IA-64

In der Computersprache ist IA-64 64-Bit-Architektur in Zusammenarbeit zwischen Intel und Hewlett-Packard entwickelt und von Prozessoren wie Itanium und Itanium 2. Das Ziel der Itanium-Architektur implementiert war, einzuführen "post-RISC" mit EPIC. Für diese 64-Bit-Prozessor Microsoft und Intel haben das Betriebssystem Windows XP 64-bit Edition gemacht.

Architektur

EPIC

In einem typischen Design der "out of order execution", untersucht eine sehr komplexe Decoder jeden Befehl an die CPU gesendet, wie es durch die Pipeline verläuft, und Kontrollen, die parallel in Ausführungseinheiten ausgeführt werden können, z. B. ein Paar von Anweisungen, wie und haben keinen Einfluss auf die 'einander, und sie können daher in parallel in zwei verschiedenen Ausführungseinheiten ausgeführt werden. Die Fähigkeit, die Parallelität auf Befehlsebene in dem Befehlsstrom zu erkennen, ist wichtig für eine gute Leistung in einem modernen CPU.

Die Vorhersage, wenn der Code nicht auf diese Weise unterteilt werden ist eine sehr komplexe Aufgabe. In vielen Fällen ist die Ausführung eines Befehls hängt von logischen Bedingungen abhängig von anderen Anweisungen. Betrachten Sie beispielsweise eine leichte Modifikation des vorherigen Beispiels:. In diesem Fall das Ergebnis der zweiten Berechnung ist jedoch unabhängig von der ersten, sondern muss zuerst den ersten Vorgang durchzuführen, um in der Lage zu wissen, ob der zweite sollte durchgeführt werden oder nicht.

In diesen Fällen in der Regel "errät" die CPU, wenn die logische Bedingung wahr oder falsch ist. In etwa 90% der Fälle der nächste Code, um einen Lauf, was nahelegt, dass die zweite Hälfte der Befehle Beispiel hergestellt werden kann durch eine andere Ausführungseinheit ausgeführt werden. Aber vorhersagen, das falsche Ergebnis für den logischen Zustand können erhebliche Rückgänge in der Leistung, auf die Tatsache ergeben, dass die von der zweiten Einheit berechneten Wert falsch ist und die CPU warten müssen, um in der Lage, das Ergebnis der richtigen berechnen. Ein Großteil der Zunahme der Rechenleistung ist heute durch die Verbesserung der Vorhersagelogik, aber in letzter Zeit verbessert werden verlangsamt. Die Verzweigungs-Vorhersage des Codes in der CPU richtig ist etwa 98% der Zeit.

Die IA-64-Architektur statt stützt sich auf den Compiler für diese Aufgabe. Noch bevor das Programm von der CPU ausgeführt, untersucht der Compiler den Code und die gleiche Art von Entscheidungen, die sonst, wenn auf der gleichen CPU läuft auf. Nach der Entscheidung, welche Befehle parallel in effektiver Weise ausgeführt werden kann, die höchsten in einem vereinigt Befehl und schreibt ihn in dieser Form in dem Programm, aus dem der Name der sehr langen Befehlswort.

Zuweisen von dieser Aufgabe an den Compiler anstelle der CPU hat mehrere Vorteile. Erstens kann der Compiler eine lange Zeit dauern, um den Code zu untersuchen, die Möglichkeit, dass der Prozessor nicht, weil es den Anweisungen so schnell wie möglich auszuführen hat. So sind die Entscheidungen der Compiler kann wesentlich genauer als die von der Hardware übernommen werden. Zweitens Schaltungen für die Verzweigungsvorhersage sind etwas komplexer, und downloaden Sie die Vorhersage auf der Compiler reduziert die Komplexität des Prozessors nicht mehr hat, etwas zu untersuchen, muss beschränkt, um die Anweisungen zu brechen und führen sie in die parallel zur Einheit werden. Drittens machen die Vorhersage im Compiler hat eine einmalige Kosten, im Gegensatz zu der CPU, die jedes Mal, wenn Sie das Programm verwenden getan werden sollte.

Der Nachteil ist, dass das Verhalten eines Programms während der Ausführung ist nicht immer in dem es erstellt Code offensichtlich und können je nach den Daten, die tatsächlich die Entwicklung variieren. Die Logik der out-of-order Ausführung einer CPU kann Entscheidungen treffen, basierend auf Daten, die tatsächlich durch das Programm verarbeitet werden, und dass der Compiler kann nur "erraten". Das bedeutet, es ist möglich, dass die Vorhersagen der Compiler falsch sind mehr als diejenigen, die auf der CPU eine logische Schaltung Komplexität vergleichbar Ort machen konnte oft. VLIW Design weitgehenden Abhängigkeit von der Leistung des Compilers, die Zahlung der Vereinfachung des Prozessors mit der erhöhten Komplexität der Software.

Register

Die IA-64-Architektur umfasst einen großen Satz von Registern 128 Register in 82-Bit-Floating-Point-und 64-Bit-Ganzzahlen. Neben dieser Vielzahl, IA-64 fügt eine Registerfenstermechanismus durch den Registerstapel Motor gesteuert. Dieses System kombiniert mit der Voraussage ist sehr der Lage ist, automatisch die "Schleifenabwicklung".

Instruction Set

Die IA-64-Architektur enthält Anweisungen für die Bedienung von Multimedia-Daten und für Fließkommaberechnungen.

Während eine typische VLIW-Architektur ordnet unter Anweisungen von einer "großen Bildung" bis zu einem gewissen spezifischen Ausführungseinheit unterstützt die Itanium unterschiedlichen Modi der Einheit Anweisungen ermöglichen ein besseres Gleichgewicht zwischen der Art der Ausführung in Reihe und parallel.

Pre-OS-Funktion und Funktionalität Sub-SO

Nur leuchtet ein Itanium-Prozessor fehlen einige Funktionen. Ein "Abstraktionsschicht-Prozessor" im BIOS beim Booten eingebettet und es in die CPU geladen wird, um eine geringe Schnittstelle, die einige Anweisungen abstrahiert und bietet einen Mechanismus, um den Prozessor über eine BIOS-Update zu aktualisieren ist.

Während der Initialisierung wird das BIOS einen anderen Code-Schicht, wobei die Abstraktionsebene des Systems geladen wird, um Standard-APIs für die Funktionen der Plattform abhängig von der Implementierung erforderlich sind.

Oberhalb Schnittstellen PAL und SAL ist das "" Extensible Firmware Interface ", die Schnittstelle für Extensible Firmware. Die EFI ist nicht Teil der Architektur IA-64, sondern durch Konvention ist notwendig für alle IA-64-Systemen. Es ist eine einfache API für den Zugriff auf die logischen Aspekte des Systems in Verbindung mit einem System, das Licht, das die Ausführung von Systemverwaltungsfunktionen, wie die Aktualisierung des BIOS, Speichereinheiten konfigurieren können, konfigurieren Sie einen Bootloader .

Sobald das Betriebssystem hat einige Merkmale PAL begonnen, SAL und EFI bleiben im Speicher und kann vom Betriebssystem verwendet werden, um Low-Level-Operationen durchführen werden und sind abhängig von der zugrunde liegenden Hardware.

Unterstützung für IA-32

Um die IA-32-Architektur unterstützen, kann der Itanium 32-Bit-Modus mit speziellen Anweisungen geben. IA-32-Anweisungen sind in der Funktionseinheiten dell'Itanium umgesetzt. Da jedoch die Itanium wird in erster Linie für die Geschwindigkeit auf der Anweisungen EPIC gestaltet und wegen der Unmöglichkeit, den Code-Modus laufen out-of-order wird der IA-32-Code mit sehr schweren Strafen der Leistung im Vergleich zu dem IA-Modus ausgeführt, -64 oder Pentium-Prozessoren. Zum Beispiel kann die Ausführungseinheit des Itanium-Mehrfachzugriff nicht ausgerichteten Speicher nicht gesetzt. Es gibt auch Software-Emulation der IA-32 frei für Microsoft Windows und Linux-Betriebssysteme, die überlegene Leistung um ca. 50% gegenüber dem Emulationsmodus des Prozessors zur Verfügung haben. Der Emulator für Windows von Microsoft erhältlich, ist der Emulator für Linux von einigen Anbietern wie Novell Linux.

Angesichts der überlegene Leistung der Emulationssoftware, und selbst wenn die erforderliche Hardware zu emulieren IA-32 ist für weniger als 1% des Transistors Itanium 2 hat Intel IA-32-Emulation entfernt in der sechsten Generation der Itanium-Chips 2 verantwortlich Codename Montecito

Wettbewerber

Obwohl andere 64-Bit-Architektur für eine lange Zeit existiert, haben die meisten vom Markt verschwunden. Die Konkurrenz im Rennen um Markt für Itanium Server und Workstations mit AMD scheint die Architektur AMD64, IBM POWER Architektur und Sun Microsystems Ultrasparc sein. Obwohl Apple könnte Intel mit seiner Produktlinie IBM PowerPC-basierte Xserve Rivalen scheinen solche Aussichten nach der Ankündigung von Apples Übergang auf die Intel IA-32 unmöglich.

Als Reaktion auf die positive Reaktion der Industrie, AMD64, die nächste Version des Intel Xeon EM64T unterstützt Erweiterungen von IA-32, die weitgehend mit dem Befehl zum AMD64 gesetzt sind.

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