UltraSPARC III
Az UltraSPARC III, kódnevén „Cheetah”, egy SPARC V9 utasításkészlet-architektúrát (ISA) implementáló 64 bites mikroprocesszor, egy hagyományos RISC kialakítás, amelyet a Sun Microsystems fejlesztett és a Texas Instruments gyártott. 2001-ben volt bevezetve, 600-tól 900 MHz-ig terjedő órajeleken működött. Utódja a 2004-ben megjelent UltraSPARC IV+ volt. A tervezésnél a vezető konstruktőr Gary Lauterbach volt. Bár a processzor 64 bites, változatlanul képes a 32 bites programok futtatására (binárisan kompatibilis a korábbi modellekkel), mivel a SPARC V9 architektúra visszafelé kompatibilis a 32 bites SPARC V8 architektúrával.

Történet 
Mikor bemutatták az 1997-es Microprocessor Forum rendezvényen, az UltraSPARC III tervezett bevezetési dátuma még 1999 volt, és ez a processzor a Digital Equipment Corporation Alpha 21264 és az Intel Itanium (Merced) processzorával versengett. Megjelenése különböző okok miatt 2001-ig késlekedett, és ekkorra a helyzet megváltozott. A késés ellenére elnyerte a Microprocessor Report 2001-es Analysts Choice Award díját a legjobb szerver/munkaállomásért, multiprocesszálási jellemzői miatt.

Leírás 
Az UltraSPARC III egy sorrendi végrehajtású (in-order) szuperskalár mikroprocesszor. Az UltraSPARC III processzort nagy teljesítményű osztott memóriás multiprocesszálás céljaira tervezték, és ennek a célnak az elérését számos jellemzője segíti: többek között egy integrált memóriavezérlő és a dedikált multiprocesszálási sín.

Az UltraSPARC III abban tér el a SPARC V9 architektúrától, hogy tartalmazza a VIS 2.0 utasításkészlet-bővítményt, amit 3D-s grafikus alkalmazások, valós idejű MPEG dekódolás, adattömörítés, jelfeldolgozás, Java-kód futatása és hálózatkezelés céljaira fejlesztett ki a Sun.

A processzor legfeljebb négy utasítást hív le ciklusonként az utasítás-gyorsítótárból. A dekódolt utasítások a kiküldő egységbe kerülnek, egyszerre legfeljebb hat. A kiküldő egység kibocsátja az utasításokat a megfelelő végrehajtóegységekhez, az operandusok és az erőforrások rendelkezésre állása / elérhetősége függvényében. A végrehajtási erőforrások a következők: két aritmetikai-logikai egység (ALU), a betöltő és tároló egység, és két lebegőpontos egység. Az egyik ALU csak egyszerű fixpontos utasításokat és betöltéseket képes végrehajtani. A két lebegőpontos egység szintén nem egyenlő. Az egyik szintén csak egyszerűbb utasításokat képes végrehajtani, mint például összeadások, míg a másik a szorzás, osztás és gyökvonás műveleteket hajtja végre.

Gyorsítótár 
Az UltraSPARC III kettéosztott elsődleges utasítás- és adat-gyorsítótárral rendelkezik. Az utasítás-gyorsítótár kapacitása 32 KiB. Az adat-gyorsítótár kapacitása 64 KiB és ez egy négyutas csoport-asszociatív gyorsítótár, 32 bájtos gyorsítótár-vonalakkal.

A külső második szintű gyorsítótár mérete 1-től 8 MiB-ig terjedhet. Ez egy dedikált 256 bites sínen érhető el, amely max. 200 MHz-es sebességen működhet a 6,4 GiB/s csúcs sávszélesség elérése mellett. A széles sín miatt a 32 bájtos adatcsomag egyetlen órajelciklus alatt átvihető. A gyorsítótár szinkron statikus RAM-okkal épül fel, melyek legfeljebb 200 MHz-es frekvenciával működnek. A második szintű gyorsítótár címkéi a lapkán találhatók, hogy a gyorsítótár a mikroprocesszor órajelfrekvenciájával működhessen. Ez növeli a gyorsítótár címke-elérés sávszélességét, ezáltal az UltraSPARC könnyedén skálázható magasabb órajelfrekvenciákra is. A címke-elérés megnövekedett sávszélességének egy részét a gyorsítótár-koherencia fenntartását szolgáló adatforgalom teszi ki, ami szükséges követelmény azokban a multiprocesszoros rendszerekben, amelyekhez az UltraSPARC III processzort tervezték. A második szintű gyorsítótár maximális kapacitása 8 MiB, az L2 gyorsítótár címkéi 90 KiB méretűek.

Külső interfész 
A külső interfészt a 128 bites adatsín és a 150 MHz-en működő 43 bites címsín alkotja. A 43 bites címsínnel legfeljebb 8 TiB memória címezhető.
Az adatsín egyszerre 16 bájt átvitelét biztosítja; sebessége 150 MHz, így 2,4 GB/s sávszélesség érhető el.
Az adatsínt a rendszer nem a memóriához való hozzáférésre használja, hanem a többi processzor és a megosztott bemeneti/kimeneti eszközök memóriáját éri el ezen keresztül. A Sun ebből a célból fejlesztette ki az Ultra Port Architecture (UPA) interfészt, amely sínként vagy hálózati switch-ként is megvalósítható. A processzor közvetlenül az UPA interfészhez csatlakozik. A főmemória elérése az UPA interfészen keresztül történik.

A memóriavezérlő 
Az UltraSPARC egy integrált memóriavezérlővel rendelkezik és egy dedikált, 150 MHz-en működő 128 bites sínnel, amelyekkel legfeljebb 4 GiB „helyi” (lokális) memóriát érhet el. Az integrált memóriavezérlő a késleltetés csökkentésére használatos, más UltraSPARC processzorokkal ellentétben, amelyek ezt a vonást a költségek csökkentésére használják.

Fizikai felépítés 
Az UltraSPARC III 16 millió (más forrás szerint 29 millió) tranzisztorból áll, aminek 75%-a a gyorsítótárakat és ezek címkéit alkotja. Kezdetben (2000-ben) a Texas Instruments gyártotta C07a jelű eljárásával, ami egy -es csíkszélességű CMOS folyamat, hatrétegű alumínium fémezéssel. Ennek megfelelően az első UltraSPARC III processzorok 600 MHz-es órajelen működtek. A Texas Instruments technológiai fejlesztéseket hajtott végre, ennek következtében rövidesen bevezette a -os rézvezetékes technológiát, amellyel 750 és 900 MHz közötti órajelű lapkákat állított elő. 2002-re a csíkszélességet -ra csökkentette, amellyel az órajel 1,2 GHz-re növekedett. Az ilyen lapkák teljesítménye elérte az 50 W-ot, ezáltal hővezetési problémák jelentkeztek.

A lapkák a Controlled Collapse Chip Connection (kb. ellenőrzötten zsugorított csip-összekapcsolás) módszerrel voltak tokozva, elsőként a Sun mikroprocesszorok között. Az ezzel a módszerrel készülő más processzorokkal ellentétben a forrasztási dudorok nagyobb része a periférián helyezkedik el, nem pedig szétosztva a lapka felületén. A csip  csatlakozós land grid array (LGA) tokozásban jelent meg.

UltraSPARC III Cu 
Az UltraSPARC III Cu, kódnevén „Cheetah+”, az eredeti UltraSPARC III egy továbbfejlesztése, amely 1002-től 1200 MHz-ig terjedő órajelfrekvenciákon működhet. Lapkamérete , -es csíkszélességű 7 rétegű réz fémezéssel, a Texas Instruments CMOS folyamatával.  csatlakozós keramikus LGA tokozásban jelent meg.

UltraSPARC IIIi 
Az UltraSPARC IIIi, kódnevén „Jalapeno”, az UltraSPARC III egy munkaállomások és alsó kategóriás/belépő szintű (egytől négy processzort tartalmazó) szerverek számára készült változat, 2003-ban mutatták be. 1064-től 1593 MHz-ig terjedő órajelfrekvenciákon működik, egy lapkára épített/integrált második szintű gyorsítótárat tartalmaz, egy integrált memóriavezérlőt, és képes a négyutas multiprocesszálásra közvetítő logika nélküli, erre a funkcióra optimalizált rendszersínnel. 87,5 millió tranzisztort tartalmaz, lapkamérete . A Texas Instruments gyártotta, -es, hétrétegű fémezésű (réz) CMOS folyamattal, alacsony-k együtthatójú dielektrikummal.

Az UltraSPARC IIIi egy egyesített 1 MiB méretű második szintű gyorsítótárral rendelkezik, amely mikroprocesszor órajelfrekvenciájának felén működik; késleltetése (latenciája) hat ciklus, átfutási ideje két ciklus. A latencia eléréséhez 15 ciklusnyi terhelésre van szükség. A címketár paritásvédett, az adatok ECC-vel védettek. Minden 64 bájtos gyorsítótár vonalhoz 36 ECC bit tartozik, ami lehetővé teszi az egybites hibák javítását és bármely hiba detektálását négybites egységeken belül. A gyorsítótár négyutas csoportasszociatív, 64 bájtos vonalakkal rendelkezik és fizikailag indexelt és címkézett. Felépítésében -es SRAM cellákat alkalmaztak és 63 millió tranzisztorból áll.

A lapkára integrált memóriavezérlő támogatja a 256 MiB-től 16 GiB-ig terjedő méretű, 133 MHz-es DDR-I SDRAM memóriákat. A memóriát egy 137 bites memóriasínen keresztül éri el, amelyből 128 bit az adat, 9 bit pedig az ECC továbbítására szolgál. A memóriasín csúcs sávszélessége 4,2 GiB/s. A mikroprocesszort négyutas multiprocesszálásra tervezték. A Jbus max. négy mikroprocesszort képes összekapcsolni. Ez egy 128 bites multiplexelt cím- és adatsín, ami a mikroprocesszor órajelfrekvenciájának harmadán vagy felén működhet.

UltraSPARC IIIi+ 
Az UltraSPARC IIIi+, kódnevén „Serrano”, az UltraSPARC IIIi továbbfejlesztése. Eredetileg 2005 második felében tervezték bemutatni, de még ebben az évben törölték az UltraSPARC IV+, UltraSPARC T1 és UltraSPARC T2 processzorok megjelenése miatt. A leállítást azonban egészen 2006. augusztus 31-ig nem tették közzé. A javítások lehetővé tették a magasabb órajelek elérését a 2 GHz-es tartományban, egy újabb folyamatra történt portolás eredményeképpen.

A rákövetkező modellek 
Az UltraSPARC III processzorcsaládot az UltraSPARC IV+ sorozat követte.

Az UltraSPARC IV két UltraSPARC III magot egyesít egyetlen szilíciumlapkán és nagyobb órajelfrekvenciát kínál. A CPU tokozása közel azonos, a különbség mindössze egyetlen csatlakozó, ami egyszerűsíti az alaplapgyártást és a rendszerek kialakítását. Néhány UltraSPARC III processzorokat használó rendszer képes fogadni az UltraSPARC IV CPU kártya frissítéseket.

Jegyzetek

Fordítás

Források

További információk 
 Konstadinidis, Georgios K. et al. (2002). "Implementation of a Third-Generation 1.1-GHz 64-bit Microprocessor". IEEE Journal of Solid-State Circuits, Volume 37, Number 11.
 Song, Peter (27 October 1997). "UltraSparc-3 Aims at MP Servers". Microprocessor Report.
 Vance, Ashlee (31 August 2006). "Sun kills off much delayed UltraSPARC IIIi+ chip". The Register.
 "UltraSPARC III Cu Processor"

Kapcsolódó szócikkek 
 Fireplane

Sun mikroprocesszorok
SPARC mikroprocesszorok
64 bites mikroprocesszorok
Az UltraSPARC III , kódnevén „ Cheetah” , egy SPARC V9 utasításkészlet-architektúrát ( ISA ) implementálóbites mikroprocesszor , egy hagyományos RISC kialakítás , amelyet a Sun Microsystems fejlesztett és a Texas Instruments gyártott.ben volt bevezetve,tólMHz-ig terjedő órajeleken működött . Utódja aben megjelent UltraSPARC IV+ volt . A tervezésnél a vezető konstruktőr Gary Lauterbach volt . Bár a processzorbites , változatlanul képes abites programok futtatására ( binárisan kompatibilis a korábbi modellekkel ) , mivel a SPARC V9 architektúra visszafelé kompatibilis abites SPARC V8 architektúrával . Történet Mikor bemutatták azes Microprocessor Forum rendezvényen , az UltraSPARC III tervezett bevezetési dátuma mégvolt , és ez a processzor a Digital Equipment Corporation Alphaés az Intel Itanium ( Merced ) processzorával versengett . Megjelenése különböző okok miattig késlekedett , és ekkorra a helyzet megváltozott . A késés ellenére elnyerte a Microprocessor Reportes Analysts Choice Award díját a legjobb szerver/ munkaállomásért , multiprocesszálási jellemzői miatt . Leírás Az UltraSPARC III egy sorrendi végrehajtású ( in-order ) szuperskalár mikroprocesszor . Az UltraSPARC III processzort nagy teljesítményű osztott memóriás multiprocesszálás céljaira tervezték , és ennek a célnak az elérését számos jellemzője segíti : többek között egy integrált memóriavezérlő és a dedikált multiprocesszálási sín . Az UltraSPARC III abban tér el a SPARC V9 architektúrától , hogy tartalmazza a VIS0 utasításkészlet-bővítményt , amit-s grafikus alkalmazások , valós idejű MPEG dekódolás , adattömörítés , jelfeldolgozás , Java-kód futatása és hálózatkezelés céljaira fejlesztett ki a Sun . A processzor legfeljebb négy utasítást hív le ciklusonként az utasítás-gyorsítótárból . A dekódolt utasítások a kiküldő egységbe kerülnek , egyszerre legfeljebb hat . A kiküldő egység kibocsátja az utasításokat a megfelelő végrehajtóegységekhez , az operandusok és az erőforrások rendelkezésre állása / elérhetősége függvényében . A végrehajtási erőforrások a következők : két aritmetikai-logikai egység ( ALU ) , a betöltő és tároló egység , és két lebegőpontos egység . Az egyik ALU csak egyszerű fixpontos utasításokat és betöltéseket képes végrehajtani . A két lebegőpontos egység szintén nem egyenlő . Az egyik szintén csak egyszerűbb utasításokat képes végrehajtani , mint például összeadások , míg a másik a szorzás , osztás és gyökvonás műveleteket hajtja végre . Gyorsítótár Az UltraSPARC III kettéosztott elsődleges utasítás- és adat-gyorsítótárral rendelkezik . Az utasítás-gyorsítótár kapacitásaKiB . Az adat-gyorsítótár kapacitásaKiB és ez egy négyutas csoport-asszociatív gyorsítótár, bájtos gyorsítótár-vonalakkal . A külső második szintű gyorsítótár méretetőlMiB-ig terjedhet . Ez egy dedikáltbites sínen érhető el , amely max.MHz -es sebességen működhet a4 GiB/s csúcs sávszélesség elérése mellett . A széles sín miatt abájtos adatcsomag egyetlen órajelciklus alatt átvihető . A gyorsítótár szinkron statikus RAM-okkal épül fel , melyek legfeljebbMHz-es frekvenciával működnek . A második szintű gyorsítótár címkéi a lapkán találhatók , hogy a gyorsítótár a mikroprocesszor órajelfrekvenciájával működhessen . Ez növeli a gyorsítótár címke-elérés sávszélességét , ezáltal az UltraSPARC könnyedén skálázható magasabb órajelfrekvenciákra is . A címke-elérés megnövekedett sávszélességének egy részét a gyorsítótár-koherencia fenntartását szolgáló adatforgalom teszi ki , ami szükséges követelmény azokban a multiprocesszoros rendszerekben , amelyekhez az UltraSPARC III processzort tervezték . A második szintű gyorsítótár maximális kapacitásaMiB , az L2 gyorsítótár címkéiKiB méretűek . Külső interfész A külső interfészt abites adatsín és aMHz-en működőbites címsín alkotja . Abites címsínnel legfeljebbTiB memória címezhető . Az adatsín egyszerrebájt átvitelét biztosítja ; sebességeMHz , így4 GB/s sávszélesség érhető el . Az adatsínt a rendszer nem a memóriához való hozzáférésre használja , hanem a többi processzor és a megosztott bemeneti/ kimeneti eszközök memóriáját éri el ezen keresztül . A Sun ebből a célból fejlesztette ki az Ultra Port Architecture ( UPA ) interfészt , amely sínként vagy hálózati switch-ként is megvalósítható . A processzor közvetlenül az UPA interfészhez csatlakozik . A főmemória elérése az UPA interfészen keresztül történik . A memóriavezérlő Az UltraSPARC egy integrált memóriavezérlővel rendelkezik és egy dedikált , MHz-en működőbites sínnel , amelyekkel legfeljebbGiB „ helyi” ( lokális ) memóriát érhet el . Az integrált memóriavezérlő a késleltetés csökkentésére használatos , más UltraSPARC processzorokkal ellentétben , amelyek ezt a vonást a költségek csökkentésére használják . Fizikai felépítés Az UltraSPARC IIImillió ( más forrás szerintmillió ) tranzisztorból áll , aminek-a a gyorsítótárakat és ezek címkéit alkotja . Kezdetbenben ) a Texas Instruments gyártotta C07a jelű eljárásával , ami egy -es csíkszélességű CMOS folyamat , hatrétegű alumínium fémezéssel . Ennek megfelelően az első UltraSPARC III processzorokMHz-es órajelen működtek . A Texas Instruments technológiai fejlesztéseket hajtott végre , ennek következtében rövidesen bevezette a -os rézvezetékes technológiát , amellyelésMHz közötti órajelű lapkákat állított elő. re a csíkszélességet -ra csökkentette , amellyel az órajel2 GHz-re növekedett . Az ilyen lapkák teljesítménye elérte azW-ot , ezáltal hővezetési problémák jelentkeztek . A lapkák a Controlled Collapse Chip Connection ( kb. ellenőrzötten zsugorított csip-összekapcsolás ) módszerrel voltak tokozva , elsőként a Sun mikroprocesszorok között . Az ezzel a módszerrel készülő más processzorokkal ellentétben a forrasztási dudorok nagyobb része a periférián helyezkedik el , nem pedig szétosztva a lapka felületén . A csip csatlakozós land grid array ( LGA ) tokozásban jelent meg . UltraSPARC III Cu Az UltraSPARC III Cu , kódnevén „ Cheetah+” , az eredeti UltraSPARC III egy továbbfejlesztése , amelytőlMHz-ig terjedő órajelfrekvenciákon működhet . Lapkamérete , -es csíkszélességűrétegű réz fémezéssel , a Texas Instruments CMOS folyamatával. csatlakozós keramikus LGA tokozásban jelent meg . UltraSPARC IIIi Az UltraSPARC IIIi , kódnevén „ Jalapeno” , az UltraSPARC III egy munkaállomások és alsó kategóriás/ belépő szintű ( egytől négy processzort tartalmazó ) szerverek számára készült változat, ban mutatták be.tőlMHz-ig terjedő órajelfrekvenciákon működik , egy lapkára épített/ integrált második szintű gyorsítótárat tartalmaz , egy integrált memóriavezérlőt , és képes a négyutas multiprocesszálásra közvetítő logika nélküli , erre a funkcióra optimalizált rendszersínnel.5 millió tranzisztort tartalmaz , lapkamérete \ . A Texas Instruments gyártotta , -es , hétrétegű fémezésű ( réz ) CMOS folyamattal , alacsony-k együtthatójú dielektrikummal . Az UltraSPARC IIIi egy egyesítettMiB méretű második szintű gyorsítótárral rendelkezik , amely mikroprocesszor órajelfrekvenciájának felén működik ; késleltetése ( latenciája ) hat ciklus , átfutási ideje két ciklus . A latencia eléréséhezciklusnyi terhelésre van szükség . A címketár paritásvédett , az adatok ECC-vel védettek . Mindenbájtos gyorsítótár vonalhozECC bit tartozik , ami lehetővé teszi az egybites hibák javítását és bármely hiba detektálását négybites egységeken belül . A gyorsítótár négyutas csoportasszociatív, bájtos vonalakkal rendelkezik és fizikailag indexelt és címkézett . Felépítésében -es SRAM cellákat alkalmaztak ésmillió tranzisztorból áll . A lapkára integrált memóriavezérlő támogatja aMiB-tőlGiB-ig terjedő méretű , MHz-es DDR-I SDRAM memóriákat . A memóriát egybites memóriasínen keresztül éri el , amelybőlbit az adat, bit pedig az ECC továbbítására szolgál . A memóriasín csúcs sávszélessége2 GiB/s . A mikroprocesszort négyutas multiprocesszálásra tervezték . A Jbus max. négy mikroprocesszort képes összekapcsolni . Ez egybites multiplexelt cím- és adatsín , ami a mikroprocesszor órajelfrekvenciájának harmadán vagy felén működhet . UltraSPARC IIIi+ Az UltraSPARC IIIi+ , kódnevén „ Serrano” , az UltraSPARC IIIi továbbfejlesztése . Eredetilegmásodik felében tervezték bemutatni , de még ebben az évben törölték az UltraSPARC IV+ , UltraSPARC T1 és UltraSPARC T2 processzorok megjelenése miatt . A leállítást azonban egészen augusztusig nem tették közzé . A javítások lehetővé tették a magasabb órajelek elérését aGHz-es tartományban , egy újabb folyamatra történt portolás eredményeképpen . A rákövetkező modellek Az UltraSPARC III processzorcsaládot az UltraSPARC IV+ sorozat követte . Az UltraSPARC IV két UltraSPARC III magot egyesít egyetlen szilíciumlapkán és nagyobb órajelfrekvenciát kínál . A CPU tokozása közel azonos , a különbség mindössze egyetlen csatlakozó , ami egyszerűsíti az alaplapgyártást és a rendszerek kialakítását . Néhány UltraSPARC III processzorokat használó rendszer képes fogadni az UltraSPARC IV CPU kártya frissítéseket . Jegyzetek Fordítás Források További információk Konstadinidis , Georgios K. et al . " Implementation of a Third-Generation1-GHzbit Microprocessor " . IEEE Journal of Solid-State Circuits , Volume Number Song , PeterOctober " UltraSparc-3 Aims at MP Servers " . Microprocessor Report . Vance , AshleeAugust " Sun kills off much delayed UltraSPARC IIIi+ chip " . The Register . " UltraSPARC III Cu Processor " Kapcsolódó szócikkek Fireplane Sun mikroprocesszorok SPARC mikroprocesszorok 64 bites mikroprocesszorok