. Αργότερα, οι Acorn, Apple και VLSI συνασπίστηκαν στο σχήμα Advanced RISC Machines (σήμερα ARM Holdings) για την περαιτέρω ανάπτυξη της τεχνολογίας των RISC επεξεργαστών ARM. Έτσι, μετά τον Archimedes, οι επεξεργαστές ARM έκαναν σπουδαία «καριέρα» στην καρδιά εκατοντάδων φορητών συσκευών (PDA, smartphones κ.λπ), αλλά και σε παιχνιδομηχανές, ψηφιακές κάμερες και συσκευές δικτώσης (routers, NAS κ.λπ.). Ενδεικτικά, ο πυρήνας ARM διαθέτει μία πλειάδα εφαρμογών, όπως τα Apple iphone/ipod, το Nintendo DS, το Nokia E90, το ASUS eee Pad, το Samsung Galaxy, ακόμη και φωτογραφικές μηχανές όπως οι Canon PowerShot A470 και EOS 5D. Αξίζει να αναφερθεί ότι το 2005, το 98% των κινητών που πωλήθηκαν διέθεταν επεξεργαστή ARM. Αν σκεφτούμε ότι η μιλάμε για μία αγορά 1 δισ. συσκευών, το συμπέρασμα είναι ότι η βρετανική ARM βλέπει στα ίσια τα μεγαθήρια της Intel και της AMD.

Arthur/RISC OS/RISC iX

Ειδικά για τον «Αρχιμήδη» η Acorn ανέπτυξε ένα λειτουργικό σύστημα με παραθυρικό περιβάλλον χρήσης (GUI), το επονομαζόμενο Arthur. To Arthur OS αναπτύχθηκε πάνω στο λειτουργικό MOS του BBC Micro σε ένα πρωτότυπο σύστημα ARM συνδεδεμένο στον παλιό 8μπιτο υπολογιστή της Acorn. Έτσι η command line παρέμεινε σχεδόν η ίδια. Ενδεικτικό της ισχύος του Archimedes η επιλογή της γλώσσας ΒASIC για την ανάπτυξη του γραφικού-παραθυρικού περιβάλλοντος του Arthur. Ειδικά για την πλατφόρμα ARM αναπτύχθηκε κώδικας παράλληλης επεξεργασίας (multi-tasking). O κώδικας του Arthur ήταν τόσο περιορισμένος, ώστε το λειτουργικό χωρούσε σε μία απλή δισκέτα.

Από την έκδοση Arthur 1.2 και μετά, το όνομα του λειτουργικού αλλάζει στο πιο εύληπτο RISC OS. Τον Απρίλιο του 1989 κυκλοφορεί η έκδοση Arthur 2, ή RISC OS 2, με περαιτέρω βελτιώσεις στο multi-tasking και υποστήριξη του νέου επεξεργαστή ARM3. Το RISC OS 2 θα εξοπλίσει τα A3000/4000, όχι πλέον σε μορφή δισκέτας, αλλά αποθηκευμένο στην μεγέθους 512 ΚΒ ROM των υπολογιστών αυτών. Η Acorn συνεχίζει να αναπτύσσει το RISC OS έως και το 1998, οπότε και εγκαταλείπει την αγορά υπολογιστών, έχοντας ως τότε κυκλοφορήσει εκδόσεις για το RISC PC (3.5) και τον A7000 (3.6). Από την έκδοση 4.0 και μετά, το RISC OS αναπτύσσεται παράλληλα από διάφορες εταιρείες, μεταξύ των οποίων οι RISCOS, Pace Micro Technology και Castle Technology.

Παράλληλα με το Arthur, η Acorn ανέπτυξε ένα ακόμη λειτουργικό σύστημα ειδικά για servers με επεξεργαστές RISC ARM. Πρόκειται για το RISC iX, που ήταν βασισμένο στο UNIX και ενσωμάτωνε γραφικό περιβάλλον X11 (X Window System). Το εν λόγω λειτουργικό σύστημα ολοκληρώθηκε το 1988 και εξόπλισε τα συστήματα R140, R225 και R260 (βλ. παρακάτω πίνακα).

Μοντέλα Archimedes

  • BBC Acorn Archimedes 305 (7/1987): ΑRM2 8ΜΗz, 512 KB RAM
  • BBC Acorn Archimedes 310 (7/1987): ARM2 8ΜΗz, 1 MB RAM
  • Acorn Archimedes 410 (7/1987): ARM2 8ΜΗz, 1 MB RAM
  • Acorn Archimedes 440 (7/1987): ARM2 8ΜΗz, 1 MB RAM, 20 MB HDD
  • BBC A3000 (5/1989): ARM2, 1 MB RAM (ο τελευταίος BBC)
  • Acorn Archimedes 410/1 (6/1989): ARM2 8ΜΗz, 1 MB RAM (βελτιωμένο MEMC1A memory controller)
  • Acorn Archimedes 420/1 (6/1989): ARM2 8ΜΗz, 2 MB RAM, 20 MB ST506 HDD
  • Acorn Archimedes 440/1 (6/1989): ARM2 8ΜΗz, 4 MB RAM, 40 MB ST506 HDD
  • Acorn Archimedes 540 (6/1990): ARM3, 4 ως 16 MB RAM, 100 MB SCSI HDD
  • Acorn A5000 (9/1991): ARM3 25-33MHz, 1-8 MB RAM, 20-160 MB IDE HDD
  • Acorn A4 (9/1992): ARM3 24MHz, 2-4 MB RAM, 40-60 MB 2,5» HDD (notebook)
  • Acorn A3010 (9/1992): ARM2/250 12MHz, 1 MB RAM
  • Acorn A3020 (9/1992): ARM250 12MHz, 2 MB RAM,  έως 80 MB IDE (2.5″) HDD
  • Acorn A4000 (9/1992): ARM250 12MHz, 2 MB RAM, έως 210 MB IDE HDD
  • Acorn A7000 (1995): ARM7500 32MHz, 4 MB RAM, 420 MB IDE HDD

Acorn RISC iX Workstations

  • Acorn R140 (6/1989): ARM2, 4 MB RAM, 40 MB ST506 HDD
  • Acorn R225 (6/1990): ARM3, 4 MB RAM (network workstation)
  • Acorn R260 (6/1990): ARM3, 8 MB RAM, 100 MB SCSI HDD

RISC PC

Τον Απρίλιο του 1994, η Acorn ανακοίνωσε την κυκλοφορία της δεύτερης γενιάς συστημάτων ARM, που θα αντικαθιστούσαν τον Archimedes A5000 στην αγορά των προσωπικών υπολογιστών. Το νέο μηχάνημα, που είχε την κωδική ονομασία Medusa, απέκτησε το εμπορικό τίτλο Acorn RISC PC 600 ή απλώς RISC PC, εγκαταλείποντας εντελώς το όνομα «Αρχιμήδης». Ο λόγος ήταν απλός. Επρόκειτο για μία εντελώς νέα τεχνολογία που είχε τη φιλοδοξία να ενώσει τις δυνάμεις της πλατφόρμας RISC της Αcorn με το λογισμικό των IBM-PC, το οποίο αναπτύσσεται ραγδαία εκείνη την εποχή.

Έτσι, το RISC PC ήταν ένα σύστημα βασισμένο στον επεξεργαστή ARM 610 και μία ακόμη θυγατρική κάρτα με επεξεργαστή Intel 80486 ή Pentium. Αυτός ο δεύτερος επεξεργαστής είχε άμεση πρόσβαση μέσω του κοινού 32μπιτου δίαυλου στους πόρους του συστήματος κι έτσι το RISC PC θα μπορούσε να τρέξει απευθείας προγράμματα για IBM-PC, χωρίς την ανάγκη ενός ενεργοβόρου PC emulation mode. Δίπλα σε νέο δίαυλο, ο οποίος βελτίωνε τις επιδόσεις ενός ήδη ισχυρού συστήματος, για πρώτη φορά υπολογιστής ARM της Acorn αποκτά ξεχωριστή μνήμη για το κύκλωμα γραφικών (VRAM) βελτιώνοντας ακόμη περισσότερο τη συνολική απόδοση του RISC PC. Η άκρως θεαματική δυνατότητα του RISC PC ήταν το ότι μπορούσε να τρέξει το δεύτερο λειτουργικό για x86 (π.χ. MS Windows) σε παράθυρο του βασικού RISC OS!

Δυστυχώς το εγχείρημα δεν στέφθηκε από ιδιαίτερη επιτυχία και πριν η Acorn εγκαταλείψει εντελώς την αγορά των υπολογιστών πρόλαβε να βγάλει σε κυκλοφορία ένα δεύτερο μοντέλο, το RISC PC 700, ενώ ακύρωσε την εξέλιξη του RISC PC 2 την τελευταία στιγμή.

RISC PC

  • Επεξεργαστές: ARM 610 στα 30 MHz (Intel 80486 ή Pentium σε θυγατρική κάρτα)
  • Μνήμη RAM: 4 ΜΒ (επεκτάσιμη στα 256 ΜΒ)
  • Μνήμη ROM: 4 ΜΒ (περιλαμβάνει το OS)
  • Γραφικά: 800×600 pixels με 16 εκατ. χρώματα, 1.280×1024 pixels με 256 χρώματα
  • Ήχος: 16bit στέρεο 8 καναλιών (Sound Blaster συμβατός)
  • Media: 3,5» floppy disk, 3,5» IDE HDD ή/και CD-ROM drive
  • Λειτουργικό Σύστημα: RISC OS 3.5