2.3. Процессоры pa-risc компании Hewlett-Packard

Процессор PA-8000 вобрал в себя все известные методы ускорения выполнения команд. В его основе лежит концепция "интеллектуального выполнения", которая базируется на принципе внеочередного выполнения команд. Это свойство позволяет PA-8000 достигать пиковой производительности благодаря широкому использованию механизмов автоматического разрешения конфликтов по данным и управлению аппаратными средствами. Эти средства хорошо дополняют другие архитектурные компоненты, заложенные в структуру кристалла: большое число исполнительных функциональных устройств, средства прогнозирования направления переходов и выполнения команд по предположению, оптимизированная организация кэш-памяти и высокопроизводительный шинный интерфейс.

Высокая производительность PA-8000 во многом определяется наличием большого набора функциональных устройств. В состав PA-8000 входят 10 исполнительных устройств: два арифметико-логических устройства (АЛУ) для выполнения целочисленных операций, два устройства для выполнения операций сдвига/слияния данных, два устройства для выполнения умножения/сложения чисел с плавающей точкой, два устройства деления/вычисления квадратного корня и два устройства выполнения операций загрузки/записи.

Средства внеочередного выполнения команд процессора PA-8000 обеспечивают аппаратное планирование загрузки конвейеров и лучшее использование функциональных устройств. В каждом такте на выполнение могут выдаваться до четырех команд, которые поступают в 56-строчный буфер переупорядочивания. Этот буфер позволяет поддерживать постоянную занятость функциональных устройств и обеспечивает эффективную минимизацию конфликтов по ресурсам.

Кристалл может анализировать все 56 командных строк одновременно и выдавать в каждом такте по 4 готовых для выполнения команды в функциональные устройства. Это позволяет процессору автоматически выявлять параллелизм уровня выполнения команд.

Суперскалярный процессор PA-8000 обеспечивает полный набор средств выполнения 64-битовых операций, включая адресную арифметику, а также арифметику с фиксированной и плавающей точкой. При этом кристалл полностью сохраняет совместимость с 32-битовыми приложениями и с предыдущими и будущими реализациями PA-RISC. Это первый процессор, в котором реализована 64-битовая архитектура PA-RISC.

2.4. Области применения risc-процессоров

Современные RISC-процессоры находят применение как:

• рабочие станции высшего ценового класса (12-15 тысяч долларов). Работают под ОС VMS, Unix;

• персональные рабочие станции (3-7 тыс. $). ОС: Windows NT, Solaris;

• серверы;

• RISC ПК.

3. Архитектура ia-64. Мп Intel® Itanium® 2

Процессор Intel® Itanium® 2 является 64-битным. Это позволяет поднять производительность за счет обработки данных 64-разрядного формата. Кроме того, архитектура IA-64 позволяет преодолеть одну из главных трудностей современных 32-разрядных процессоров — непосредственную адресацию только 4 Гб. Процессор Intel® Itanium® 2 может напрямую работать с 16 Тб оперативной памяти (64-битная виртуальная адресация, 50 бит физической адресации).

Инструкции, обрабатываемые шестью параллельными конвейерами глубиной 8 команд, непосредственно выполняются в 23 функциональных блоках.

Исполняющие модули Intel® Itanium® 2:

• 6 целочисленных модулей;

• 2 модуля для вычислений с плавающей точкой;

• 2 модуля для вычислений с плавающей точкой двойной точности;

• 6 модулей для обработки мультимедийных команд;

• 4 модуля, управляющих загрузкой и выгрузкой данных;

• 3 модуля ветвлений.

Количество соответствующих модулей оптимально подобрано с учетом потребности в вычислительных ресурсах приложений, характерных для корпоративных СУБД, сложных инженерных расчетов и др. При этом команды практически не "задерживаются" в ожидании, пока освободится нужный исполняющий модуль. Ширина системной шины, по которой осуществляется взаимодействие нескольких процессоров друг с другом и доступ к памяти, увеличена до 128 бит, что также кардинально сказывается на скорости работы.

Число регистров, в которых размещаются данные для непосредственной обработки их процессором, свыше трехсот. Большое их количество позволяет избежать дефицита регистров при параллельной обработке многих команд. Кроме того, в процессоре Intel® Itanium® 2 реализованы такие механизмы повышения эффективности работы, как стек и переименование регистров.

Регистры Intel® Itanium® 2:

• 128 регистров общего назначения;

• 128 регистров с плавающей запятой;

• 64 регистра предикатов;

• 8 регистров перехода.

Кэш — быстродействующая внутренняя память процессора — используется для динамического хранения кода и данных, задействованных в вычислениях в текущий момент. Загрузка часто используемых данных и фрагментов кода в кэш позволяет существенно поднять производительность. Доступ к кэшу в несколько раз быстрее, чем к "медленной" оперативной памяти, и составляет 48 Гб/с.

Объем кэш-памяти третьего уровня процессора Intel® Itanium® 2 достигает 6 Мб. Архитектура Itanium включает такие уникальные средства повышения надежности, как система расширенного самоконтроля EMCA (Enhanced Machine Check Architecture), обеспечивающая обнаружение, коррекцию и протоколирование ошибок, а также поддержку обработки кода ECC (Error Correcting Code) и контроля четности.

Таблица 3.1. Характеристики процессора Intel® Itanium® 2

Микроархитектура	IA-64
Частота	до 1,6 ГГц
Кэш	до 6 Мб
Скорость доступа к кэшу	до 48 Гб/с
Адресуемое пространство	16 Тб
Ширина системной шины	128 бит
Частота системной шины	2х200 МГц
Число конвейеров	6
Глубина конвейера	8
Число исполняющих блоков	23
Число регистров	более 300
Технология изготовления	0,13 мкм
Пиковая производительность	10 Гфлопс