Кіріспе

Sun Microsystems компаниясы әзірлеген микропроцессор

UltraSPARC – Sun Microsystems компаниясымен әзірленген және Texas Instruments компаниясымен өндірілген микропроцессор. Ол 1995 жылдың ортасында таныстырылды. Бұл Sun компаниясының 64 биттік SPARC V9 нұсқаулар жиынтығы архитектурасын (ISA) қолданатын алғашқы микропроцессоры. Марк Тремблэй микроархитектураны бірлесіп жасағандардың бірі болды.

Микроархитектура

UltraSPARC – нұсқауларды ретімен орындайтын, төрт нөмірлі суперскалярлық микропроцессор. Оның құрамында тоғыз сатылы бүтін сандық құбыр желісі бар.

Функционалдық бірліктер

Атқару бірліктері жоғары сағат жиілігіне қол жеткізу үшін SuperSPARC-ке қарағанда қарапайымдастырылды. Мысалы, SuperSPARC-тен айырмашылығы, АЛУ-лар тізбектелмеді, бұл сағат жиілігін шектеуден сақтау үшін жасалды. Бүтін сан регистрінің файлында 32 64 биттік жазба бар. SPARC ISA регистрлік терезелерді пайдаланады, ал UltraSPARC сегіз терезеге ие, сондықтан регистрлердің нақты саны 144-ке жетеді. Регистрлік файл жеті оқу және үш жазу портына ие. Бүтін сан регистрлік файлы екі арифметикалық-логикалық бірлікке және жүктеу/сақтау бірлігіне регистрлер ұсынады. Екі АЛУ да арифметикалық, логикалық және ығысу нұсқауларын орындай алады, бірақ көбейту және бөлу нұсқауларын орындауға тек біреуі ғана қабілетті. Қозғалатын нүктелік блок бес функционалдық бірліктен тұрады. Біреуі қозғалатын нүктелерді қосу және алуды, біреуі көбейтуді, біреуі бөлуді және квадрат түбірді орындайды. Екі бірлік Визуалды Нұсқаулар жиынтығында (VIS) анықталған SIMD нұсқауларын орындауға арналған. Қозғалатын нүктелік регистрлік файлда 32 64 биттік регистр бар. Онда бес оқу және үш жазу порты бар.

Кэші

UltraSPARC екі деңгейлі кэшке ие: бірінші және екінші деңгейлі. Бір нұсқауларға арналған, екіншісі деректерге арналған екі бірінші деңгейлі кэш бар. Екеуінің де сыйымдылығы 16 КБ. UltraSPARC міндетті түрде сыртқы екінші деңгейлі кэшті қажет етеді. Кэш біріктірілген, сыйымдылығы 512 КБ-тан 4 МБ-қа дейін, тікелей адрестеу схемасы қолданылады. Ол деректерді бір цикл ішінде қайтара алады. Сыртқы кэш микропроцессордың жиілігімен синхронды түрде жұмыс істейтін SRAM жадтарымен іске асырылған, себебі пропорциялар қолдау көрсетілмеді. Оған деректерді беру шинасы арқылы қол жеткізіледі.

Өндiру

Оның құрамында 3,8 миллион транзистор болды. Ол Texas Instruments компаниясының EPIC 3 технологиясы бойынша, 0,5 мкм толықтырылған металл-оксид-жартылайөткізгіш (CMOS) технологиясында, металлдың төрт деңгейімен жасалды. UltraSPARC BiCMOS технологиясымен жасалмады, себебі Texas Instruments компаниясы оның 0,5 мкм технологияларына жақсы масштабталмайтынын және өнімділікті айтарлықтай жақсартпайтынын мәлімдеді. Бұл технология TI-дің MVP цифрлық сигнал процессорында (DSP) толықтырылмаған кейбір мүмкіндіктермен, мысалы, металлдың төрт деңгейінің орнына үш деңгейі және 0,55 өлшемді элементтерімен жетілдірілді. Бұл, SuperSPARC-ті жасау кезінде туындаған өндіріс мәселелерінің қайталануын болдырмау үшін UltraSPARC-ті жасау үшін қолданылды.

Құрамында

UltraSPARC 521 контактілі пластикалық шарлы тор массивінде (PBGA) орналасқан.