Főmenü megnyitása

A UltraSPARC egy valódi 64 bites mikroprocesszor-típus, amelyet a jelenleg az Oracle Corporation tulajdonában levő Sun Microsystems fejlesztett ki, a Texas Instruments gyártott. A SPARC V9 utasításkészlet-architektúrát (ISA) implementálja. 1995 közepén vezették be. Ez volt a Sun Microsystems első SPARC V9 ISA-t implementáló mikroprocesszora. Kifejlesztésében Marc Tremblay is részt vett, a mikroarchitektúra egyik konstruktőreként.[2] A processzor gyakorlati alkalmazásokat célzott (pl. képfeldolgozás, hálózatkezelés), sebessége kb. 2,5–5-szöröse volt a korábbi SPARC modelleknek.[3]

UltraSPARC
200 MHz-es UltraSPARC mikroprocesszor
200 MHz-es UltraSPARC mikroprocesszor

Gyártás 1995 – 1997
Tervező Sun Microsystems
Gyártó Texas Instruments
Max CPU órajel 143–200 MHz
Utasításkészlet SPARC Version 9
Architektúra SPARC V9
Magok száma 1
Tokozás 521 cs. PBGA[1]
Előd SuperSPARC
Utód UltraSPARC II
A Wikimédia Commons tartalmaz UltraSPARC témájú médiaállományokat.

Az UltraSPARC első típusát (STP 1030) munkaállomásokban alkalmazták, pl. a Sun Ultra típusban.[4]

MikroarchitektúraSzerkesztés

Az UltraSPARC egy négyszeres kibocsátású szuperskalár sorrendi végrehajtású (in-order) mikroprocesszor. Kilenc fokozatú fixpontos utasítás-futószalagja van.[5]

Funkcionális egységekSzerkesztés

A végrehajtóegységek a SuperSPARC processzorban lévő egységekhez képest egyszerűsített kivitelűek, a magasabb órajelfrekvencia elérése érdekpében – az egyszerűsítés egy példája, hogy az ALU-k nem kaszkád / sorbakapcsolt elrendezésűek, mint a SuperSPARC-ban, így nem korlátozzák az elérhető órajelfrekvenciát.

A fixpontos regisztertár 32 64 bites elemből áll. A SPARC ISA regiszterablakokat használ, az UltraSPARC-ban pedig nyolc regiszterablakot valósítottak meg, így a regiszterek teljes száma 144. A regisztertömb hét olvasási és három írási kapuval rendelkezik. A fixpontos regisztertömb biztosítja a regisztereket a két aritmetikai-logikai egység (ALU) és a betöltő/tároló egység számára. Mindkét ALU aritmetikai, logikai és léptető/eltolási utasításokat hajt végre, de csak az egyik tudja végrehajtani a szorzó és osztó utasításokat.

A lebegőpontos egység öt funkcionális egységből áll. Egy hajtja végre a lebegőpontos összeadásokat és kivonásokat, egy szoroz, egy egység feladata az osztások és gyökvonás elvégzése. Két egység szolgál a Visual Instruction Set (VIS) vizuális utasításkészletben definiált. SIMD utasítások végrehajtására. A lebegőpontos regiszterfájl harminckét 64 bites regisztert tartalmaz, öt írási kapuja és három olvasási kapuja (port) van.

GyorsítótárakSzerkesztés

Az UltraSPARC kötelezően két szintű, egy elsődleges és másodlagos gyorsítótárat használ. Az elsődleges gyorsítótár két részből áll, az egyik az utasítások, a másik az adatok kezelésére szolgál. Az utasítás-gyorsítótár kétutas csoportasszociatív, mérete 16 KiB; az adat-gyorsítótár közvetlen leképzésű, mérete szintén 16 KiB.[1]

A külső másodlagos gyorsítótár használata kötelező. Ez a gyorsítótár egyesített, közvetlen leképzésű, kapacitása 512 KiB-tól 4 MiB-ig terjedhet. Az adatot egyetlen ciklus alatt képes szolgáltatni. A külső gyorsítótár szinkron SRAM-okkal lett megvalósítva, amelyek ugyanazon az órajelfrekvencián működnek, mint a processzor, a frekvencia-osztást ez a megoldás nem támogatta. A gyorsítótár az adatsínen keresztül érhető el.[5]

UtasításkészletSzerkesztés

Az UltraSPARC processzor a 64 bites SPARC V9 utasításkészletet tartalmazza, annak első megvalósítása, 1995-ben jelent meg.[3][6] Ez az utasításkészlet visszafelé teljesen kompatibilis a 32 bites SPARC V8 utasításkészlettel, így lehetővé teszi a SPARC V8-ra írt programok változtatás nélküli futtatását.[7] Mivel az UltraSPARC processzorral a tervezők a multimédia területét is megcélozták, így ez az utasításkészletben is megjelenik: a processzor 23 új utasítást kapott, amely a multimédiás adatfolyamok feldolgozását könnyíti meg. Ezt az utasításkészlet-bővítést nevezik Visual Instruction Set (VIS), vizuális utasításkészletnek. Az utasításkészletben újabb adattípusokat is bevezettek: a pixel 4×8 bites adatot, valamint a Fixed16 és Fixed32 fixpontos vektoros adattípusokat is. A VIS a lebegőpontos regisztereket használja a vektoros utasítások végrehajtására.[8]

GyártásSzerkesztés

A processzor lapkája 3,8 millió tranzisztort tartalmaz. A Texas Instruments EPIC-3 folyamatával készült, amely egy 0,5 µm-es complementary metal–oxide–semiconductor (CMOS) folyamat négy fémréteggel.

Érdekesség, hogy az UltraSPARC nem azonnal BiCMOS folyamattal készült, mivel a Texas Instruments azt állította, hogy ez az eljárás nem jól skálázható a 0,5 µm-es processzekhez és csak kis teljesítményjavulás érhető el vele. A Texas tökéletesítette a folyamatot az MVP DSP gyártása során, és bizonyos jellemzőket megváltoztatott benne, pl. a négy fémréteg helyett hármat alkalmazott és a csíkszélesség 0,55 µm-re változott, mielőtt az UltraSPARC típusok gyártására használták volna; azért voltak ilyen óvatosak, hogy elkerüljék a SuperSPARC gyártásakor fellépett problémák megismétlését.

TokozásSzerkesztés

Az UltraSPARC processzor 521 érintkezős ball grid array (BGA: kb. golyómátrix) PBGA (műanyagházas BGA) tokozással készült.[1]

Kapcsolódó mikroprocesszorokSzerkesztés

JegyzetekSzerkesztés

  1. a b c Gennadiy Shvets: Sun Microsystems UltraSparc I 143 MHz specifications (angol nyelven). CPU-World.com, 2010. (Hozzáférés: 2014)
  2. Marc Tremblay jelenleg a Microsoft-nál dolgozik; 2009 áprilisa előtt a Sun Microsystems mikroelektronikai részlegének alelnöke és főmérnöke. Több Sun processzor tervezésében közreműködött.
  3. a b Marc Tremblay, Dale Greenley, Kevin Normoyle: The Design of the Microarchitecture of UltraSPARCTM-I (angol nyelven) (pdf) pp. 1653. IEEE, 1995. december 12. (Hozzáférés: 2014) „in: PROCEEDINGS OF THE IEEE, VOL. 83, NO. 12, DECEMBER 1995”
  4. UltraSPARC; Sun Microsystems UltraSPARC STP 1030, 143 MHz (angol nyelven). CPU-Collection.de, 2003. (Hozzáférés: 2014) „A Processor from a Sun Ultra workstation ...”
  5. a b Marc Tremblay, John O'Connor: UltraSPARC I: A Four-Issue Processor Supporting Multimedia (angol nyelven) (pdf) pp. 42-50. IEEE, 1996. március 1. (Hozzáférés: 2014) „in: IEEE Micro Magazine, 16. évf., pp. 42-50., 1996. márc.”
  6. Tanenbaum, 58. o.
  7. Tanenbaum, 58.o
  8. Linley Gwennap: UltraSparc Adds Multimedia Instructions (angol nyelven) (pdf) pp. 3. MicroDesign Resources, 1994. december 5. (Hozzáférés: 2014) „in: MICROPROCESSOR REPORT, Vol. 8, No. 16, December 5, 1994”

FordításSzerkesztés

Ez a szócikk részben vagy egészben az UltraSPARC című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.

ForrásokSzerkesztés

  • Marc Tremblay, Dale Greenley, Kevin Normoyle: The Design of the Microarchitecture of UltraSPARCTM-I. PROCEEDINGS OF THE IEEE, VOL. 83, NO. 12, DECEMBER 1995
  • Tremblay, M. – O’Connor, J. M.: UltraSPARC I; A Four-Issue Processor Supporting Multimedia. IEEE Micro Magazine, 16. évf., pp. 42–50., 1996. márc.
  • Tanenbaum, Andrew S.. 1.4.2. UltraSPARC III áttekintése, Számítógép-architektúrák, 2. kiadás (magyar nyelven), Budapest: Panem Könyvkiadó Kft., 58/815. o.. ISBN 9789635454570, ISBN 9635454570 (2006. április) „UltraSPARC I” 
  • STP1030 / UltraSPARC-I / High-Performance 64-Bit RISC Processor / DATA SHEET (angol nyelven) (pdf) pp. 1–36. Sun Microsystems, 1995. május. (Hozzáférés: 2014)

További információkSzerkesztés

  • Greenley, D. et al. (1995). "UltraSPARC: The next generation superscalar 64-bit SPARC". Proceedings of Compcon '95: pp. 442–451.
  • Gwennap, Linley (3 October 1994). "UltraSparc Unleashes SPARC Performance". Microprocessor Report, Volume 8, Number 13.
  • Gwennap, Linley (5 December 1994). "UltraSparc Adds Multimedia Instructions". Microprocessor Report.

Kapcsolódó szócikkekSzerkesztés