Вернуться на главную страницу Algo.ru  
 

64 разряда в двух архитектурах

 

 

     

Версии Intel и AMD...

29 сентября 2000
–> вернуться на System Integration (reviews)

В конце сентября 2000 года Москву посетил вице-президент компании Intel, технический директор Intel Architecture Group Патрик Гелсингер (Patrick P. Gelsinger) *.

В ходе своего визита г-н Гелсингер выступил с лекцией в Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова и передал в дар лаборатории химической кибернетики химического факультета университета двухпроцессорную рабочую станцию на базе процессора Intel Itanium.

Itanium - первый 64-разрядный процессор Intel, который предназначен, в первую очередь, для создания мощных серверов и рабочих станций, обеспечивающих поддержку, обработку и представление больших объемов данных.

Информационные технологии все глубже и глубже проникают в нашу жизнь. Растут потоки передаваемой и хранящейся информации, которую необходимо обрабатывать, сортировать и пр.

Согласно исследованиям ряда аналитических компаний, в ближайшие несколько лет объемы электронной информации возрастут во много раз. И для работы с ней требуются новые высокопроизводительные и надежные системы, более эффективные при работе с приложениями электронной экономики, чем мобильные и настольные ПК, а также серверы и рабочие станции среднего уровня (в них используются микропроцессоры на базе архитектуры IA-32 (процессоры х86)).

К работе над новой архитектурой IA-64 Intel приступила в 1993-1994 годах. Уже тогда специалистами компании была разработана система команд EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing - вычисления с явным параллелизмом команд), которая легла в основу IA-64.

Для того чтобы достичь высокой производительности и преодолеть ограничения быстродействия, существующие сегодня в традиционных архитектурах (RISC** и CISC***), разработчики использовали большой набор регистров, регистровый стек, расширенную архитектуру ветвлений и многие другие решения. Для удовлетворения возрастающих требований к объему памяти для информационных хранилищ, электронной коммерции и других высокопроизводительных серверных приложений была введена 64-битовая адресация памяти. IA-64 включает в себя новую архитектуру для работы с вещественной арифметикой, а также другие расширения, обеспечивающие высокую производительность приложений рабочих станций, таких, как оцифровка данных, проектирование, дизайн, научный анализ данных и пр.

При этом одной из особенностей IA-64 стала аппаратная поддержка предыдущей архитектуры IA-32. Правда, по утверждению ряда специалистов, эта особенность отрицательно сказывается на производительности новых процессоров при работе с 32-разрядными приложениями.

Спустя пять лет после начала работ над 64-разрядной архитектурой Intel организовала инвестиционный Фонд, который получил название Intel 64 Fund. Первоначальный капитал этого фонда, созданного с целью продвижения новой архитектуры, составил 250 млн $, а его соучредителями стали 17 компаний. Среди них как крупнейшие компьютерные корпорации (в частности, Compaq, SGI и др.), так и фирмы, деятельность которых не связана напрямую с вычислительной техникой (Reuters, Ford Motor Company, General Electric и пр.). Предполагается, что указанные средства будут направлены в первую очередь на инвестиционную поддержку софтверных компаний, которые намереваются перевести свое программное обеспечение (интернет-приложения и ПО уровня предприятий) на новую архитектуру процессоров, проведя соответствующую оптимизацию кода. А около года назад ведущие компьютерные компании разработали руководство по функциональной совместимости для процессора Itanium и собственно архитектуры IA-64 (DIG64). Этот документ предназначен для разработчиков серверов на базе названного процессора и определяет требования, предъявляемые к базовой платформе и операционной системе, соблюдение которых гарантирует надежность и функциональную совместимость новой платформы.

DIG64 охватывает основные системные компоненты (процессор, память, набор микросхем, шину ввода-вывода, средства управления системой), модули сопряжения с периферийными устройствами, обеспечивающими связь, сетевой доступ и хранение данных, а также программно-аппаратные интерфейсы низкого уровня, которые служат для настройки системы, ее начальной загрузки и обеспечения работоспособности загрузочных модулей. Документ также содержит основные требования и рекомендации по использованию 64-разрядного адресного пространства, динамическому управлению ресурсами, обеспечению масштабируемости, надежной работоспособности и дальнейшего развития серверов и рабочих станций на базе архитектуры IA-64. В разработке DIG64 принимали участие, помимо самой Intel, Compaq Computer, Adaptec, NEC, Novell, Oracle, SCO, Sun Microsystems и др.

Летом же текущего года на конференции профессиональных разработчиков Microsoft - Professional Developer Conference - компании Microsoft и Intel объявили о выпуске предварительной версии 64-разрядной ОС Windows, ориентированной на процессоры Intel Itanium и получившей название Whistler. Эта версия операционной системы Microsoft должна обеспечить функциональность и быстродействие приложений, необходимых для ведения электронной коммерции и обработки электронных транзакций, для профессиональной графики с интенсивным использованием ресурсов памяти, а также для проведения сложных математических расчетов.

Несколько позже, на форуме Itanium PlugFest, на который были приглашены разработчики как аппаратных средств, так и программного обеспечения, Intel предоставила своим партнерам возможность протестировать ПО, предназначенное для новых процессоров Itanium. (К этому времени производители компьютерной техники получили уже около 4 тыс. прототипов процессора Itanium.) В результате на прошедшем в августе текущего года Intel Developer Forum были представлены первые прототипы серверов и рабочих станций, созданных на базе нового процессора. Производители компьютерной техники планируют начать продажи такого оборудования в первые же месяцы после запуска Itanium в серийное производство. (Предполагается, что это произойдет до конца текущего года.)

Впрочем, Itanium - не единственный 64-разрядный процессор, предназначенный для мощных систем с большим объемом оперативной памяти (свыше 4 Гбайт). Сегодня разработкой процессора с аналогичной разрядностью занимается и компания AMD.

Эта фирма избрала свой, отличный от разработанного Intel, метод построения 64-разрядной архитектуры. Подход AMD заключается в том, чтобы использовать уже существующие вычислительные мощности, наращивая их по мере необходимости. 64-разрядный микропроцессор AMD, под кодовым названием SledgeHammer («Кувалда»), будет построен на базе модернизированной версии существующего набора инструкций х86, которую фирма именует x86-64. «Мы развиваем набор инструкций х86 до 64 разрядов, не лишая его совместимости, - говорит вице-президент AMD Фрэд Вебер (Fred Weber). - Это позволит нам использовать все существующие технологии, инструменты разработки и накопленный опыт».

Недавно компания завершила разработку и публикацию документа под названием Architecture Programmers Overview. Этот документ содержит спецификации 64-разрядной архитектуры AMD. Выпуск самого процессора запланирован компанией на 2001 год.

Таким образом, с выпуском Intel и AMD 64-разрядных процессоров на рынке может сложиться такая ситуация, когда разработчикам ПО придется создавать сразу две версии своих программных продуктов для двух новых технологий. Кроме того, перед пользователями встанет проблема совместимости разных аппаратных платформ. При этом следует учитывать, что Intel может получить некоторое преимущество перед AMD, поскольку опережает ее с выпуском своего 64-разрядного процессора больше чем на полгода.

*Патрик Гелсингер является одним из ведущих разработчиков сверхбольших интегральных схем (на его имя запатентовано 10 изобретений в этой сфере). Не так давно г-н Гелсингер был главным архитектором процессора Intel486, руководил разработкой методологии CAD, принимал активное участие в разработке процессоров i386 и i286, а также систем для видеоконференций Intel ProShare и коммуникационного оборудования для интернета. Сегодня Патрик Гелсингер руководит группой специалистов, работающей над новыми технологиями компании, ориентированными на использование в интернет-экономике. В том числе и над новым процессором Intel - Itanium.

**RISC (Reduced Instruction Set Computer)
Основными чертами RISC-концепции являются:
одинаковая длина команд;
одинаковый формат команд - код команды;
команды выполняют только простые действия;
большое количество регистров общего назначения (могут быть использованы любой командой);
выполнение команды не дольше, чем за один такт;
простая адресация.
RISC-концепция предоставляет компилятору большие возможности по оптимизации кода. В настоящее время именно RISC-процессоры наиболее распространены. Область их применения очень широка: от микроконтроллеров до суперкомпьютеров. RISC-процессоры лидируют по производительности среди процессоров общего назначения. Существуют стандарты на RISC-процессоры, например SPARC - Scalable Processor ARChitecture (текущая версия - 9, UltraSPARC), MIPS (текущая версия - IV, R10000), PowerPC; часто их называют открытыми архитектурами.
К RISC-процессорам причисляют MIPS, SPARC, PowerPC, DEC Alpha, HP PA-RISC, Intel 960, AMD 29000.

***CISC (Complex Instruction Set Computer)
Пpи pазpаботке набора команд CISC заботились об удобстве пpогpаммиста/компилятора, а не об эффективности исполнения команд пpоцессоpом. В систему команд вводили много сложных команд (производящих по несколько простых действий). Часто эти команды представляли собой программы, написанные на микрокоде и записанные в ПЗУ процессора. Команды CISC имеют разную длину и время выполнения. Зато машинный код CISC-процессоров - язык довольно высокого уровня. В наборе команд CISC часто присутствуют, например, команды организации циклов, команды вызова подпрограммы и возврата из подпрограммы, сложная адресация, позволяющая реализовать одной командой доступ к сложным структурам данных. Основной недостаток CISC - большая сложность реализации процессора при малой производительности.
Примеры CISC-процессоров - семейство Motorola 680x0 и процессоры Intel от 8086 до Pentium II.
Концепция CISC противопоставляется RISC.


–> вернуться на канал System Integration (reviews)