Технология успеха

Елманов Олег (spy_dr@comail.ru)

Спецвыпуск Xakep, номер #038, стр. 038-024-1

Alpha-процессоры и системы на них

Уверен, что при упоминании систем на базе Alpha-процессоров у абсолютного большинства компьютерных гениев увеличится температура, участится пульс и повысится слюноотделение. Почему?

Ты наверняка слышал про Alpha-процессоры. Думал об их крутизне и недосягаемости для простого юзера. Уверяю тебя, это не совсем так!

Процессор Alpha - настоящий 64-разрядный RISC-процессор. Область его применения широка, однако общие черты задач, в которых он себя хорошо зарекомендовал, таковы: масштабируемость, быстрота ответной реакции, трудоемкость, обеспечение надежности.

Уникальная архитектура позволяет ему быть первым по многим параметрам. Процессор Alpha имеет и другие отличия от остальных RISC-процессоров. Например, у него сильный блок операций с фиксированной точкой, что обычно является ограничением для архитектуры RISC.

Alpha-процессор с самого начала разрабатывался в качестве истинного 64-разрядного RISC-процессора. Одно из основных преимуществ 64-разрядной архитектуры - более широкое адресное пространство, а это сказывается на объеме поддерживаемой оперативной памяти и на размере непосредственно адресуемого раздела на жестком диске. На его кристалле размещается более девяти миллионов транзисторов (из которых почти 2 миллиона приходится на ядро, остальные - на кэш-память). Среди уникальных особенностей этой архитектуры стоит отметить девятиступенчатый конвейер для операций с плавающей точкой и семиступенчатый конвейер для операций с фиксированной точкой.

К эксклюзивным ноу-хау стоит отнести и организацию кэша. Он организован следующим образом: кэш первого уровня имеет размер шестнадцать килобайт и работает по технологии прямого отображения (по восемь килобайт для команд и данных). Кэш второго уровня имеет следующие особенности: трехканальный, частично ассоциативный, размещен на кристалле и имеет размер девяносто шесть килобайт. Процессор имеет поддержку кэш-памяти третьего уровня (от одного до шестидесяти четырех мегабайт).

Кроме того, стоит отметить 128-битную шину доступа к памяти, 32 целочисленных регистра и 32 регистра с плавающей точкой. Все операции над данными производятся в регистрах; команды процессора - 32-битные, достаточно простые и имеют унифицированный формат. Доступ к кэш-памяти первого уровня происходит всего за один такт, второго уровня - как минимум за два. Кстати, за один такт процессор может выполнять до четырех команд. Кроме того, некоторые оригинальные решения позволили очень эффективно использовать конвейеры, что дало возможность практически убрать простои из-за отсутствия операндов. Не устал еще от перечислений? :)

Аббревиатура RISC (Reduced Instruction Set Computer) появилась в середине 80-х годов XX века, когда ученые из Беркли сообщили о создании "компьютера с ограниченным набором команд". Именно в те времена произошло великое разделение, и остальные компьютеры стали называть CISC (Complete Instruction Set Computer - компьютеры со сложным (расширенным) набором команд). Так, к CISC-процессорам относятся Intel 80x86 и Pentium, Motorola MC680x0, DEC VAX. Класс RISC-процессоров составляют такие монстры как Alpha, Sun, Ultra SPARC, MIPS, PowerPC и некоторые другие.