"VAX"は本来 V irtual A ddress eX tension頭字語 である。その名が示すとおり、VAXは16ビットのPDP-11 の32ビットへの拡張であり、その巨大なアドレス空間 の管理に仮想記憶 を使用した初期の商用コンピュータでもあった。初期のVAXプロセッサには「互換モード 」が実装されていて、PDP-11の命令のほとんどをエミュレートできた。VAX-11 という呼称は PDP-11ファミリの継承者であることを強調したものである。後のバージョンでは互換モードが縮小され、PDP-11の命令は徐々にエミュレーションソフトウェアで実行されるようになっていった。
VAX という名称は、1970年代 に Mick Atkinson が発明した掃除機 のブランド名でもある。DECとの間で商標 使用に関する法的なやりとりがあった。解決策として非競争協定が結ばれた。つまり、DECは将来に渡って家電製品に進出せず、VAXコーポレーションはコンピュータに進出しないという約束である。
英語圏のユーザーの間では、「VAXコンピュータシステム」の複数形として VAXen という言葉が使用された。ox(雄牛) の複数形 oxen からの類推であるが、DECは商標保護の立場から VAXen という表現を歓迎しなかった。
VAX11/780。ベンチマークの基準とされたモデル。ワシントン大学にて 最初のVAXは VAX-11/780 であり、1977年 10月25日にDECの株主会議で公開された[1] カーネギーメロン大学 でゴードン・ベル が指導した Bill Streckerである[2] 1980年代 初期には非常に一般的になった。
VAX-11/780は時にMIPS の基準として扱われる。コンピュータの性能を示すMIPSという単位は、本来、単に実行される命令の個数を示すだけで、具体的にどのような仕事をこなせるのか、を反映しない。そこで、VAX-11/780でなんらかのベンチマーク プログラムを動かし、それが示す性能を1MIPSとして、性能の基準とする、ということがしばしば行われたのである。1 VAX MIPS は VAX-11/780 の性能を意味し、あるコンピュータが 27 VAX MIPS の性能という場合、VAX-11/780 の約27倍の性能であることを意味する。この目的で実際によく使われたベンチマークプログラムは当時ポピュラーだったものの一つであるドライストーン で、こんにちでも時折使われている単位DMIPS は、あるマシンのドライストーンの成績の値を、VAX-11/780のドライストーンの成績の値1757で割った値である。他にVAX-11/780を性能比較の基準として今も使っている例として、BRL-CAD ベンチマークがある。これはBRL-CADというソリッドモデリングソフトウェアに含まれる性能解析スイートである。
DEC周辺では VUP (VAX Unit of Performance) という用語が使われた。関連用語として cluster VUP が VAXcluster の全体性能を示すのに使われた。
VAX-11/780にはLSI-11 が内蔵されており、マイクロコードのロード、ブート、診断などに使われていた。その後の機種では内蔵していない。そのため780のユーザーはVMS以外にLSI-11上でRSX-11MやRT-11といったOSを動作させることもできた。
VAX 8350 のフロントカバーを外したところ その後VAXは様々な実装がなされた。最初のVAXはTTL で実装されており、4×5フィートの筐体が1個のCPU の実装に使われた[3] ECL ゲートアレイ /マクロセルアレイ （英語版 ） CPU は、VAX 8600、VAX 8800、VAX 9000シリーズで使用された。複数個のMOSFET カスタムチップで実装されたCPUはVAX 8100、VAX 8200シリーズで使用された。VAX 11/730および725といったローエンド機はビットスライス 方式で実装している。
MicroVAX I はVAXファミリの転換期のマシンである。その設計時、VAXアーキテクチャ全体を1個のVLSIチップで実装することはまだ不可能だった（後に VAX 8200/8300で実施されたような数個のVLSIチップによる実装も無理だった）。その代わりに MicroVAX I ではVAXの命令セットの複雑な部分のほとんどをエミュレーションソフトウェアに移行させ、基本的な命令だけをハードウェアで実装したのである。これによって大量に必要とされたマイクロコード を削減することが可能となった。これを"MicroVAX"アーキテクチャと称した。MicroVAX I では、ALU とレジスタ が1個のゲートアレイチップで実装され、それ以外の制御部は従来の論理回路を使用した。
その後の MicroVAX II の 78032 CPU (DC333) と 78132 FPU (DC335) がMicroVAXアーキテクチャを完全VLSI（マイクロプロセッサ ）で実装したものである。78032 はメモリ管理ユニット を内蔵した初のマイクロプロセッサである[4] DMA 機構を備えたQ22-bus のインタフェースが搭載されている。MicroVAXシリーズのその後の機種ではさらに改良やメモリの追加が行われていった。
その後、CVAX、SOC（"System-on-a-chip "、ワンチップ版CVAX）、Rigel、Mariah、NVAX とチップは進化していった。VAXマイクロプロセッサは当初低価格なワークステーション 向けに進化し、その後ハイエンド の機種にも使用されていった。メインフレームからワークステーションまでをカバーする1つのアーキテクチャは当時の業界ではVAXだけであった。CVAXマイクロプロセッサのダイには「最良のものを盗むには十分気をつけて」という意味の言葉がいいかげんなロシア語 でエッチングされていた。これは当時のソビエト連邦 の技術者に向けたメッセージであり、ソ連ではDECのコンピュータをリバースエンジニアリング してクローンを開発していたためである[5] [6]
VAXアーキテクチャはRISC 技術に取って代わられた。1989年 、DECはMIPSアーキテクチャ のプロセッサを使用しUltrix の動作するDECstation をリリースした。1992年 、DECは自身のRISCプロセッサ Alpha (当初の名称は Alpha AXP)を導入した。この高性能64ビット RISC アーキテクチャ上では OpenVMS が動作した。
2000年 8月 、コンパック は2000年末までにVAXシリーズの生産を完全に終了すると発表した[7]
VAXの命令セットは強力で直交性が高い。当時多くのプログラムがアセンブリ言語 で書かれていたので、プログラマが親しみやすい命令セットという観点は重要だった。その後、高水準言語 でプログラミングすることが多くなり、命令セットを気にするのはコンパイラ 開発者ぐらいになった。
VAXの命令セットで特徴的な点として、サブプログラムの最初にレジスタマスクを置く点が挙げられる。これは、そのサブプログラムに制御が渡されたとき、どのレジスタの内容を保持するかを示すビットパターンである。レジスタマスクは実行コード内にデータを埋め込んでいる形式なので、機械語コードを逐次的に解析するのが難しくなる。例えば、機械語コードに何らかの最適化を施すのが複雑化する[11]
VAXは、リテラル（即値）、レジスタ、ポストインクリメント、プレデクリメント、レジスタ間接、ポストインクリメント付きレジスタ間接、プレデクリメント付きレジスタ間接、ディスプレースメント (byte, word, long) 付きレジスタ間接、ディスプレースメント (byte, word, long) 付き二重間接、インデックス付きといった多数のアドレッシングモード を持ち、それらを組み合わせて使用できる。プログラムカウンタ (PC) はR15として汎用レジスタの1つとされているので、PCに対して各種アドレッシングモードを使用することもできる。そのためPC相対アドレッシングが可能であり、位置独立コード が容易に書ける。また、VAXには実効アドレスをロードする命令群もあり、それ自体はメモリアクセスしないが、後で使用するアドレスを計算するのに使われる。
VAXの仮想記憶空間は4つのセクションに分割されており、それぞれ1ギガバイトのサイズである[12]
セクション アドレス範囲
P0 0x00000000 - 0x3fffffff
P1 0x40000000 - 0x7fffffff
S0 0x80000000 - 0xbfffffff
S1 0xc0000000 - 0xffffffff
VMSでは、P0をユーザープロセスの空間、P1はプロセスのスタック、S0はOSで使用し、S1は予約されていた。
VAXにはハードウェアで実装された4つの特権モードが存在する。
番号 モード VMSでの用途 備考
0 Kernel OSカーネル 最高特権レベル
1 Executive ファイルシステム
2 Supervisor シェル (DCL)
3 User 通常のプログラム群 最低特権レベル
CM
TP
MBZ
FPD
IS
cmod
pmod
MBZ
IPL
MBZ
DV
FU
IV
T
N
Z
V
C
31
30
29
27
26
25
23
21
20
15
7
6
5
4
3
2
1
0
ビット 名前 意味
31 CM (the Compatibility Mode bit) PDP-11互換モード
30 TP (the Trace Pending bit) 個々の命令について1回だけトレースが行われることを保証する。
29:28 MBZ (Must Be Zero) 常にゼロ
27 FPD (the First Part Done flag) 命令の途中で割り込みやページフォールトが発生した。
26 IS (the Interrupt Stack flag) カーネルモードで特別な割り込みスタックを使用中。
25:24 cmod (the current privilege mode field) 現在の特権モード
23:22 pmod (the previous privilege mode field) 最近の例外で現在のモードに移行した際の前のモード
21 MBZ (Must Be Zero) 常にゼロ
20:16 IPL (the processor's Interrupt Priority Level) 割り込み優先度。この値より優先度が高い割り込みしか割り込めない。
15:8 MBZ (Must Be Zero) 常にゼロ
7 DV (the Decimal oVerflow trap enable) 十進演算の結果が格納先に収まらない桁数の際、トラップを発生させるか否かを指定。
6 FU (the Floating-point Underflow trap enable) 浮動小数点演算の結果がアンダーフローとなった際、トラップを発生させるか否かを指定。
5 IV (the Integer oVerflow trap enable) 整数演算の結果がオーバーフローとなった際、トラップを発生させるか否かを指定。
4 T (the Trace bit) セットすると、次の命令を実行した際にトレーストラップが発生。デバッグ用。
3 N (the Negative condition code) セットすると、演算結果が負の場合にトラップが発生。
2 Z (the Zero condition code) セットすると、演算結果がゼロの場合にトラップが発生。
1 V (the oVerflow condition code) セットすると、演算結果がオーバーフローの場合にトラップが発生。
0 C (the Carry condition code) 演算の結果、キャリーまたはボローが発生するとセットされる。
プロセッサ・ステータス・ロングワードの下位16ビットがユーザ・プロセスから利用できるプロセッサ・ステータス・ワード(PSW)である。[13]
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