Itanium

Le Itanium est le nom de marque pour les microprocesseurs 64-bit d'Intel qui mettent en application l'architecture d'Intel Itanium de (autrefois appelée IA-64 ). Intel a libéré deux familles de processeur using la marque : le original Itanium et le Itanium 2 . Commençant le le 1er novembre , le 2007 , de nouveaux membres du deuxième famille s'appellent de nouveau le Itanium . Les processeurs sont lancés sur le marché pour l'usage dans les serveurs d'entreprise de et les systèmes de l'ordinateur à haut rendement . L'architecture a commencé au Hewlett-Packard (HP) et plus tard a été développée par la HP et l'Intel ensemble.

L'architecture du d'Itanium de diffère nettement des architectures du X86 (et des prolongements de X86-64 ) utilisés dans d'autres processeurs d'Intel. L'architecture est basée sur le parallélisme explicite d'Instruction-niveau de , avec le compilateur prenant les décisions au sujet dont des instructions de s'exécuter en parallèle. Cette approche permet au processeur d'exécuter jusqu'à six instructions par rhythme. En revanche avec d'autres architectures de Superscalar , le Itanium n'a pas besoin de matériel raffiné pour maintenir des dépendances d'instruction pendant l'exécution parallèle.

Après un processus de développement prolongé, le premier Itanium a été libéré en 2001, et des processeurs plus puissants d'Itanium ont été libérés périodiquement. La HP établit la plupart des systèmes Itanium-basés, mais plusieurs autres fabricants ont également développé des systèmes basés sur Itanium. À partir de 2007, Itanium est la quatrième-plus architecture déployée de microprocesseur pour des systèmes d'entreprise-classe, derrière le X86-64 , IBM ACTIONNENT , et SPARC . Intel a libéré son plus nouvel Itanium, appelé Montvale du , en novembre 2007.

Histoire

Développement : 1989&ndash ; 2001

En 1989, la HP a déterminé que les architectures de l'ordinateur de jeu d'instructions réduit (RISC) approchaient une limite de traitement à une instruction de par cycle . Les chercheurs de HP ont étudié une nouvelle architecture appelée le mettent en parallèle explicitement l'instruction calculant qui (ÉPIQUE) permet au processeur d'exécuter les instructions multiples en un rhythme. L'ÉPOPÉE met en application une forme d'architecture très longue du mot d'instruction (VLIW), où un mot d'instruction contient des instructions multiples. Avec l'ÉPOPÉE, le compilateur détermine à l'avance que des instructions peuvent être exécuté en même temps, ainsi le microprocesseur exécute simplement les instructions et n'a pas besoin de mécanismes raffinés pour déterminer quelles instructions de s'exécuter en parallèle.

La HP a déterminé qu'il n'était plus rentable pour des compagnies de systèmes d'entreprise individuelle telles que lui-même pour développer les microprocesseurs de propriété industrielle, ainsi HP partnered avec Intel en 1994 pour développer l'architecture IA-64, qui a dérivé de l'ÉPOPÉE. Intel était disposé à entreprendre un effort de développement très grand sur IA-64 dans l'espérance que le microprocesseur en résultant serait employé à la majorité des fabricants de systèmes d'entreprise. La HP et l'Intel ont lancé un grand effort de développement conjoint avec un but de livrer le premier produit, le appelé du Merced , en 1998.

Plusieurs groupes ont commencé à développer des logiciels d'exploitation pour l'architecture, y compris le Microsoft Windows , le Linux , et les variantes d'UNIX telles que HP-UX , Solaris , Tru64 UNIX , et Monterey/64 (les derniers trois étant décommandés avant d'atteindre le marché). D'ici 1997, il était évident qu'il ait été beaucoup plus difficile mettre en application l'architecture IA-64 et le compilateur qu'ont à l'origine pensé, et la livraison du Merced a commencé à glisser le quart par le quart. Les difficultés techniques ont inclus le transistor très haut compte nécessaire pour soutenir les mots d'instruction larges et les grandes cachettes. Il y avait également des problèmes structuraux dans le projet, comme les deux parties de l'équipe commune ont employé différentes méthodologies et ont eu des priorités légèrement différentes. Puisque Merced était le premier processeur ÉPIQUE, les problèmes plus imprévus produits d'effort de développement que l'équipe ont été accoutumés à. En outre, le concept ÉPIQUE dépend des possibilités de compilateur avant lesquelles n'avait été jamais mis en application, une recherche tellement plus imprévue était nécessaire.

Intel a annoncé le nom officiel du processeur, le Itanium , le 4 octobre , le 1999 . Dans des heures les observateurs se sont référés au processeur comme Itanic , une référence au '' Titanic '' , le " ; unsinkable" ; Revêtement d'océan qui est descendu en 1912. Le Itanic depuis souvent a été employé par le le registre , Scott McNealy , et d'autres. Il fait référence à la perception qu'Itanium est un objet superflu qui a coûté Intel et la HP beaucoup de milliards de dollars tout en ne pas réaliser s'est attendu l'exécution et à des ventes dans le calendrier à l'origine projeté. En attendant, les architectes de RISC et de CISC apportaient des améliorations régulières des réalisations de Superscalar , leur permettant de casser la barrière d'un-instruction-par-horloge sans employer l'ÉPOPÉE.

Processeur original d'Itanium de : 2001&ndash ; 02

Avant que le Itanium ait été libéré en juin 2001, ce n'était plus supérieur aux processeurs contemporains de RISC et de CISC. Le Itanium a concurrencé au bas de gamme (principalement 4-CPU et systèmes plus réduits) des serveurs basés sur des processeurs du X86 , et à l'à extrémité élevé l'architecture et le architecture de SPARC de Sun Microsystems de la PUISSANCE du d'IBM de la '. Intel a replacé Itanium pour se concentrer sur le calcul à extrémité élevé de l'HPC d'affaires et de , essayant de reproduire le " réussi de x86 ; horizontal" ; (c., architecture simple, fournisseurs de systèmes multiples) marché. Son succès a été limité à remplacer le PA-RISC et l'alpha en systèmes de HP et MIPS dans des systèmes de l'HPC de du SGI. La PUISSANCE et le SPARC sont demeurés forts, alors que l'architecture x86 à 32 bits se développait dans l'espace d'entreprise. Les économies d'échelle étant alimenté par son énorme base installée, x86 était le " prépondérant ; horizontal" ; architecture dans le calcul d'entreprise. La HP et l'Intel ont identifié qu'Itanium n'était pas concurrentiel et remplacé le par Itanium 2 un an après, car ils avaient prévu. Seulement quelques mille de l'original Itaniums ont été vendus, en raison de la disponibilité limitée provoquée par les rendements pauvres, la dégradation des performances relativement, et le coût élevé. Cependant, ces machines étaient utiles pour le développement de logiciel pour l'Itanium 2 processeurs qui ont suivi. IBM a livré un ordinateur géant basé sur ce processeur.

Itanium 2 processeurs de : 2002&ndash ; présent

L'Itanium 2 a été libéré en 2002, et a été lancé sur le marché pour des serveurs d'entreprise plutôt que pour la gamme entière de calcul à extrémité élevé. L'initiale Itanium 2 était le appelé McKinley. McKinley a employé un 180 ; le nanomètre traitent, mais il a soulagé beaucoup des problèmes d'exécution de l'Itanium original.

En 2003, le AMD a libéré le Opteron , qui a mis en application son architecture 64-bit du X86-64 . Opteron a gagné l'acceptation rapide dans l'espace de serveur d'entreprise parce qu'il a fourni une mise à niveau facile du X86 . Intel a répondu en mettant en application le X86-64 dans des ses microprocesseurs de Xeon en 2004. Intel a libéré un nouveau membre de la famille d'Itanium 2 de , le appelé Madison, en 2003. Madison a employé un 130 ; le processus de nanomètre et était la base de tout le nouvel Itaniums jusqu'à ce que Montecito ait été libéré en juin 2006.

En mars 2005, Intel a annoncé que cela fonctionnait sur un nouveau dispositif d'Itanium, appelé Tukwila , pour être libéré en 2007. Tukwila aurait quatre processeurs et remplacerait l'autobus d'Itanium par une interface de système commune de nouveau , qui serait également employée par un nouveau Xeon. Intel plus tard a indiqué que Tukwila serait livré vers la fin de 2008.

En novembre 2005, les fabricants principaux de serveur d'Itanium jointifs avec Intel et un certain nombre de fournisseurs de logiciel pour former l'alliance de solutions d'Itanium pour favoriser l'architecture et pour accélérer la mise en communication de logiciel. L'alliance a annoncé que ses membres investiraient $10 milliards dans des solutions d'Itanium vers la fin de la décennie.

Itanium n'est pas un produit à fort débit pour Intel. Intel ne libère pas des nombres de production, mais un analyste industriel a estimé que la cadence de fabrication était 200.000 processeurs par an en 2007.

Architecture

Intel a intensivement documenté l'ensemble d'instruction de d'Itanium et le microarchitecture , et la presse technique a fourni des vues d'ensemble.

Changements architecturaux

Itaniums a libéré avant 2006 a eu le soutien de matériel de l'architecture du IA-32 pour permettre le soutien des applications de serveur de legs, mais l'exécution était beaucoup plus mauvaise en comparaison de l'exécution indigène d'instruction et des processeurs x86 contemporains. À Intel 2005 EL développé , un émulateur du IA-32 de logiciel qui a fourni une meilleure exécution. Avec Montecito, Intel a enlevé l'appui IA-32 du matériel.

Avec le Montecito , Intel a fait des perfectionnements à l'architecture en juillet 2006. L'architecture inclut maintenant le matériel multifile : chaque processeur maintient le contexte pour deux fils d'exécution. Quand les stalles d'un fil dues à un accès mémoire l'autre fil gagne la commande. Intel appelle ce " ; multithreading" brut ; pour le distinguer du " ; Hyperthreading technology" cela a été employé dans des quelques microprocesseurs du X86 et du X86-64 . Multifile brut est bien assorti à l'architecture d'Intel Itanium de et aux résultats dans un gain appréciable d'exécution. Intel a également ajouté le soutien de matériel de la virtualisation . La virtualisation permet un " de logiciel ; Hypervisor " pour courir des exemples du système d'exploitation multiples sur le processeur concurremment. Montecito comporte également une cachette de la fente L2, ajoutant un 1 consacré ; Cachette de MIB L2 pour des instructions et convertir le 256 original ; Cachette de KiB L2 à une cachette consacrée de données.

Appui de matériel

Systèmes

Chipsets

Les interfaces de bus d'Itanium au reste du système par l'intermédiaire d'un jeu de puces . Les fabricants de serveur d'entreprise différencient leurs systèmes en concevant et en développant les chipsets qui connectent le processeur à la mémoire, aux interconnexions, et aux contrôleurs périphériques. Le jeu de puces est le coeur de l'architecture au niveau système pour chaque conception de système. Le développement d'un jeu de puces coûte des dizaines de millions de dollars et représente un engagement important à l'utilisation de l'Itanium. Actuellement, des chipsets modernes pour Itanium sont fabriqués par la HP, le Fujitsu, le SGI, le NEC, le Hitachi, et l'Unisys. IBM a créé un jeu de puces en 2003, et Intel en 2002, mais ni l'un ni l'autre de eux n'a développé des chipsets pour soutenir de plus nouvelles technologies telles que le DDR2 ou le PCI Express .

Software support

Afin de permettre à plus de logiciel de fonctionner sur l'Itanium, Intel a soutenu le développement des compilateurs efficaces pour sa plate-forme, particulièrement sa propre suite des compilateurs. GCC et studio visuel de milliseconde de 2005 (et plus tard) peuvent également produire le code machine pour Itanium. À partir de 2007, Itanium est soutenu par le serveur 2003 de Windows de , les distributions multiples de Linux de ( y compris Debian , Red Hat et SuSE de Novell), le FreeBSD , et le HP-UX , OpenVMS , et direct de HP, tout à la façon des indigènes. Il soutient également le d'environnement d'unité centrale GCOS de Groupe Taureau et plusieurs logiciels d'exploitation du IA-32 par l'intermédiaire des simulateurs d'ensemble d'instruction de Using le QuickTransit , le logiciel binaire d'application pour le IRIX /MIPS et les Solaris / SPARC peuvent fonctionner par l'intermédiaire du " ; translation" binaire dynamique ; sur le Linux/Itanium. Selon l'alliance de solutions d'Itanium, en date de 2007 tôt plus de 10.000 applications être disponible pour les systèmes basés par Itanium, mais Sun conteste ce nombre. L'AIS soutient également le Gelato , un Groupe d'utilisateurs de l'HPC d'Itanium et la communauté de réalisateur qui met en communication et soutient le logiciel de la source ouverte pour Itanium.

Concurrence

L'Itanium 2 concurrence sur le marché du serveur d'entreprise de . Les concurrents importants d'Itanium incluent serveurs de Xeon Opteron de s d'IBM le ' POWER6 de Sun Microsystems 'de UltraSPARC IV+ , Fujitsu 's SPARC64, de s, le AMD 'propres, et de d'Intel.

Dans toute son histoire, Itanium a eu à exécution à point fixe relative de la meilleure exécution de virgule flottante de n'importe quel microprocesseur d'usage universel. Ces possibilités sont utiles dans des systèmes de l'HPC mais ne sont pas nécessaires pour la plupart des charges de travail de serveur d'entreprise.

Ordinateurs géants

Un Itanium - l'ordinateur basé est apparu la première fois sur la liste des ordinateurs géants du TOP500 en novembre 2001

Processeurs

Processeurs libérés

Les processeurs d'Itanium montrent une progression régulière dans les possibilités. Merced était une validation de principe. McKinley a spectaculairement amélioré la hiérarchie de mémoire et a permis à Itanium de devenir raisonnablement concurrentiel. Madison, avec le décalage à un 130 ; le nanomètre traitent, tenu compte pour qu'assez d'espace de cachette surmonte les goulots d'exécution de commandant. Montecito, avec un 90 ; le nanomètre traitent, tenu compte d'une exécution de duel-noyau et d'une amélioration importante d'exécution par watt. Montvale a ajouté trois nouveaux dispositifs : lockstep de noyau-niveau, commutation exiger-basée et fréquence d'autobus d'avant-côté de jusqu'à 667MHz.

Futurs processeurs

Le futur de la famille d'Itanium se situe apparemment dans les morceaux multinucléaires, basés sur des informations disponibles sur les générations venantes. En date du juin 2007, de l'information est connue pour ce qui suit :
Le Tukwila inclura quatre noyaux, grands sur-meurent des cachettes, Hyper-Filetant la technologie et un contrôleur integrated de mémoire, et mettront en application la correction de données de double-dispositif, qui aide à corriger des erreurs de mémoire. Tukwila mettra en application également l'interconnexion , une nouvelle interface d'Intel QuickPath de de mémoire qui remplace l'autobus d'Itanium. Le QuickPath sera également employé sur le Nehalem de Xeon, ainsi Tukwila peut employer les mêmes chipsets que Nehalem.
Le Poulson emploiera un 32 ; le processus du nanomètre et comportera quatre noyaux ou plus, perfectionnements multifile, et nouvelles instructions de tirer profit du parallélisme, particulièrement dans la virtualisation.
1995 :
Septembre : La HP, le Novell, et le SCO annoncent des plans pour un " ; " du système d'exploitation à fort débit d'UNIX ; pour fournir le " ; calcul géré en réseau 64-bit sur l'architecture" de HP/Intel ;
1996 :
Octobre : Le Compaq annonce qu'il emploiera IA-64
1997 :
Juin : Le IDC prévoit que des ventes des systèmes IA-64 atteindra $38bn/yr d'ici 2001
Décembre : Intel et Sun annoncent des efforts conjoints pour mettre en communication le Solaris à IA-64
1998 :
Mars : SCO admet que l'alliance du HP/SCO Unix est maintenant mort
Juin : L'IDC prévoit que des ventes des systèmes IA-64 atteindra $30bn/yr d'ici 2001
Septembre : IBM annonce qu'il construira les machines Merced-basées
Octobre : Le projet Monterey est formé pour créer un de terrain communal UNIX pour IA-64
1999 :
Février : Le projet Trillian est formé pour mettre en communication le Linux à IA-64
Août : L'IDC prévoit que des ventes des systèmes IA-64 atteindra $25bn/yr d'ici 2002
Août : AMD libère des spécifications pour le X86-64 , un ensemble de prolongements 64-bit à la propre architecture x86 d'Intel prévue pour concurrencer IA-64. Il lancera par la suite ceci sur le marché sous le nom du " ; AMD64" ;
2001 :
Juin : L'IDC prévoit que des ventes de systèmes d'Itanium atteindra $15bn/yr d'ici 2004
Décembre : Le Gelato est formé
2002 :
Mars : L'IDC prévoit que des ventes de systèmes d'Itanium atteindra $5bn/yr par la fin 2004
Novembre : le Colombie , un Altix 3700 de du SGI avec 10160 Itanium 2 processeurs au centre de recherches de la NASA Ames, est énuméré sur la liste du TOP500 à la position #2.
Décembre : Ventes de système d'Itanium pour 2004 la portée $1.4bn
2005 :
Janvier : La HP met en communication le OpenVMS à Itanium
Février : La conception de serveur d'IBM laisse tomber l'appui d'Itanium dans une lame de calcul de Hitachi, Ltd.
Septembre : L'alliance de solutions d'Itanium est formée
Septembre : Dell sort les affaires d'Itanium
Octobre : Les ventes de serveur d'Itanium atteignent $619M/quarter dans le troisième trimestre.
Octobre : Intel annonce des retards d'une année pour Montecito, Montvale, et Tukwila
Juin : Intel libère le " de duel-noyau ; Montecito " Itanium 2

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