Будущее архитектуры Power4Открытые системы

Нужно сказать несколько слов и о том, какие силы были брошены на разработку Power4. Если обычно в разработке микропроцессоров серий Power/PowerPC принимал участие коллектив отделения IBM в Остине, то при создании Power4 были задействованы пять отделений IBM, а затраты на разработку Power4 также были гораздо больше, чем обычно.
Прежде чем рассмотреть перспективы различных высокопроизводительных микропроцессоров в ближайшем будущем, следует вкратце остановиться на вопросах совместимости Power4 с существующими Power/PowerPC. Простые команды из ISA Power/PowerPC в Power4 реализованы аппаратно. Несколько более сложные команды загрузки регистров/записи в память, в которых используется продвинутая схема адресации, декодерами команд разбивается на пары простых команд. Команды средней сложности (например, операции со строками) реализуются с помощью микрокодов, не содержащих команд перехода. Наконец, наиболее сложные команды из ISA процессоров линии Power (изъятые из PowerPC) будут вызывать прерывания и программную эмуляцию. Таким образом, в Power4 обеспечивается совместимость на уровне двоичных кодов.
Микросхемы Power4 планируется использовать как при построении компьютеров серии RS/6000, так и AS/400. Поэтому обеспечение совместимости Power4 с предыдущими микропроцессорами имеет принципиальное значение для коммерческого успеха Power4.
Теперь посмотрим, что мы имеем сегодня на рынке микропроцессоров. Лидеры производительности – Alpha 21264 и PA-8600 во второй половине текущего года появится Itanium. Однако ожидается, что реально его частота будет меньше 1 ГГц, а многие эксперты полагают, что до появления McKinley его предшественник не сможет еще достигнуть производительности, достаточной для того, чтобы говорить об уверенной победе IA-64 над RISC. Основная борьба за лидерство может развернуться между McKinley и Power4/Alpha 21364. Вряд ли можно ожидать конкуренции от будущего AMD K8. Что касается Sun UltraSPARC V с частотой 1,5 ГГц, который может появиться в конце 2001 года, то здесь ситуация менее ясная. Наконец, нельзя сбрасывать со счетов PA-8700/8800/8900, которые HP развивает в рамках традиционной RISC-архитектуры [7]. Можно предположить, что эти микропроцессоры будут вплотную примыкать к лидерам производительности.
IBM и Compaq полагают, что ближайшая стратегия развития микропроцессоров должна основываться на использовании RISC-архитектуры, суперскалярном внеочередном выполнении команд, применении интегрированного кэша большой емкости, высокой пропускной способности оперативной памяти и наличии аппаратной поддержки соединения микропроцессоров между собой. Различия в «позиции» IBM и Сompaq определяются тем, что IBM поддерживает 2-процессорную SMP-архитектуру в рамках одной микросхемы (CMP), а Compaq планирует достигать аналогичного распараллеливания на уровне нитей
(TLP) в рамках будущего микропроцессорного ядра Alpha 21464.
Фактически сейчас речь идет в первую очередь о противоборстве революционной попытки HP/Intel (EPIC) и эволюционного подхода IBM и Compaq, в основе которого лежит модернизация RISC-архитектуры. IBM полагает, что процессоры Power4 будут превосходить по производительности все ныне эксплуатирующиеся микропроцессоры, а также, вероятно, Itanium. Со своей стороны, McKInley может опередить Pоwer4 по производительности, однако у McKinley нет поддержки CMP и ниже пропускная способность [4].
Посмотрим теперь на сроки. McKinley с частотой 1,2 ГГц и производительностью в 2 раза выше, чем у Itanium, должен появиться к концу 2001 года. Первая микросхема Power4 ожидается уже в первой половине текущего года, а системы на базе Power4 – во второй половине следующего. Alpha 21364 первоначально планировалось выпустить уже в этом году; Alpha 21464 cледует ожидать в 2002 г.
Итак, если Intel/HP планирует максимизировать производительность одного процессора, повысив параллелизм на уровне команд, то IBM и Compaq стремятся повысить параллелизм на более высоком уровне – уровне нитей. Если микропроцессоры IA-64 и обгонят конкурентов, то встанет вопрос, что лучше – иметь один более сложный (и, вероятно, более дорогой) микропроцессор или 2 процессора попроще и подешевле, и распараллелить приложение?
[1] М. С. Шланскер, Б. Р. Рау, «Открытые системы», 1999, № 11-12, стр. 8
[2] М. Кузьминский, «Открытые системы», 1999, № 5-6, стр. 8
[3] М. Кузьминский, «Отрытые системы», 1999, № 9-10, стр. 8
[4] K. Diefendorff, Microprocessor Report, 1999, v. 13, no. 13
[5] М. Кузьминский, «Computerworld/Россия», 1999, № 32
[6] Itanium Processor Microarchitecture Reference for Software Optimization, Intel, March 2000
[7] PA-RISC 8×00 Family of Microprocessors with Focus on PA-8700, Technical White Paper, HP, April 2000
* Иногда используется также термин «тред» ( прим. ред.

Оставить комментарий

Вы должны войти чтобы оставить комментарий.