SPARC

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
SPARC
Разработчик

Sun Microsystems

Разрядность

64-bit (32 → 64)

Представлена

1985

Версии

V9 (1993)

Архитектура

RISC

Тип

Регистр-Pегистр

Кодирование СК

фиксированное

Переходы

Флаги условий

Порядок байт

Bi (Big → Bi)

Размер страницы

8 KiB

Расширения

VIS 1.0, 2.0, 3.0

Open

Yes

Регистры
Общего назначения

31 (G0 = константа ноль; не глобальные регистры используют регистровые окна)

Вещественные

32

Микропроцессор UltraSPARC II компании Sun Microsystems

SPARC (Scalable Processor ARChitecture — масштабируемая архитектура процессора) — архитектура RISC-микропроцессоров, первоначально разработанная в 1985 году компанией Sun Microsystems.

Архитектура SPARC является открытой, это значит, что:

  • Архитектура системы команд SPARC опубликована как стандарт IEEE 1754—1994;
  • Спецификации SPARC доступны для лицензирования любой компанией или частным лицом и дают возможность разрабатывать свои собственные решения;
  • Развитием архитектуры SPARC занимается независимая некоммерческая организация SPARC International, Inc., основанная в 1989 году. Членство в SPARC International открыто для всех желающих.

Для производства процессоров с архитектурой SPARC достаточно закупить у SPARC International, Inc. лицензию на архитектуру системы команд ($99) и разработать свою реализацию архитектуры, либо закупить готовую реализацию (что несколько дороже).

Существовало 3 основные ревизии архитектуры SPARC: версии 7, 8 и 9[1]. Иногда UltraSPARC серии T выделяются как отдельные архитектуры UltraSPARC Architecture 2005 и 2007.[2]

Версия 8 архитектуры SPARC описывает 32-разрядный микропроцессор, тогда как версия 9 — 64-разрядный.

Архитектура SPARCv7[править | править вики-текст]

Примерно в 1983-1986 годах в Sun разрабатывался проект “Sunrise”. Изначально в рамках проекта создавался сопроцессор для обработки чисел с плавающей запятой для систем на базе процессоров 680x0. Затем было принято решение доработать его до процессора общего назначения, были добавлены чип целочисленного устройства; чипы MMU, ввода-вывода, контроллер памяти. Создание микропроцессорного комплекта было закончено в 1986 году. Перед выпуском в 1987 году первых рабочих станций (Sun 4) с его использованием, проект был переименован в SPARC. Архитектура в значительной степени была основана на проектах Berkeley RISC; основные отличия от MIPS (Stanford) заключались в регистровом окне и конвейере. При проектировании SunRise в качестве консультанта привлекался профессор David Patterson [3][4]

Позже данная версия архитектуры получила номер SPARC v7 и стала первой публичной версией SPARC.

ISA Sparc v7 (по реализации ERC32): http://microelectronics.esa.int/erc32/misc/SPARC-V7-InstructionSet-Temic-RevA-1996-09-10.pdf

Краткое описание: Mark Smotherman (Clemson University), A Programmer's View of the SPARC Architecture (Version 7)

Архитектура SPARCv8[править | править вики-текст]

Архитектура SPARCv8 описана в книге The SPARC architecture manual : version 8 / SPARC International, Inc. Englewood Cliffs, N.J. : Prentice Hall, c1992. xxix, 316 p. ISBN 0-13-825001-4 (pbk.), которая доступна также и в электронном виде [2].

Архитектура SPARCv9[править | править вики-текст]

Архитектура SPARCv9 описана в книге The SPARC architecture manual : version 9 / SPARC International, Inc. ; David L. Weaver, Tom Germond, editors.: PTR Prentice Hall, c1994. xxi, 357p. ISBN 0-13-099227-5, которая доступна также и в электронном виде [3].

Реализации архитектуры[править | править вики-текст]

Реализации SPARCv8[править | править вики-текст]

Реализации SPARCv9[править | править вики-текст]

  • Процессоры UltraSPARC;
  • OpenSPARC — открытое RTL-описание на языке Verilog процессора UltraSPARC T1[6]
  • SPARC64 — реализация Fujitsu, используется в семействе серверов Primepower;
  • R1000 — реализация от МЦСТ.

Характеристики микропроцессоров SPARC[править | править вики-текст]

Данная таблица содержит спецификации на некоторые процессоры SPARC: Тактовая частота (МГц), версия архитектуры, год выпуска, количество потоков (потоков на ядро умноженных на количество ядер), технологический процесс (микрометров), количество транзисторов (миллионов), площадь кристалла (кв. мм.), количество контактов, потребляемая мощность (Ватт), напряжение питания, и размеры кэшей данных, инструкций, а также L2 и L3 (Килобайт).

Название Модель Частота,
(МГц)
Версия архитектуры Год Всего потоков[7] Техн. процесс,
(µm)
Транзисторов,
(млн.)
Площадь кристалла,
(мм²)
Кол-во контактов Потребляемая мощность,
(Вт)
Напряжение питания,
(В)
L1 D-кэш,
(Кб)
L1 I-кэш,
(Кб)
L2 кэш,
(Кб)
L3 кэш,
(Кб)
SPARC (various)[8] 14.28—40 V7 1987-1992 1×1=1 0.8—1.3 ~0.1—1.8 -- 160—256 -- -- 0—128 (unified) none none
MB86900 16.67 V7 1987 1×1=1 1.2 -- -- -- -- -- -- -- -- --
microSPARC I (Tsunami) TI TMS390S10 40—50 V8 1992 1×1=1 0.8 0.8 225? 288 2.5 5 2 4 none none
SuperSPARC I (Viking) TI TMX390Z50 / Sun STP1020 33—60 V8 1992 1×1=1 0.8 3.1 -- 293 14.3 5 16 20 0-2048 none
SPARClite Fujitsu MB8683x 66—108 V8E 1992 1×1=1 -- -- -- 144—176 -- 2.5/3.3V 1—16 1—16 none none
hyperSPARC (Colorado 1) Ross RT620A 40—90 V8 1993 1×1=1 0.5 1.5 -- -- -- 5? 0 8 128-256 none
microSPARC II (Swift) Fujitsu MB86904 / Sun STP1012 60—125 V8 1994 1×1=1 0.5 2.3 233 321 5 3.3 8 16 none none
hyperSPARC (Colorado 2) Ross RT620B 90—125 V8 1994 1×1=1 0.4 1.5 -- -- -- 3.3 0 8 128-256 none
SuperSPARC II (Voyager) Sun STP1021 75—90 V8 1994 1×1=1 0.8 3.1 299 -- 16 -- 16 20 1024-2048 none
hyperSPARC (Colorado 3) Ross RT620C 125—166 V8 1995 1×1=1 0.35 1.5 -- -- -- 3.3 0 8 512-1024 none
TurboSPARC Fujitsu MB86907 160—180 V8 1995 1×1=1 0.35 3.0 132 416 7 3.5 16 16 512 none
UltraSPARC I (Spitfire) Sun STP1030 143—167 V9 1995 1×1=1 0.47 5.2 315 521 30[9] 3.3 16 16 512-1024 none
UltraSPARC I (Hornet) Sun STP1030 200 V9 1998 1×1=1 0.42 5.2 265 521 -- 3.3 16 16 512-1024 none
hyperSPARC (Colorado 4) Ross RT620D 180—200 V8 1996 1×1=1 0.35 1.7 -- -- -- 3.3 16 16 512 none
SPARC64 Fujitsu (HAL) 101—118 V9 1995 1×1=1 0.4 -- 297+163+142 286 50 3.8 128 128 -- --
SPARC64 II Fujitsu (HAL) 141—161 V9 1996 1×1=1 0.35 -- 202+103+84 286 64 3.3 128 128 -- --
SPARC64 III Fujitsu (HAL) MBCS70301 250—330 V9 1998 1×1=1 0.24 17.6 240 -- -- 2.5 64 64 8192 --
UltraSPARC IIs (Blackbird) Sun STP1031 250—400 V9 1997 1×1=1 0.35 5.4 149 521 25[10] 2.5 16 16 1024 or 4096 none
UltraSPARC IIs (Sapphire-Black) Sun STP1032 / STP1034 360—480 V9 1999 1×1=1 0.25 5.4 126 521 21[11] 1.9 16 16 1024—8192 none
UltraSPARC IIi (Sabre) Sun SME1040 270—360 V9 1997 1×1=1 0.35 5.4 156 587 21 1.9 16 16 256—2048 none
UltraSPARC IIi (Sapphire-Red) Sun SME1430 333—480 V9 1998 1×1=1 0.25 5.4 -- 587 21[12] 1.9 16 16 2048 none
UltraSPARC IIe (Hummingbird) Sun SME1701 400—500 V9 2000 1×1=1 0.18 Al -- -- 370 13[13] 1.5-1.7 16 16 256 none
UltraSPARC IIi (IIe+) (Phantom) -- 550—650 V9 2002 1×1=1 0.18 Cu -- -- 370 17.6 1.7 16 16 512 none
SPARC64 GP Fujitsu SFCB81147 400—810 V9 2000 1×1=1 0.18 30.2 217 -- -- 1.8 128 128 8192 --
SPARC64 IV Fujitsu MBCS80523 450—810 V9 2000 1×1=1 0.13 -- -- -- -- -- 128 128 2048 --
UltraSPARC III (Cheetah) Sun SME1050 600 V9 2001 1×1=1 0.18 Al 29 330 1368 53 1.6 64 32 8192 none
UltraSPARC III (Cheetah) Sun SME1052 750—900 V9 2001 1×1=1 0.13 Al 29 -- 1368 -- 1.6 64 32 8192 none
UltraSPARC III Cu (Cheetah+) Sun SME1056 1002—1200 V9 2001 1×1=1 0.13 Cu 29 232 1368 80[14] 1.6 64 32 8192 none
UltraSPARC IIIi (Jalapeno) Sun SME1603 1064—1593 V9 2003 1×1=1 0.13 87.5 206 959 52 1.3 64 32 1024 none
SPARC64 V (Zeus) Fujitsu 1100—1350 V9/JPS1 2003 1×1=1 0.13 190 289 269 40 1.2 128 128 2048 --
SPARC64 V+ (Olympus-B) Fujitsu 1650—2160 V9/JPS1 2004 1×1=1 0.09 400 297 279 65 1 128 128 4096 --
UltraSPARC IV (Jaguar) Sun SME1167 1050—1350 V9 2004 1×2=2 0.13 66 356 1368 108 1.35 64 32 16384 none
UltraSPARC IV+ (Panther) Sun SME1167A 1500—2100 V9 2005 1×2=2 0.09 295 336 1368 90 1.1 64 64 2048 32768
UltraSPARC T1 (Niagara) Sun SME1905 1000—1400 V9 / UA 2005 2005 4×8=32 0.09 300 340 1933 72 1.3 8 16 3072 none
SPARC64 VI (Olympus-C) Fujitsu 2150—2400 V9/JPS2 2007 2×2=4 0.09 540 422 -- 120 -- 128 128 5120 none
UltraSPARC T2 (Niagara 2) Sun SME1908A 1000—1400 V9 / UA 2007 2007 8×8=64 0.065 503 342 1831 95 1.1—1.5 8 16 4096 none
UltraSPARC T2 Plus (Victoria Falls) Sun SME1910A 1200—1600 V9 / UA 2007 2008 8×8=64 0.065 503 342 1831  —  — 8 16 4096 none
UltraSPARC T2 Sun T5240 1200-1600 V9 / UA 2007 2008 ? ? ? 58.45  ?  — none
SPARC64 VII (Jupiter) [4] Fujitsu 2400—2880 V9/JPS2(?) 2008 2×4=8 0.065 600 445 -- 135 -- 64 64 6144 none
UltraSPARC RK (Rock)[5] Sun SME1832 2300 V9 / UA__?__ 2009 2×16=32 0.065 ? 396 2326 ? ? 32 32 + 8 predecoded bits 2048 ?
SPARC64 VIIIfx (Venus) ? ? V9 TBA 8 ядер 0.045 ? ? ? ? ? ? 32 5120 ?
SPARC T3 (Rainbow Falls) Oracle 1650 V9 2010 8x16=128 0.040 ? ? ? ? ? ? ? 6144 ?
R1000[15] (1891ВМ6Я) МЦСТ 1000 V9/JPS1 2011 4 ядра 0.090 180 128 1156 20 (14[16]) 1.0, 1.8, 2.5 32 16 2048 нет
Название Модель Частота,
(МГц)
Версия архитектуры Год Всего потоков[7] Техн. процесс,
(µm)
Транзисторов,
(млн.)
Площадь кристалла,
(мм²)
Кол-во контактов Потребляемая мощность,
(Вт)
Напряжение питания,
(В)
L1 D-кэш,
(Кб)
L1 I-кэш,
(Кб)
L2 кэш,
(Кб)
L3 кэш,
(Кб)

Операционные системы, работающие на SPARC[править | править вики-текст]

В 1993 году компания Intergraph предприняла попытку портировать Windows NT на архитектуру SPARC, но позже проект был отменён.

29 апреля 2014 года было опубликовано сообщение, что поддержка архитектуры SPARC удалена из тестируемой ветки Debian — 8.0. Возможно, она будет удалена и из unstable ветки.[17]

Реализации с открытым кодом[править | править вики-текст]

  • LEON, 32-битная однопоточная реализация SPARC V8, разработанная исключительно для использования в космосе. Исходный код написан на VHDL и лицензирован под GPL.
  • OpenSPARC T1, выпущенная в 2006, 64-битная, 32-поточная реализация, удовлетворяющая UltraSPARC Architecture 2005 и SPARC V9. Исходный код написан на Verilog и лицензирован под разными лицензиями.
  • OpenSPARC T2, выпущенная в 2008, 64-битная, 64-поточная реализация, удовлетворяющая UltraSPARC Architecture 2007 и SPARC V9. Исходный код написан на Verilog и лицензирован под разными лицензиями.

Суперкомпьютеры[править | править вики-текст]

По состоянию на июнь 2011 самым быстрым суперкомпьютером в рейтинге TOP500 признан «K computer» компании Fujitsu он собран из 68 544 восьмиядерных процессоров SPARC64 VIIIfx и его мощность составляет 8,16 Пфлопс, пиковая 8,77 Пфлопс. Интересно, что построение этой машины не завершено. В финальном варианте, который компания намерена запустить летом 2012 года, компьютер будет включать в себя свыше 80 тысяч процессоров, а быстродействие системы должно составить 10 петафлопсов.

По состоянию на июль 2009 только один суперкомпьютер на процессорах SPARC включён в список самых быстрых компьютеров TOP500. Находящийся на 28 месте суперкомпьютер Fujitsu FX1 использует четырёхядерные микропроцессоры SPARC64 VII 2,52 ГГц и имеет производительность 121 282 GFLOPS. Он установлен в Японском агентстве аэрокосмических исследований. В ноябре 2002 года микропроцессоры SPARC использовались в 88 из 500 (17,60 %)[18] самых мощных компьютеров, однако с тех пор потеряли популярность, будучи заменены на процессоры от IBM, Intel и AMD.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Suryakant Bhandare, [1] slide 5
  2. www.opensparc.net/docs/2008-Oct-OpenSPARC-Slide-Cast-Part-03-DW.pdf
  3. David Weaver, Introduction to UltraSPARC Architecture // June 2009 slide 3,5-8
  4. SPARC Timeline // SPARC International 1984
  5. Aeroflex Gaisler
  6. Overview of OpenSPARC Resources
  7. 1 2 Потоков на ядро × количество ядер
  8. Различные реализации SPARC V7 производились Fujitsu, LSI Logic, Weitek, Texas Instruments и Cypress. SPARC V7 процессор первоначально состоял из нескольких отдельных микросхем, обычно включавших в себя устройство для выполнения операций с целым числами(IU), устройство для выполнения операций с плавающей точкой (FPU), устройство управления виртуальной памятью (MMU) и кэш-память.
  9. @167 MHz
  10. @250 MHz
  11. @400 MHz
  12. @440 MHz
  13. max@500 MHz
  14. @900 MHz
  15. Микропроцессор МЦСТ R1000.
  16. Разработка экономичной версии микропроцессора с архитектурой SPARC и унифицированных электронных модулей на его основе (16.08.2013).
  17. http://www.phoronix.com/scan.php?page=news_item&px=MTY3NTc Debian Drops Support For SPARC
  18. Processor Family share for 11/2002 | TOP500 Supercomputing Sites

Ссылки[править | править вики-текст]