VAX 9000은 디지털 이큅먼트 코퍼레이션(DEC)이 개발 및 제조한 단종된 메인프레임 제품군으로, VAX 명령어 집합 구조(ISA)를 구현하는 맞춤형 이미터-결합 논리(ECL) 기반 프로세서를 사용했다. 옵션으로 벡터 프로세서를 탑재하여 슈퍼컴퓨터 시장에서도 판매되었다. 다른 VAX 시스템과 마찬가지로 VMS 또는 Ultrix 운영 체제를 탑재하여 판매되었다.
이 시스템의 역사는 1984년 DEC가 트릴로지 시스템즈(Trilogy Systems)로부터 여러 기술을 라이선스하면서 시작되었는데, 트릴로지 시스템즈는 ECL 칩을 복잡한 모듈에 고밀도로 탑재하는 새로운 방식을 도입한 바 있었다. 9000 설계의 개발은 1986년에 시작되었으며, 당시 DEC의 하이엔드 VAX 제품이었던 VAX 8800 제품군을 대체할 목적으로 기획되었다. 초기 계획에는 두 가지 일반 모델이 있었는데, IBM 시스템에서 볼 수 있는 수랭식을 사용하는 고성능의 아쿠아리우스와 공랭식을 사용하는 중급 성능의 아리두스(Aridus) 시스템이었다. 개발 과정에서 엔지니어들이 공랭 시스템을 크게 개선함에 따라 아쿠아리우스는 출시되지 않았으며, 아리두스 모델은 아쿠아리우스로 "현장 업그레이드"가 가능하다고 했으나 실제로 제공되지는 않았다.
9000은 DEC 내부에서 IBM 시스템보다 훨씬 낮은 가격에 압도적인 성능을 제공하는 "IBM 킬러"로 포지셔닝되었다. DEC는 VAX 라인의 성공으로 1983년에 메인프레임 시장에서 철수했었지만, 그 이후로 IBM 호환 개인용 컴퓨터 시스템과 새로운 32비트 유닉스 워크스테이션 기기들이 저가형 시장을 장악하고 중급형 시장으로 진입하고 있었다. DEC는 이에 대한 유일한 대응책은 하이엔드 메인프레임 공간으로 다시 돌아가는 것이며, 이를 위해서는 IBM의 최고 제품만큼 강력하고 VAX 소프트웨어를 실행할 수 있으면서도 가격은 훨씬 저렴한 기계를 제공해야 한다고 판단했다.
회사 내부 엔지니어들은 복잡한 설계가 곧 RISC 시스템과 CMOS 분야의 전반적인 개선으로 인해 성능 면에서 추월당할 것이라는 우려를 끊임없이 제기했다. 9000을 작업하는 팀과 DEC 자체의 NVAX와 같은 단일 칩 솔루션을 작업하는 팀 사이에 내부 갈등이 발생했는데, NVAX는 9000 성능의 상당 부분을 차지하면서도 가격은 극히 일부에 불과했다. 프로젝트는 여러 차례 취소될 뻔했으나 매번 복구되었다. 회사는 개발에 약 10억 달러를 쓴 것으로 추산되며, CMOS 기반 기계로 대체하며 취소하기 전까지 소수의 시스템만을 판매했다.
대표적인 CPU 예시 하나가 컴퓨터 역사 박물관에 보관되어 있으나 일반에 공개되지는 않았다. 다른 하나는 라지 스케일 시스템즈 뮤지엄(Large Scale Systems Museum)에 보관되어 있다.
1980년대가 시작되면서 DEC는 승승장구하고 있었다. 1970년에 출시된 PDP-11은 최종적으로 60만 대에 이르는 강력한 판매고를 기록했고, 새롭게 도입된 VAX-11은 PDP가 끝난 지점부터 시작하여 IBM의 중급형 시장을 잠식하기 시작했다. DEC는 또한 유명한 VT 시리즈 단말기와 상당한 현금 흐름을 창출하는 다양한 인기 주변기기를 도입했다.
이 기간 동안 DEC는 개인용 컴퓨터 분야에 진출하려는 몇 번의 시도를 했으나 모두 실패했다. 그중 가장 잘 알려진 것은 Rainbow 100으로, MS-DOS와 CP/M 프로그램을 모두 실행할 수 있는 능력을 제공하고자 했으나 두 가지 모두 제대로 수행하지 못하면서도 두 대의 별도 기계를 사는 것과 맞먹는 비용이 들었다. PC 시장이 확장되면서 DEC는 PC 제품군을 포기하고 점차 중급형 시장으로 관심을 돌렸다.
이러한 전략 변화의 일환으로 오랜 정책들이 변경되면서 고객 기반, 특히 타사 개발자들과 마찰을 빚었다. 한 가지 예로, 새로운 VAXBI 버스는 개발 계약에 서명하지 않으면 다른 개발자들이 사용할 수 없었다. 이는 타사 제품 시장이 번창했던 PDP와 이전 VAX 기계의 유니버스 표준과는 극명한 대조를 이루었다. 켄 올슨은 "우리는 이 버스를 개발하는 데 수백만 달러를 썼다. 왜 우리가 이전에는 그렇게 하지 않았는지 모르겠다"고 말한 것으로 인용되었다.
이러한 정책들이 DEC를 "폐쇄"하게 만들면서 새로운 회사들이 이를 빠르게 이용했다. 그중 주목할 만한 회사는 썬 마이크로시스템즈였으며, 그들의 모토로라 68000 기반 시스템은 DEC의 VAXstation 시리즈와 비슷한 성능을 제공했다. 1980년대 후반 동안 썬은 DEC를 폐쇄적이고 독점적인 "혈청 흡혈귀"로 낙인찍으며 기술 시장에서 DEC를 대체할 대안으로 부상했다. 이는 1985년 DEC가 데이터 센터의 높은 수익성을 위해 기술 시장을 포기하기로 한 결정에 의해 도움을 받았다.
1960년대 동안 DEC 컴퓨터는 개별 트랜지스터로 구축되었으며 소규모 집적회로(SSI IC)를 사용하는 방향으로 이동하기 시작했다. 이것들은 여러 회로 기판 위에 구축되었고, 이후 중앙 처리 장치(CPU)를 생산하기 위해 백플레인에서 와이어 래핑되었다. 반도체 제조 기술이 향상됨에 따라 기계들은 더 적은 수의 칩을 사용하여 재구현될 수 있었다. 1970년대 후반에는 PDP-11의 LSI 버전이 출시되었는데, 처음에는 DEC 자체의 LSI-11과 같은 다중 칩 유닛으로 나왔고, 나중에는 J-11과 같은 단일 칩 버전으로 출시되었다.
같은 진화가 VAX 라인에서도 나타나기 시작했다. 초기 VAX 모델은 이전 세대의 PDP와 유사했지만, 와이어 래핑된 보드 위의 SSI 칩 대신 인쇄 회로 기판 위의 여러 LSI 칩을 사용하여 더 복잡한 CPU를 구축했다. 1980년대 중반에 이르러 무어의 법칙의 끊임없는 효과는 LSI를 초대규모 집적회로(VLSI)로 밀어 올렸고, 1987년 말의 단일 칩 CVAX와 같은 VAX의 단일 칩 버전이 나타나기 시작했다.
DEC는 미래의 어떤 VAX 기계가 데스크톱 위에 놓여 현재 기계 가격의 일부로 팔릴 가능성에 직면해 있었다. 만약 그들이 그런 시스템을 만들지 않는다면 다른 누군가가 만들 것이었다. 수익을 유지할 수 있는 옵션을 찾던 회사는 현재 CMOS 형태로 구현할 수 없는 고성능 시스템을 고려하기 시작했다. 한 가지 가능성은 메인프레임 시스템에서 흔히 사용되는 더 빠른 이미터-결합 논리(ECL)를 사용하여 기계를 만드는 것이었다.
ECL의 밀도는 더 낮았고 기능 크기는 CMOS보다 약 한 세대 뒤처져 있었다. 이는 기계가 엄청난 수의 칩 간 연결과 함께 훨씬 더 많은 개별 칩을 필요로 함을 의미했다. 1980년, 진 암달은 고성능 ECL 기반 메인프레임 생산 문제를 해결하기 위해 트릴로지 시스템즈(Trilogy Systems)를 설립했다. 트릴로지의 개발 성과에는 매우 밀집된 배선을 가진 박막을 생산하기 위해 폴리이미드 절연체에 내장된 구리 도체를 사용하는 새로운 칩 간 연결 시스템이 포함되어 있었다.
1984년, DEC는 트릴로지 기술의 일부를 라이선스받아 허드슨 팹(Hudson Fab)에서 이러한 개념의 실용적인 버전 개발을 시작했다. 이것이 9000 프로젝트의 탄생이었다. 플러그 호환 메인프레임을 도입하여 IBM과 직접 경쟁하려는 트릴로지의 목표와는 대조적으로, DEC는 유사한 기술을 사용하여 IBM 제품을 능가하는 VAX를 저렴한 가격에 생산하고자 했다. 트릴로지의 배선 기술은 이전의 다중 카드 CPU 설계처럼 함께 작동하는 카드 크기의 "다중 칩 유닛"(MCU)을 만드는 데 사용되었다. 최종 설계에서는 13개의 MCU가 CPU를 형성했다.
초기에는 성능 목표를 달성하기 위해 수랭식이 필요했으며, 이로 인해 '물을 나르는 사람'이라는 뜻의 '아쿠아리우스'라는 코드명이 붙었다. '건조함'을 의미하는 '아리두스'라는 코드명의 저가형 공랭식 버전도 있었다. 개발 과정에서 공랭 시스템이 획기적으로 개선되어 하이엔드 시스템에서도 수랭식이 불필요해졌고, 수랭식 시스템은 개발되지 않았다.
개발이 진행되던 1988년 후반, IBM은 기존 제품보다 가격 경쟁력이 훨씬 뛰어난 새로운 중급형 제품군인 AS/400 시스템을 도입했다. DEC의 가격 우위는 심각하게 침식되었고, 과거의 급격한 시장 성장은 거의 즉시 끝났다. IBM은 궁극적으로 이 라인에서 연간 약 140억 달러의 수익을 창출했는데, 이는 DEC 전체 회사의 수입보다 많은 금액이었다. 한편, 썬은 데스크톱 기기가 DEC의 기존 기기 중 가장 빠른 것보다 뛰어난 성능을 발휘할 수 있게 하는 SPARC 마이크로프로세서를 도입했다. 이는 유닉스 시스템이라는 다른 전통적인 시장에서 DEC의 가치를 훼손했다. 저가형 및 중급형 시장에서 압박을 받게 되자 9000은 회사의 핵심 초점이 되었으며, 그들은 이를 "IBM 킬러"라고 불렀다.
DEC는 처음에 RISC에 회의적이었으며, 그것이 5줄짜리 사소한 프로그램에는 작동할지 몰라도 트랜잭션 처리 분야에서는 성공하지 못할 것이라고 믿었다. 이 의견은 1986년 DEC 웨스턴 리서치 랩에서 개발된 실험적 RISC가 최신 VAX 8800과 정면으로 비교되어 2배의 성능을 낸 것으로 확인되면서 완전히 뒤집혔다. 이는 DEC PRISM으로 나타난 생산 품질의 확장 가능한 RISC 설계를 개발하는 프로그램으로 이어졌다. PRISM 설계를 담당했던 데이비드 커틀러가 그것을 사용하여 하이엔드 기계를 개발하기 시작하자, "자신들의 영역"을 침범당한다고 본 아리두스 그룹과의 싸움으로 즉각 이어졌다. 회사의 엔지니어링 위원회인 전략 태스크 포스(Strategy Task Force)는 반복적으로 아리두스의 취소를 권고했다. 매년 그들은 프로젝트 예산을 삭감하려 했으나, 프로젝트 리더인 밥 글로리오소(Bob Glorioso)가 켄 올슨과 이사회에 직접 찾아가 "이 엔지니어들은 우리 사업가들에게 무엇을 하라고 지시할 권리가 없다"고 말하며 복구시키곤 했다.
"도무지 이해할 수가 없다. 어떻게 이런 일이 가능한지, 어떻게 이 작은 칩 하나가 이 전자 장비 랙 전체를 대체할 수 있는지, 나는 도통 모르겠다"
RISC 그룹과 ECL 그룹 간의 전투가 계속되는 동안, VAX 프로세서를 만드는 CMOS 팀 또한 계속 발전하고 있었다. 밥 서프닉(Bob Supnik)은 1987년 초에도 이미 기술직 고위 관계자들에게 차세대 CMOS 칩인 NVAX가 1989년 출시 예정이었던 9000보다 1988년이면 이미 비슷한 성능을 낼 것이라는 사실이 명백했다고 주장한다. NVAX 프로젝트의 저명한 엔지니어들이 남긴 여러 인용문에는 1990년대 초반에는 경쟁력이 없을 것이라는 말을 노골적으로 들었음에도 9000을 폐기하지 않으려 했던 올슨의 고집과, 그런 일이 가능하다는 사실 자체를 전면 부정했던 그의 태도가 묘사되어 있다.
회사가 경쟁력이 없을 것이 점점 더 명백해지는 9000을 계속 지원하자, 회사 내 여러 그룹이 독자적으로 RISC 기반 시스템을 개발하기 시작했다. 그 예상치 못한 결과는 저가형 PRISM에 대한 허드슨 팹의 일부 지속적인 작업을 제외하고 모든 RISC 프로젝트가 대신 취소되었다는 것이었다.
DEC는 1989년 10월 9000을 공식 발표하며 "내년 봄"에 출하될 것이라고 주장했다. IBM의 주력 메인프레임인 저가형 IBM 3090과 비교하며, DEC는 이 기계를 트랜잭션 처리 및 하이엔드 데이터베이스 시스템용으로 포지셔닝했다. 11/780보다 30배에서 117배 높은 성능 범위를 포괄하는 120만 달러에서 390만 달러 사이의 5개 시스템이 발표되었다.
9000의 개발비는 결국 약 30억 달러에 달했다. 1989년 출시 예정이었으나 칩 제조 문제로 1년 지연되었고, 전체 기계 제작 과정에서의 추가적인 지연으로 인해 1990년에는 극소수만이 인도되었다. 시스템은 문제로 골머리를 앓았고 현장에서 지속적인 유지 보수가 필요했다. 1991년까지 회사는 350대 규모의 주문서만을 가지고 있었다. 기계당 150만 달러인 이 시스템은 실제 제조 비용을 제외하고도 개발 비용의 25%밖에 회수하지 못했다. 1991년 2월, 그들은 광범위한 저장 장치나 기타 옵션 없이 CPU 성능만을 원하는 고객들에게 어필하기 위해 92만 달러의 저가형 버전인 모델 110을 발표했다.
한편, CMOS의 거침없는 행보에 대한 엔지니어링 팀의 예측은 사실로 드러났다. 1991년까지 NVAX도 시장에 출시되어 훨씬 작은 크기와 극히 일부의 비용으로 거의 동일한 성능을 제공했다. 낮은 성능 설정에서 동일한 설계가 데스크톱 형태로 제공되었고, 모든 이전 VAX 기계를 능가했다. 9000은 수십억 달러의 손실을 보았을 뿐만 아니라 훨씬 더 유망한 여러 설계들을 종결시키는 결과를 낳았다.
1991년까지 업계 관찰자들은 9000을 "정체된", "실망스러운" 것으로 묘사하고 있었다. 8월, 글로리오소는 가족 문제를 이유로 DEC를 떠났다.
1991년 10월, DEC는 해당 부서를 생산 시스템 사업부(Production System Business Unit)로 재조직한다고 발표했으며, 현재 9000 모델의 가격을 30%, 서버 소프트웨어 가격을 38% 인하했다. 또한 출하되지 않은 CMOS 칩 기반의 9X15, 9600, 9800이라는 세 가지 새로운 모델을 발표했다. 아울러 기존 9000 사용자들에게 새로운 DEC 알파 기반 시스템으로의 할인된 업그레이드 경로를 제공할 것이라고 발표했다.
설상가상으로 1992년 초, 설치된 시스템들이 1991년 하반기에 시작된 것으로 보이는 일련의 하드웨어 고장에 시달리고 있다는 보도가 나왔다. 한 연구에 따르면 설치된 시스템의 37%가 "심각한 고장"을 겪었으며, 대부분 9420 모델에서 발생했다. 후속 조사에서 시스템의 서비스 및 다른 DEC 시스템과의 호환성에 대해서는 높은 점수를 주었으나, 신뢰성과 비용에 대해서는 낮은 점수를 주었다.
VAX 9000은 다중 프로세서였으며 62.5MHz(16ns 주기 시간)로 클럭되는 1, 2, 3 또는 4개의 CPU를 지원했다. 이 시스템은 시스템 제어 장치(SCU)의 크로스바 스위치를 중심으로 구축되었으며, 1~4개의 CPU, 2개의 메모리 컨트롤러, 2개의 입출력(I/O) 컨트롤러, 그리고 서비스 프로세서가 연결되었다. 입출력은 4개의 XMI(Extended Memory Interconnect) 버스로 제공되었다.
각 CPU는 13개의 다중 칩 유닛(MCU)으로 구현되었으며, 각 MCU는 CPU 로직을 포함하는 여러 이미터-결합 논리(ECL) 매크로셀 어레이를 포함했다. 게이트 어레이는 1.75마이크로미터의 선폭과 3개의 상호 연결 층을 가진 바이폴라 공정인 모토로라의 "MOSAIC III" 공정으로 제조되었다. MCU는 16개의 MCU를 수용할 수 있고 크기가 24 x 24 inches (610 mm)인 CPU 평면 모듈에 설치되었다.
VAX 9000의 CPU는 최대 이론 성능이 125 MFLOPS인 벡터 프로세서와 결합되었다. 벡터 프로세서 회로는 출하된 모든 유닛에 존재했으나, 벡터 프로세서 '없이' 판매된 유닛에서는 소프트웨어 스위치를 통해 비활성화되었다. 벡터 프로세서는 V-박스(V-box)라고 불렸으며, 이는 디지털의 첫 번째 ECL 구현 VAX 벡터 아키텍처였다. 벡터 프로세서 설계는 VAX 9000 CPU 개발이 시작된 지 2년 후인 1986년에 시작되었다.
V-박스 구현은 평면 모듈에 상주하는 3개의 다중 칩 유닛(MCU)에 걸쳐 분산된 25개의 모토로라 매크로셀 어레이 III(MCA3) 장치로 구성되었다. V-박스는 벡터 레지스터 유닛, 벡터 더하기 유닛, 벡터 곱하기 유닛, 벡터 마스크 유닛, 벡터 주소 유닛, 벡터 제어 유닛의 6개 하위 유닛으로 구성되었다.
벡터 레지스터 파일이라고도 하는 벡터 레지스터 유닛은 VAX 벡터 아키텍처에 의해 정의된 16개의 벡터 레지스터를 구현했다. 벡터 레지스터 파일은 다중 포트 방식이었으며 3개의 쓰기 포트와 5개의 읽기 포트를 포함했다. 각 레지스터는 64개의 요소로 구성되었으며, 각 요소는 72비트 폭으로 64비트는 데이터를 저장하는 데 사용되고 8비트는 패리티 정보를 저장하는 데 사용되었다.
SID(Synthesis of Integral Design)는 VAX 9000용 논리 회로를 생성하는 데 사용된 논리 합성 프로그램이었다. 상위 수준의 동작 및 레지스터 전송 수준 소스로부터 CPU 스칼라 및 벡터 유닛의 약 93%, 70만 개 이상의 게이트가 합성되었다.
SID는 1000개 이상의 수작업 규칙을 가진 인공지능 규칙 기반 시스템 및 전문가 시스템이었다. 논리 회로 생성 외에도 SID는 설계를 배선 수준으로 가져가 네트에 부하를 할당하고 컴퓨터 지원 설계(CAD) 도구 배치 및 라우팅을 위한 매개변수를 제공했다. 프로그램이 실행됨에 따라 자체 규칙 기반을 38만 4천 개의 하위 수준 규칙으로 생성 및 확장했다. VAX 9000에 대한 완전한 합성 실행은 3시간이 소요되었다.
SID의 인공지능 소프트웨어는 어떤 전문 논리 설계자보다 뛰어난 설계를 생성할 수 있었다. 예를 들어 크기나 타이밍 등 다양한 매개변수를 기반으로 결정을 내릴 수 있었다. 고성능 설계 전문가인 논리 설계자는 컴퓨터 설계를 빠르게 만들기 위한 규칙을 입력했다. 소형 설계를 전문으로 하는 다른 설계자는 최소 크기를 위한 규칙을 입력했다. 회로 부하 및 경로 거리 배선 전문가인 또 다른 설계자는 다른 규칙들을 입력했다. 상충하는 규칙의 반복을 통해 SID는 우수한 설계를 생산했다. 프로그램은 전체 논리 설계를 완전히 통과하며 반복했고, 매번 규칙 실행 횟수를 줄이며 평형 상태에 도달할 때까지 실행했다.
SID는 자기 수정 및 자기 학습이 가능한 최초의 인공지능 프로그램이었다. 즉, 설계 전문가가 입력한 다른 규칙으로부터 자체 규칙을 생성할 수 있었다. 초기에는 어느 정도 논란이 있었으나 VAX 9000 프로젝트 예산을 줄이기 위해 수용되었다. 일부 엔지니어들은 사용을 거부했다. 다른 이들은 자신들이 설계한 게이트 수준 설계와 SID가 생성한 설계를 비교했고, 결국 게이트 수준 설계 작업에 SID를 수용하게 되었다. SID 규칙은 전문 논리 설계자들이 작성하고 팀 내 최고 설계자들의 의견을 반영했기 때문에 훌륭한 결과를 얻을 수 있었다. 프로젝트가 진행되고 새로운 규칙이 작성됨에 따라, SID가 생성한 결과는 면적과 타이밍 모두에서 수동 결과와 같거나 더 좋아졌다. 예를 들어 SID는 수동으로 설계된 것보다 빠른 64비트 가산기를 생산했다. 수동 설계 영역은 게이트 200개당 평균 1개의 버그가 있었으나, SID가 생성한 로직은 게이트 2만 개당 평균 1개의 버그가 있었다. 버그를 발견한 후 SID 규칙은 수정되었고, 이후 실행에서는 버그가 0개가 되었다. SID가 생성한 VAX 9000 부분은 예정보다 2년 일찍 완료되었으며, VAX 9000 개발의 다른 영역은 구현 문제에 직면하여 제품 출시가 크게 지연되었다. VAX 9000 이후 SID는 다시 사용되지 않았다.
VAX 9000 모델 110은 모델 210과 동일한 성능을 갖춘 보급형 모델이지만, 메모리 용량이 작고 소프트웨어 및 서비스가 덜 포함되었다. 1991년 2월 22일 가격은 92만 달러부터 시작했으며, 벡터 프로세서를 장착할 경우 99만 7천 달러부터 시작했다.
VAX 9000 모델 210은 업그레이드가 가능한 CPU 1개를 탑재한 보급형 모델이었다. 벡터 프로세서가 있으면 VAX 9000 모델 210VP라고 불렸다.
VAX 9000 모델 4x0은 "x"(1, 2, 3 또는 4)가 탑재된 CPU 수를 나타내는 다중 프로세서 지원 모델이었다. 이 모델들은 CPU당 1개의 벡터 프로세서를 지원했다. 최대 구성은 512MB의 메모리를 가졌다. 지원되는 입출력 버스의 수는 다양했는데, 모델 410 및 420은 2개의 XMI, 10개의 CI, 8개의 VAXBI를 지원했고, 모델 430 및 440은 4개의 XMI, 10개의 CI, 14개의 VAXBI를 지원했다.
PDP-10...was discontinued in 1983