УльтраСПАРК Т1
Эту статью необходимо обновить . ( май 2014 г. ) |
Общая информация | |
---|---|
Запущен | 2005 |
Разработано | Сан Микросистемс |
Общий производитель | |
Производительность | |
Макс. процессора Тактовая частота | от 1,0 ГГц до 1,4 ГГц |
Архитектура и классификация | |
Набор инструкций | СПАРК V9 |
Физические характеристики | |
Ядра |
|
Продукты, модели, варианты | |
Основное имя |
|
История | |
Преемник | УльтраСПАРК Т2 |
Sun Microsystems компании UltraSPARC T1 Микропроцессор 2005 года под кодовым названием разработки « Niagara », представляет собой многопоточный многоядерный , известный до своего анонса 14 ноября процессор . Разработанный для снижения энергопотребления серверных компьютеров , процессор обычно потребляет 72 Вт мощность при частоте 1,4 ГГц.
Компания Afara Websystems стала пионером радикального многопоточного дизайна SPARC. Компанию купила Sun, а интеллектуальная собственность легла в основу линейки процессоров CoolThreads, начиная с T1. T1 — это новая реализация микропроцессора SPARC , соответствующая спецификации UltraSPARC Architecture 2005 и выполняющая полный набор команд SPARC V9 . Ранее Sun выпускала два многоядерных процессора ( UltraSPARC IV и IV+), но UltraSPARC T1 был ее первым микропроцессором, одновременно многоядерным и многопоточным. Безопасность была встроена с самой первой версии кремния с аппаратными криптографическими блоками в T1, в отличие от процессоров общего назначения от конкурирующих производителей того времени. Процессор доступен с четырьмя, шестью или восемью ядрами ЦП, каждое из которых способно обрабатывать четыре потока одновременно. Таким образом, процессор способен обрабатывать до 32 потоков одновременно.
UltraSPARC T1 можно разделить на разделы аналогично высокопроизводительным системам Sun SMP . Таким образом, несколько ядер могут быть разделены для выполнения одного или группы процессов и/или потоков, в то время как другие ядра занимаются остальными процессами в системе.
Ядра
[ редактировать ]UltraSPARC T1 был разработан с нуля как многопоточный процессор специального назначения и, таким образом, представил совершенно новую архитектуру для повышения производительности. Вместо того, чтобы пытаться сделать каждое ядро максимально интеллектуальным и оптимизированным, цель Sun заключалась в том, чтобы запускать как можно больше параллельных потоков и максимально эффективно использовать конвейер каждого ядра. Ядра T1 менее сложны, чем у конкурирующих процессоров, поэтому на одном кристалле можно разместить 8 ядер. Ядра не имеют внеочередного выполнения и не имеют значительного объема кэша .
Производительность однопоточных процессоров сильно зависит от больших кэшей, поскольку промахи в кэше приводят к ожиданию, пока данные извлекаются из основной памяти. Увеличение размера кэша снижает вероятность промаха кэша, но влияние промаха остается тем же.
Ядра T1 в значительной степени обходят проблему промахов в кэше за счет многопоточности. Каждое ядро представляет собой бочкообразный процессор , то есть оно переключается между доступными потоками в каждом цикле. Когда происходит событие с большой задержкой, например промах кэша, поток выводится из ротации, а данные извлекаются в кэш в фоновом режиме. После завершения события с большой задержкой поток снова становится доступным для выполнения. Совместное использование конвейера несколькими потоками может замедлить работу каждого потока, но общая пропускная способность (и загрузка) каждого ядра намного выше. Это также означает, что влияние промахов в кэше значительно снижается, и T1 может поддерживать высокую пропускную способность при меньшем объеме кэша. Кэш больше не должен быть достаточно большим, чтобы вместить весь или большую часть «рабочего набора», а только недавние промахи в кеше каждого потока.
Тесты показывают, что этот подход очень хорошо работает на коммерческих (целочисленных) многопоточных рабочих нагрузках, таких как Java серверы приложений , серверы приложений планирования ресурсов предприятия (ERP), серверы электронной почты (например, Lotus Domino ) и веб-серверы. Эти тесты показывают, что каждое ядро UltraSPARC T1 мощнее, чем одноядерный однопоточный UltraSPARC III примерно 2001 года, и при сравнении чипов значительно превосходит другие процессоры при многопоточных целочисленных рабочих нагрузках. [ нужна ссылка ]
Физические характеристики
[ редактировать ]UltraSPARC T1 содержит 279 миллионов транзисторов и имеет площадь 378 мм. 2 . Он был изготовлен компанией Texas Instruments (TI) по 90-нм комплементарному процессу металл-оксид-полупроводник (КМОП) с девятью уровнями медных межсоединений . [1] Каждое ядро имеет кэш инструкций L1 объемом 16 КБ и кэш данных 8 КБ. Кэш L2 составляет 3 МБ, кэш L3 отсутствует.
Системы
[ редактировать ]Процессор T1 можно найти в следующих продуктах Sun и Fujitsu Computer Systems :
- Sun/Fujitsu/ Fujitsu Siemens SPARC Enterprise T1000 и T2000 Серверы
- Sun Fire T1000 и T2000 Серверы
- Сервер Sun Netra T2000
- Лезвие Sun Netra CP3060
- Серверный модуль Sun Blade T6300
Целевой рынок
[ редактировать ]Микропроцессор UltraSPARC T1 уникален по своим сильным и слабым сторонам и поэтому ориентирован на конкретные рынки. Вместо того, чтобы использоваться для высокопроизводительных приложений для обработки чисел и сверхвысокой производительности, чип предназначен для сетевых серверов с высоким спросом, таких как веб-серверы с высоким трафиком , а также приложения Java, ERP и CRM среднего уровня. серверы, которые часто используют большое количество отдельных потоков. Одним из ограничений конструкции T1 является то, что один модуль с плавающей запятой (FPU) используется всеми 8 ядрами, что делает T1 непригодным для приложений, выполняющих большое количество математических вычислений с плавающей запятой. Однако, поскольку на целевых рынках процессоров операции с плавающей запятой обычно не используются, Sun не ожидала, что это станет проблемой. приложения Sun предоставляет инструмент для анализа уровня параллелизма и использования инструкций с плавающей запятой, чтобы определить, подходит ли он для использования на платформе T1 или T2. [2]
Помимо обработки на уровне веб-сайтов и приложений, UltraSPARC T1 может хорошо подойти для небольших приложений баз данных с большим количеством пользователей. Один клиент опубликовал результаты, показывающие, что приложение MySQL, работающее на сервере UltraSPARC T1, работало в 13,5 раз быстрее, чем на сервере AMD Opteron. [3]
Виртуализация
[ редактировать ]T1 — первый процессор SPARC, поддерживающий режим выполнения с гиперпривилегиями. Гипервизор SPARC работает в этом режиме и может разделить систему T1 на 32 логических домена , каждый из которых может запускать экземпляр операционной системы.
В настоящее время [ когда? ] , Solaris , Linux . NetBSD и OpenBSD Поддерживаются
Проблемы с лицензированием программного обеспечения
[ редактировать ]Традиционно коммерческие пакеты программного обеспечения, такие как Oracle Database, взимают плату со своих клиентов в зависимости от количества процессоров, на которых работает программное обеспечение. В начале 2006 года Oracle изменила модель лицензирования, введя фактор процессора . При коэффициенте процессора 0,25 для T1 8-ядерный T2000 требует только лицензии на 2 процессора. [4]
«Таблица коэффициентов ядра процессора Oracle» [5] с тех пор регулярно обновляется по мере выхода на рынок новых процессоров.
В третьем квартале 2006 года IBM представила концепцию ценообразования за единицу стоимости (VU). Каждое ядро T1 составляет 30 PVU (каждое ядро T2 — 50 PVU, а T3 — 70 PVU) вместо значения по умолчанию — 100 PVU на ядро. [6]
Слабые стороны
[ редактировать ]T1 предлагал только один блок операций с плавающей запятой, который использовался всеми 8 ядрами, что ограничивало использование в средах HPC. Этот недостаток был устранен с появлением последующего процессора UltraSPARC T2 , который включал 8 блоков с плавающей запятой, а также другие дополнительные функции.
Более того, T1 был доступен только в однопроцессорных системах, что ограничивало вертикальную масштабируемость в крупных корпоративных средах. Этот недостаток был устранен с появлением последующего UltraSPARC T2 Plus . [7] а также SPARC T3 и SPARC T4 следующего поколения . UltraSPARC T2+, SPARC T3 и SPARC T4 предлагают конфигурации с одним, двумя и четырьмя разъемами.
T1 имел выдающуюся пропускную способность с огромным количеством потоков, поддерживаемых процессором, но старые приложения, обремененные однопоточными узкими местами, иногда демонстрировали низкую общую производительность. Слабость однопоточных приложений была устранена с появлением следующего процессора SPARC T4 . Количество ядер T4 было уменьшено до 8 (с 16 в T3), ядра стали более сложными, тактовая частота была увеличена почти вдвое — все это способствовало повышению однопоточной производительности (увеличение на 300–500% по сравнению с предыдущими поколениями). [8] Были предприняты дополнительные усилия по добавлению «API критического потока», в котором операционная система обнаруживала узкое место и временно выделяла ресурсы всего ядра вместо 1 (из 8) потоков целевым процессам приложений, демонстрирующим однопоточный ЦП. связанное поведение. [9] Это позволило T4 уникальным образом устранить однопоточные узкие места, не прибегая к компромиссам в общей архитектуре для достижения огромной многопоточной пропускной способности.
Настройка приложения
[ редактировать ]Использование огромного количества параллелизма на уровне потоков (TLP), доступного на платформе CoolThreads, может потребовать иных методов разработки приложений, чем для традиционных серверных платформ. Использование TLP в приложениях является ключом к достижению хорошей производительности. Компания Sun опубликовала ряд документов Sun BluePrints, призванных помочь программистам приложений в разработке и развертывании программного обеспечения на серверах CoolThreads на базе T1 или T2. Основная статья « Настройка приложений на многопоточных системах на базе чипов UltraSPARC T1» , [10] решает проблемы для программистов общего назначения. Существует также статья BluePrints об использовании криптографических ускорителей на процессорах T1 и T2. [11]
Тематические исследования
[ редактировать ]На платформе CoolThreads был оптимизирован широкий спектр приложений, включая Symantec Brightmail AntiSpam, [12] приложения Oracle Siebel , [13] и веб-прокси-сервер Sun Java System . [14] Sun также задокументировала свой опыт переноса собственного интернет-магазина на кластер серверов T2000. [15] и опубликовал две статьи о веб-консолидации на CoolThreads с использованием контейнеров Solaris . [16] [17]
У Sun была страница настройки производительности приложений для ряда приложений с открытым исходным кодом , включая MySQL , PHP , gzip и ImageMagick . [18] Правильная оптимизация для систем CoolThreads может привести к значительному выигрышу: при компилятора Sun Studio использовании с рекомендуемыми настройками оптимизации производительность MySQL увеличивается на 268% по сравнению с использованием только флага -O3 .
Современный и последующие проекты
[ редактировать ]Архитектура Coolthreads™, начиная с UltraSPARC T1 (со своими положительными и отрицательными аспектами), безусловно, оказала влияние на существующие и будущие разработки процессоров SPARC.
"Камень"
[ редактировать ]Оригинальный UltraSPARC T1 был разработан только для однопроцессорных систем и не поддерживает SMP. «Rock» был более амбициозным проектом, предназначенным для поддержки многочиповых серверных архитектур и ориентированным на традиционные рабочие нагрузки, связанные с данными, такие как базы данных. Он рассматривался скорее как продолжение процессоров Sun SMP, таких как UltraSPARC IV , а не как замена UltraSPARC T1 или T2, но был отменен в период приобретения Oracle компании Sun.
УльтраСПАРК Т2
[ редактировать ]Ранее известный под кодовым названием Niagara 2 , являющийся продолжением UltraSPARC T1, T2 имеет восемь ядер. В отличие от T1, каждое ядро поддерживает 8 потоков на ядро, один FPU на ядро, один расширенный криптографический блок на ядро и встроенные в ЦП сетевые контроллеры 10 Gigabit Ethernet.
УльтраСПАРК Т2 Плюс
[ редактировать ]третьего поколения В феврале 2007 года компания Sun объявила на своем ежегодном саммите аналитиков, что ее конструкция одновременной многопоточности под кодовым названием Victoria Falls была снята с производства в октябре 2006 года. Двухсокетный сервер (2 RU ) будет иметь 128 потоков, 16 ядер, и повышение производительности в 65 раз по сравнению с UltraSPARC III. [7]
На конференции Hot Chips 19 компания Sun объявила, что в Victoria Falls будут двухсторонние и четырехсторонние серверы. Таким образом, один 4-процессорный SMP-сервер будет поддерживать 256 одновременных аппаратных потоков. [19]
В апреле 2008 года Sun выпустила двухпроцессорные серверы UltraSPARC T2 Plus — SPARC Enterprise T5140 и T5240.
В октябре 2008 года Sun выпустила 4-процессорный сервер UltraSPARC T2 Plus SPARC Enterprise T5440. [20]
СПАРК Т3
[ редактировать ]В октябре 2006 года Sun сообщила, что Niagara 3 будет построен по 45-нм техпроцессу. [ нужна ссылка ] В июне 2008 года издание The Register сообщило, что микропроцессор будет иметь 16 ядер, ошибочно предполагая, что каждое ядро будет иметь 16 потоков. Во время конференции Hot Chips 21 Sun сообщила, что чип имеет в общей сложности 16 ядер и 128 потоков. [21] [22] Согласно презентации ISSCC 2010:
«16-ядерный процессор SPARC SoC обеспечивает до 512 потоков в 4-поточной бесклеевой системе длямаксимизировать пропускную способность. Кэш-память L2 объемом 6 МБ со скоростью 461 ГБ/с и 308-контактный ввод-вывод SerDes со скоростью 2,4 Тбит/с.поддерживать необходимую полосу пропускания. Шесть тактовых частот и четыре области напряжения, а также мощностьметоды управления и схемы, оптимизация производительности, мощности, изменчивости и компромиссов в производительностичерез 377 мм 2 умереть». [23]
СПАРК Т4
[ редактировать ]ЦП T4 был выпущен в конце 2011 года. Количество ядер нового ЦП T4 сократится с 16 (в T3) до 8 (как в T1, T2 и T2+). Новая конструкция ядра T4 (названная «S3») отличается улучшенной производительностью каждого потока благодаря введению выполнения вне очереди, а также дополнительно улучшенной производительности для однопоточных программ. [24] [25]
В 2010 году Ларри Эллисон объявил, что Oracle предложит Oracle Linux на платформе UltraSPARC, и планировалось, что этот порт будет доступен в сроки T4 и T5. [26]
Джон Фаулер, исполнительный вице-президент Oracle по системам, на конференции Openworld 2014 сказал, что в какой-то момент Linux сможет работать на Sparc. [27] [28] [29] [30]
СПАРК Т5
[ редактировать ]Новый процессор T5 имеет 128 потоков на 16 ядрах и изготовлен по 28-нанометровой технологии.
Открытый дизайн
[ редактировать ]21 марта 2006 г. компания Sun предоставила проект процессора UltraSPARC T1 под лицензией GNU General Public License через проект OpenSPARC . [31] Опубликованная информация включает в себя:
- Исходный код Verilog конструкции UltraSPARC T1;
- Пакет верификации и имитационные модели;
- спецификация ISA (архитектура UltraSPARC 2005);
- 10 Изображения моделирования ОС Solaris .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ МакГэн, Харлан (6 ноября 2006 г.). «Ниагара-2 открывает шлюзы». Отчет микропроцессора .
- ^ «cooltst: Инструмент выбора классных тем» . Блог о характеристиках рабочей нагрузки . Сан Микросистемс . 6 апреля 2006 года . Проверено 30 мая 2008 г.
- ^ Томас Рампельберг; Джейсон Дж. В. Уильямс (9 мая 2006 г.). «Путешествуя на T2k» (PDF) . ДигиТар. п. 6 . Проверено 7 февраля 2007 г.
- ^ «Многоядерные процессоры: влияние на лицензирование процессоров Oracle» (PDF) . Оракул. Архивировано из оригинала (PDF) 20 марта 2007 г. Проверено 12 августа 2007 г.
- ^ «Таблица коэффициентов ядра процессора Oracle» (PDF) . Оракул . Проверено 8 сентября 2011 г.
- ^ «Лицензирование единиц мощности процессора для распределенного ПО» . ИБМ . Проверено 15 июня 2011 г.
- ^ Jump up to: а б Фаулер, Джон (6 февраля 2007 г.). «Рост через дизайн» (PDF) . Сан Микросистемс . п. 21 . Проверено 7 февраля 2007 г.
- ^ «Чип Oracle Sparc T4: вы заплатите премию Ларри?» . Регистр . Проверено 21 июня 2012 г.
- ^ «Беседы с новаторами Oracle» . Оракул . Проверено 21 июня 2012 г.
- ^ «Разработка и настройка приложений на многопоточных системах на базе чипов UltraSPARC T1» (PDF) . Чертежи Sun в Интернете . Сан Микросистемс . Проверено 9 января 2008 г.
- ^ «Использование криптографических ускорителей в процессорах UltraSPARC T1 и T2» (PDF) . Чертежи Sun в Интернете . Сан Микросистемс . Проверено 9 января 2008 г.
- ^ «Настройка Symantec Brightmail AntiSpam на серверах UltraSPARC T1 и T2 с процессорами» (PDF) . Чертежи Sun в Интернете . Сан Микросистемс . Проверено 9 января 2008 г.
- ^ «Оптимизация приложений Oracle Siebel на серверах Sun Fire с помощью технологии CoolThreads» (PDF) . Чертежи Sun в Интернете . Сан Микросистемс . Проверено 9 января 2008 г.
- ^ «Высокопроизводительное и надежное решение для веб-прокси Sun» (PDF) . Чертежи Sun в Интернете . Сан Микросистемс . Проверено 9 января 2008 г.
- ^ «Консолидация Sun Store на серверах Sun Fire T2000» (PDF) . Чертежи Sun в Интернете . Сан Микросистемс. Октябрь 2007 года . Проверено 9 января 2008 г.
- ^ «Развертывание Sun Java Enterprise System 2005-Q4 на сервере Sun Fire T2000 с использованием контейнеров Solaris» (PDF) . Чертежи Sun в Интернете . Сан Микросистемс . Проверено 9 января 2008 г.
- ^ «Веб-консолидация на Sun Fire T1000 с использованием контейнеров Solaris» (PDF) . Чертежи Sun в Интернете . Сан Микросистемс . Проверено 9 января 2008 г.
- ^ «Настройка производительности приложений» . Сан Микросистемс . Проверено 9 января 2008 г.
- ^ Стивен, Филлипс (21 августа 2007 г.). «Фолс Виктория: масштабирование многопоточных процессорных ядер» (PDF) . Сан Микросистемс . п. 24 . Проверено 24 августа 2007 г.
- ^ «Сервер SPARC Enterprise T5440 от Sun и Fujitsu переосмысливает корпоративные вычисления среднего уровня благодаря лучшим в отрасли ценам, управлению питанием и множеству мировых рекордов» . Сан Микросистемс . 13 октября 2008 года . Проверено 13 октября 2008 г.
- ^ Санджай Патель, Стивен Филлипс и Аллан Стронг. « Многопоточный процессор Sun следующего поколения — Rainbow Falls: процессор CMT следующего поколения Sun. Архивировано 23 июля 2011 г. на Wayback Machine ». ХОТ ЧИПС 21 .
- ↑ Стоукс, Джон (9 февраля 2010 г.). « Два миллиарда транзисторных зверей: POWER7 и Niagara 3 ». Арс Техника .
- ^ Дж. Шин, К. Там, Д. Хуанг, Б. Петрик, Х. Фам, К. Хван, Х. Ли, А. Смит, Т. Джонсон,Ф. Шумахер, Д. Гринхилл, А. Леон, А. Стронг. «40-нм 16-ядерный 128-поточный процессор CMT SPARC SoC». МКССС 2010 .
- ^ «Чип Oracle SPARC T4: вы заплатите премию Ларри?» . Регистр .
- ^ Шон Галлахер (28 сентября 2011 г.): «SPARC T4 выглядит достаточно хорошим, чтобы предотвратить переход на x86, Linux» , arstechnica.com , Ars Technica
- ^ Николаи, Джеймс. «Эллисон: Oracle Enterprise Linux переходит в Sparc» . ПКМир.
- ^ «Oracle заявляет, что чип Sparc M7 положит конец Heartbleed» . Спрашивающий. Архивировано из оригинала 3 октября 2014 года.
{{cite web}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ «патчи binutils» . binutils мл.
- ^ «Патчи ядра Linux» . спарк линукс мл.
- ^ «Патчи libc» . libc мл.
- ^ «Открыть SPARC T1» . oracle.com . Проверено 16 января 2021 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- OpenSPARC T1 и технические характеристики
- Обзор OpenSPARC
- Sun's Big Splash , Линда Гепперт, в IEEE Spectrum, январь 2005 г.
- Niagara, 32-поточный многопоточный процессор SPARC, авторы Пунача Конгетира, Катиргамар Айнгаран, Кунле Олукотун , в IEEE Micro, март – апрель 2005 г.