| DEC Alpha | |
|---|---|
| Mikroprocesszor DEC Alpha AXP 21064 | |
| Fejlesztő | Digital Equipment Corporation |
| Bemutatták | 1992 |
| Byte sorrend | a legidősebbtől a legfiatalabbig [d] |
| Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon | |
A DEC Alpha (más néven Alpha AXP ) egy 64 bites RISC osztályú mikroprocesszor , amelyet eredetileg a DEC tervezett és gyártott , amely a munkaállomásaiban és szervereiben használta . A mikroprocesszort olyan számítógépekhez hozták létre , amelyeket a VAX sorozat leváltására terveztek, és kezdetben a VMS és a DEC OSF / 1 AXP operációs rendszerek támogatták ( 1995-ben Digital UNIX névre keresztelték, miután a Compaq megvásárolta a DEC -et , átnevezve Tru64 UNIX -ra ). Később átkerült az ingyenes Linux és BSD UNIX operációs rendszerre . A Microsoft a Windows NT -t Alpha támogatással készítette a Windows NT 4.0 SP6-ig, de a Windows 2000 Release Candidate 2 után megszűnt a támogatás.
Az Alpha architektúra közvetlen őse a korai DEC PRISM RISC processzortervezés számos korábbi tervezés eredménye A DEC egy sor DECstation munkaállomást forgalmazott MIPS architektúra processzorokat használva , és a PRISM processzor sok hasonlóságot mutatott a MIPS-sel, de számos jelentős különbség volt: a PRISM támogatta a felhasználó által programozható mikrokódot (más néven Epicode ). A PRISM-et azzal a szándékkal tervezték, hogy egy új, Emerald néven ismert operációs rendszert vezessenek be hozzá , amely lehetővé teszi a processzor teljes képességeit kihasználó natív PRISM programok futtatását, valamint kisebb módosítások után a VAX meglévő VMS operációs rendszer programjainak futtatását. építészet . A DEC vezetése kétségbe vonta egy új számítógép-architektúra kidolgozásának szükségességét a meglévő VAX és DECstation családok helyettesítésére, ezért 1988-ban a PRISM projektet lezárták.
De mire a projektet lezárták, a RISC processzorok második generációja (például SPARC architektúrával ) sokkal jobb ár/teljesítmény arányt ért el, mint a VAX sorozat. Egyértelmű volt, hogy a harmadik generáció teljesítményben is teljesen lekörözi a VAX-ot, nem csak árban. Vizsgálat indult annak meghatározására, hogy létrehozható-e olyan RISC architektúra, amely használható a VMS operációs rendszer futtatására . Az új fejlesztés a PRISM alapkoncepcióinak nagy részét felhasználta, de úgy finomították, hogy az OS VMS és a hozzá tartozó programok módosítások nélkül, elfogadható sebességgel fussanak. Egy teljesen 64 bites architektúra kifejlesztése mellett döntöttek (a PRISM architektúra 32 bites volt). Idővel az új architektúra a mai Alfává fejlődött. Az Alpha processzor utasításkészletét Dick Sites és Rich Witek tervezték.
Az Alpha processzorok legnagyobb hozzájárulása a mikroprocesszor-iparhoz (és nagy teljesítményük fő oka) nem annyira magában az architektúrában, hanem annak kiváló megvalósításában rejlik. Abban az időben (mint most is) a számítógéppel segített tervezés uralta a mikroelektronikai ipart, és speciális szoftvereket használtak a zseniális algoritmusokat megvalósító huzalozási áramkörökhöz. A DEC chiptervezői az időigényes kézi tervezés hívei voltak, különösen így jöttek létre a nagyon összetett VAX architektúrájú számítógépek. Az alfa processzorok példával mutatták be, hogy az egyszerű és átlátható architektúrán végzett kézi tervezés sokkal magasabb működési frekvenciák elérését teszi lehetővé, mint a számítógéppel segített tervezőrendszerek használata. Ez a kézi áramkörök tervezésének újjáéledéséhez vezetett a mikroprocesszor-tervezők körében.
Az Alpha processzorokat hivatalosan DECchip 21x64 sorozatnak nevezték el , ahol a "21" a 21. századot, a "64" pedig azt jelzi, hogy a processzor 64 bites, a középső szám pedig az Alpha architektúra generációját jelzi. A cégen belül az Alpha processzorokat EV -számokkal jelölték, ahol az EV-t hivatalosan "Extended VAX"-ként (extended VAX) fejtették meg, de volt egy másik, humoros dekódolás is - "Electric Vlasic " ("elektromos uborka") [ 1] a zöldségek elektrolumineszcenciájáról szóló képregényes áltudományos publikáció [2] alapján .
Az Alpha processzorok első néhány generációja volt koruk leginnovatívabb.
Az első verzió, a 21064 vagy EV4 volt az első CMOS mikroprocesszor, amelynek működési frekvenciája versenytárssá tette a sokkal energiaéhesebb ESL cellabázist használó mini- és nagyszámítógépeket .
A második generáció, a 21164 vagy az EV5 volt az első olyan mikroprocesszor, amely nagy L2 gyorsítótárral rendelkezik.
A 21264 ( EV6 ) processzor volt az első olyan mikroprocesszor, amely egyszerre ötvözi a magas működési frekvenciát és a bonyolult , nem megfelelő végrehajtási mikroarchitektúrát .
A DEC-en belüli források szerint az AXP védjegyet a processzorok számára a DEC jogi osztálya választotta, akik tartottak a VAX védjegyhez hasonló problémáktól . Hosszas keresgélés után az AXP névre esett a választás , mivel azt nem foglalta el senki. Van egy híres vicc a számítógépiparban, hogy az AXP az "Almost Exactly PRISM" rövidítése – majdnem pontosan a PRISM.
A DEC Alpha architektúrájú processzorok kiadása 2007. október 27-én leállt. [3]
A processzor bejelentésekor elhangzott, hogy az architektúráját a következő 25 évben fogják használni. Bár ennek nem volt hivatott valóra válnia, ennek ellenére az Alpha processzorok meglehetősen hosszú élettartamúak voltak. Az első változat, az Alpha 21064 (más néven EV4 ) 1992-ben jelent meg, és 192 MHz-ig futott, majd néhány hónappal később, egy kicsit fejlettebb technológiai eljárásra (0,75 mikronról 0,675 mikronra) való átállás után megszületett. EV4S verziója , amely 200 MHz-en képes működni. A 64 bites processzor csővezetékes és szuperskaláris volt, mint a többi RISC processzor, de ennek ellenére mindegyiket felülmúlta, így a DEC a világ leggyorsabb processzorának nevezte. A processzoráramkörök gondos kidolgozása (ami a Hudson tervezőcsapat érdeme volt) és a központi órajel-ellátó áramkörök lehetővé tették a processzor magas frekvenciájú működését, annak ellenére, hogy a processzor mikroarchitektúrája sok tekintetben hasonló volt a többi RISC processzorhoz. Összehasonlításképpen az olcsóbb Intel Pentium 66 MHz-en futott, bár a következő év tavaszán adták ki.
Az Alpha 21164 ( EV5 ) processzor 1995-ben vált elérhetővé, és 333 MHz-es frekvencián futott. 1996 júliusában a frekvenciát 500 MHz-re, 1998 márciusában pedig 666 MHz-re emelték. Emellett 1998-ban adták ki a 21264 -et ( EV6 ), melynek eredeti órajele 450 MHz; idővel 1,25 GHz-re nőtt (ezt a 2001-es 21264C / EV68CB modelleknél tették ). 2003- ban megjelent az EV7 Marvel , amely 1-1,15 GHz-es frekvencián működik, és az EV68 magot képviseli, négy csatornás processzorok közötti cserével; az egyes csatornák sávszélessége 1,6 GB / s volt, ami lehetővé tette a többprocesszoros rendszerek teljesítményének jelentős növelését. 2000 végéig körülbelül 500 000 Alpha processzor alapú rendszert értékesítettek.
1999-ben az Alpha processzorok gyártását a Samsung engedélyezte . A Digital későbbi Compaq általi megvásárlása azt eredményezte, hogy az Alpha-t használó termékek gyártásának nagy részét az API NetWorks, Inc. , korábban Alpha Processor Inc., a Samsung és a Compaq által alapított magántulajdonban lévő vállalat vette át. 2001 októberében a Microway az Alpha-alapú NetWorks API termékek kizárólagos szállítója lett.
2001. június 25-én a Compaq bejelentette, hogy 2004-re leállítják az Alpha gyártását, és az Alpha helyét az Intel Itanium processzorai veszik át . Ez az EV8 processzor fokozatos kivonásához, és az Alfával kapcsolatos összes szellemi tulajdon értékesítéséhez vezet az Intelnek . Néhány hónappal később a HP, a Compaq új tulajdonosa bejelenti, hogy az Alpha sorozat fejlesztése még több évig folytatódik, beleértve az EV7z névre keresztelt 1,3 GHz-es EV7 változat kiadását . Ezt a verziót, valamint az Alpha család utolsónak vélt változatát - az EV79 -et -, 0,13 mikronos gyártási eljárással szintén kivonták a forgalomból. A HP 2006. október 27-ig folytatta az OpenVMS és Tru64 UNIX operációs rendszerekkel működő AlphaServerek értékesítését , és 2013 végéig nyújtott támogatást [4] .
2003 közepén, amikor az Alpha fokozatosan megszűnt, az Alpha processzorokra épülő ASCI Q klaszter [5] a második helyet foglalta el a leggyorsabb számítógépek listáján .
| Modell | MÁS NÉVEN | Év | Frekvencia, MHz |
Azok. folyamat, µm |
Tranzisztorok, millió |
Kristályméret, mm² |
Kapcsolatok száma | Áramfelvétel, W |
Tápfeszültség , V |
Pass. memória kapacitása , MB/s |
Adatgyorsítótár, KB |
Parancsgyorsítótár, KB |
Scache | Bcache | Parancsrendszer |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EV4 | 21064 | 1992 | 100-200 | 0,75 | 1.68 | 234 | 290 | harminc | 3.3 | 80 | nyolc | nyolc | — | ||
| EV45 | 21064A | 1994 | 200-300 | 0.5 | 2.85 | 164 | 33 | 3.3 | 80 | 16 | 16 | — | |||
| LCA4 | 21066 | 1993 | 100-166 | 0,68 | 1.75 | 209 | 21 | 3.3 | harminc | nyolc | nyolc | — | |||
| LCA45 | 21066A | 1994 | 166-233 | 0.5 | 1.75 | 161 | 23 | 3.3 | harminc | nyolc | nyolc | — | |||
| EV5 | 21164 | 1995 | 266-500 | 0.5 | 9.7 | 299 | 296 | 56 | 3,3/2,5 | 150 | nyolc | nyolc | 96 KB | egy | R |
| EV56 | 21164A | 1996 | 400-767 | 0,35 | 9.3 | 209 | 46 | 3,3/2,0 | 300 | nyolc | nyolc | 96 KB | 1-2 MB | R,B | |
| PCA56 | 21164PC | 1997 | 400-533 | 0,35 | 3.5 | 141 | 264 | 40 | 3,3/2,5 | nyolc | 16 | — | 1 MB | R,B,M | |
| PCA57 | 21164PC | 600-666 | 0,28 | 5.7 | 101 | 283 | húsz | 2,5/2,0 | 16 | 16 | — | 1 MB | R,B,M | ||
| EV6 | 21264 | 1998 | 450-600 | 0,35 | 15.2 | 314 | 389 | 73 | 2.0 | 1600 | 64 | 64 | — | 2-8 MB | R,B,M,F |
| EV67 | 21264A | 1999 | 667-750 | 0,25 | 15.2 | 210 | 389 | 2.0 | 64 | 64 | — | 2-8 MB | R,B,M,F,C | ||
| EV68AL | 21264B | 2001 | 800-833 | 0.18 | 15.2 | 125 | 1.7 | 64 | 64 | — | 2-8 MB | R,B,M,F,C,T | |||
| EV68CB | 21264C | 2001 | 1000-1250 | 0.18 | 15.2 | 125 | 65-75 | 1.65 | 64 | 64 | — | 2-8 MB | R,B,M,F,C,T | ||
| EV68CX | 21264D | 1.65 | 64 | 64 | — | 2-8 MB | R,B,M,F,C,T | ||||||||
| EV7/EV7z | 21364 | 2003 | 800-1300 | 0.18 | 130 | 397 | 125 | 1.5 | 64 | 64 | 1,75 MB | — | R,B,M,F,C,T | ||
| EV79 | 21364A(?) | (összeomlott) | 1700 | 0.13 | 152 | 300 | 120 | 1.2 | 64 | 64 | 1,75 MB? | — | R,B,M,F,C,T |
Parancsrendszer-kiterjesztések:
Az Alpha alapú rendszerek első generációja a DEC 3000 AXP munkaállomások és belépő szintű szerverek sorozatát, a középkategóriás 4000 AXP szerversorozatot, valamint a csúcskategóriás szerversorozatot tartalmazza: DEC 7000 AXP és DEC 10000 AXP.
A 3000 AXP sorozat ugyanazt a TURBOchannel buszt használta , mint az előző generációs DEC munkaállomások, amelyek MIPS architektúrájú mikroprocesszorokat használtak . A 4000 AXP sorozat a FutureBus+ buszt , míg a 7000 AXP és 10000 AXP sorozat a 7000 és 10000 sorozatú VAX számítógépes architektúrát használta.
Ezenkívül a DEC olyan alfa-alapú munkaállomásokat gyártott, amelyek hasonlóak voltak a személyi számítógépekhez , és az EISA buszt használták : a DECpc 150 AXP-t (ez a modell DEC 2000 AXP néven is ismert). Ezek voltak az első olyan alfa-alapú rendszerek, amelyek támogatták a Windows NT -t . A DEC később kiadta Celebris XL és Personal Workstation PC sorozatának Alpha verzióit, 21164 processzorral szerelve fel őket.
A 21066 és 21068 processzorokat a DEC Multia VX40/41/42 kompakt munkaállomásokon használták.
1994-ben a DEC kiadott egy új AlphaStation és AlphaServer rendszert , amely 21064 és 21164 processzorokat, PCI buszt , VGA -kompatibilis framebuffert, valamint PS/2-kompatibilis billentyűzetet és egeret használt . A DEC 7000/10000 AXP-t felváltó AlphaServer 8000 sorozatú szerverek XMI és FutureBus+ buszokat használtak.
Az AlphaStation XP1000 munkaállomások voltak az elsők, amelyek a 21264-es processzort használták, később a 21264-es processzort használó AlphaServer/Station modelleket a következő családokra bontották:
A 21364 processzort az AlphaServer ES47, ES80 és GS1280 modellekben használták.
Számos OEM alaplapot készített az Alpha számára a DEC, a Samsung és az Alpha Processor Inc. , beleértve az EB64+, EB164, API UP1000 és UP2000.
A Cray Research a 21064 és 21164 processzorokat használta a Cray T3D és Cray T3E nagymértékben párhuzamos szuperszámítógépeiben .
A Network Appliance a 21164-es és 21264-es processzorokat használta a Network Attached Storage rendszerekben .
Az Alpha processzor és koncepciói közvetlenül vagy közvetve befolyásolták más processzorok tervezését és az iparág egészének fejlődését.
Az eredeti AMD Athlon processzor egy eredetileg az Alpha számára kifejlesztett buszt használta. Az AMD Opteron processzor a nagy sebességű HyperTransport processzorközi buszt és az integrált memóriavezérlőt használja, amelyek hasonlóak az Alpha úttörőihez. Dirk Meyer, az AMD főprocesszor-mérnöke korábban Alpha-n dolgozott.
A modern Intel szerver- és asztali processzorokban használt HyperThreading technológiát , amellyel a processzor egyszerre több feladatot is megoldhat, a DEC Alpha csapata által a 90-es években végzett többszálú kutatás ihlette. Több mint 300 Alpha mérnök költözött a HP-tól az Intelhez, többségük jelenleg az Itanium 2 processzoron dolgozik .
A processzorban használt memóriamodell volt a legpuhább az összes létező közül: további akadályok nélkül megsértették a parancsok másik szál általi végrehajtásának láthatósági sorrendjét. A gyakorlatban ez nagyon szerencsétlen megoldásnak bizonyult, mivel a műveletek átrendezése és a gyorsítótárazáshoz kapcsolódó hatások intuitív viselkedéshez vezettek a többprocesszoros rendszereken. [6] Bár lehetett helyes programokat írni [7] , jelentős többletmunkát igényelt a fordítók és a többszálú programok írása. Emiatt a későbbiekben egy ilyen építészeti megoldást elhagytak, és sehol máshol nem alkalmazták.
AlphaServer híroldalak
Alapvető műszaki dokumentáció
Sztori
Operációs rendszer BSD portok DEC/Compaq Alpha család processzorokhoz
GNU/Linux disztribúciók
| RISC technológiákon alapuló processzorarchitektúrák | |
|---|---|