Toshkent Axborot Texnologiya Universiteti
Urganch Filiali
951 -21 guruh talabasi Muxamedov Muhammadning
Kampyuterni tashkil etish fanidan mustaqil ishi
Mavzu: UltraSPARC III protsessor ining arxitekturasi va uning xususiyatlari
Arxitektura SPARC (kengaytiriladigan protsessor arxitekturasi) RISC-tizimlari orasida eng keng tarqalganlaridan biridir. SPARC protsessorlari litsenziyaga ega va bir nechta ishlab chiqaruvchilar tomonidan Sun Microsystems texnik talablariga muvofiq ishlab chiqariladi. Korporatsiyaning mikroelektronika bo'limi nafaqat yuqori samarali jarayonlarni, balki ular asosida ishlaydigan anakartlarni yaratadi va tarqatadi, shuningdek SPARC va Java protsessor yadrolaridan foydalanishga litsenziyalar beradi. Barcha mahsulotlar kompyuterlarning OEM-lariga, telekommunikatsiya uskunalariga, maishiy elektronikaga, ishlab chiqarishni avtomatlashtirish uskunalariga va boshqalarga qaratilgan. Sun Microsystems kompyuter tizimlarini boshidan oxirigacha, ya'ni mikroprotsessorlar va kompyuter tizimlari arxitekturasidan dasturiy ta'minotgacha, rivojlanishning barcha bosqichlari bitta kontseptsiya doirasida o'tadi. Hozirgi vaqtda protsessor tarkibiga aniq vazifalar uchun optimallashtirilgan uchta qurilmalar turkumi kiradi. S oilasiga to'liq funktsional va maksimal ishlashga ega bo'lgan UltraSPARC I, II va III mikroprotsessorlari kiradi. Ular Sun Enterprise 10000 (Starfire) kabi butun korxona serverlari uchun rekord darajadagi natijalarni taqdim etadigan, kengaytiriladigan arxitekturali ish stantsiyalari va serverlarda qo'llaniladi.
Arzon narxlari va ishlash koeffitsienti past bo'lgan uniprosessor tizimlari uchun UltraSPARC IIi mikroprotsessorlari endi I oilasiga aytiladi. Bunga protsessorning tashqi interfeyslarini optimallashtirish, interfeys kontrollerlari kabi funktsional qurilmalarning bir qismini to'g'ridan-to'g'ri protsessor chipiga joylashtirish va ushbu ixtisoslashtirilgan tashqi mikrosxemalar tufayli kamaytirish orqali erishiladi. Ularning asosida Sun Ultra 5 va Ultra 10 kabi mashhur ish stantsiyalari ishlab chiqilgan.
501-6747 Sun 501-6747 900MHz UltraSPARC III
Bugungi kunda E oilasi ikki xil mikroprotsessorlar bilan ifodalanadi: microSPARC va UltraSPARC, ular ingichka mijozlar, tarmoq interfeyslari, boshqaruv kartalari, modemlar va boshqa qurilmalarda eng kam xarajat va kam quvvat sarfida etarlicha hisoblash quvvatini talab qiladigan boshqa dasturlar uchun mo'ljallangan. O'tgan yilning kuzida chiqarilgan UltraSPARC IIe protsessorlari yaqinda microSPARC avlodini almashtiradi. Bu barcha ishlab chiqarilgan protsessorlarning dasturiy ta'minot darajasida to'liq muvofiqligini ta'minlaydi.MicroSPARC - bu UltraSPARC liniyasidan oldin ishlatilgan SPARC V8 arxitekturasiga ega 32 bitli protsessor.
Sun Microsystems texnologiyasining muvaffaqiyati shundan dalolat beradiki, har yili SPARC protsessor yadrosidan foydalanuvchi 8 milliondan ortiq qurilma sotiladi. Korporatsiyaning moslashuvchan strategiyasi yangi protsessorlarni ishlab chiqish tsikli bilan bog'liq xavflarni minimallashtiradi, shuningdek SPARC arxitekturasiga mijozlarning investitsiyalarini yangi mahsulotlarning oldingi avlod protsessorlari bilan to'liq mosligini ta'minlab beradi. Xususan, xavflarni kamaytirish strategiyasi shundan iboratki, har bir keyingi protsessorni ishlab chiqishda kompaniya o'z kuchini faqat uchta asosiy jihatlardan biriga qaratadi: protsessor arxitekturasi, uni ishlab chiqarish texnologiyasi yoki buyruq tizimi. Shunday qilib, toq versiya raqamlariga ega (UltraSPARC I, III va V) protsessorlarni yaratishda Quyosh yangi me'moriy echimlarni, versiyalari teng bo'lgan (UltraSPARC II va IV) protsessorlar ilg'or texnologiya asosida ishlab chiqariladi. Shu bilan birga, Sun Microsystems to'liq ikkilik muvofiqlikni qo'llab-quvvatlaydi, bu mijozlarni OS, dasturlar va o'rta dasturlarni almashtirish uchun murakkab, xavfli va qimmat protseduralardan xalos qiladi.
Oltin protsessor Sun Ultrasparc III d3213763 — Protsessorlar - SkyLots
SPARC protsessorlarini ishlab chiqarishda Sun Microsystems Texas Instruments (www.ti.com) bilan yaqindan ishlaydi va o'zining ishlab chiqarish vositalaridan 10 yildan ortiq vaqt davomida yarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarishda foydalanib keladi. Bu erda hamkorlik o'zaro foydali: protsessorlarni yaratishda foydalaniladigan texnologiyalar keyinchalik Texas Instruments tomonidan o'z mahsulotlarini yaratishda foydalaniladi. Bitta chipda 400 milliondan ortiq tranzistorlarni sig'diradigan yangi texnologiya UltraSPARC gigahertz protsessorlarini ishlab chiqarish uchun Sun Microsystems tomonidan rejalashtirilgan.
SPARCning kelishi
Birinchi SPARC chipi chiqarilgandan so'ng, Sun Microsystems UNIX ish stantsiyalari bozorida shubhasiz etakchiga aylandi, Motorola 68020 va Intel 386 protsessorlari asosida ishlab chiqarilgan mahsulotlar qatori 1987 yilda Fujitsu o'zining birinchi 32 bitli SPARC chipini chiqardi. 36 MGts soatlik chastotada ishladi va 16 MIPS ishlashini namoyish etdi. Aynan shu protsessor asosida birinchi Sun-4 ish stantsiyasi ishlab chiqilgan. Biroz vaqt o'tgach, SPARC protsessorlarining soat chastotasi 40 MGts ga, ishlash esa - 28 MIPsgacha oshirildi. SPARC arxitekturasi bilan ishlaydigan protsessorlarning ishlashi yanada o'sishiga kristallarda supersalar bo'yicha ishlov berish tamoyillarini kiritish orqali erishildi. Shunday qilib, SuperSPARC-I protsessori, SPARC V8 arxitekturasi asosida BiCMOS jarayon texnologiyasidan foydalangan holda ishlab chiqarilgan Texas Instruments bir qator ish stantsiyalari va SPARCstation / SPARCserver 10 va 20 serverlarining asosiga aylandi.Buyraklar aralashmasidan kelib chiqib, bitta mashina aylanishiga uchta buyruq berildi. SuperSPARC-I protsessori (STP1020N) sobit va suzuvchi strelka ishlarida muvozanatli ishlashga ega edi. Uning ajralib turadigan xususiyatlari 36 Kb kesh (ko'rsatmalar uchun 20 Kb va ma'lumotlar uchun 16 Kb), shuningdek butun va haqiqiy arifmetikaning alohida quvurlari edi. Soat chastotasi 75 MGts chastotada, kristall taxminan 205 MIPS ishlashni ta'minladi. Tez orada u yuqori unumdorlikka ega 32 bitli SuperSPARC-II protsessoriga almashtirildi. 1995 yil o'rtalariga kelib, SuperSPARC kristallarining soat chastotalari 85 MGts ga etdi.
Texas Instruments shuningdek, 50 MGts chastotada ishlaydigan va o'rnatilgan 6 KB keshga ega bo'lgan microSPARC protsessorini ham ishlab chiqdi. Keyin Sun Microsystems Fujitsu bilan birgalikda chipning yangi versiyasini - microSPARC II ni yaratdi. Bu SPARC V8 arxitekturasiga ega 32 bitli protsessor edi va kesh-xotirasi 24 Kb gacha, soatlik 70, 85 va 110 MGts chastotalarida ishlaydi. MicroSPARC II kristalida butun sonli qurilma, xotirani boshqarish moslamasi, suzuvchi nuqta moslamasi, alohida ko'rsatma va ma'lumotlar keshi, xotira chipining dinamik boshqaruvchisi va SBus avtobus boshqaruvchisi mavjud. Yangi microSPARC-IIep protsessoriga shuningdek kontroller va PCI avtobus interfeysi kiritilgan. Yadro kuchlanishi 3,3 V ga tushirildi. Ishlash chastotasi diapazoni 100-125 MGts edi.
Zamonaviy UltraSPARC III
1994 yilda Ross Technology 100, 125 va 150 MGts chastotali hiperSPARC protsessorlarini e'lon qildi. GiperSPARC ishlab chiqaruvchilari oldida turgan asosiy vazifalardan biri, ayniqsa, suzuvchi nuqtali operatsiyalarni bajarishda samaradorlikni oshirish edi. Oddiy va muvozanatli olti tezlikli butun va haqiqiy arifmetik konveyerlarni yaratishga alohida e'tibor qaratildi. Ushbu kristallarni ishlab chiqarishda uchta metallizatsiya darajasi va 0,5 mkm dizayn standartlariga muvofiq keladigan CMOS texnologik jarayoni ishlatilgan. Yadro kuchlanishi 3,3 V edi.
UltraSPARC arxitekturasi
1995 yil noyabr oyida 5,2 million tranzistorlardan iborat va 0,5 mikron dizayn standartlarini hisobga olgan holda 64 bitli UltraSPARC I protsessorlari paydo bo'ldi. Soat chastotalari 143, 167 va 200 MGts bo'lgan. Bundan tashqari, soat tezligi 250 dan 300 MGts gacha bo'lgan UltraSPARC II protsessorlari e'lon qilindi. Dizayn standartlari 0,25 mikronga ko'tarilganda, tranzistorlar soni 5,4 milliongacha, soat chastotasi esa 336-450 MGts gacha ko'tarilishi kerak edi. Ishlab chiqarish boshlanganidan keyingi dastlabki uch yil ichida UltraSPARC milliondan ortiq protsessorlar etkazib berildi, bu ularni korxona uchun qo'llaniladigan RISC protsessorlarining eng ko'p sotiladigan oilasi qildi.
Shuni ta'kidlash kerakki, o'sha yili Fujitsuga tegishli HAL Computer kompaniyasi bir xil arxitekturaga ega 64 bitli SPARC64 - SPARC V9 kristallarini ishlab chiqarishni boshladi. Bugungi kunda SPARC64 va UltraSPARC bozorda raqobatlashmoqda.
UltraSPARC asosiy xususiyatlari quyidagi dizayn xususiyatlarini aniqladi:
- ko'rsatmalar va ma'lumotlarning alohida keshini chipga kiritish;
- jamoalarning keng tanlovini tashkil etish (128 bit);
- o'tish yo'nalishini dinamik bashorat qilishning samarali vositalarini yaratish;
- har bir tsiklda to'rttagacha jamoani berishni ta'minlaydigan to'qqiz bosqichli konveyerni amalga oshirish;
- tarmoqli xotiraga kirish operatsiyalarini optimallashtirish;
- xotira va suzuvchi strelka registrlari o'rtasida ma'lumot almashish buyruqlarini bajarish, bu esa ishlov berish buyruqlarini jo'natilishini to'xtatib turishga imkon bermaydi;
- xotirani boshqarish qurilmasini chipga ulash;
- grafikani va tasvirni qayta ishlashni qo'llab-quvvatlaydigan buyruqlar to'plamini kengaytirish;
- UPA avtobusining yangi arxitekturasidan foydalanish.
UltraSPARC tarkibiga buyruqlarni oldindan yuklash va jo'natish, son (ijrochi) va haqiqiy (grafik blokli) arifmetik, xotirani boshqarish, yuklash-yozish, tashqi keshni boshqarish, xotira interfeysi va buyruq va ma'lumotlar keshini boshqarish uchun moslamalar kiradi.
Qo'llanma keshi 32 bayt ma'lumotni o'z ichiga olgan 512 satr ko'rinishida 16 kabaytli ikki kanalli, assotsiativ kesh. 16K to'g'ridan-to'g'ri xaritalash bilan ma'lumotlarni keshlash uchun yozma algoritm amalga oshiriladi. U 512 satr shaklida tashkil etilgan bo'lib, ikkita 16 baytlik ma'lumot uzatmalarini o'z ichiga oladi. Har bir satrda bog'langan manzil yorlig'i mavjud. Tashqi kesh xotirasiga barcha kirishlar uzatiladi, uch soatlik tsiklda bajariladi va soatiga 16 bayt ko'rsatma yoki ma'lumot yuboriladi.
UltraSPARC protsessorining suzuvchi strelkali konveyeri SPARC V9 va IEEE 754 texnik tavsiflariga binoan qurilgan bo'lib, u beshta alohida funktsional birliklardan iborat bo'lib, grafika va suzuvchi nuqtalarni ishlashini ta'minlaydi. Alohida aktuatorlarning amalga oshirilishi UltraSPARC-ga har bir tsiklda ikkita muhim arifmetik operatsiyalarni bajarishga imkon beradi.
UltraSPARC II protsessorlari quyidagi buyruqlarni o'z ichiga olgan VIS yo'riqnomalarining yangi to'plamini (Video Instruction Set) taqdim etdi: pikselni o'rash va ochish; parallel ravishda qo'shish, ko'paytirish va bir nechta butun sonli formatlarda taqqoslash; tekislash va birlashtirish; rasmning konturini qayta ishlash va massivlarni manzili.
Protsessorlar H.261, MPEG-1, MPEG-2 va JPEG-ni o'z ichiga olgan video ilovalar va harakatsiz tasvirlarni qayta ishlash uchun ishlatiladigan siqishni algoritmlarini qo'llab-quvvatlaydi. Bundan tashqari, ular real vaqt rejimida video konferentsiyalar uchun zarur bo'lgan kodlash va dekodlash tezligini ta'minlaydilar.
UPA (Ultra Port Architecture) arxitekturasi tizim avtobus portining mantiqiy va jismoniy interfeyslari va o'zaro bog'liqlikni tashkil etishga qo'yiladigan talablarni belgilaydi. UPA nafaqat alohida manzillar va ma'lumotlar avtobuslarini qo'llab-quvvatlaydi, balki bir-biriga ulanishlarni tashkil qiladigan bir nechta avtobuslarga ega bo'lishga imkon beradi. Bu arbitraj tsikllari sonini minimallashtiradi va nizolar ehtimolini kamaytiradi.
Uchinchi ming yillik protsessorlari
Yangi UltraSPARC III protsessorining chiqarilishi bir yarim yilga kechiktirildi. Prototip kristalli 1999 yilda paydo bo'lgan bo'lsa-da, rasmiy e'lon faqat 2000 yil sentyabr oyida bo'lib o'tdi. 300 kvadrat metr maydonda. oltita qatlamli metallizatsiya bilan 0,18 mikronning dizayn standartlarini hisobga olgan holda mm mikrochip 29 million tranzistorni o'z ichiga oladi. Texnologik jarayon alyuminiy va misning o'zaro bog'liqligini ishlatishga imkon beradi. Soat chastotalari 600, 750 va 900 MGts. Chastotani zaxirasi uning 1,5 GGts gacha o'sishini ta'minlaydi. Kristal 1368 pinli simli BGA seramika qutisiga joylangan. 750 MGts chastotada quvvat sarfi 70 vattdan oshmaydi.
Qurilma quyidagilardan iborat: oltita ijro etuvchi birlik (to'rtta butun son va ikkitasi haqiqiy arifmetik uchun); buyruqlar va ma'lumotlarni keshlash mos ravishda 32 va 64 KB; olish va yozuv keshi har biri 2 Kb dan; tizim interfeysi asosiy xotira boshqaruvchisi; L2 kesh boshqaruvchisi yorliqlar jadvali (8 MB hajmgacha bo'lgan tashqi kesh xotirasi uchun).
UltraSPARC III 14 bosqichli konveyerga ega bo'lib, oltita bosqich buyruqlarni bajarishga tayyorgarlik ko'rishga bag'ishlangan, ularning bajarilishi bir xil, oxirgi ikkitasi esa yakuniy hisoblanadi. Filialni bashorat qilish moslamasi - bu allaqachon sodir bo'lgan dallanmalar to'g'risidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan 16 Kb qiymatlar jadvalidir va SPEC95 sinovlarini 95% bashorat qilish aniqligi bilan ta'minlaydi.
Protsessor uchta tashqi interfeysga ega: asosiy xotiraga ega 128 bitli aloqa kanali, ikkinchi darajali kesh bilan 256 bitli aloqa kanali va 128 bitli tizim interfeysi. Kanal protsessorlarining ishlashi - xotira, avtobus-xotira va kesh-xotira - protsessor mos ravishda 2,4; 4,8 va 6,4 Gbit / s. Kiritilgan yangiliklar UltraSPARC-ning oldingi avlodiga nisbatan protsessor ish faoliyatini 2-3 baravar oshirishga imkon beradi.
Mavjud ma'lumotlarga ko'ra UltraSPARC III asosidagi eng katta tizim 78 tagacha protsessorlarni qo'llab-quvvatlaydigan Serengeti nomli server bo'ladi.
UltraSPARC IV ("Jaguar") va undan keyingi UltraSPARC IV + ("Panter") - bu Sun Microsystems tomonidan ishlab chiqilgan va Texas Instruments tomonidan ishlab chiqarilgan mikroprotsessorlardir . 2004 yil mart oyida bozorga chiqarildi. Ushbu protsessor bilan birinchi serverlar 2004 yil sentyabr oyida bozorga chiqdilar. Bu UltraSPARC mikroprotsessorlarining to'rtinchi avlodidir , ular SPARC V9 o'qitish tizimidan foydalanadilar . 2004 yil boshida Niagara ( UltraSPARC T1 ) yaratilgandan keyin to'xtatilgan UltraSPARC IV ni UltraSPARC V Millennium davom ettiradi deb taxmin qilingan . Buning o'rniga Fujitsu tomonidan ishlab chiqilgan SPARC64 VI bilan almashtirilgan .
UltraSPARC IV UltraSPARC V ming yillik, Gemini va UltraSPARC T1 Niagara mikroprotsessorlarini o'z ichiga olgan Quyosh o'tkazuvchanligini hisoblash dasturining bir qismi sifatida ishlab chiqilgan . Dastlab ushbu dastur asosida ishlab chiqilgan to'rtta protsessorlardan faqat ikkitasi - UltraSPARC IV va UltraSPARC T1 ishlab chiqarildi. Millennium va Niagara qo'pol donali ko'p tarmoqli ulanishdan foydalanganda, UltraSPARC IV SMP (nosimmetrik multiprocessing) texnologiyasini , ya'ni bir nechta ipli yadrolarni ishlatgan .
UltraSPARC IV - bu birinchi SPARC ko'p yadroli protsessor . Fizika asl nusxalari bilan deyarli bir xil bo'lgan ikkita o'zgartirilgan UltraSPARC III yadrolaridan foydalanadi . Yo'riqnomalar, avtobus o'tkazish qobiliyati va ma'lumotlarni oldindan yuklash yaxshilandi. Istisno holatlarning oldini olish uchun NaN va toshib ketish oqibatlarini bartaraf etish uchun suzuvchi nuqta biriktirgichiga qo'shimcha tugunlar qo'shildi . Ikkala yadro ham 16 MB ikkinchi darajali (L2) keshni ulashadi, ammo o'zlarining yorliq keshlariga ega.
UltraSPARC IV 66 million tranzistorni o'z ichiga oladi va matritsa maydoni 356 mm². U 0,13 mikron texnologiyasidan foydalangan holda Texas Instruments tomonidan ishlab chiqarilgan.
UltraSPARC IV + ham ikkita yadroga ega. 90 nm texnologiya yordamida ishlab chiqariladi. UltraSPARC IV + ning boshlang'ich chastotasi 1,5 gigagerts chastotani tashkil etdi, bu 1,8 gigagertsli ko'rsatkichdan 0,3 gigagertsga kam. Keyinchalik, chastota 2,1 gigagertsga keltirildi. Mikroprosessorda 295 million tranzistorlar mavjud.
UltraSPARC IV protsessorlarini ishlatadigan serverlar 2004 yil sentyabrda, UltraSPARC IV + esa 2005 yil sentyabrda chiqarildi. UltraSPARC IV va IV + ishlaydigan serverlar Sun Fire V490, V890, E2900, E4900, E6900, E20K va E25K. Ushbu serverlarda 4 dan 72 gacha protsessor rozetkalari (8 dan 144 yadrogacha).
Quyosh mikrosistemalarining kengaytiriladigan protsessorlari arxitekturasi (SPARC) keng tarqalgan RISC tizimlaridan biridir. SPARC arxitekturasiga ega protsessorlar bir nechta ishlab chiqaruvchilar tomonidan litsenziyalangan va ishlab chiqarilgan: Texas Instruments, Fujitsu, LSI Logic, Bipolar International Technology, Philips, Cypress Semiconductor va Ross Technologies. Ushbu kompaniyalar SPARC protsessorlarini nafaqat Sun Microsystems-ga, balki Solbourne, Toshiba, Matsushita va Tatung kabi boshqa taniqli kompyuter tizimlari ishlab chiqaruvchilariga etkazib beradi. PAH vzs@ivann.delta.msk tizimli dasturlash instituti.
Quyosh mikrosistemalarining kengaytiriladigan protsessorlari arxitekturasi (SPARC) keng tarqalgan RISC tizimlaridan biridir. SPARC arxitekturasiga ega protsessorlar bir nechta ishlab chiqaruvchilar tomonidan litsenziyalangan va ishlab chiqarilgan: Texas Instruments, Fujitsu, LSI Logic, Bipolar International Technology, Philips, Cypress Semiconductor va Ross Technologies. Ushbu kompaniyalar SPARC protsessorlarini nafaqat Sun Microsystems-ga, balki Solbourne, Toshiba, Matsushita va Tatung kabi boshqa taniqli kompyuter tizimlari ishlab chiqaruvchilariga etkazib beradi.
Tarixiy sayohat
SPARC arxitekturasi dastlab 32 bitli protsessorni soddalashtirish uchun yaratilgan. Keyinchalik, integral mikrosxemalarni ishlab chiqarish texnologiyasi takomillashib borgan sari u asta-sekin rivojlanib bordi va bugungi kunda UltraSPARC deb nomlangan yangi mikroprosessorlar oilasi uchun asos bo'lgan 64-bitli ushbu arxitektura (SPARC-V9) versiyasi mavjud.
Birinchi SPARC protsessor Fujitsu tomonidan 16.67 MGts ishlaydigan darvoza qatoriga asoslangan holda ishlab chiqarilgan. Ushbu protsessor asosida 1987 yil kuzida e'lon qilingan 10 ta MIPS sig'imi bilan birinchi Sun-4 ish stantsiyasi ishlab chiqilgan. Shu vaqtgacha Sun o'z mahsulotlarida Motorola 680X0 mikroprotsessorlaridan foydalangan. 1988 yil mart oyida Fujitsu o'zining soat tezligini 25 MGts gacha oshirdi va 15 MIPS sig'imiga ega protsessor yaratdi.
Keyinchalik, Sun o'zlarining SPARCstation 1, 1+, IPC, ELC, IPX, 2 va 4xx va 6xx seriyali serverlarini amalga oshirish uchun eng muvaffaqiyatli ishlanmalarni tanlab, o'rnatilgan elektron ta'minotchilar o'rtasidagi raqobatdan mohirona foydalandilar. SPARC protsessorlarining soat chastotasi 40 MGts gacha, ishlashi esa 28 MIPS ga oshirildi. SPARC arxitekturasi bilan ishlaydigan protsessorlarning ishlashi yanada o'sishiga Texas Instruments va Cypress tomonidan kristallarda supersalar bo'yicha ishlov berish printsiplarini joriy etish natijasida erishildi. Texas Instruments SuperSPARC protsessori SPARCstation / SPARCserver 10 va 20 seriyali ish stantsiyalari va serverlarining asosini tashkil etdi.Qo'llanmalar aralashmasidan kelib chiqib, har bir siklda uchtagacha ko'rsatma mavjud. SuperSPARC protsessor sobit va suzuvchi nuqtalar operatsiyalari uchun muvozanatli ishlashga ega.Texas Instruments, shuningdek, ilgari arzon SPARCclassic va LX ish stantsiyalarida keng qo'llanilgan, o'rnatilgan 6KB keshga ega bo'lgan 50 MGts MicroSPARC protsessorini ishlab chiqdi. Keyin Sun va Fujitsu MicroSPARC II chipining yangi 24KB kesh bilan yangi versiyasini yaratdilar. Uning asosida ish stantsiyalari va SPARCstation / SPARCserver 70 va 85, 110 MGts chastotada ishlaydigan 4 va 5 serverlar qurildi.
SPARC arxitekturasi uzoq vaqtdan beri RISC protsessorlari bozorida eng ko'zga ko'ringanlardan biri bo'lib qolmoqda, ayniqsa ish stantsiyasida, 1992-1994 yillarda protsessor soatlarining tezlashishi raqobatdosh arxitekturalarning soat chastotasi o'sishiga qaraganda sekinroq edi. Ushbu bo'shliqni yopish uchun va 64 bitli protsessorlarning paydo bo'lishiga javoban, Sun ishlab chiqdi va besh yillik modernizatsiya dasturini amalga oshira boshladi. Ushbu dasturga muvofiq, Sun 1994 yilda MicroSPARC protsessorlarining soat chastotasini 100 MGts ga etkazishni rejalashtirgan (ish stantsiyalarida va SPARCstation 4 va 5 serverlarida soat chastotasi 110 MGts bo'lgan MicroSPARC II protsessorlari ishlatiladi). 1994 yil oxirida va 1995 yil davomida, giperSPARC mikroprosessorlari va SPARCstation 20 bitta protsessor va ko'p protsessorli ish stantsiyalari 100, 125 va 150 MGts chastotali protsessorlar bilan bozorga chiqdilar. 1995 yil o'rtalariga kelib SuperSPARC protsessorlarining soat tezligi 85 MGts gacha oshirildi (ushbu protsessorning 60, 75 va 85 MGts versiyalari bugungi kunda ish stantsiyalari va serverlarida SPARCstation 20, SPARCserver 1000, SPARCcenter 2000 va 64-protsessor serverlari Cray Research). Va nihoyat, 1995 yil oxirida soat 143, 167 va 200 MGts chastotali 64 bitli UltraSPARC-I protsessorlari paydo bo'ldi va soatiga 250 dan 300 MGts gacha bo'lgan UltraSPARC-II protsessorlari e'lon qilindi, ularning ommaviy ishlab chiqarilishi 1996 yil o'rtalarida boshlanishi kerak edi. Kelajakda chastotasi 500 MGts gacha bo'lgan UltraSPARC-III protsessorlarini chiqarish rejalashtirilmoqda. Shunday qilib, bugungi kunda Sun Microsystems nazariy jihatdan har qanday foydalanuvchining ish stantsiyalari va serverlarining ishlashi nuqtai nazaridan ham, ularning narxi nuqtai nazaridan ham ehtiyojlarini qondira oladigan keng ko'lamli protsessorlarga ega va, ehtimol, o'z pozitsiyalaridan voz kechmoqchi emas. tezkor kompyuter bozori.
UltraSPARC arxitekturasi
Rivojlanishning asosiy mezonlari
Ma'lumki, biron bir protsessorning berilgan dasturni ishlashi uch parametrga bog'liq: sinxronizatsiya soat tsikli (yoki chastotasi), har bir tsiklda bajarilgan ko'rsatmalarning o'rtacha soni va dasturda bajarilgan ko'rsatmalarning umumiy soni. Ushbu parametrlarning hech biri boshqalardan mustaqil ravishda o'zgartirilishi mumkin emas, chunki tegishli asosiy texnologiyalar o'zaro bog'liq: sinxronizatsiya chastotasi o'rnatilgan elektron sxemasi va protsessorning funktsional tashkil etilishi darajasi bilan belgilanadi, har bir buyruqdagi o'rtacha soatlik tsikllar ko'rsatma tizimining funktsional tashkil etilishi va arxitekturasiga va dasturda bajariladigan ko'rsatmalar soniga bog'liq. buyruq tizimining arxitekturasi va kompilyator texnologiyasi bilan belgilanadi. Bu shuni ko'rsatadiki, yuqori samarali ishlaydigan yangi protsessorni ishlab chiqish har uch sohada murakkab masalalarni hal qilishni talab qiladi. Biroq, tejamkor dizayn faqat soat tezligini oshirishga tayanishi mumkin emas. Iqtisodiy mulohazalar ishlab chiqaruvchilarni ommaviy texnologiyalarga asoslangan qarorlar qabul qilishga majbur qiladi. UltraSPARC-1 tizimlari o'rtacha aylanish chastotasida (200 MGts gacha) yuqori ish faoliyatini ta'minlaydi, har bir tsiklda bajariladigan ko'rsatmalarning o'rtacha sonini optimallashtirish orqali. Biroq, bunday yondashuv bilan, tabiiy ravishda, ko'rsatmalar quvur liniyasi va tizim xotirasi ierarxiyasini samarali boshqarish bilan bog'liq savollar tug'iladi. Hosildorlikni oshirish uchun o'rtacha xotiraga kirish vaqtini qisqartirish va o'rtacha ko'rsatmalar sonini ko'paytirish kerak, Supersalar protsessorini ishlab chiqishda deyarli darhol har bir tsiklda bir nechta buyruqlarni bajarish uchun chiqishni cheklaydigan bir qator muammolarni "kengaytirish" kerak. Bunday qiyinchilik dastur kodida boshqarish va ma'lumotlarga bog'liqlik, protsessor registri fayllari va xotira ierarxiyasini amalga oshiradigan qurilmalardagi portlar soniga, shuningdek, butun sonli quvur liniyalari va suzuvchi quvur liniyalari soniga oid apparat cheklovlari. O'zlarining yangi UltraSPARC-1 protsessorlarini yaratishda, quyosh dizaynerlari protsessor ish samaradorligini iqtisodiy nuqtai nazarga mos keladigan joylarda oshirishga qaror qilishdi. Mumkin bo'lgan muammolar sonini kamaytirish uchun UltraSPARC-1 asosiy xususiyatlarini aniqlaydigan bir qator fundamental qarorlar qabul qilindi:
Alohida ko'rsatmalar va ma'lumotlarning keshini chipga kiritish;
Buyruqlarning keng tanlovini tashkil etish (128 bit);
O'tish yo'nalishlarini dinamik bashorat qilish uchun samarali vositalarni yaratish;
Har bir tsiklda to'rttagacha buyruq bajarilishini ta'minlovchi to'qqiz bosqichli konveyerni amalga oshirish;
Xotiraga ulanishni optimallashtirish;
Xotira va suzuvchi strelka registrlari o'rtasida ma'lumot almashish buyruqlarini bajarish, bu esa ishlov berish buyruqlarini jo'natilishini to'xtatib turishga imkon bermaydi;
Chip xotirasini boshqarish moslamasida (MMU) amalga oshirish;
Grafika va tasvirni qayta ishlashni qo'llab-quvvatlaydigan buyruqlar to'plamini kengaytirish; UPA avtobuslari yangi arxitekturasini amalga oshirish. UltraSPARC IV Jaguar va undan keyingi UltraSPARC IV + Panter - bu Sun Microsystems tomonidan ishlab chiqilgan va Texas Instruments tomonidan ishlab chiqarilgan mikroprosessorlar . Ular UltraSPARC mikroprotsessorlarining to'rtinchi avlodidir va 64 bitli SPARC V9 yo'riqnomalar to'plamining arxitekturasini (ISA) amalga oshiradilar. UltraSPARC IV dastlab UltraSPARC V Millennium bilan almashtirilishi kerak edi , u Niagara e'lon qilinganidan keyin bekor qilingan , 2004 yil boshida UltraSPARC T1 mikroprotsessori Fujitsu tomonidan ishlab chiqilgan SPARC64 VI bilan almashtirilgan .UltraSPARC IV UltraSPARC V Millennium , Gemini va UltraSPARC T1 Niagara mikroprotsessorlarini o'z ichiga oladigan Quyosh orqali o'tkazish bo'yicha tashabbusning bir qismi sifatida ishlab chiqilgan . Tashabbusdagi to'rtta original dizayndan ikkitasi ishlab chiqarildi: UltraSPARC IV va UltraSPARC T1. Esa Mingyillik va oqim amalga Tishli blok - deb ham tanilgan qo'pol Multithreaded bir necha yagona-tish yadrolari - (CMP) multithreading keyin amalga UltraSPARC IV yonga.
UltraSPARC IV 2004 yil mart oyida chiqarilgan birinchi SPARC ko'p yadroli protsessor edi. Ichki qismida ikkita modifikatsiyalangan UltraSPARC III yadrolari mavjud va uning qadoqlanishi UltraSPARC III bilan bir xil, bitta pin bundan mustasno. Turli usullar bilan UltraSPARC III yadrosi yaxshilandi. Qo'llanmalarning namunalari, saqlash tarmoqlarining kengligi va proaktiv ma'lumotlar namunalari optimallashtirildi. nuqta suzuvchi bilan terib yana qayta ishlash uchun amalga oshiradi qo'shimcha apparat bir qator emas (Nan) va Underflow oldini olish uchun holatlar istisno . Ikkala yadro ham umumiy L2 keshini 16 MB hajmgacha ishlatadi, ammo o'zlarining L2 kesh yorlig'iga ega.UltraSPARC IV 66 million tranzistorni o'z ichiga oladi va o'lchamlari 22,1 mm dan 16,1 mm (356 mm 2 ) ga teng. U 0,13 mikron ishlov berish jarayonida Texas Instruments yordamida ishlab chiqarilgan .
2005 yil o'rtalarida chiqarilgan UltraSPARC IV + shuningdek, ikki yadroli dizayni bilan ajralib turadi, bunda protsessor yadrolari va L2 kesh-xotirasi mavjud. 90 nanometr ishlab chiqarish jarayonida ishlab chiqariladi. UltraSPARC IV + ning boshlang'ich tezligi 1,5 gigagertsli, 1,8 gigagertsdan 0,3 gigagertsga kam edi. 2007 yil aprel oyida u 2,1 Gigagertsgacha oshirildi. Unda 295 million tranzistorlar mavjud.
UltraSPARC IV-dan foydalanuvchi serverlar 2004 yil sentyabr oyida chiqarildi. UltraSPARC IV + 2005 yil sentyabr oyida Sun serverlarida chiqarildi. Sun Fire V490, V890, E2900, E4900, E6900, E20K va E25K tizimlarida UltraSPARC IV va IV + protsessorlari qo'llaniladi. Ushbu tizimlar 4 dan 72 gacha protsessor uyalariga (8 dan 144 yadrogacha) kiradi.UltraSPARC IV + protsessorlariga asoslangan serverlar yaxshi qabul qilindi, bu esa 2006 yilda Sunga RISC / UNIX- da serverlar bozorida etakchilikni qaytarishga imkon berdi .
|
