Альфа 21164 - Alpha 21164

А-да 300 алтындық төрт алтын түсті Альфа 21164 микропроцессоры Crush T3E-600 процессорлық тақта.
DEC Alpha 21164 (EV5) атып өлтіру

The Альфа 21164, сондай-ақ өзінің код атауымен белгілі, EV5, Бұл микропроцессор дамыған және ойдан шығарылған Digital Equipment Corporation жүзеге асырды Альфа нұсқаулық жиынтығының архитектурасы (БҰЛ). Ол 1995 жылдың қаңтарында енгізілді Альфа 21064А Digital компаниясының флагманы микропроцессор ретінде. Бұл сәттілікке қол жеткізді Альфа 21264 1998 ж.

Тарих

Альфа 21164 алғашқы кремнийі 1994 жылдың ақпанында шығарылды, ал OpenVMS, Сандық UNIX және Windows NT операциялық жүйелер оған сәтті жүктелді. Ол 1994 жылдың соңында алынған және 1995 жылдың қаңтарында 266 МГц жиілікте енгізілген. 300 МГц нұсқасы 1995 жылы наурызда ұсынылды. Соңғы Alpha 21164, 333 МГц нұсқасы 1995 жылғы 2 қазанда белгілі мөлшерде қол жетімді болды. Альфа 21164 1996 жылы 400 МГц нұсқасы көлемде қол жетімді болған кезде, Альфа 21164A цифрлы флагман микропроцессор ретінде ауыстырылды.

Пайдаланушылар

Digital әртүрлі жиіліктерде жұмыс істейтін Alpha 21164-ті қолданды AlphaServer серверлер, AlphaStation жұмыс станциялары. Digital сонымен қатар Alpha 21164-ді өздерінің Alpha VME 5/352 және Alpha VME 5/480-де қолданды бір тақталы компьютерлер және AlphaPC 164 және AlphaPC 164LX аналық тақталар. Альфа серіктесі Cray Research олардың ішінде 300 МГц Альфа 21164 қолданды T3E-600 суперкомпьютер. Сияқты үшінші тараптар DeskStation Альфа 21164 көмегімен жұмыс станцияларын да құрды.

Өнімділік

21164 275 МГц-тен жоғары өнімділікті жалғастырды Альфа 21064А енгізілгенге дейін Intel Pentium Pro 1995 жылдың қарашасында 200 МГц нұсқасы 300 МГц 21164-тен асып түскен кезде SPECint95_base эталондық люкс. 21164 өзгермелі нүктелік өнімділікті сақтап қалды. 333 МГц 21164 келесі жылы Pentium Pro-дан асып түсті, бірақ кейінірек оны басып озды MIPS Technologies R10000 содан кейін Hewlett-Packard PA-8000 сол жылы.[1]

Сипаттама

Альфа 21164 - төрт шығарылым суперскалар максимум төрт нұсқаулық беруге қабілетті микропроцессор сағат циклі төрт бірлікке: екі бүтін және екі өзгермелі нүкте. Бүтін құбыр желісі жеті сатыдан тұрады, ал өзгермелі нүкте құбыры он сатыдан тұрады. 21164 43 битті іске асырды виртуалды мекенжай және 40 бит нақты мекен-жай. Сондықтан ол 8 ТБ емдеуге қабілетті болды виртуалды жад және 1 ТБ физикалық жады.

Бүтін бірлік

Бүтін бірлік екі бүтін құбырлардан және бүтін саннан тұрды файлды тіркеу. Екі құбыр желісі, қосу құбыры және көбейту құбыры бірдей емес, әрқайсысы әр түрлі нұсқауларды орындауға жауап береді, дегенмен екеуі де жалпы қосу, логикалық, жүктеу, салыстыру және шартты жылжыту нұсқауларын орындай алады. Көбейту құбыры тек ауысым, сақтау және көбейту нұсқауларын орындайды (құбырсыз көбейткіште). Қосу құбыры тек филиал нұсқауларын орындайды.

Тармақ, шартты жылжыту және көбейту нұсқауларын қоспағанда, барлық басқа нұсқаулар бір кезеңнің кідірісі үшін бес сатыда басталады және аяқталады. Бөлімшелер мен шартты жылжу нұсқаулары алтыншы кезеңде орындалады, сондықтан олар нәтижеге тәуелді болатын салыстыру нұсқаулығымен шығарылуы мүмкін.

Бүтін регистр файлы қырық 64 биттік регистрден тұрады, оның отыз екісі Альфа архитектурасында көрсетілген, ал сегізі пайдалануға арналған PALкод жад ретінде. Тіркеу файлында төрт оқу порттары және екі жазу порттары екі бүтін құбырлар арасында біркелкі бөлінген.[2]

Жылжымалы нүкте бірлігі

Жылжымалы нүкте бірлігі екі өзгермелі нүкте құбырынан және өзгермелі нүкте регистр файлынан тұрды. Екі құбыр бір-біріне ұқсамайды, біреуі көбейтуді қоспағанда, барлық өзгермелі нүкте командаларын, ал екіншісі көбейту командаларын ғана орындайды. Екі құбырдың төрт кезеңі бар. Құбырға қосылмайтын өзгермелі нүктелік бөлгіш қосу құбырына қосылған. Бөлінуден басқа барлық өзгермелі нүктелік нұсқаулар төрт циклды кешіктіруге ие. Бөлгіштер операцияның орындалуына байланысты ауыспалы кідіріске ие жалғыз немесе қосулы қос дәлдік өзгермелі нүктелер мен сандар. Үстеме шығыстарды қосқанда, бір дәлдіктің бөлінуі 15-тен 31 циклге дейін кешігеді, ал екі еселік дәлдік бойынша 22-ден 60 циклға дейін кешігу болады.

Кэш

21164 үш деңгейге ие кэш, екеуі өледі және біреуі сыртқы және қосымша. Кэштер және онымен байланысты логика 7,2 миллион транзистордан тұрды.[3]

Негізгі кэш нұсқаулар мен мәліметтер үшін жеке кэштерге бөлінеді, сәйкесінше I-кэш және D-кэш деп аталады. Олардың өлшемі 8 КБ, тікелей картаға түсірілген жадының өлшемі 32 байт. D-кэш өнімділікті жақсарту үшін екі портты болып табылады және кэштің екі рет қайталануы арқылы жүзеге асырылады. Бұл а жазу жазу саясаты және оқуға арналған бөлу саясаты.

S-кэш деп аталатын екінші реттік кэш қайтыс болады және оның сыйымдылығы 96 КБ. Қосымша кэш қажет болды, өйткені 21164 оған жеткілікті нұсқаулар мен мәліметтер беру үшін сыртқы орта кэштен гөрі көбірек өткізу қабілеттілігін талап етті.[4] Кэш үлкен аумақты болғандықтан, оған қол жеткізу үшін екі цикл қажет болды. Өнімділікті жақсарту үшін кэш құбырлы болып табылады. Өшірілетін екінші кэштің тағы бір артықшылығы, оны көп жолды кэш ретінде оңай енгізуге болатындығында, нәтижесінде кэш үш жақты болады. ассоциативті, тікелей картадағы кэштерге қарағанда жақсартылған соққы жылдамдығын ұсынады.[5] S-кэш, үлкен физикалық аймаққа байланысты, I-box, E-box, F-box және M-box қоршауында екі бөлікке бөлінді. Бұл кэш деректерді екі циклде қайтара алатындай етіп жасалды.

Үшінші кэш, B-кэш деп аталады, сыртқы SRAM-мен іске асырылады. B-кэш міндетті емес және Alpha 21164 қолданатын кейбір жүйелерде жоқ. B-кэштің сыйымдылығы 1-ден 64 Мб-қа дейін болуы мүмкін, кіші сыйымдылықтарға қолдау көрсетілмейді, өйткені олар S-кэштің көмегімен пайдасыз болады.[6] Ол тікелей картаға түсірілген, а кері жазу жазу саясаты және жазбаша бөлу саясаты. Сыртқы кэш контроллері қажет болатын 21064-тен айырмашылығы, B-кэш интерфейстің логикалық интерфейсімен басқарылады. B-кэшті асинхронды немесе синхронды SRAM көмегімен жасауға болады. B-кэшке жүйелік шина арқылы қол жеткізіледі.

Сыртқы интерфейс

Альфа 21164 үшін розетка 499

Сыртқы интерфейс - бұл 128 биттік жүйелік шина. Жүйелік шина тактілік жиілікте жұмыс істейді, ол ішкі тактілік жиіліктен 3-тен 15 есе төмен немесе ішкі жиіліктегі 300 МГц-тен 20-дан 100 МГц-ге дейін. Жүйелік шинаның сағаттық сигналы микропроцессормен жасалады.

Сағат

Ішкі сағат жиілігі сыртқы сағат сигналын екіге бөлу арқылы жасалады. Сондықтан Альфа 21164 үшін 300 МГц Альфа 21164 үшін 600 МГц сыртқы сағат сигналы қажет.

Өндіріс

Альфа 21164 құрамында 9,3 миллион транзистор бар өлу 16,5-тен 18,1 мм-ге дейін (299 мм)2), бұл процестің максималды шегіне жақын болды. Өлді ойдан шығарылған Digital-тің бесінші буынында қосымша металл-оксид-жартылай өткізгіш (CMOS) процесі, CMOS-5, төрт деңгейлі 0,50 мкм процесс алюминий байланысы.[7] 21164 3.3- пайдаландывольт (V) қуат көзі. Ол 266 МГц-те 46 Вт, 300 МГц-де 51 Вт, 333 МГц-де 56 Вт шашырады.

Пакет

Альфа 21164 499 істікшелі керамикалық интерстициалға оралған түйреуіш торының жиымы (IPGA) өлшемі 57,40 - 57,40 мм. Пакетте а жылу таратқыш екі шпилькамен радиатор болтпен бекітілген.

Туынды

Альфа 21164 (EV56)

500 МГц Альфа 21164 (EV56) микропроцессоры
Samsung Alpha 21164 (EV56) атып өлтірілген

Альфа 21164 одан әрі дамудың кодтық негізі болды EV56. Ол Альфа 21164 ретінде енгізілді, бірақ бастапқыда ретінде белгілі болды Альфа 21164A. Ол 366, 433, 500, 533, 600 және 666 МГц жиіліктерінде жұмыс істеді.[8][9]

Тарих

Ол алғаш рет 1995 жылдың қазан айында микропроцессорлық форумда сипатталған. 1995 жылдың 13 қарашасында Digital компаниясы үлгілердің айдың соңында жеткізілетіндігін жариялады. 366 МГц жиілігінде жұмыс жасайтын бірінші нұсқа 1996 жылы енгізілді. 1996 жылдың 8 шілдесінде Digital компаниясы 433 МГц нұсқасы бар екенін және 500 МГц нұсқасы 1996 жылдың қыркүйек айынан бастап көлемдерімен іріктеліп жатқанын жариялады. 433 МГц нұсқасы баға бойынша болды 1000 бірлікте 1492 доллар. 600 МГц нұсқасы 1997 жылы 31 наурызда ұсынылды, көлемдік жеткізілім. Samsung Electronics 1996 жылдың маусымында Digital-мен келісімшартқа қол қойды екінші дереккөз Alpha 21164A және компания 666 МГц моделін шығарған жалғыз компания болды. 1996 жылы 11 қарашада 366-ден 500 МГц-ке дейінгі үлгілер 1997 жылы шығарылды. Alpha 21164A Digital-да жасалған Хадсон, Массачусетс және Samsung компаниясының Kihueng, Оңтүстік Корея фабрикалар.

Alpha 21164A пайдаланушылары Cray Research, Digital, Желілік құрал (қазір NetApp) және DeskStation. Cray Research 450, 600 және 675 МГц Альфа 21164А-ны олардың кейінгі модельдерінде қолданды T3E суперкомпьютер. Digital әртүрлі жиіліктерде жұмыс істейтін Alpha 21164A-ны қолданды AlphaServers, АльфаСтанциялар, Celebris XL жұмыс станциялары және Сандық жеке жұмыс станциялары. NetApp 400, 500 және 600 МГц Альфа 21164А қолданады сақтау жүйелері. DeskStation Альфа 21164A-ны Raptor Reflex жұмыс орындарында қолданды.

Сипаттама

Ең маңызды өзгеріс - бұл байт пен сөзге қол жетімділікті жақсартуға арналған Альфа архитектурасының кеңейтілген қосымшасы (BWX). Бұл нұсқаулар көбейту құбырымен орындалады. Альфа 21164A құрамында 20,4 мм өлім ауданы үшін 14,4 мм-ден 14,5 мм-ге дейінгі матрицаға 9,66 млн транзисторлар болды.2.[10] Цифрлы матрицаны CMOS-6 алтыншы буын процесінде жасады, яғни төрт қабатты өзара байланыстыратын 0,35 мкм процесс. Samsung компаниясы олардың 0,35 мкм процесінде өздері құрастырған төрт қабатты өзара байланыстыратын 0,3 мкм процесінің негізінде 1996 ж. Басында жасаған. Альфа 21164А 3,3 В қуат көзін пайдаланып, 36,0 МГц-те 31,0 Вт, 433 МГц-де 36,0 Вт қуат бөлді. 500 МГц-де Вт, 533 МГц-де 43,5 Вт және 600 МГц-те 48,5 Вт.

Альфа 21164PC (PCA56)

The Альфа 21164PC, деп те аталады PCA56, 1997 жылы 17 наурызда енгізілген Альфа 21164A-ның арзан нұсқасы. Микропроцессорды Digital және Mitsubishi Electric корпорациясы және екі компания да дизайнды ойдан шығарды. Кейінірек Mitsubishi 1998 жылдың басында Digital компаниясымен болашақ Альфа микропроцессорларын бірлесіп дамыту туралы келісімді тоқтатты және 1998 жылдың ортасында Alpha 21164PC өндірісін тоқтатты, Альфа нарығынан шықты, өйткені компания нарықтарындағы экономикалық жағдайлар.[11][12]

Alpha 21164PC 400, 466 және 533 МГц жиіліктерінде жұмыс істеді. S-кэштің алынып тасталуы, I-кэштің үлкен болуы және Motion Video Instructions (MVI) қосылуы, бұл альфа архитектурасына кеңейтілген. бір нұсқаулық бірнеше деректер (SIMD) өнімділігін жақсартуға арналған нұсқаулық MPEG кодтау. Транзисторлар санын азайту үшін S-кэш алынып тасталды, бұл матрицаның өлшемін және өз кезегінде құнын төмендетеді. S-кэштің жетіспеушілігін өтеу үшін I-кэштің сыйымдылығы 8 Кбайттан 16 КБ-қа дейін екі есеге көбейтілді, өйткені Alpha 21164 жеткілікті өнімділікке жету үшін жеткілікті өткізу қабілеттілігін қамтамасыз ету үшін I-кэшті толықтыруда S-кэшке сүйенді. . B-кэштің мөлшері 512 КБ-тан 4 МБ-қа дейін шектелді, сонымен бірге 1 және 2 Мбайт сыйымдылықтар қолдау тапты. Микропроцессор 43-биттік виртуалды адрес пен 33-биттік физикалық адрес қолданады.

Alpha 21164PC құрамында 14,15 мм өлім аймағында 8,65-тен 16,28 мм-ге дейін болатын 3,5 миллион транзисторлар болды.2. Цифрлы матрица Alpha 21164, CMOS-5 сияқты процесте жасалған. Alpha 21164PC 49,78-ден 49,78 мм-ге дейінгі 413 істікшелі IPGA-ға оралған. Ол 400 МГц-те 26,5 Вт, 466 МГц-те 30,5 Вт және 533 МГц-те 35,0 Вт энергияны тарататын 3,3 В қуат көзін пайдаланды.

Alpha 21164PC цифрларын олардың AlphaPC 164SX аналық платасында қолданған.

Альфа 21164PC (PCA57)

PCA56 туындысы, PCA57 жобаланған және дайындалған Samsung Electronics 0,28 мкм CMOS процесінде. PCA57 1998 жылдың соңында енгізіліп, 533, 600 және 666 МГц жиіліктерінде жұмыс істеді. PCA56 микроархитектурасын жақсартуға I-кэш және D-кэштің екі еселенген сыйымдылығы кірді: сәйкесінше 32 КБ және 16 КБ. PCA57-де 5,7 миллион транзисторлар болды, олардың өлшемдері 6,7 мм-ден 15 мм-ге дейін, матрицаның ауданы 101 мм.2. Ол 2,5 В қуат көзінде жұмыс істеді және 533 МГц 18 Вт, 600 МГц 20 Вт және 666 МГц 23 Вт таратты.

PCA57 цифрлы құрылғысын AlphaPC 164RX аналық платасында қолданған.

Чипсет

Digital және VLSI Technology 21164 және оның туындыларына арналған чипсет әзірледі. Сандық сонымен қатар әдет-ғұрыпты дамытты қолданбалы интегралды схема (ASIC) оларды жоғары модельдерде пайдалануға арналған AlphaServer AlphaServer 8200 және 8400 сияқты отбасы.

21171

21171, сондай-ақ Alcor деп те аталады, 1995 ж. Қаңтарда ол қолдайтын микропроцессормен қатар енгізілген 21164 үшін алғашқы чипсет болды. Оны Digital компаниясы жасап шығарған. 21171 жаңартылды 21071 21164 пайдаланатын жаңа шиналық протоколды қолдау үшін өзгертілген. Ол құрамында басқару микросхемасынан тұрды жады және PCI контроллері, және 256 биттік интерфейсті құрайтын төрт деректер тілім чиптері жад шинасы және PCI жүйелік автобусқа автобус. 21171 33 МГц жиілікте жұмыс жасайтын 64 биттік PCI шинасын ұсынады.

21172

21172, Alcor2 деп те аталады, 21164A қолдайтын жаңартылған 21171 болды.

Пиксис

21174 деп аталатын Pyxis чипсеті 21164A және 21164PC микропроцессорларына қолдау көрсетті. Алдыңғы чипсеталардан айырмашылығы, ол арзан жүйелерге арналған. Нәтижесінде, бұл 474 контактісіне оралған бір чипті дизайн болды торлы керамикалық массив Бірнеше бумалардың орнына (CBGA).[13] Кейіннен ол бастапқы деңгейдегі жұмыс станциялары сияқты шығындарға сезімтал қосымшаларда қолданылды (Сандық дербес жұмыс станциясы ) және AlphaPC 164LX және 164SX сияқты аналық платалар. Ол енгізілген кезде 21174 1000-ға дейін 142 АҚШ долларына бағаланды.[14]

21174 жад контроллері мен PCI контроллерін қамтиды. Жад контроллері 512 МБ дейін қолдайды синхронды жедел жады (SDRAM) және оған 128 бит арқылы қол жеткізеді жад шинасы. Жад ECC немесе паритетпен қорғалған болуы мүмкін. PCI контроллері а PCI немесе PCI-X автобус.

Полярис

Polaris - жүйелік контроллер VLSI технологиясы 21164A және 21164PC микропроцессорларын қолдайтын дербес компьютерлер үшін. Полярис 1997 жылы 16 маусымда жарияланды.[15] Ол 768 МБ дейін EDO DRAM немесе 512 МБ дейін SDRAM қолдайды. Жадқа 128-биттік шина арқылы қол жеткізіледі. Ол 32 биттік, 33 МГц жиілігін қамтамасыз етеді PCI енгізу-шығару үшін автобус.

Polaris-ті қолданушылар цифрлы, оның AlphaPC 164RX аналық платасына арналған.

Сондай-ақ қараңыз

  • AlphaVM: Толық DEC Alpha Windows немесе Linux жүйесінде жұмыс істейтін жүйелік эмулятор. Онда Alpha CPU-нің жоғары өнімді эмуляторы бар.

Ескертулер

  1. ^ Гвеннап 1996 ж
  2. ^ Боуилл және басқалар, «300 МГц 64-биттік екінші буын CMOS Альфа-CPU процессорының тізбегі», б. 124.
  3. ^ Боуилл және басқалар, «300 МГц 64-разрядты екінші буын CMOS Альфа CPU процессорының тізбегі», б. 111.
  4. ^ Гвеннап, «Сандық пакет 21164-ті басқарады», б. 1.
  5. ^ Гвеннап, «Сандық пакет 21164-ті басқарады», 1-2 беттер.
  6. ^ Гвеннап, «Сандық пакетте 21164 бар».
  7. ^ Боуилл және басқалар, «300 МГц 64-разрядты екінші буын CMOS Альфа CPU процессорының тізбегі», 100-101 бет.
  8. ^ Alpha 21164 Микропроцессорлық мәліметтер парағы, тамыз 1998 ж, б. 113.
  9. ^ Сандық жартылай өткізгіш 21164 Альфа микропроцессорлық өнім туралы қысқаша ақпарат, 31 наурыз 1997 ж, б. 2018-04-21 121 2.
  10. ^ Бушард, «0.35 мкм Alpha 21164 микропроцессорының жобалық мақсаттары», б. 3, 5.
  11. ^ Форемски, «Mitsubishi Альфадан шегінеді».
  12. ^ Форемски, «Mitsubishi Electric Альфа микропроцессорының өндірісін тоқтатады».
  13. ^ Шуман 1997 ж
  14. ^ Гвеннап 1997 ж
  15. ^ VLSI Technology 1997

Әдебиеттер тізімі

Әрі қарай оқу

  • Бэннон, П., Сайто, Ю. (1997). «Alpha 21164PC микропроцессоры». Compcon '97 жинағы, 20-27 бет.
  • Бхандаркар, Дилеп П. (1995). Альфа сәулеті және оны жүзеге асыру. Digital Press.
  • Карлсон, Д. және т.б. (1998). «6.0 нс 64 б бүтін мультипликаторы бар 667 МГц RISC микропроцессоры». ISSCC техникалық құжаттардың дайджесті, 294–295 бб.
  • Карлсон, Д.А .; Кастелино, Р.В .; Мюллер, Р.О. (Қараша 1997). «550 МГц RISC микропроцессорына арналған мультимедиялық кеңейтулер». IEEE қатты күйдегі тізбектер журналы 32 (11): 1618–1624 бб.
  • Джейн, А.К. т.б. (1997). «1,38 см2 Мультимедиялық кеңейтімдері бар 550 МГц микропроцессор ». ISSCC техникалық құжаттардың дайджесті, 174–175, 451 беттер.
  • Гроновский, Пол Э. және басқалар. (Мамыр 1998). «Жоғары өнімді микропроцессорлық дизайн». IEEE қатты күйдегі тізбектер журналы 33 (5): 676-66 бб.
  • Кобаяши, С. және т.б. (1997). «ДК қосымшаларына бағытталған 550 МГц Альфа микропроцессоры». VLSI технологиялары, жүйелері және қосымшалары бойынша 1997 жылғы халықаралық симпозиум материалдары, 203–207 бб.

Сыртқы сілтемелер