Силиконовый октябрь

Каждый год в октябре в сердце Кремниевой Долины проводится конференция "Microprocessor Forum". Ее устраивает профессиональное издание "Microprocessor Report" и аналитическая группа MicroDesign Resources. Эта конференция уже давно считается самой заметной в микропроцессорной индустрии, а компании-участники традиционно оглашают здесь новейшие сведения о разрабатываемых ими технологиях.

В этом году желающих принять участие в форуме было значительно больше обычного, и организаторы продлили его с традиционных трех дней до четырех с половиной. Число докладчиков возросло исключительно за счет молодых фирм, конструирующих специализированные процессоры для сетевых устройств, бытовой электроники, обработки сигналов и т. п. Многие из них были образованы несколько лет назад «на руинах» команд разработчиков MIPS и Alpha. Состав же участников секций «процессоры для ПК» и «процессоры для серверов и рабочих станций» практически не изменился. Это тенденция последних нескольких лет: разнообразнообразные специализированные архитектуры теснят универсальные процессоры. Участники секции процессоров для ПК даже дискутировали на тему: «теплится ли еще жизнь в наборе команд x86».

В, пожалуй, наиболее интересной секции процессоров для серверов и рабочих станций один за другим прошли доклады об IBM Power4 (см. «КТ» ##323, 416), HP PA-8800 «Mako» и Compaq/Digital EV7 (Alpha 21364). Интересно, что изготавливаться все три процессора будут на фабриках IBM - точнее, Power4 уже выходит серийно, EV7 находится в опытном производстве, а выпуск Mako пока еще не начинали. И архитектурно все три чипа тоже очень похожи. Они достойно представляют новое поколение серверных процессоров, которое характеризуется огромной пропускной способностью шины памяти и переносом на кристалл средств организации многопроцессорной системы.

Традиционно компания Digital лидировала в развитии архитектуры высокопроизводительных серверных микропроцессоров. Она начала создавать Alpha EV7 еще в 1996 году. Но в результате известных событий (покупка Digital фирмой Compaq и постепенное «увядание» этой платформы у новых хозяев) EV7 отстал от Power4 на год. И как выяснилось этим летом, EV7 станет последним процессором с набором команд Alpha (напомним, что Intel в текущем году получила всю проектную документацию по Alpha, а заодно и команду разработчиков, см. «КТ» #402).

Подробности о «последней из Альф» изложил на конференции Питер Бэннон (Peter Bannon, он же представлял этот чип на микропроцессорном форуме два года назад). В EV7 используется процессорное ядро предшественника EV6, так что новинки EV7 не архитектурного характера, а системного. На кристалле разместили кэш-память второго уровня объемом 1,75 Мбайт и реализовали два контроллера памяти, поддерживающие восемь каналов Rambus и обеспечивающие пропускную способность 12,8 Гбайт/с - беспрецедентно высокий показатель. Кроме того, на кристалле содержится маршрутизатор, позволяющий организовать многопроцессорную структуру в виде двухмерной тороидальной сети. У маршрутизатора четыре порта, каждый обеспечивает пропускную способность по 6,4 Гбайт/с.

Опытные образцы EV7 уже получены (они изготавливаются на фабриках IBM, относительно других возможных поставщиков, Samsung и Intel, пока ничего не известно). Чип производится по технологическим нормам 0,18 мкм и с медными межсоединениями. Начальная тактовая частота - 1,2 ГГц, энергопотребление - 125 Вт. 152 миллиона транзисторов EV7 (из них 138 миллионов - кэш-память) размещены на кристалле размером 21,1x18,8 мм.

Предварительные результаты на тесте SPEC CPU2000 составляют 804 SPECint2000 и 1253 SPECfp2000 на частоте 1,2 ГГц. В следующем году такими показателями смогут похвастаться очень немногие процессоры. Но эти результаты отражают производительность однопроцессорной системы, а EV7 специально разработан для построения эффективных многопроцессорных конфигураций, так что о реальных возможностях новинки остается лишь догадываться.

Первые компьютеры с EV7 появятся ориентировочно в третьем квартале следующего года. Это будут 64-процессорные машины Compaq серии GS под кодовым названием Marvel, а также 2-8-процессорные системы.

Именно Hewlett-Packard в свое время начала проект, приведший к разработке процессоров Intel IA-64. Как утверждали представители фирмы, вступая в 1994 году в альянс с Intel, HP надеялась сэкономить на разработке микропроцессоров. Тогда планировалось, что полный переход на EPIC-процессоры семейства IA-64 произойдет уже к 2000 году. Но затем, по разным причинам, срок окончания программы был перенесен по крайней мере на 2005 год. Поэтому теперь HP занимается сразу двумя линиями микропроцессоров - собственной PA-RISC и интеловской IA-64.

На нынешнем форуме сотрудник HP Дэвид Джонсон (David Johnson) рассказывал об очередном представителе семейства PA-RISC - процессоре PA-8800 с рабочим названием Mako. Архитектурно он напоминает IBM Power4 (который уже вышел на рынок). Кристалл Mako, представляющий собой двухпроцессорную систему на чипе, содержит два видоизмененных ядра PA-8700. На том же картридже помещена кэш-память второго уровня объемом 32 Мбайт, выполненная по новой технологии ESRAM, используемой и в IBM Power4. А вот системная шина Mako точно такая же, как в McKinley: ширина 128 бит, частота 400 МГц, пропускная способность 6,4 Гбайт/с. В отличие от Power4 в Mako отсутствуют специальные каналы для связи с другими процессорами в многопроцессорной конфигурации (по-видимому, это расплата за совместимость с McKinley).

Mako будет изготавливаться на фабриках IBM по 0,13-микронным нормам, с медными межсоединениями, изолятором с низкой диэлектрической постоянной и применением технологии SOI. Габариты чипа - 23,6x15,5 мм. Количество транзисторов - 300 миллионов, из них только 25 миллионов будет задействовано под логику, а остальные уйдут на реализацию кэш-памяти. Тактовая частота первых коммерческих образцов составит 1 ГГц.

В докладе были даны оценки производительности Mako: приблизительно 900 SPECint2000 и 1000 SPECfp2000 на частоте 1 ГГц. Вероятно, по первому показателю Mako превзойдет McKinley, а по второму - уступит ему. Кстати, уже сейчас близкие показатели достигнуты серийно выпускающимся процессором Power4: 808 SPECint2000 и 1169 SPECfp2000 на частоте 1,3 ГГц.

В планах HP вслед за выпуском PA-8800 стоит еще один процессор этого семейства - PA-8900, появление которого запланировано на 2003 год. Что будет дальше с линией PA-RISC, пока неясно.

В октябре 1999 года представитель Intel Фред Поллак (Fred Pollack) не слишком оптимистично высказался о производительности разрабатывавшегося тогда процессора Itanium и призвал: «Ждите McKinley!» Поллак пообещал, что McKinley, изготовленный по тому же технологическому процессу, что и Itanium, будет по меньшей мере вдвое быстрее. В некоторых профессиональных изданиях, знакомых с внутренней кухней альянса Intel и HP, давалось любопытное объяснение этому. По сведениям журнала «Microprocessor Report», разработку Itanium и Merced вели в основном инженеры Intel, а McKinley - специалисты HP.

На нынешнем форуме наконец появились более или менее подробные сведения о McKinley. Как выяснилось, процессор будет и в самом деле производиться по технологическим нормам 0,18 мкм и с металлизацией алюминием - как и Itanium.

Площадь кристалла McKinley составит 463 мм², на нем будет размещено около 214 миллионов транзисторов (у Itanium - 300 мм² и 25 миллионов соответственно). Тактовая частота первых образцов McKinley не превысит 1 ГГц, хотя раньше говорили о 1,2 ГГц.

О производительности было сказано, что скомпилированный для Itanium тест SPECint2000 будет исполняться на McKinley в 1,7 раза быстрее, то есть - около 620 SPECint2000. Для сравнения: Alpha EV68 (21264) на такой же частоте показывает 679 SPECint2000, а двухгигагерцовый Pentium 4 - 656.

Объем кэш-памяти первого уровня останется прежним, как у Itanium, - 16 Кбайт для команд и 16 Кбайт для данных, зато задержка обращения к кэшу уменьшится. Кэш второго уровня увеличится с 96 до 256 Кбайт, а кэш-память третьего уровня будет перенесена на кристалл, ее объем составит 3 Мбайт (у Itanium кэш L3 внешний - отсюда и гораздо меньшее число транзисторов).

Принципиально изменилась и системная шина (пожалуй, это самое заметное изменение в McKinley по сравнению с Itanium, не считая уменьшения числа ступеней конвейера с 10 до 8). Ширина шины - 128 бит, вдвое больше, чем у Itanium; она работает на тактовой частоте 400 МГц (у Itanium - 266 МГц) и обеспечивает втрое большую пропускную способность - 6,4 Гбайт/с. Некоторые аналитики уверены, что шина McKinley основана на шине Pentium 4.

Первые рабочие образцы McKinley уже демонстрировались на недавнем Intel Developer Forum, а серийное производство должно начаться во втором квартале следующего года.

Компания Sun на нынешнем форуме представила свою новую разработку - микропроцессор UltraSPARC-IIIi. Его проектирование завершено, и в ближайшее время начнется изготовление опытных образцов.

Новый чип основан на архитектуре UltraSPARC-III и технологически является его «младшим братом», так как рассчитан на работу не более чем в 4-процессорной конфигурации (UltraSPARC-III работает в сервере SunFire 15000 со 106 процессорами). В то же время UltraSPARC-IIIi разрабатывался двумя годами позже, поэтому он имеет множество архитектурных нововведений и по некоторым параметрам заметно превосходит «старшого». Это касается увеличенного объема кэш-памяти и встроенного контроллера памяти DDR SDRAM.

Чип будет изготавливаться на фабриках Texas Instruments по технологическому процессу с нормой 0,13 мкм и медными межсоединениями. Сначала появятся процессоры с частотой от 1 до 1,4 ГГц, однако Sun утверждает, что UltraSPARC-IIIi можно разогнать и до 2 ГГц. Потребляемая мощность составит менее 60 Вт при частоте 1,2 ГГц -удивительно низкий показатель для современного серверного процессора.

[i41816]