PDP-11 아키텍처는 1970년대에 디지털 이큅먼트 코퍼레이션(Digital Equipment Corporation, 이하 DEC)에서 개발한 16비트 미니컴퓨터인 PDP-11 시리즈에 적용된 컴퓨터 구조를 말한다. PDP-11은 1970년 3월에 최초로 출시되었으며, 그 설계는 당시 컴퓨터 산업에 큰 영향을 끼쳤다.
개요
- 출시 시기: 1970년 ~ 1990년대 초까지 여러 모델이 생산됨
- 비트 수: 16비트 워드(주소 버스 16 bit, 데이터 버스 16 bit)
- 명령어 집합: PDP‑11 명령어 집합(Instruction Set Architecture, ISA)으로 알려져 있으며, 8가지 기본 형식과 약 100여 개의 명령을 포함한다.
- 레지스터 구조: 8개의 범용 레지스터(R0–R7), 그 중 R7은 프로그램 카운터(PC)로 사용된다. R6은 스택 포인터(SP) 역할을 수행한다.
설계 특징
- 정액식 주소 지정 방식
- 레지스터 직접, 레지스터 간접, 자동 증가/감소, 인덱스 등 다양한 주소 지정 모드를 지원한다.
- 오프셋 기반 메모리 모델
- 16비트 주소 공간(64 KB) 내에서 메모리 접근이 가능하며, 이후 모델에서는 확장 메모리 주소(22 bit)와 페이지 매핑을 도입하였다.
- 플레인 메모리와 레지스터 은닉
- 레지스터 R5는 일반적으로 프레임 포인터(FP)로 사용되며, 서브루틴 호출과 반환에 활용된다.
- 조건 코드 레지스터
- N(음수), Z(영), V(오버플로), C(캐리) 네 개의 플래그 비트를 포함한다.
주요 모델
- PDP‑11/20: 최초 상업 모델, 초기 명령어 집합 구현.
- PDP‑11/45: 고속 메모리 인터페이스와 확장된 주소 공간 제공.
- PDP‑11/70: 1975년 발표된 고성능 모델로, 22 bit 주소 지정과 DMA, 더 큰 캐시 등을 지원했다.
영향 및 유산
- UNIX 운영체제: 초기 UNIX은 PDP‑11 하드웨어를 목표 플랫폼으로 설계되었으며, PDP‑11의 시스템 콜과 메모리 관리 방식이 UNIX 설계에 영향을 주었다.
- 명령어 집합 계보: PDP‑11 ISA는 후속 마이크로프로세서인 VAX(가상 주소 확장)와 일부 8비트 마이크로컨트롤러에 영향을 미쳤다.
- 교육용 컴퓨터: PDP‑11은 대학 및 연구소에서 널리 사용되어 컴퓨터 과학 교육에 기여하였다.
기술적 사양(대표적인 PDP‑11/70 기준)
| 항목 | 사양 |
|---|---|
| CPU 클럭 | 4 MHz |
| 기본 워드 크기 | 16 bit |
| 주소 버스 | 22 bit (확장 주소) |
| 메모리 용량 | 최대 4 MB (페이지 매핑) |
| 입출력 인터페이스 | UNIBUS, Q‑bus 등 |
현재의 상황
PDP‑11 자체는 1990년대 초에 생산이 중단되었으며, 현재는 복원기 혹은 에뮬레이터(예: SIMH)를 통해 연구 및 교육 목적으로 제한적으로 사용된다. 그러나 PDP‑11 아키텍처가 제시한 설계 원칙과 명령어 구조는 현대 컴퓨터 과학 및 시스템 설계의 역사적 참고 자료로 계속 활용되고 있다.