Стаття 683. Комплект товару

Дата добавления: 2015-10-15; просмотров: 612

Архітектура Power (мікропроцесори Power 3, Power 4) розробляється компанією IBM з кінця 1980-х років. В її основі лежать принципи RISC-архітектури: фіксований формат команд, реєстрові операції, однотактовое виконання команд, прості способи адресації, великий регістровий файл. У той же час є кілька істотних особливостей, що відрізняють дану архітектуру від архітектур інших RISC-процесорів. До них відносяться: незалежний набір регістрів для кожного з виконавчих пристроїв; включення в систему окремих CISC-подібних інструкцій (наприклад, команди груповий завантаження / збереження, команди маніпуляції бітовими полями, змішані команди множення-складання з плаваючою крапкою); відсутність механізму "затриманих переходів" (тобто випереджальне виконання команди, наступної за командою умовного переходу); оригінальний спосіб реалізації умовних переходів (наявність розряду умовного виконання в коді операції кожної команди і кількох регістрів умов). Основною областю застосування мікропроцесорів з архітектурою є високопродуктивні сервери і суперкомп'ютери.

Архітектура PowerPC з'явилася в результаті прагнення розробників застосувати створену архітектуру Power і в дешевих системах для персональних комп'ютерів і робочих станцій початкового рівня.

Перший мікропроцесор з даної архітектурою (PowerPC 601) з'явився в 1991 році в результаті спільних зусиль трьох компаній: автора архітектури Power - IBM, одного з лідерів у виробництві персональних комп'ютерів - Apple і виробника мікропроцесорів для комп'ютерів Apple - Motorola.

В даний час архітектура PowerPC використовується в мікропроцесорах IBM і Motorola, застосовуваних у контролерах, телекомунікаційному обладнанні, персональних комп'ютерах, серверах і робочих станціях. Водночас IBM продовжує самостійно розробляти мікропроцесори з архітектурою Power, орієнтовані на використання у високопродуктивних мультипроцесорних системах.

В останніх розробках Motorola і IBM нові архітектурні рішення поєднуються з прогресивною технологією виробництва мікросхем (мідні з'єднання, SOI), що дозволяє зменшити розмір кристала, знизити енергоспоживання і підняти тактову частоту мікропроцесорів. До найбільш цікавих розробок останнього часу відносяться мікропроцесори, G3 (PowerPC 750/740), G4 (PowerPC 7400), G5 (PowerPC 970), Power 3, Power 4. Технологія обробки мультимедійних даних AltiVec, запропонована компанією Motorola, вперше була реалізована в мікропроцесорі PowerPC G4. 64-розрядний мікропроцесор Power3 розроблений компанією IBM як альтернатива високопродуктивним процесорам Intel і Alpha. Мікропроцесор Power 4 має систему команд IBM ISA, реалізовану в ЕОМ RS/6000 і AS/400 і повністю сумісну із системою команд PowerPC.

Архітектура мікропроцесорів Alpha вперше була представлена ​​в лютому 1992 року компанією DEC, а вже в лютому 1993 року був випущений перший з мікропроцесорів Alpha 21064 з тактовою частотою 200 МГц, виконаний по 0,75 мкм КМОН технології з 4 шарами металізації. Процесор містив 1680000 транзисторів на кристалі площею 238 мм2.

Завдяки високій тактовій частоті і високого ступеня конвейеризации виконуваних операцій (до 10 тактів на операцію) цей мікропроцесор надовго зайняв лідируюче положення по продуктивності. Основною областю використання процесора з'явилися високопродуктивні ра бочіе станції і сервери.

Протягом ряду років мікропроцесори Alpha, розроблені компанією DEC, були лідерами в продуктивності. Перші 64-рядні мікропроцесори розроблялися в рамках концепції Spead Daemon, потім, починаючи з моделі 21264, розробники почали використовувати рішення, характерні для концепції Brainiac.

Мікропроцесор нового покоління Alpha 21264 був представлений в травні 1997 року. Мікропроцесор містив 15,2 млн транзисторів на кристалі площею 310 мм2 і виготовлявся за КМОП-технології з 6 шарами металізації.

На відміну від попередніх мікропроцесорів сімейства, поряд з високою тактовою частотою, в Alpha 21264 використовувався складний механізм динамічного виконання команд: динамічне планування з зміною послідовності команд, перейменування регістрів, спекулятивне виконання команд.

Новий мікропроцесор компанії Hewlett-Packard Alpha 21364 (у 1998 рік компанія DEC, розробник архітектури мікропроцесорів Alpha, була куплена Compaq, яка в свою чергу влилася в Hewlett-Packard) був випущений в кінці 2002 року.

Процесор містить те ж саме ядро, що і Alpha 21264, проте має ряд суттєвих доповнень. На відміну від попереднього процесора на кри Сталл розміщена 6-входовий множинно-асоціацію-ціатівності кеш-пам'ять вто рого рівня об'ємом 1,75 Мбайт, восьмиканальний контролер динамічн ської пам'яті Direct Rambus і мережевий інтерфейс пам'яті.

Архітектур PA (Precision Architecture) була вперше реалізована в 32-розрядному мікропроцесорі PA-RISC компанії Hewlett-Packard (HP) в 1986 році. Послідовно розвиваючи принципи RISC архітектури, в 1996 році HP ви пустила мікропроцесор РА-8000, в якому повною мірою втілені ос новні принципи динамічного виконання команд ("інтелектуального виконання" - в термінах Hewlett-Packard).

Наступним мікропроцесором сімейства став РА-8600, представлений HP наприкінці 1999 року. У мікропроцесорі використані нові алгоритми робо ти з кеш-пам'яттю (алгоритм заміщення квазі-LRU (Least Recently Used Removal - видаляються довго не використовувані сторінки пам'яті)). Для по щення надійності кеш-пам'ять реалізована з механізмом виявлення та виправлення помилок. Поліпшено алгоритм передбачення переходів. Супер скалярний пристрій обчислень у форматі з плаваючою точкою дозволяє за один такт отримувати до 4 результатів, що забезпечує виробник ність мікропроцесора 2,2 Gflops на тактовій частоті 550 МГц.

У березні 2000 року був випущений черговий мікропроцесор сімейства - РА-8700. Новий мікропроцесор виготовляється по 0,18-мікронної КМОП-технології "кремній на ізоляторі" (SOI - Sili con on Insulator) з семишарові мідними з'єднаннями, що дозволило розмістити на кри Сталл 2,25 Мбайт кеш-пам'яті першого рівня (кеш даних - 1,5 Мбайт, кеш команд - 750 Кбайт), використовувати знижена напруга живлення і підвищити тактову частоту до 800 МГц і вище. Продуктивність мік ропроцессора склала 3,2 млрд. операцій в секунду.

Одна з останніх розробок компанії HP - мікропроцесор РА-8800 (кодова назва Mako) - являє собою двухпроцессор ву систему на основі модифікованого ядра РА-8700, виконану на одному кристалі і розміщену в одному картриджі з кеш-пам'яттю другого рівня об'ємом 32 Мбайт.

Системна шина Mako така ж, як у процесорі Intel McKinley: ширина 128 біт, частота 400 МГц, пропускна здатність 6,4 Гбайт / с. Процесор виробляється по 0,13 мкм технології, з мідними з'єднаннями, ізолятором з низькою діелектричної постійної і ізольованою підкладкою (SOI).

У подальших планах HP передбачається випуск ще одного Мікропро цессора РА-8900, розрахованого на тактову частоту 1,2-1,3 ГГц, і совме стная з Intel робота над мікропроцесорами з архітектурою IA-64.

Архітектура SPARС була створена компанією Sun Microsystems в 1985 р. Зокрема, в архітектуру SPARC увійшла запропонована в Берклі концепція "реєстрових вікон", що спрощує створення однопрохідних компіляторів і суттєво знижує кількість команд звернення до пам'яті в порівнянні з іншими реалізаціями RISC-архітектури. Сімейство мікропроцесорів з архітектурою SPАRС включає 32-розрядні мікропроцесори MicroSPARC, SuperSPARC, HiperSPARC і 64-розрядний мікропроцесор UltraSPARC. Основною областю застосування SPARС-процесорів є високопродуктивні робочі станції, сервери і суперкомп'ютери.

Мікропроцесори з архітектурою MIPS компанії MIPS (c 1992 го-да є самостійним відділенням фірми Silicon Graphics) застосовуються в ігрових приставках, кишенькових комп'ютерах, високопродуктивних серверах, робочих станціях і є хоро ший ілюстрацією втілення концепції "Brainiac" в архітектурі процесора.

Розроблений компанією MIPS Technology Inc 64-розрядний Мікропро цессор R10000 побудований на базі попередніх поколінь RISC-процесорів (R2000, R3000, R4000 і R5000).

В основі цього мікропроцесора лежить суперскалярная RISC-технологія п'ятого покоління, реалізована раніше в орієнтованому на супер ЕОМ процесорі R8000. Однак, на відміну від многокристального R8000, оптимізованого для високопродуктивних наукових розрахунків, R10000 являє собою однокристальний процесор загального призначення для настільних ПК, робочих станцій і серверів. Він забезпечує кращий, ніж в R8000, баланс між цілочисельними операціями та операціями з плаваючою точкою, що робить його більш відповідним для широкого класу додатків. R10000 проектувався так, щоб його можна було з рівним успіхом застосовувати в побутових ПК з Windows NT, на робочих станціях з UNIX або в багатопроцесорних серверах баз даних.

R10000 містить високошвидкісний (до 1,6 Гбайт / с) внутрішньокристальний інтерфейс "процесор-шина", що дозволяє об'єднувати в багатопроцесорну конфігурацію до чотирьох процесорів без використання додаткових інтерфейсних схем.

Наступний мікропроцесор - R12000 - по архітектурі деяким відрізняється від R10000:

• в R12000 в 4 рази зросла ємність таблиці передбачення переходів - до 2048 рядків;

• з'явилася кеш-пам'ять адрес переходу ємністю 32 рядка;

• з 32 до 48 збільшено максимальне число інструкцій, які можуть виконуватися з порушенням порядку проходження;

• покращена робота з кеш-пам'яттю другого рівня;

• збільшені довжини конвеєрів.

У 2001 році Silicon Graphics (SG) випустила черговий мікропроцесор сімейства - R14000. Цей мікропроцесор проводиться по 0,13-мікронної мідної технології і працює на частоті 500 МГц. Істотних змін у порівнянні з R12000 архітектура мікропроцесора не зазнала.

У планах SG - випуск R16000 з частотою 600 МГц, R18000 з частою 800 МГц і очікуваної піковою продуктивністю 3,2 Gflops, a також R20000 з частотою 1 ГГц і піковою продуктивністю 4 Gflops. Після 2005 року SG планує згорнути мікропроцесорне виробництво і надалі використовувати у своїх серверах і робочих станціях мікропроцесори Intel / HP з архітектурою IA-64.