Tehnologii - PC Magazine Romania, Octombrie  2001

Despre siliciu şi nu numai în inima Văii Siliciului - ITANIUM, prima platformă pe 64 de biţi

Mihaela Cârstea

Maşinile Itanium nu sunt prea numeroase în acest moment, dar pentru 2005, Aberdeen Group estimează că 40% din servere vor fi bazate pe aceste microprocesoare.

Chiar dacă mai există procesoare pe 64 de biţi, cum ar fi cele RISC sau chiar unele incluse în binecunoscuta consolă de jocuri video Ninetendo, noul cip Intel este primul cip de acest fel pentru servere şi staţii de lucru, la un preţ relativ scăzut.

Destinat folosirii în serverele organizaţionale şi în staţiile de lucru de înalt nivel, Itanium este diferit de orice alt procesor Intel construit vreodată. În loc să fie refolosit setul de instrucţiuni x86, utilizat în cipurile Intel de la lansarea lui 386 în anul 1985, compania a proiectat procesorul Itanium în jurul unui set de instrucţiuni pe 64 de biţi, complet nou, cunoscut sub numele de IA-64.

În linii mari, IA-64 permite folosirea registrelor pe 64 de biţi şi adresarea datelor pe 64 de biţi. Principalul avantaj al acestei arhitecturi constă în faptul că, datorită abilităţii sale de utilizare a 64 de biţi pentru fiecare adresă de memorie (faţă de 32 de biţi până acum), el poate teoretic să folosească 264 biţi de memorie (18 miliarde de GB sau 18 exaocteţi). Totuşi Itanium nu poate administra încă atât de multă memorie, rezumându-se pentru moment la 16 TB (teraocteţi). (Cipurile pe 32 de biţi erau limitate la 4 GB). Când un cip are atâta memorie la dispoziţia sa, el poate gestiona mai bine cantităţile mari de date manipulate, de exemplu, de data mining.

Software-ul de azi pe 32 de biţi va rula pe Itanium, dar o astfel de aplicaţie nu va putea beneficia complet de avantajele noii arhitecturi deoarece nu este proiectată să o facă. Specialiştii de la Intel recomandă recompilarea aplicaţiilor mari ce vor rula pe sisteme Itanium.
Pentru a obţine maximum de beneficii din noua platformă, dezvoltatorii de software şi utilizatorii trebuie să cheltuiască timp şi bani care nu erau necesari atunci când au fost introduse cipuri de tipul Pentium 4 sau AMD Athlon. Nu e cazul însă să intraţi în panică.

Recompilarea unei aplicaţii pentru Itanium nu e atât de dificilă dacă e bine scris codul său sursă.

Şi odată ce aţi realizat tranziţia la noua platformă, beneficiile potenţiale sunt mult mai mari decât ar fi fost cu Pentium 4 sau Athlon.

Procesorul Itanium poate folosi de 4000 de ori mai mult spaţiu de memorie decât cipurile x86 existente şi, datorită noii tehnologii EPIC (Explicitly Paralle Instruction Computing) - ce permite procesarea mai multor instrucţiuni în acelaşi timp, Itanium este capabil de nivele mult superioare de performanţă.

Procesorul Itanium a prins viaţă cu peste 7 ani în urmă când companiile Intel şi Hewlett-Packard au hotărât să realizeze împreună un cip care să depăşească performanţele procesoarelor RISC (Reduced Instruction-set Computing) - Alpha, MIPS şi SPARC şi să domine piaţa serverelor şi staţiilor de lucru de nivel înalt. Analizând limitările cipurilor RISC şi CISC (Complex Instruction-set Computing), folosite de familia de procesoare Pentium, cele două companii au realizat un nou procesor, al cărui nume de cod era Merced, bazându-se pe un set de instrucţiuni complet nou.

Mai multe linii de asamblare
Rezultatul final este IA-64 şi tehnologia sa EPIC care permite unui cip să prelucreze mai multe instrucţiuni în paralel. Jason Waxman, director de marketing la Intel, explică conceptul EPIC comparând microprocesarea cu o linie obişnuită de asamblare. "În loc să creştem viteza liniei de asamblare, am folosit EPIC pentru a pune mai multe linii de asamblare în acelaşi cip" - spune el.

Cipurile existente pot executa ocazional mai multe instrucţiuni în paralel, dar cipurile înseşi folosesc de regulă resurse valoroase pentru a decide care instrucţiuni sunt potrivite a fi prelucrate în paralel. Cu EPIC, compilatoarele software iau aceste decizii din timp iar codul ajunge la procesor preformatat pentru mai multe linii de asamblare. "Compilatorul devine inteligenţa din spatele procesorului prin planificarea resurselor", spune Krewell, analist la MicroDesign Resources. "În trecut, hardul trebuia să controleze această inteligenţă". Compilatorul nu numai că îi indică cipului ce trebuie să facă dar şi cum să facă, asigurând execuţia mai multor activităţi în paralel.
IA-64 foloseşte de asemenea "predicaţia" (ştergerea ramificaţiilor din cod, îmbunătăţind nivelul de paralelism) şi "speculaţia datelor" (pentru a anticipa de ce date va avea nevoie o instrucţiune, limitând timpii de aşteptare ai procesorului şi latenţa memoriei).

Este inclus un număr imens de registre - 128 pentru întregi şi 128 pentru virgula mobilă - reducând numărul de ori când cipul este forţat să acceseze memoria.

Iniţial, s-a dorit ca Merced să prezinte lumii arhitectura IA-64 la mijlocul anului 1999, dar - cum se întâmplă adesea cu microprocesoarele de înaltă tehnologie - debutul a fost mult întârziat. "Construirea unui procesor din clasa mainframe este ca un dejun pe Lună"., explică Krewell. "Este un proiect atât de mare şi de complex, încât e previzibilă întârzierea sa".

Disponibilitatea microprocesorului a fost anunţată în luna mai anul acesta, numele primit fiind Itanium. Capsula cipului include 32 k cache de nivel 1 şi 96 k cache de nivel 2. Cipul Itanium este situat într-o casetă - în mod similar cu procesoarele Intel Xeon - în care se află 2 sau 4 MB de cache de nivel 3 ce rulează în tandem cu ceasul principal al procesorului. În prezent, cipul este disponibil la 733 şi 800 MHz, este folosit cu cipsetul 460GX şi foloseşte un bus la 266 MHz, oferind o lăţime de bandă de 2,1 GBps.

Fiind primul cip IA-64, Itanium nu acoperă întregul potenţial al platformei, dar depăşeşte procesoarele RISC. Evaluări concludente privind performanţele comparative nu există deocamdată, deoarece aplicaţiile portate pe noua arhitectură sunt în curs de realizare. Laboratorul PC Magazine din SUA face diverse teste dar nu a ajuns încă la concluzii finale.

Pentru e-commerce, testele realizate de Intel privind performanţele de securitate SSL şi OLTP (Online Tranzaction Processing) au arătat că Itanium a fost mai rapid decât cipurile UltraSPARC configurate similar. În tranzacţiile pe secundă pe Web, un Itanium la 800 MHz a fost de 6 ori mai rapid decât un UltraSPARC II/400 configurat similar.

În privinţa procesării tranzacţiilor online, Itanium/800 a fost cu aproximativ 30% mai rapid decât un UltraSPARC III/750 MHz. Pe Linpack 1000, un test de calcul care măsoară performanţa virgulei mobile pentru calcule tehnice, performanţele s-au arătat şi de astă dată mai bune, fiind de două ori superioare unui UltraSPARC III/750. În testul STREAM, ce evaluează lăţimea de bandă a memoriei sistemului, Itanium a înregistrat 60% peste acelaşi UltraSPARC III/750.

Aceste rezultate provenind însă din sursă Intel, aşteptăm să vedem ce vor demonstra şi testele efectuate de laboratoarele independente.

Un prim test efectuat de laboratorul PC Magazine din SUA pe un server Dell PowerEdge 7150 cu patru procesoare a relevat rezultate apropiate. Pentru ca ele să fie însă concludente este nevoie de mai multe platforme de testare care să utilizeze multe aplicaţii diferite.