ホビー用途ではまだ現役!? 懐かしのDECご長寿コンピュータ「PDP-11」：マイクロプロセッサ懐古録（1）（4/4 ページ）

最新の電子機器には載らないものの、昔懐かしのプロセッサはホビー用途などでひそかに息づき、エンジニアたちの「遊び心」をくすぐっている。本連載では、そんな「いにしえ」のプロセッサを取り上げ、紹介していく。まずはDEC（Digital Equipment Corporation）が開発し、28年もの長きにわたり生産された「PDP-11」を取り上げる。

[大原雄介，EDN Japan]

PDP-11向け最後のプロセッサ「J-11」

　そして最後のPDP-11向けのプロセッサがJ-11である（図6）。コード名はJawsらしいのだが、開発チームは誰もこのコード名を使わなかった、なんて話も聞いている。

図6：By Konstantin Lanzet - CPU collection Konstantin Lanzet, CC BY-SA 3.0

　J-11はPDP-11/70、つまりKB11-B/Cの機能を全てマイクロプロセッサとして実現する事を目標とした。このため基本的なPDP-11の命令セットに加えてDual Register Set、Data Space、Supervisor Mode、SMPサポートなども盛り込まれたものになっている。このJ-11は初めてDECのFabで製造されたチップでもあるが、回路設計とかレイアウトなどはHarris Semiconductorが担当している。なぜかと言えばこの当時、DECは並行してVAXプロセッサ（「V-11」）を設計していて、社内の設計リソースの大半がこのV-11に集中していたため、外部リソースを使わざるを得なかったからだそうだ。ではなぜHarrisが選ばれたか？というと、同社はPDP-8互換の「Harris 6120」プロセッサを開発した経験があり、この経験を買われたものらしい。

　構成はF-11とよく似た3チップ構成であり、Data（DC334）とControl（DC335）の2つはF11同様のDIPパッケージに実装される格好。ただMMUはこの世代ではDC334に統合されており、外部に設ける必要はない。ではもう一つは？というとFPU（DC321）である。トランジスタ数はDC334が4万個、DC335が8万個、DC321は3万4000個となっている。製造はDC334/DC335はHarrisのDouble-Poly 4μm P-well CMOSで製造され、FPUのみDECの3μm ZMOS（Dual-metal NMOS）プロセスが利用された。上で「DECのFabで製造されたチップ」と書いたが、これはFPUに限った話である。ちなみにDEC自身がCMOSプロセスを利用できる様になったのは、1987年に登場したCVAX（CMOS VAX）チップからで、そこまではZMOS（というかNMOS）を利用し続けていた。

　このJ-11は、しかし難産だったらしい。理由の一つは、DECの設計チームは米マサチューセッツ州メイナードに拠点を置き、一方Harrisはフロリダ州メルボルンにあった。今みたいにネットワーク経由で自由にテレビ会議を行ったり設計データを共有できる時代ではないし、直線距離で1800kmほど離れているから気軽にお互い行き来するのも難しい。また設計は原始的なCADがあっただけで、紙ベースの設計が行われていたのも不運だった。おまけに機能をてんこ盛りにしたことでスケジュールは大幅に遅れ、チップサイズも当初の予定から大幅に増大。設計目標は5MHz駆動であったが、最初の試作品は1.25MHzがなんとか。その後修正を繰り返し、当初の製品は3.75MHz、最終的には4.5MHzまで動作周波数を引き上げたものの、5MHzにはついに到達しなかったらしい。ついでに言えばDECで製造したFPUの方も、出荷後にバグが見つかり、2度にわたって市場から回収する羽目になったそうだ。幸いなことがあるとすれば、この教訓はその後のDECの開発に行かされたそうで、V-11やこれに続く製品では同種の事態は発生しなかったとのこと。

　それでもJ-11はディスクリートベースのCPUカードを完全に置き換えることに成功し、1983年以降のPDP-11では全てJ-11がベースになっている。UNIBUSのPDP-11/84とかPDP-11/94は、QBUSをUNIBUSに変換するアダプターを介してUNIBUSを利用できるようにしている。

　eBayなどで"DCJ11"で検索すると、F-11はほとんど見かけないが、J-11とかたまにT-11などもまだ並んでいる。データシート類はBitServerあたりに大量にあるので、自分でこれを利用したシステムを作ることも可能だろう。というよりもそもそもこの記事を何で書こうと思ったかというと、Xにこんなポストが流れてきて、まだJ-11で遊ぼうという方がいらっしゃるのかと驚いたついでに、ではPDP-11ベースのマイクロプロセッサをご紹介しようと思い立った次第である。

　この調子で、いにしえのマイクロプロセッサをいろいろとご紹介していきたい。