您的位置: 网界网 > 周报全文 > 正文

[周报全文]超能2000——IA-64的先驱

2001年01月15日 00:00:00 | 作者:晓帆 | 来源:$page.getBroMedia() | 查看本文手机版

摘要:超能2000——IA-64的先驱

标签

在高端服务器计算领域,IA服务器在竞争中一直面临着来自RISC服务器的非常有力的挑战。IA-32体系结构一直被批评在性能上存在这样和那样的缺陷,虽然IA服务器在高端服务器领域不断地创造各种性能指标的新高。令人瞩目的IA-64体系结构的出现就是一个证明。IA-64体系结构的出现对于IA架构来讲不仅仅是处理器从32位到64位的飞跃,同时也对高端服务器市场的竞争态势带来深远的影响。

IA-64的技术特征

IA-64架构是Intel自推出80386微处理器IA-32架构以来处理器发展中最重要的进展。IA-64架构突破了传统IA-32架构的许多限制,为服务器和高端工作站提供了更好的性能。IA-64体系结构和这个体系结构的第一颗处理器Itanium对于IA架构服务器来讲是一个里程碑。这个体系结构提供的显式并行指令(EPIC)、64位体系结构、分支预测执行、寄存器轮动、更多的计算单元和流水线等技术,使IA-64 处理器的性能和效率有了极大的提高;同时,由于64位的地址空间使系统可以支持巨量内存(VLM)的体系结构、更快的系统总线使系统可以支持4路或8路SMP以及更大的I/O,L3 Cache使系统总线的利用率大大提高,再配合更新、更快的服务器I/O技术如PCI-X,将使IA-64服务器系统具有非常好的数据吞吐能力和系统扩展能力,基于这个体系结构,在Itanium和未来的IA-64处理器中加入了很多可靠性特点,配合其他服务器平台可靠性技术如Hot Plug PCI、InfiniBand、冗余电源、冗余风扇等,将使服务器的可靠性有进一步提高。综合上述IA-64体系结构的特点,我们可以发现这个体系结构使IA服务器能够前所未有的适合高端服务器应用系统。IA-64最为重要的几项技术突破点在于以下几方面。

64位内存寻址空间

IA-64架构服务器在内存寻址能力方面提高了几个数量级(64位寻址空间能够容纳近180亿GB的物理内存)。由此带来的整体性能的跃升将在要求4GB内存以上内存寻址的应用程序中得到充分的体现,比如一些大型数据库、互联网ERP和新型LOB(Line of Business)应用程序等。随着内存技术的迅猛发展、单位容量内存价格不断下降,几十GB的主内存存储在经济上成为可能。巨量内存存储技术与64位内存寻址范围的结合将使得大型数据库、ERP以及未来的一些互联网应用程序的性能获得显著的提高。

显式并行指令计算技术(EPIC)

除了支持巨量内存存储外,IA-64的另外一重要技术特性就是其基于显式并行指令计算技术(EPIC)的设计体系。

借助于EPIC技术,编译器在保证并行处理指令时可以更加有效。EPIC编译器首先分析源代码,以确定哪些指令可以做并行处理,优化这些代码,然后,产生合适的机器码。实际上,编译器会告诉微处理器哪些指令来做并行处理,以此不会在程序处理时消耗微处理器的时间。

“判定”技术

为了使微处理器得到最佳的性能表现,通过管线的数据指令的流量必须是稳定的。由于编码分支会打断稳定的数据指令流量,习惯上应用一种叫做分支预测的技术来预测执行的结果。然而,分支预测会出现5~10%的错误。当错误发生时,管线需要清除并重新装载。

IA-64架构利用“判定”技术来更加有效地处理条件分支。在一个简单的“如果,那么,否则”陈述中,编译器对“那么”和“否则”产生直线编码。在运行当中,对每一个分支,将要么“1”(“正确”)要么“0”(“错误”)的值存储在特定的预测寄存器中。然后,执行单元执行两种路径,但是只使用“正确”的预测寄存器路径中的结果(+本站微信networkworldweixin),而对“错误”寄存器路径中的结果不做处理。

几乎所有的IA-64指令都能够被预测,从而大大降低了因为分支预测出现失误时需要路径清除和重新装载而导致的低效率。这样,尽管两种指令路径都要执行,但是依然要比重新装载要快速和高效。

“推测”技术

IA-64架构包含一种机制,可以允许编译器来管理控制“推测”和数据“推测”,从而大大降低某些操作的执行时间。对于那些经常对高速缓存进行操作的应用程序,例如大型数据库,“推测”技术带来的性能提高尤为显著。

指令集技术

在IA-64架构中,指令打包成128位集,以方便并行处理。一个“包”包括三个41位的指令槽和一个5位的模板。通常情况下指令包的指令按照内存地址由低到高的顺序来处理,除非有特殊情况的发生。指令按组执行,在执行时由一个特定的包地址以及槽编号开始。一个指令组可以由包内任何槽开始,也可以跨越到不同的指令包。

浪潮超能2000—第一时间内实现从技术到产品的飞跃

如上所述,虽然IA-64体系具有许多令人激动的特性,但是一个产品或一种技术一定要经过技术到产品、产品到解决方案、解决方案到实际应用几个步骤,才能将技术的价值最终体现出来。

浪潮超能2000具有128个整数寄存器、128个浮点寄存器、64个预测寄存器以及大量的用于特殊目的的寄存器,从而为其提供了32位所不能提供的许多强大功能。它具有分等级的三级缓存,其中L0、L1缓存集成在微处理器核心,L2缓存(4MB)通过一个特定的128位总线与微处理器相连。L0缓存包括独立的指令和数据缓存。处理器的64位内存寻址能力使其能够在18TB的主系统内存空间直接寻址。而且内存页面大小是灵活的,从4KB到256KB不等。

出于高可靠性的考虑,浪潮超能2000合成了一种称为“机器检测架构” 的技术特征。这种架构能够协调处理器、固件以及操作系统之间的错误处理,可以检测、保留错误并且大都能够在其引起不良后果以前予以纠正。系统的热检测程序可对微处理器的热度环境进行检测。

基本配置

处理器:1~4 Intel Itanium Processor; 2M /4M L2 cache

芯片组:82460GX

最大内存容量:64GB, 64 SDRAM DIMM sockets。

周边设备:CD-ROM, FD LS-120, 2x3.5热插拔硬盘。

I/O 模块:10 条64位PCI 插槽;其中8条是66MHz热拔插PCI槽、键盘、鼠标、串/并口、2 USB、SCSI、视频接口、Ethernet、ICMB。

服务器管理特征:LAN/Modem远程管理; Intel Server Control (ISC)、Service Partition、CIM、IPMI。

系统:冗余热拔插电源、冗余热拔插风扇。

机箱:7U,28英寸机柜模式。

[责任编辑:程永来 cheng_yonglai@cnw.com.cn]