Все новости от 18 ноября 2004 г.

Накатывает новая волна RISC-вычислений

Между тем сегодня RISC-процессоры как никогда важны для продолжения инноваций в области проектирования компьютеров.

Новаторство при конструировании зависит не от экономики больших объемов, концепций производителей микропроцессоров или планов компьютерных компаний. Инновационные конструкции появляются там, где есть опыт выращивания комплексных систем с нуля — от микросхемы до системной платы и кода. Такие компании тесно сотрудничают с конечными пользователями, чтобы узнавать о новых требованиях, и для создания самых передовых систем, отвечающих этим требованиям, используют технологию RISC.

В 1980-ые технология RISC (reduced instruction set computing) изменила правила игры в вычислительной технике. Предшественниками RISC были первые процессоры CISC (complex instruction set computing), использовавшие всего около 20% реализованных в них инструкций. RISC-процессорам требуется гораздо меньше инструкций, что делает их более дешевыми в производстве.

К тому же, благодаря своей рациональной конструкции, RISC-процессоры способны выполнять гораздо больше инструкций в единицу времени. Результатом стало беспрецедентное преимущество RISC перед конструкциями в стиле CISC по соотношению цена/производительность, причем RISC-конструкции стали доминирующими на рынках рабочих станций, серверов и высокопроизводительных встроенных систем.

В 90-ые годы RISC-процессоры стали пионерами в другой области, впервые освоив 64-разрядную адресацию. Это дало гигантское увеличение пространства адресуемой памяти, необходимое для приложений и массивов данных, приближающихся к пределам возможностей 32-разрядной обработки.

Спустя почти десятилетие после появления первых коммерческих RISC-процессоров производители CISC-процессоров начали применять принципы конструкции RISC в своих продуктах. Сегодня такие CISC-процессоры, как Pentium 4 и Opteron, преобразуют сложные инструкции в последовательность простых RISC-подобных команд, а затем опираются на мощный RISC-подобный мотор «под капотом» для исполнения получившихся «микроинструкций». Аналогично, спустя примерно десятилетие после того, как RISC-процессоры продемонстрировали 64-разрядную обработку, появились первые процессоры с 64-разрядной архитектурой х86.

Теперь перед компьютерной индустрией стоит новый комплекс проблем. Процесс повышения тактовой частоты резко замедлился. Время доступа к памяти увеличилось с нескольких тактовых циклов до сотен тактов. Потребляемая мощность и связанные с этим проблемы тепловыделения быстро выходят из под контроля. Короче, пришла пора конструкторам RISC снова указать путь в новую эру вычислительной техники.

У себя в Sun мы назвали эту новейшую особенность конструкции RISC-процессора радикальной CMT (chip multithreading). Радикальная СМТ отличается от существующих сдвоенной и симметричной многопоточных конструкций примерно так же, как экипаж без лошадей отличается от болида «Формулы один». В том смысле, что конструкции на основе радикальной СМТ — это не грубая адаптация уже существующей технологии к новому и непредвиденному способу эксплуатации. Эти конструкции созданы с нуля с расчетом на максимально эффективное использование доступных ресурсов с целью достижения заданной производительности. Мы говорим не о двух-четырех, а сразу о 30 и более параллельно исполняемых потоках.

Конкретнее, системы на основе радикальной СМТ будут опираться на новые конструкции ядра, призванные обеспечить в точности тот уровень производительности на поток, который необходим для целевого класса приложений. Затем эти конструкции будут повторяться по восемь и более раз на одном кристалле вместе с сопутствующими им механизмами, гарантирующими эффективное взаимодействие ядер. Каждое ядро сможет оперативно переключаться между потоками, так что когда один поток застопорился из-за нехватки кэш-памяти или ошибочного прогнозирования ветви, ресурсы ядра может продуктивно использовать другой.

Хотя радикальная СМТ, как и предыдущие волны инноваций, введенных RISC-процессорами, со временем перейдет на массовые чипы, этот процесс опять, по всей видимости, займет десятилетие или около этого. К моменту, когда массовые чипы их догонят, RISC-процессоры вновь будут готовы к движению вперед, вызывая следующую волну коренных преобразований в конструкции процессоров.

Технология — это процесс, а не результат. Для RISC это означает бесконечное движение вперед к решению все новых больших задач индустрии, которые то и дело появляются на горизонте.

Об авторе:
Дэвид Йен занимает пост исполнительного вице-президента Sun Microsystems и специализируется на процессорах и сетевых продуктах.

 В продолжение темы:

Обсуждение и комментарии

	Tiga 18 Nov 2004 9:50 AM
Для САН главное успеть реализовать новые идеи в новых продуктах.
	Black RISC 18 Nov 2004 10:43 AM
это какой то миф про то что в RISC "меньше искрукций" хотя конечно множетсво искрцкция часто не включает пересылку память память. но сказать что 32 битное поле иусркуткция меньше чем у CISC. странно как то..(а иногад даже больше).. Другео вопрос что дейвительно ГЛАВНОЕ достоиство RISC что команда ФИКСИРОВАНОЙ ДЛИНЫ. в этом главное ФИШКА а не в том что их меньше.( это просто следсивие потому как сложить наприр память с памятью или даже переслать из памяти в память( не по ковсено адресации через регистр) так вот за счте ФИКСИРОВАНОСТИ RISC были простыми и более бытсрыми.. сейчас вообще выровнились.. НО оставлось одно премуществ конеерер все же меньше.. и соотвествено вяско рода предсказадеили переходом тоже можно проще сделать. да и вообщем ивесто что то же x86 это RISC внутри..
	Alexandr 18 Nov 2004 11:23 AM
Люди, скажите, где живет Black XXX Он меня забодал своим письмом. Я ему хочу морду набить за оскорбление Русского языка. Ну не умеешь быстро печатать, не надо на весь интернет пытаться это показывать. Ему лет 12, наверное, если он таким образом печатает. Люди по-старше уже умеют писать без ошибок.
	Black RISC 18 Nov 2004 11:25 AM
ладно ладно мне 12 лет. но как н стыд бить маленьки[ просто за какое то слово? НЕТЕРПИМОСТЬ ХУЖЕ неграммотнсоти.
	Black RISC 18 Nov 2004 11:26 AM
я просто не ПАтриот русского языка.
	Black RISC 18 Nov 2004 11:29 AM
на инглише печатаю еще хуже.
	Русский язык 18 Nov 2004 11:56 AM
2 Black RISC: а думаешь так же как пишешь??
	Black XXX 18 Nov 2004 12:06 PM
честно скажу не ДУМАЮ.
	Sergei 18 Nov 2004 10:59 PM
А мне кажется, что Black RISC воображает себя "ну очень крутым...". Мысли излагает незатейливые, но выделиться ну очень хочется - хотя бы безграмотностью или неряшливостью.
	Black XXX 19 Nov 2004 10:36 AM
крутым не считаю. а насчет выделиться всегда пожалуйста.только причем тут крутость?
	WhiteYYY 19 Nov 2004 3:11 PM
Мне кажется, я разгадал тайну BlackXXX - у него старая добрая клавиатура, которая никак не хочет ломаться,а символы на некоторых клавишах уже стерлись. Выкинуть её жалко. Поэтому он вынужден на ней до сих пор работать, . Некоторые из клавиш он давит по памяти, часто угадывает. Иногда не угадывает... Чей-то это напименяет истерую RICS-процесторов... ;-)
	Black XXX 19 Nov 2004 6:15 PM
2 WhiteYYY отчасти вы правы.. у меня дейиетельнао какое то вермя назад была клвал с сторыми буквами. и я тоже так думал как и вы. НО после того как поментя клаву на новую НИЧЕГО не изменилось. навенро привык.... а вот слабо кому нибутб переставить на клаве несколько букв и понабивать?
	Sergei 24 Nov 2004 10:29 PM
Нет, у Black проблемы не с буковками на клавиатуре, а с мозгами. Как показывает письмо в 10:36, он может писать прямо. Писает криво, мимо унитаза, явно из желания привлечь внимание. Зачем?
	Orange 24 Nov 2004 10:35 PM
Black, очевидно, "навенро привык" свой экскремент оставлять где получится. К чему только про RISC-системы рассуждать в состоянии поноса?
	Gregory 24 Nov 2004 10:39 PM
Таким Блэкам надо "меньше искрукций" давать - не осилит, не донесет, не удержит, потом пахнуть будет