UltraSPARC IV және UltraSPARC IV+ процессорлары: Техникалық сипаттамасы мен даму тарихы

Кіріспе

UltraSPARC IV Jaguar және одан кейінгі UltraSPARC IV+ Panther – Sun Microsystems компаниясы жобалаған және Texas Instruments компаниясы өндірген микропроцессорлар. Олар UltraSPARC микропроцессорларының төртінші буыны болып табылады және 64 биттік SPARC V9 нұсқаулар жиынтығы архитектурасын (ISA) іске асырады. Бастапқыда UltraSPARC IV-тің орнын UltraSPARC V Millennium алмастыру жоспарланған, бірақ 2004 жылдың басында Niagara, қазіргі UltraSPARC T1 микропроцессоры жарияланғаннан кейін ол жоба тоқтатылды. Оның орнына Fujitsu компаниясы SPARC64 VI жобасын жасады. UltraSPARC IV Sun компаниясының Throughput Computing бағдарламасының аясында әзірленді, оған UltraSPARC V Millennium, Gemini және UltraSPARC T1 Niagara микропроцессорлары кірді. Бағдарламадағы төрт бастапқы жобаның екеуі – UltraSPARC IV және UltraSPARC T1 өндіріске жетті. Millennium және Niagara блоктық көп жіптілікті, сондай-ақ, ірі дәнды көп жіптілікті іске асырса, UltraSPARC IV чиптік көп жіптілікті (CMP) – бірнеше жеке жіпті өзекті іске асырды. UltraSPARC IV – 2004 жылдың наурызында шыққан алғашқы көп өзекті SPARC процессоры. Ішкі құрылымында екі өзгертілген UltraSPARC III өзегі бар, ал физикалық корпусы бір штифтің айырмасымен UltraSPARC III-ке ұқсас. UltraSPARC III өзектері әр түрлі жақтан жетілдірілді. Нұсқауларды алу, сақтау ені және деректерді алдын ала жүктеу оңтайландырылды. Қақпалы нүктелік арифметикалық құрылмысы ерекшеліктерді болдырмау үшін сан емес (NaN) және төменгі ағым жағдайларын өңдеуге арналған қосымша аппараттық құралдарды қамтиды. Екі өзектің де L2 кэшін 16 МБ дейін сыйымдылықпен бөліседі, бірақ олардың жеке L2 кэш таңбалары бар. UltraSPARC IV 66 миллион транзистордан тұрады және өлшемдері 22,1 мм х 16,1 мм (356 мм2) құрайды. Ол Texas Instruments компаниясымен 0,13 мкм технологиясы бойынша өндірілді. 2005 жылдың ортасында шыққан UltraSPARC IV+ да екі өзекті дизайн, жақсартылған процессорлық өзекті және чиптегі L2 кэшін қамтиды. Ол 90 нанометрлік өндіріс процесінде жасалған. UltraSPARC IV+ процессордың бастапқы жылдамдығы 1,5 ГГц болды, бұл жоспарланған 1,8 ГГц-тан 0,3 ГГц-қа кем. 2007 жылдың сәуір айында ол 2,1 ГГц-қа дейін арттырылды. Оның құрамында 295 миллион транзистор бар. UltraSPARC IV негізіндегі серверлер 2004 жылдың қыркүйегінде, ал UltraSPARC IV+ серверлері 2005 жылдың қыркүйегінде Sun серверлерінде пайда болды. Sun Fire V490, V890, E2900, E4900, E6900, E20K және E25K жүйелері UltraSPARC IV және IV+ процессорларын қолданады. Бұл жүйелер 4-ден 72 процессорлық ұяға дейін (8-ден 144 өзекті дейін) құрамында болуы мүмкін. UltraSPARC IV+ процессорымен жұмыс істейтін серверлер жақсы қабылданып, Sun компаниясына 2006 жылы RISC/UNIX серверлер нарығындағы кірістілікті қайтаруға мүмкіндік берді.

The UltraSPARC IV Jaguar and follow up UltraSPARC IV+ Panther are microprocessors designed by Sun Microsystems and manufactured by Texas Instruments. They are the fourth generation of UltraSPARC microprocessors, and implement the 64 bit SPARC V9 instruction set architecture (ISA). The UltraSPARC IV was originally to be succeeded by the UltraSPARC V Millennium, which was canceled after the announcement of the Niagara, now UltraSPARC T1 microprocessor in early 2004. It was instead succeeded by the Fujitsu designed SPARC64 VI. The UltraSPARC IV was developed as part of Sun's Throughput Computing initiative, which included the UltraSPARC V Millennium, Gemini and UltraSPARC T1 Niagara microprocessors. Of the four original designs in the initiative, two reached production: the UltraSPARC IV and the UltraSPARC T1. Whereas the Millennium and Niagara implemented block multithreading also known as coarse grained multithreading, the UltraSPARC IV implemented chip multithreading (CMP) — multiple single thread cores. The UltraSPARC IV was the first multi core SPARC processor, released in March, 2004. Internally, it implements two modified UltraSPARC III cores, and its physical packaging is identical to the UltraSPARC III with the exception of one pin. The UltraSPARC III cores were improved in a variety of ways. Instruction fetch, store bandwidth, and data prefetching were optimized. The floating point adder implements additional hardware to handle more not a number (NaN) and underflow cases to avoid exceptions. Both cores share a L2 cache with a capacity of up to 16 MB but have their own L2 cache tags. The UltraSPARC IV contains 66 million transistors and measures 22.1 mm by 16.1 mm (356 mm2). It was fabricated by Texas Instruments in their 0.13 μm process. The UltraSPARC IV+, released in mid 2005, is also a dual core design, featuring enhanced processor cores and an on chip L2 cache. It is fabricated on a 90 nanometer manufacturing process. The initial speed of the UltraSPARC IV+ was 1.5 GHz, 0.3 GHz less than the intended 1.8 GHz. In April, 2007 it was increased to 2.1 GHz. It contains 295 million transistors. Servers using the UltraSPARC IV were released in September 2004. The UltraSPARC IV+ was released in Sun servers in September 2005. Sun Fire V490, V890, E2900, E4900, E6900, E20K and E25K systems all use UltraSPARC IV and IV+ processors. These systems range from 4 to 72 processor sockets (8 to 144 cores). Servers powered by the UltraSPARC IV+ processor were well received, allowing Sun to regain revenue lead in the RISC/UNIX server market in 2006.