Процессоры и память

Fall Processor Forum 2005: процессоры завтрашнего дня

⇣ Содержание

P.A.Semi PWRficient PA6T-1682M: экономичный 2-ядерный процессор на базе архитектуры PowerPC

Ещё один способ использования архитектуры Power, применяемой нынче в серверах IBM и компьютерах Apple Mac, предложила в рамках прошедшего форума начинающая калифорнийская компания P.A. Semi. Первая разработка компании - чип PWRficient, обладает двумя ядрами, работает на тактовой частоте 2 ГГц и при этом в типичном режиме нагрузки потребляет всего 7 Вт, а в пике – не более 25 Вт. Запомните этот логотип, не исключено, что в последующие годы он будет достаточно часто мелькать в новостях.


PWRficient
Архитектура PWRficient

По словам Дэна Добберпула (Dan Dobberpuhl), CEO компании P.A. Semi, режимы энергосбережения, реализованные в архитектуре PWRficient, значительно более эффективны нежели в системах на базе чипов Intel Xeon или AMD Opteron. Так, 4000-процессорный кластер на базе серверов с PWRficient за три года "съест" электричества примерно на $360 тысяч, в то время как эквивалентные системы на чипах Xeon и Opteron "потратят" до $3 млн. и $3,5 млн. соответственно.


PWRficient
Экономия энергии - краеугольный камень PWRficient

Архитектура PWRficient выглядит многообещающе. Тем более, что в составе P.A. Semi собралась достаточно бывалая команда: Дэн Добберпул, работая в незапамятные времена в DEC (Digital Equipment Corp.), принимал непосредственное участие в разработке процессорных архитектур Alpha и StrongARM, Джим Келлер (Jim Keller) и Пит Бэннон (Pete Bannon), вице-президенты P.A. Semi, также принимали непосредственное участие в разработке архитектуры Alpha, а Келлер к тому же успел потрудиться в AMD над созданием архитектуры Opteron. Кстати, первоначально P.A. Semi именовалась как Palo Alto Semiconductor, но после переезда компании из Пало-Альто в Санта-Клару имя пришлось несколько подкорректировать.


PWRficient
PA6T-1682M

Дизайн PWRficient - не обычная переработка лицензированной у IBM архитектуры PowerPC, как это частенько бывает, например, с ядрами, лицензированными у MIPS. В отличие от множества конкурентов, разрабатывающих чипы для приложений преимущественно коммуникационного сектора и устройств аппаратной защиты, инженеры P.A. Semi разработали PWRficient для применения в широком списке устройств, включая телевизионные приставки, игровые консоли, принтеры, системы хранения данных, серверы, автомобильную электронику и т.п.


PWRficient
PA6T-1682M

Основой архитектуры чипов PWRficient является процессорное ядро PA6T, внутренняя шина Conexium и подсистема I/O под названием ENVOI. Суперскалярное Out-of-Order ядро PA6T с 19-стадийным конвейером способно выполнять до трех инструкций одновременно. CONEXIUM по сути своей представляет оригинальную системную шину, связывающую процессорное ядро, кэш L2, контроллеры памяти и I/O модуль ENVOI. Достаточно интересно в этой архитектуре реализован кэш. В отличие от большинства многоядерных процессоров, где ядра обладают раздельным кэшем или единым распределенным кэшем, архитектура P.A. Semi подразумевает передачу данных с использованием шины Conexium – этакого "внутрипроцессорного интернета".


PWRficient
PWRficient
PWRficient

Процессоры PWRficient являются решениями с высокой степенью интеграции, включая в себя как своеобразный северный мост с контроллером памяти, так и южный мост, позволяющий подключать разнообразную периферию. Так, представленный на конференции чип PWRficient 1682M обладает 2 Мб кэша L2, интегрированным контроллером памяти DDR2, блок ENVOI поддерживает 8 линий PCI Express, два порта 10Gbit Ethernet и множество других интерфейсов. Неплохо, однако в последствии проблемой столь мощно интегрированного дизайна может стать недостаточная поддержка всего комплекса востребованных периферийных стандартов.

Наряду с 2-ядерным процессором 1682M, в компании P.A. Semi также разрабатывают всевозможные вариации на базе своей архитектуры, от одноядерных до 8-ядерных чипов. Согласно стратегии P.A. Semi, чипы будут выпускаться в трех различных вариантах корпуса – для high-end (4–8 ядер), среднего (1–4 ядра) и low-end (1–2 ядра) рынков.


PWRficient
"Дорожная карта" P.A. Semi

Несмотря на то, что образцы первого чипа с архитектурой PWRficient - PA6T-1682M, появятся не раньше третьего квартала 2006 года, а массовые поставки начнутся не ранее чем через два года, в P.A. Semi уже сейчас планирует сразу же перескочить на использование 65 нм техпроцесса. При этом, в отличие от большинства конкурентов, размещающих заказы у азиатских производителей, P.A. Semi намерена сотрудничать с североамериканской компанией, пока неназванной.

Freescale e600: 2-ядерный PowerPC для встраиваемых систем

Ещё один чип на базе архитектуры IBM PowerPC, представленный в дни Fall Processor Forum 2005 компанией Freescale Semiconductor (бывшее подразделение Motorola, отделившееся в самостоятельное предприятие по выпуску полупроводников) - 2-ядерный MPC8641D из семейства Freescale e600.


Freescale MPC8641D
Архитектура Freescale MPC8641D

В семейство процессоров Freescale e600 с архитектурой PowerPC уже входят два одноядерных чипа - MPC7448 и MPC8641. Новый чип MPC8641D сочетает в себе два ядра e600, два 1 Мб кэша L2, двойной векторный модуль AltiVec, а также интегрированную шину MPX. Наряду с этим чип MPC8641D обладает двумя интегрированными контроллерами памяти с поддержкой стандартов DDR и DDRII, а также рядом встроенных скоростных интерфейсов - RapidIO, PCI Express, Gigabit Ethernet и т. п.

Процессорные ядра MPC8641D работают на частотах от 1,0 ГГц до 1,7 ГГц, 64-битная интегрированная шина MPX - на частоте до 667 МГц. Имеется 32 Кб кэша инструкций L1 и 32 Кб кэша данных L1 (на ядро), 1 Мб кэша L2 на ядро с опциональной поддержкой ECC. Чипы производятся с соблюдением 90 нм техпроцесса с SOI и выпускаются в термостойком керамическом корпусе HiTCE. Заявленное энергопотребление 2-ядерной 1,7 ГГц версии чипа MPC8641D – не более 60 Вт, low-voltage версии с тактовой частотой 1,4 ГГц – порядка 22 Вт. Предполагается, что двуядерные чипы Freescale MPC8641D будут использоваться в системах хранения данных, сетевых, телекоммуникационных, военных и прочих приложениях.

Olympus и Jupiter – многоядерные чипы Sparc64 от Fujitsu

Теперь поговорим о грандиозных планах Fujitsu, завтрашних, послезавтрашних и совсем отдаленных.


Sparc64
Планы выпуска процессоров семейства Fujitsu Sparc64

Напомню, что после заключенного в 2004 году соглашения, Sun Microsystems отказалась от работ над UltraSparc V в пользу чипов Niagara и совместного серверного high-end проекта Advanced Processor Line (APL), где будут использоваться процессоры Sparc64 производства Fujitsu. В настоящее время компания Fujitsu использует свои чипы Sparc64 в UNIX серверах серии PRIMEPOWER. В августе одноядерный чип Sparc64 V был отмечен японским премьер-министром в качестве передовой японской разработки. Сейчас одноядерные процессоры Sparc64 V+ производятся с применением норм 90 нм техпроцесса, а тактовые частоты чипов уже достигли 2,16 ГГц.


Sparc64 VI Olympus
Двуядерный Sparc64 VI Olympus

Согласно представленному на конференции плану развития семейства Sparc64, во второй половине 2006 года программа APL получит первые 2-ядерные чипы под кодовым названием Olympus, выполненные на базе процессорной архитектуры Fujitsu Sparc64 VI. В настоящее время стадия разработки чипа Olympus завершена, документация уже передана производственникам. Ради справедливости стоит отметить, что и здесь не обошлось без задержек, так как на Fall Processor Forum 2003 представители Fujitsu обещали выпустить Olympus во второй половине 2005 года.

Двуядерный чип Sparc64 VI Olympus будет производиться с соблюдением норм 90 нм техпроцесса, будет обладать общим распределенным кэшем L2 размером 6 Мб и тактовыми частотами порядка 2,4 ГГц, при этом площадь кристалла составит 423 мм², а энергопотребление – примерно 120 Вт.


Sparc64 VI+ Jupiter
4-ядерный Sparc64 VI+ Jupiter

К 2008 году компания Fujitsu пообещала представить 4-ядерный процессор Sparc64 VI+ с рабочим названием Jupiter, с тактовой частотой минимум 2,7 ГГц, отдельным кэшем L1 для каждого ядра и распределенным кэшем L2 для всех четырех ядер. Об этом чипе пока известно достаточно мало. Например, уже известно, что для коммуникаций между процессором Jupiter и чипсетом будет использоваться новая системная шина, но пока неизвестно, какого типа и с какой производительностью.

Как было объявлено в докладе на Fall Processor Forum, Fujitsu планирует производить процессоры Jupiter с соблюдением норм 65 нм техпроцесса с 10-слойной металлизацией и применением меди, при этом площадь ядра все равно окажется просто громадной – порядка 460 мм², поскольку чип будет состоять из 540 млн. транзисторов. Чип будет выпускаться в 412-контактном корпусе, ожидаемое пиковое энергопотребление Sparc64 VI+ Jupiter – порядка 120 Вт.

Плюсом процессорных архитектур Sparc64 VI и Sparc64 VI+ является использование схожих шин обмена данными, что позволяет надеяться на обратную совместимость новых чипов с ранее выпущенными системами. Представители Fujitsu напрямую не подтвердили гарантию такой совместимости, но отметили, что по крайней мере, имеют подобные планы.


Vertical Multithreading
Vertical Multithreading

Изюминка многоядерных чипов Sparc64 – поддержка технологии многопоточной обработки данных, получившая в Fujitsu название VMT, или Vertical Multithreading. Двуядерные чипы архитектур Sparc64 VI и Sparc64 VI+ смогут одновременно исполнять до двух последовательностей инструкций (тредов) для каждого ядра, переключаясь на обработку второго треда в случае отсутствия данных на обработку первого в кэше (cache miss).


Vertical Multithreading
Vertical Multithreading

По данным представителей Fujitsu, применение технологии VMT дает как минимум 20% прирост производительности. В перспективе все процессоры семейства Sparc64 будут многоядерными и будут поддерживать многопоточную обработку данных. По крайней мере, чипы серии Sparc64 VI Olympus будут обрабатывать до четырех тредов, чипы серии Sparc64 VI+ Jupiter - до восьми тредов.


Содержание:

Стр.1 - Всё о новых IBM PowerPC
Стр.2 - P.A.Semi, Freescale, Fujitsu
Стр.3 - ARM, StarCore, ARC, etc...

Следующая страница → ← Предыдущая страница
⇣ Содержание
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
⇣ Комментарии
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥