Процессор UltraSPARC T1 - тяжелая артиллерия Sun

Новейший восьмиядерный серверный чип, способный параллельно обрабатывать 32 потоков, отличается низким энергопотреблением и дружественностью к оружающей среде.

Даже людям, далеким от высоких технологий, очевидна такая тенденция в современном процессоростроении, как переход на многоядерные чипы. На рынке серверных чипов эта тенденция проявляется особенно явно: сначала IBM начала выпуск двуядерных версий своих процессоров семейства Power, затем компания AMD представила чрезвычайно удачные двуядерные чипы Opteron, а вслед за ними и Intel приступила к выпуску многоядерных процессоров.

В то время как AMD целенаправленно продолжала завоевывать серверный рынок, а IBM и Intel прилагали максимум усилий для удержания своих долей, мало кто вспоминал о таком значительном игроке на этом рынке, как Sun Microsystems. Наконец, в Sun прервали многолетнее молчание: 14 ноября 2005 года компания представила новый многоядерный процессор UltraSPARC T1, ранее известный под кодовым названием Niagara.

По утверждению разработчиков, новинка представляет собой не только высокопроизводительный, но и дружественный к природе чип. Повод к такому заявлению - реализованная в процессоре технология CoolThreads, благодаря которой энергопотребление кристалла составляет от 72 до 79 Вт. Для сравнения, большинство современных многоядерных процессоров, в том числе, Intel Xeon и IBM PowerPC, по данным Sun, потребляют порядка 150 Вт.

Процессор UltraSparc T1 поддерживает работу с операционной системой Sun Solaris 10. Уже ведутся работы над процессором Niagara 2 и чипом с кодовым названием Rock, в котором число потоков ядра будет уменьшено. Выпуск Niagara 2 и Rock запланирован на 2008 год.

Новый процессор был представлен на конференции Sun, посвященной экологическим аспектам современных вычислительных систем. По утверждению представителей Sun, дружественный к окружающей среде UltraSPARC T1, энергопотребление которого меньше, чем у конкурентов, тем не менее, обеспечивает высочайшую производительность.

В конференции приняли участие как инженеры фирмы Sun, так и представители Национального совета по защите природных ресурсов США, Совета по экологии США, Стэндфордского университета и американского Горного института. Помимо разработки компьютеров из безопасных для природы материалов, на конференции также обсуждались способы улучшения технологии переработки отслуживших компьютерных комплектующих.

Процессор UltraSPARC T1 состоит из восьми ядер, каждое из которых способно параллельно обрабатывать четыре потока, так что каждый чип может работать с 32 параллельными потоками, что чрезвычайно важно для таких типов приложений, как базы данных или поиск в интернете. Разработчики утверждают, что технологии, использованные в новинке, позволяют вдвое сократить число веб-серверов во всем мире, в результате чего удастся добиться снижения выбросов диоксида углерода от сжигания нефти и угля на объем, эквивалентный посадке миллиона акров деревьев. Экономия на электроэнергии, по расчетам Sun, составит порядка 14 миллиардов долларов США в год.

Изначально низкое энергопотребление достигнуто в UltraSPARC T1 весьма тривиальным способом - скромной тактовой частотой, которая составляет всего 1,2 ГГц. Вместе с тем и архитектура чипа претерпела изменения в русле последних тенденций: почти вся кэш-память сервера, системная память и элементы ввода/вывода встроены непосредственно в сам процессор. По существу, UltraSPARC T1 представляет собой один из первых в мире полноценных серверов на одном чипе. Технический директор Sun Грег Пападопулос даже весьма эмоционально воскликнул в ходе презентации: "Микропроцессоры почти умерли!", имея в виду концепцию высокой интеграции. Помимо снижения энергопотребления и тепловыделения, такая архитектура существенно упрощает конструирование самих серверов и позволяет достичь высочайшего уровня производительности при сохранении компактных размеров.

Микропроцессор UltraSPARC T1 - плод пятилетней работы инженеров Sun в области разработки многоядерных и многопоточных процессоров. В компании сравнивают появление новинки с разработкой архитектуры RISC и рассчитывают, что новая конструкция так же повлияет на пути развития компьютерного "железа", как программная технология Java повлияла на веб-программирование.

Впервые в конструкции микропроцессоров в UltraSPARC T1 встроены четыре контроллера памяти, обеспечивающие обмен данными между оперативной памятью и вычислительными ядрами. Такая схема позволяет добиться максимально возможной скорости передачи информации между памятью и ядрами. Снижение латентности памяти, в свою очередь, ведет к снижению энергопотребления. В массовых "настольных" процессорах встроенные контроллеры оперативной памяти используются в процессорах AMD Athlon 64.

Коммуникационная система также встроена в процессор - сведение к минимуму длины проводников тоже повышает производительность и снижает энергопотребление.

Многие микропроцессоры в состоянии простоя потребляют лишь чуть меньше энергии, чем при работе с максимальной нагрузкой, поэтому тепловыделение этих чипов практически не снижается и электроэнергия расходуется неэффективно. Поэтому, как заявляют в Sun, перед разработчиками была поставлена задача изменить эту ситуацию, предусмотрев значительное снижение энергопотребления в режиме простоя, что позволило бы более эффективно охлаждать кристаллы.

Судя по утверждениям представителей компании, эта цель была достигнута, в результате чего серверы на основе UltraSPARC T1 не требуют большого количества массивных и громоздких систем охлаждения, как серверы на процессорах традиционной конструкции. По некоторым данных, порядка 80 процентов всех современных центров обработки и хранения данных не могут расширяться из-за проблем, связанных с электропитанием и охлажджением, а порядка 40 процентов дата-центров сталкиваются с необходимостью усовершенствования систем охлаждения. Эксперты отмечают, что за последние пять лет бурного развития интернета, тепловыделение оборудования центров обработки данных выросло в четыре раза.

Производитель позиционирует процессор UltraSPARC T1, прежде всего, как чип, рассчитанный именно на дата-центры, работающие как у провайдеров телекоммуникационных и прочих услуг, так и в областях производства, финансов, розничной торговли, энергетики, образования и здравоохранения. Среди приложений, на которые рассчитана новинка - объединенные веб-серверы, серверы Java-приложений и виртуальные Java-машины, инфраструктурные сервисы, а также на деловые системы ERP и CRM.

Новые чипы будут входить в состав обновленных серверов семейства Sun Fire, поставки которых начнутся до конца текущего года. Первыми серверами на основе UltraSparc T1 будут две модели: 1,75-дюймовая T1000 с кодовым названием Erie и 3,5-дюймовая T2000 с кодовым названием Ontario. Устройства будут поставляться в тех же самых корпусах, что и серверы Sun X4100 и X4200.

Официальная презентация сервера Sun Fire T2000 намечена на 6 декабря текущего года, однако некоторые предварительные технические характеристики уже известны: один процессор UltraSPARC T1 с четырьмя, шестью или восемью ядрами, 16 слотов для памяти, рассчитанные на модули DDR2 DIMM по 512 Мбайт, 1 или 2 Гбайта, четыре сетевых порта 10/100/1000 Ethernet, четыре слота для жестких дисков, четыре порта USB, три кулера и один бловер, три слота PCI Express, два слота PCI-X и два блока питания.

В интернет просочились также некоторые фотографии первых серверов Sun Fire T2000 на основе UltraSPARC T1 вкупе с информацией о конфигурациях и ценах на эти машины. Так, судя по данным, на которые ссылается интернет-издание Register, самая дорогая модификация с восьмиядерным процессором 1,2 ГГц, 32 Гбайтами оперативной памяти и двумя жесткими дисками по 73 Гбайта стоит около 27000 долларов США. Самая дешевая модификация с четырехядерным процессором 1,0 ГГц, 8 Гбайтами оперативной памяти и двумя 73-гигабайтными винчестарами - около 8300 долларов США.

Аналитики считают, что если производительность серверов на UltraSPARC T1 действительно будет соответствовать заявленной, т.е. сравнимой с несколькими серверами на Xeon или Opteron, то ситуация на рынке может серьезно изменится. Более того, серверы на Т1 могут выбрать даже те центры хранения данных, которые ранее даже не рассматривали приобретение оборудования от Sun, ведь теоретически установка этих машин позволит при тех же затратах на площадь, электроэнергию и системы охлаждения существенно повысить производительность.

Впрочем, остается проблема с оптимизацией программного обеспечения, ведь UltraSPARC T1 не поддерживает такую распространенную серверную операционную систему, как Linux. С другой стороны, полноценная поддержка Solaris 10 и всех приложений для этой операционной системы, включая, разумеется, Java-приложения, дает возможность сократить время внедрения новых машин. Буквально на днях Sun объявила о выходе обновленного пакетар разработчика Sun Studio 11 для программирования приложений на языках С, С++ и Фортран, рассчитанных на операционные системы Solaris или Linux и процессоры SPARK (включая UltraSPARC T1), x86 и x64. Более того, версия Sun Studio 11 без Java будет распространяться бесплатно!

Усилия Sun по продвижению новинки понятны, однако не стоит забывать о том, что установка серверов на основе чипов, поддерживающих проприетарную ОС, привязывает клиентов к поставщику, и единственным фактором, который может повлиять на потенциального покупателя, является производительность, которая, по заявлениям Sun, на сегодняшний день является высочайшей в отрасли.