| DEC Alpha | |
|---|---|
| Mikroprocessor DEC Alpha AXP 21064 | |
| Udvikler | Digital Equipment Corporation |
| Fremlagde | 1992 |
| Byte rækkefølge | fra ældste til yngste [d] |
| Mediefiler på Wikimedia Commons | |
DEC Alpha (også kendt som Alpha AXP ) er en 64-bit RISC - klasse mikroprocessor , der oprindeligt er designet og fremstillet af DEC , som brugte den i sin serie af arbejdsstationer og servere . Mikroprocessoren blev skabt til computere , der var planlagt til at erstatte VAX -serien og blev oprindeligt understøttet af VMS og DEC OSF/1 AXP -operativsystemerne (omdøbt til Digital UNIX i 1995 , efter købet af DEC af Compaq , omdøbt til Tru64 UNIX ). Det blev senere overført til de gratis Linux- og BSD UNIX -operativsystemer . Microsoft producerede Windows NT med Alpha-understøttelse indtil Windows NT 4.0 SP6, men support blev droppet efter Windows 2000 Release Candidate 2.
Den direkte forfader til Alpha-arkitekturen er det tidlige DEC PRISM RISC-processordesign er resultatet af flere tidligere designs DEC markedsførte en række DECstation-arbejdsstationer ved hjælp af MIPS -arkitekturprocessorer , og PRISM-processoren havde mange ligheder med MIPS, men der var en række væsentlige forskelle: PRISM understøttede brugerprogrammerbar mikrokode (også kendt som Epicode ). PRISM blev designet med den hensigt at implementere et nyt operativsystem til det, kendt som Emerald , som ville gøre det muligt at køre både native PRISM-programmer, der brugte processorens fulde funktioner, og, efter mindre ændringer, eksisterende VMS -operativsystemprogrammer til VAX . arkitektur . DEC-ledelsen tvivlede på behovet for at udvikle en ny computerarkitektur til at erstatte de eksisterende VAX- og DECstation-familier, og i 1988 blev PRISM-projektet lukket.
Men da projektet blev lukket, opnåede anden generation af RISC-processorer (for eksempel med SPARC-arkitekturen ) et meget bedre forhold mellem pris og ydeevne end VAX-serien. Det var klart, at tredje generation ville overhale VAX'en fuldstændigt med hensyn til ydeevne, ikke kun pris. En undersøgelse blev iværksat for at afgøre, om der kunne skabes en RISC-arkitektur, som kunne bruges til at køre VMS -operativsystemet . Den nye udvikling brugte de fleste af de grundlæggende begreber i PRISM, men blev forfinet for at køre OS VMS og programmer til det uden ændringer med en acceptabel hastighed. Beslutningen blev taget om at udvikle en fuldt 64-bit arkitektur (PRISM-arkitekturen var 32-bit). Med tiden udviklede den nye arkitektur sig til det, der nu kaldes Alpha. Alpha-processorens instruktionssæt-arkitekter var Dick Sites og Rich Witek.
Det største bidrag fra Alpha-processorer til mikroprocessorindustrien (og hovedårsagen til deres høje ydeevne) ligger ikke så meget i selve arkitekturen, men i dens fremragende implementering. På det tidspunkt (som faktisk nu) dominerede computerstøttet design mikroelektronikindustrien, og speciel software blev brugt til at forbinde kredsløb, der implementerede geniale algoritmer. Chipdesignere hos DEC var tilhængere af tidskrævende manuel design, især sådan blev computere med en meget kompleks VAX-arkitektur skabt. Alpha-processorer har vist ved eksempel, at manuel design, der bruges, når man arbejder på en enkel og gennemsigtig arkitektur, giver dig mulighed for at opnå meget højere driftsfrekvenser end brugen af computerstøttede designsystemer. Dette førte til en genopblussen af manuel kredsløbsdesign blandt mikroprocessordesignere.
Alpha-processorer blev officielt udpeget som DECchip 21x64 -serien , hvor "21" repræsenterer det 21. århundrede og "64" angiver, at processoren var 64-bit, det midterste tal angiver genereringen af Alpha-arkitekturen. Inde i virksomheden blev Alpha-processorer udpeget af EV -numre, hvor EV officielt blev dechifreret som "Extended VAX" (udvidet VAX), men der var en anden, humoristisk afkodning - "Electric Vlasic " ("elektrisk agurk") [ 1] baseret på en komisk pseudo-videnskabelig publikation om grøntsagers elektroluminescens [2] .
De første par generationer af Alpha-processorer var de mest innovative i deres tid.
Den første version, 21064 eller EV4 , var den første CMOS -mikroprocessor, hvis driftsfrekvens gjorde den til en konkurrent til minicomputere og mainframes, der brugte den meget mere strømkrævende ESL -cellebase .
Anden generation, 21164 eller EV5 , var den første mikroprocessor, der havde en stor on-chip L2-cache.
21264 ( EV6 ) -processoren var den første mikroprocessor , der kombinerede både en høj driftsfrekvens og en kompleks udelukket eksekveringsmikroarkitektur .
Ifølge kilder inden for DEC blev valget af AXP - varemærket for processorerne foretaget af DEC's juridiske afdeling, som frygtede lignende problemer med VAX -varemærket . Efter en lang søgning blev navnet AXP valgt , da det ikke var besat af nogen. Der er en berømt joke i computerbranchen om, at AXP står for "Næsten nøjagtigt PRISM" - næsten den nøjagtige PRISM.
Udgivelsen af DEC Alpha-arkitekturprocessorer blev afbrudt den 27. oktober 2007. [3]
På tidspunktet for processorens annoncering blev det oplyst, at dens arkitektur ville blive brugt i de næste 25 år. Selvom dette ikke var bestemt til at gå i opfyldelse, havde Alpha-processorer ikke desto mindre en ret lang levetid. Den første version, Alpha 21064 (også kendt som EV4 ), blev introduceret i 1992 og kørte på op til 192 MHz, et par måneder senere, efter skiftet til en lidt mere avanceret teknologisk proces (fra 0,75 mikron til 0,675 mikron), blev skabt version af EV4S , der kan fungere ved 200 MHz. 64-bit processoren var pipelinet og superskalær ligesom andre RISC-processorer, men overgik ikke desto mindre dem alle, hvilket gjorde det muligt for DEC at kalde den verdens hurtigste processor. Omhyggelig udarbejdelse af processorkredsløb (hvilket var fordelene ved Hudson-designteamet) og centraliserede clock-forsyningskredsløb gjorde det muligt for processoren at fungere ved høje frekvenser, på trods af at processorens mikroarkitektur på mange måder lignede andre RISC-processorer. Til sammenligning kørte den billigere Intel Pentium på 66 MHz, selvom den blev udgivet i foråret det følgende år.
Alpha 21164 ( EV5 ) -processoren blev tilgængelig i 1995 og kørte ved frekvenser op til 333 MHz. I juli 1996 blev frekvensen øget til 500 MHz og i marts 1998 til 666 MHz. Derudover blev 21264 ( EV6 ) udgivet i 1998, med en original clockhastighed på 450 MHz; over tid steg den til 1,25 GHz (dette blev gjort i 2001-modellerne 21264C / EV68CB ). I 2003 blev EV7 Marvel udgivet , der opererer ved en frekvens på 1 til 1,15 GHz og repræsenterer EV68-kernen, udstyret med fire kanaler for interprocessor-udveksling; båndbredden for hver kanal var 1,6 GB / s, hvilket gjorde det muligt at øge ydeevnen af multiprocessorsystemer markant. Omkring 500.000 Alpha-processor-baserede systemer blev solgt ved udgangen af 2000.
I 1999 blev produktionen af Alpha-processorer licenseret af Samsung . Det efterfølgende køb af Digital af Compaq resulterede i, at meget af produktionen af produkter ved hjælp af Alpha blev overtaget af API NetWorks, Inc. , tidligere Alpha Processor Inc., en privatejet virksomhed grundlagt af Samsung og Compaq. I oktober 2001 blev Microway eksklusiv leverandør af Alpha-baserede NetWorks API-produkter.
Den 25. juni 2001 annoncerede Compaq, at Alpha-produktionen ville blive udfaset i 2004, og Alpha ville blive erstattet af Intels Itanium - processorer . Dette fører til udfasning af EV8- processoren og salg af al Alpha-relateret intellektuel ejendom til Intel . Et par måneder senere annoncerer HP, den nye ejer af Compaq, at udviklingen af Alpha-serien vil fortsætte i flere år, inklusive udgivelsen af en 1,3 GHz EV7 -variant , kaldet EV7z . Denne version, såvel som den version, der skulle være den sidste i Alpha-familien - EV79 , med en 0,13 mikron fremstillingsproces, blev også udfaset. HP fortsatte med at sælge AlphaServere med OpenVMS og Tru64 UNIX -operativsystemer indtil den 27. oktober 2006 og ydede support til dem indtil udgangen af 2013 [4] .
I midten af 2003, da Alpha blev udfaset, var ASCI Q -klyngen baseret på Alpha-processorer [5] nummer to på listen over hurtigste computere .
| Model | AKA | År | Frekvens, MHz |
De der. proces, µm |
Transistorer, mio |
Krystalstørrelse, mm² |
Antal kontakter | Strømforbrug, W |
Forsyningsspænding , V |
Passere. hukommelseskapacitet , MB/s |
Datacache, KB |
Kommandocache, KB |
Scache | Bcache | Kommandosystem |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EV4 | 21064 | 1992 | 100-200 | 0,75 | 1,68 | 234 | 290 | tredive | 3.3 | 80 | otte | otte | — | ||
| EV45 | 21064A | 1994 | 200-300 | 0,5 | 2,85 | 164 | 33 | 3.3 | 80 | 16 | 16 | — | |||
| LCA4 | 21066 | 1993 | 100-166 | 0,68 | 1,75 | 209 | 21 | 3.3 | tredive | otte | otte | — | |||
| LCA45 | 21066A | 1994 | 166-233 | 0,5 | 1,75 | 161 | 23 | 3.3 | tredive | otte | otte | — | |||
| EV5 | 21164 | 1995 | 266-500 | 0,5 | 9.7 | 299 | 296 | 56 | 3,3/2,5 | 150 | otte | otte | 96 KB | en | R |
| EV56 | 21164A | 1996 | 400-767 | 0,35 | 9.3 | 209 | 46 | 3,3/2,0 | 300 | otte | otte | 96 KB | 1-2 MB | R,B | |
| PCA56 | 21164PC | 1997 | 400-533 | 0,35 | 3.5 | 141 | 264 | 40 | 3,3/2,5 | otte | 16 | — | 1 MB | R,B,M | |
| PCA57 | 21164PC | 600-666 | 0,28 | 5.7 | 101 | 283 | tyve | 2,5/2,0 | 16 | 16 | — | 1 MB | R,B,M | ||
| EV6 | 21264 | 1998 | 450-600 | 0,35 | 15.2 | 314 | 389 | 73 | 2.0 | 1600 | 64 | 64 | — | 2-8 MB | R,B,M,F |
| EV67 | 21264A | 1999 | 667-750 | 0,25 | 15.2 | 210 | 389 | 2.0 | 64 | 64 | — | 2-8 MB | R,B,M,F,C | ||
| EV68AL | 21264B | 2001 | 800-833 | 0,18 | 15.2 | 125 | 1.7 | 64 | 64 | — | 2-8 MB | R,B,M,F,C,T | |||
| EV68CB | 21264C | 2001 | 1000-1250 | 0,18 | 15.2 | 125 | 65-75 | 1,65 | 64 | 64 | — | 2-8 MB | R,B,M,F,C,T | ||
| EV68CX | 21264D | 1,65 | 64 | 64 | — | 2-8 MB | R,B,M,F,C,T | ||||||||
| EV7/EV7z | 21364 | 2003 | 800-1300 | 0,18 | 130 | 397 | 125 | 1.5 | 64 | 64 | 1,75 MB | — | R,B,M,F,C,T | ||
| EV79 | 21364A(?) | (kollapsede) | 1700 | 0,13 | 152 | 300 | 120 | 1.2 | 64 | 64 | 1,75 MB? | — | R,B,M,F,C,T |
Kommandosystemudvidelser:
Den første generation af Alpha-baserede systemer omfattede DEC 3000 AXP-serien af arbejdsstationer og entry-level servere, mellemklassen 4000 AXP-serien af servere og high-end serverserien: DEC 7000 AXP og DEC 10000 AXP.
3000 AXP-serien brugte den samme TURBOchannel- bus som den tidligere generation af DEC-arbejdsstationer, der brugte MIPS -arkitekturmikroprocessorer . 4000 AXP-serien brugte FutureBus+ bussen , mens 7000 AXP- og 10000 AXP-serien brugte henholdsvis 7000- og 10000-seriens VAX -computerarkitektur .
Derudover producerede DEC Alpha-baserede arbejdsstationer, der lignede personlige computere og brugte EISA -bussen : DECpc 150 AXP (denne model er også kendt som DEC 2000 AXP). Disse var de første Alpha-baserede systemer til at understøtte Windows NT . DEC udgav senere Alpha-versioner af sin Celebris XL og Personal Workstation PC-serie, og udstyrede dem med 21164 processorer.
21066 og 21068 processorerne blev brugt i DEC Multia VX40/41/42 kompakte arbejdsstationer.
I 1994 udgav DEC en ny serie af AlphaStation- og AlphaServer -systemer , der brugte 21064- og 21164-processorerne, en PCI-bus , VGA -kompatibel framebuffer og et PS/2-kompatibelt tastatur og en mus . AlphaServer 8000-serien af servere, som erstattede DEC 7000/10000 AXP, brugte XMI og FutureBus+ busser.
AlphaStation XP1000-arbejdsstationerne var de første, der brugte processoren 21264. Senere AlphaServer/Station-modeller, der brugte 21264-processoren, blev opdelt i følgende familier:
21364-processoren blev brugt i AlphaServer ES47, ES80 og GS1280 modellerne.
En række OEM bundkort til Alpha blev lavet af DEC, Samsung og Alpha Processor Inc. , herunder EB64+, EB164, API UP1000 og UP2000.
Cray Research brugte 21064 og 21164 processorerne i deres Cray T3D og Cray T3E massivt parallelle supercomputere .
21164- og 21264-processorerne blev brugt af Network Appliance i Network Attached Storage- systemer .
Alpha-processoren og dens koncepter påvirkede direkte eller indirekte designet af andre processorer og udviklingen af industrien som helhed.
Den originale AMD Athlon-processor brugte en bus oprindeligt udviklet til Alpha. AMD Opteron-processoren bruger højhastigheds- HyperTransport -inter-processor- bus og integreret hukommelsescontroller , teknologier, der ligner dem, Alpha har udviklet. Dirk Meyer, chefprocessoringeniør hos AMD, arbejdede tidligere på Alpha.
HyperThreading -teknologien, der bruges i moderne Intel-server- og desktopprocessorer , som gør det muligt for processoren at løse flere opgaver på samme tid, var inspireret af forskning inden for multithreading udført af Alpha-teamet på DEC i 1990'erne. Mere end 300 Alpha-ingeniører flyttede fra HP til Intel, de fleste af dem arbejder nu på Itanium 2-processoren .
Hukommelsesmodellen, der blev brugt i processoren, var den blødeste af alle eksisterende: uden yderligere barrierer blev rækkefølgen af synlighed for udførelse af kommandoer af en anden tråd overtrådt. I praksis viste dette sig at være en meget uheldig løsning, da omorganiseringen af operationer og effekter forbundet med caching førte til intuitiv adfærd på multiprocessorsystemer. [6] Selvom det var muligt at skrive korrekte programmer [7] , krævede det en betydelig ekstra indsats i at skrive compilere og flertrådede programmer. Af denne grund blev en sådan arkitektonisk løsning efterfølgende opgivet og blev ikke brugt andre steder.
AlphaServer nyhedssider
Grundlæggende teknisk dokumentation
Historie
Operativsystem BSD-porte til DEC/Compaq Alpha-familiens processorer
GNU/Linux distributioner
| Processorarkitekturer baseret på RISC- teknologier | |
|---|---|