1.3 1967 年 CP-40 與 CP-67 的誕生：世界上第一套真正的全虛擬化系統#

1967：虛擬化元年#

1967 年，CP-40 在劍橋科學中心的一台改裝 System/360 Model 40 上穩定運行，成功同時承載多個虛擬機。這是人類歷史上第一套達成「全虛擬化」的系統：未經修改的作業系統，在虛擬機裡運行，且完全不知道自己身處幻覺之中。

同年，團隊把成果移植到功能更強的 System/360 Model 67，CP-40 更名為 CP-67。1968 年，CP-67/CMS 開始提供給部分客戶試用，反響出乎意料地熱烈。

CP-40/67 已經具備現代 hypervisor 的全部核心要素，後世所有產品幾乎都是它的複刻：

guest OS 執行特權指令（如修改頁表、關中斷、I/O 指令）
   ↓ CPU 發現「你不在特權模式」
   ↓ 陷阱（trap）發生，控制權跳回 CP-67
   ↓ CP-67 模擬該指令的效果，再假裝什麼都沒發生地返回 guest

這個「陷阱並模擬」循環，是往後六十年所有虛擬化技術的心臟。

借助 Model 67 的 DAT 硬體，CP-67 首度實現「虛擬機的虛擬位址」→「CP-67 的中間位址」→「真實位址」的兩級翻譯。這正是今日 影子頁表（Shadow Page Tables） 與 EPT/NPT 的概念原型——只是當年由軟體管理，五十年後才由硬體接管。

每個 guest 都以為自己擁有真實的磁碟機與印表機；實際上 CP-67 攔截 I/O 指令，把請求重新映射到共享的實體裝置。今日雲端磁碟（EBS）與虛擬網卡的祖先就此誕生。

一個 guest 當機，CP-67 重啟那台「虛擬機器」，其他 guest 不受影響。對當時動不動就整機重開的批次環境而言，這是革命性的可靠性。

CP-67 的成功在客戶端口耳相傳，最終迫使 IBM 正視。1972 年，IBM 宣布 System/370 支援虛擬記憶體，並發布正式產品 VM/370（Virtual Machine Facility/370）——CP/CMS 的正規軍版本。

VM/370 大獲成功，其直系後裔 z/VM 至今仍在 IBM Z 大型機上運行，是全球銀行核心系統的幕後功臣。許多金融機構至今仍跑在 1967 年那個劍橋實驗室想法的直系子孫之上。

回頭看，CP-40 的成功有兩個當時不被注意的前提：

前提一：指令集「乾淨」
  System/360 設計時就明確劃分特權/非特權指令，
  所有會影響系統狀態的指令都是特權指令 → 都會觸發陷阱。

前提二：硬體願意配合
  IBM 為了 Model 40/67 特地加入 DAT 微碼，
  硬體設計者親手為虛擬化鋪路。

二十年後的 x86 恰好在這兩點上完全反過來（見第 3 章）——這也解釋了為什麼虛擬化會在 x86 世界經歷一場絕望的死局與驚天的破解。

學術界：CP-67/VM 的成功讓「虛擬化」成為 1970 年代計算機科學的熱門研究方向，普佩克與戈德堡的定理（第 2 章）正是建立在其成功之上。
企業文化：VM 讓大學與企業的「一人一時段」變成「一人一虛擬機」，互動式運算從特權變成日常，直接推動了 1970 年代程式設計文化的普及。
政治與商業：美國政府在 1969 年對 IBM 提起長達十三年的反壟斷訴訟，其中「IBM 透過軟硬體捆綁壟斷」的壓力，間接促成 IBM 之後開放、模組化的軟硬體策略——VM/370 這種「不綁死應用的分層設計」正是此氛圍下的產物。

歷史關聯：CP-40 證明了「虛擬機」可行，但它依賴乾淨的指令集與配合的硬體。接下來的理論家（普佩克與戈德堡）將把這份成功提炼成黃金鐵律——而這條鐵律，即將宣判 x86 的死刑。