Основные платформы ЭВМ и области их использования
, за исключением систем для крупных предприятий, где Apple в
конечном итоге потребуется помощь, - сказал Вилл Захманн (Will Zachmann),
президент компании Canopus Research (Дуксбери, шт. Массачусетс). - Но
настольные системы Apple сможет продавать в больших количествах без
особых хлопот".
Кроме того, разрабатывается мостовое устройство, которое позволит
использовать настольные PowerPC-системы обеих компаний. Хатсук заметил,
что необходимость быстрого выхода на рынок может подтолкнуть Apple в
качестве кратковременного решения перенести ОС System 7 на первые PowerPC-
системы IBM.
|Платформа Hewlett-Packard |
Архитектура Hewlett-Packard PA-RISC не случайно пользуется славой
одной из самых совершенных вычислительных платформ - многие идеи, которые
сегодня воспринимаются как нечто само собой разумеющееся, впервые были
реализованы именно в процессрах HP.
Первоначально перед проектировщиками PA-RISC стояла задача разработать
универсальную архитектуру, которая будет охватывать три основных семейства
изделий HP: бизнес-компьютеры HP3000, высокопроизводительные серверы и
рабочие станции серии HP9000, а также контроллеры HP1000. Эффективность
выполнения операций с плавающей точкой поначалу не слишком беспокоила
создателей PA-RISC (тогда этот проект носил кодовое название Spectrum;
наименование Precision Architecture, HP-PA, или просто PA, он получил
несколько позже). Однако впоследствии эволюция этой архитектуры пошла по
иному пути, и сегодня PA-RISC пользуется репутацией одной из самых
совершенных вычислительных платформ.
Очевидно, что разработать систему, которая будет обладать высоким
быстродействием при выполнении вычислений с плавающей точкой, - задача
далеко не тривиальная. На ее решение пока не замахивалась даже Intel,
предпочитая совершенствовать функциональные модули выполнения целочисленных
операций (один из самых наглядных тому примеров - технология MMX). Кстати,
даже при беглом знакомстве с PA-RISC становится очевидно, как много ее
особенностей переняли разработчики Intel, создававшие Pentium Pro и Pentium
II, - это и большой (до 1 Мбайт) кэш первого уровня, и многокристальная
конструкция, при которой кэш функционирует на тактовой частоте процессора,
и предиктивное исполнение команд программы (с изменением порядка их
следования).
Первым процессором с архитектурой PA-RISC считается PA-7100. Этот ЦП
был выполнен по многокристальной технологии, где кэш-память была вынесена
за пределы основного кристалла. Такое решение позволило значительно
увеличить ее емкость, однако усложнило технологию производства ЦП. Тактовая
частота PA-7100, который изготавливался по 0,8-мкм технологии, составляла
125 МГц, на кристалле размером 14x14 мм было размещено 850 тыс.
транзисторов. Производительность PA-7150 достигала 136 SPECint92 и 201
SPECfp92.
Несколько позже был выпущен процессор PA-7100LC в нескольких
вариантах, рассчитанных на тактовые частоты 60, 80 и 100 МГц, а затем - PA-
7200, который изготавливался по 0,5-технологии мкм и содержал уже 1,3 млн.
транзисторов при практически неизменной площади кристалла (14x15 мм).
Первым процессором PA-RISC, в котором все компоненты процессора были
расположены на одном кристалле, стал ЦП PA-7300LC.
В марте 1995 г. был анонсирован процессор PA-8000/. Это последний
процессор, в котором "глобально" была изменена архитектура PA-RISC.
Несмотря на то что совсем недавно появились процессоры PA-8200 и PA 8500,
ЦП PA-9000 мы уже не увидим - в планах HP после PA-8500 следует Merced - 64-
разрядный процессор, проектируемый фирмой HP совместно с Intel.
В то же время, PA-8000 - это первый полностью 64-разрядный процессор
семейства PA-RISC. Последующие модели - PA-8200 и PA-8500 - в основном
развивают его функциональную схему. Значительная производительность
процессоров семейства PA-8x00 объясняется прежде всего высокой степенью
параллелизма, изначально заложенного в их конструкцию.
Их архитектура предусматривает наличие большого числа исполнительных
устройств: два АЛУ, выполняющих целочисленные операции, два устройства для
сдвига и слияния данных, два для умножения и сложения чисел с плавающей
точкой, два для деления и вычисления квадратного корня и два для загрузки и
записи.
Как уже говорилось, в известных пределах ЦП PA-8000 способны выполнять
команды не в их "естественном" порядке, а так, как их сгруппировали блоки
управления загрузкой отдельных устройств. В каждом такте процессора могут
выполняться до четырех команд, которые затем поступают в 56-строчный буфер
переупорядочивания, IRB. Он позволяет избежать ситуации, когда основные
функциональные устройства процессора оказываются незагруженными. IRB
состоит из двух блоков по 28 строк каждый; в одном буферизуются команды,
предназначенные для целочисленных блоков или устройств вычислений с
плавающей точкой, а в другом - команды загрузки регистров/записи в память.
ЦП способен одновременно анализировать все команды, содержащиеся в буфере
переупорядочивания, и в каждом такте подавать до четырех готовых для
выполнения команд на входы соответствующих АЛУ. Процессоры PA-8000 содержат
полный набор средств выполнения 64-разрядных операций, включая адресную
арифметику, а также арифметику с фиксированной и плавающей точкой.
В РА-8000 используются сразу два метода предсказания условных
переходов: статический, основанный на неких "известных" процессору
правилах, и динамический, основанный на анализе таблицы истории переходов
BHT (Branch History Table).
Отличительной особенностью PA-RISC всегда считался большой кэш, в PA-
8000 его емкость составляет 0,5 Мбайт для команд и 1 Мбайт для данных.
Доступ к двум банкам кэша производится через буфер переупорядочивания
адресов (ARB). Поступающие в него адреса, которые были вычислены модулями
сумматора адресов, располагаются в соответствии с заранее известными
приоритетами, а затем передаются в заданное АЛУ.
Еще одна интересная особенность процессоров PA-8x00 - наличие
Multimedia Acceleration Extension (MAX), специального подмножества команд,
предназначенного для повышения производительности при выполнении
мультимедиа-программ (нужно оговориться, что HP вкладывает в этот термин
несколько иной смысл - это не столько аудио- или видеоклипы, а любая
информация, которой присущ некий внутренний порядок, позволяющий упростить
ее обработку, например, матрицы).
Кристалл PA-8000 изготовлен по 0,5-мкм CMOS-технологии, напряжение
питания составляет 3,3 В, а тактовая частота - 180 МГц.
Процессор PA-8200, анонсированный в конце 1996 г., отличается прежде
всего более высокой тактовой частотой (от 200 МГц). Кроме того, в два раза
увеличилась емкость кэш-памяти команд и данных (до 2 Мбайт), емкости
буферов TLB (с 96 до 120 строк) и BHT (c 256 до 1024). В результате
внесенных в PA-8200 изменений удастся повысить производительность
приложений на 35-75% (эти и нижеследующие оценки производительности
относятся к тактовой частоте 220 МГц).
ЦП PA-8500 - самый новый в семействе PA-RISC. Этот ЦП изготавливается
по 0,25-мкм, технологии что позволило увеличить тактовую частоту и емкость
кэш-ОЗУ первого уровня.
Все компьютеры HP делятся на "классы", которые могут содержать
несколько моделей. Четкую грань между разными семействами провести
достаточно трудно, поскольку почти всегда "маломощную" модель можно
"нарастить" до самой производительной и обратно. Поэтому в дальнейшем мы
(как и HP) будем использовать только понятие "класса", подразумевая
определенное постоянство комплектности системы, в пределах которой могут
варьироваться лишь тип или быстродействие ЦП, некоторые компоненты
графической подсистемы, объем ОЗУ и накопителей.
Рабочие станции
Класс B
Рабочие станции серии HP VISUALIZE B - это системы начального уровня,
в значительной мере "урезанные" по сравнению с другими моделями с точки
зрения быстродействия и возможностей расширения. Зато их цена заметно ниже,
чем у их более мощных собратьев. Недавно в этой серии появились две новые
модели - B132L+ и B180L, основанные на недорогом (для RISC-системы)
процессоре PA-7300LC. Все компьютеры имеют сетевые платы 100BaseT и
интегрированные SCSI. В комплект обычно входит видеоплата HP VISUALIZE-EG,
VISUALIZE-fx2.
Эти машины призваны выполнять функции рабочих станций для решения
таких задач, как САПР, двух- и трехмерное моделирование, решение разного
рода вычислительных задач.
Класс C
Это компьютеры среднего уровня производительности и цены. В них
используются процессоры PA-8200 с тактовой частотой до 236 МГц; модель C200
имеет интегрированный кэш емкостью 1,5 Мбайт (0,5 Мбайт - кэш команд и 1
Мбайт - кэш данных), в модели C240 его емкость составляет 3 Мбайт (1 и 2
Мбайт соответственно).
Компьютеры класса C разрабатывались для решения одной из традиционных
задач автоматизированного проектирования - создания математической модели и
расчета ее параметров в зависимости от различных воздействий. Все станции
этого серии оснащены графическими платами HP VISUALIZE-EG. Для увеличения
скорости обработки графических данных, что, очевидно, необходимо при
обработке трехмерных моделей, имеется возможность модернизации графической
подсистемы с помощью плат VISUALIZE-fx2, VISUALIZE-fx4 или VISUALIZE-fx6
(более подробно см. врезку).
Класс J
Это самая быстродействующая серия рабочих станций на базе PA-RISC. По
сути, данная модель ближе к серверу начального уровня, чем к традиционной
рабочей станции. Основные ее отличия - возможность работы в
многопроцессорной конфигурации (с ЦП PA-RISC 8000/8200), большая емкость
ОЗУ (до 2 Гбайт) и мощная графическая подсистема. Эта машина ориентирована
на решение самых разнообразных задач, от задач САПР до проектирования
микросхем.
Серверы
Кла
| |  скачать работу |
Основные платформы ЭВМ и области их использования |
