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  4. 全新的SPARC64 V处理器开发的内幕专访 性能和可靠性

 SPARC64 V集成了90纳米处理器技术 |  性能和可靠性 |  开发印象和未来展望 |


全新的SPARC64 V处理器开发的内幕专访

SPARC64 V所拥有的性能和可靠性

井上 爱一郎

Icon请讲一下SPARC64 V的优势。

大致分两个方面:性能和可靠性。谈到性能,大家都比较关注CPU频率,但实际上仅凭CPU频率不能决定性能高低。我们走出处理器内部瓶颈,着眼于整个处理器的效率。某一部分的瓶颈都会减慢整个处理器并降低性能。

为便于理解,我们不妨把处理器的功能比成烹饪。数据的操作和处理比做买料、炒菜。炒菜就要先从商店(=存储器)买原料(=数据),保存在做厨艺附近的冰箱(二级高速缓冲器)里。炒菜时需要将所需原料从冰箱取出放在厨房台面(=一级高速缓冲器)上备好并用切菜板和火炉(=计算装置)做成。

CPU频率的改进比如切菜板和火炉是否会加快烹饪速度。假设一分钟内可做成10块法式炸马铃薯肉饼。如果预先在厨房台面上做好准备,那么10块法式炸马铃薯肉饼可在一分钟内做成。如果料还未在厨房台面上备好,那么还得从冰箱中取出。

但是如果冰箱在二楼、厨房在一楼又会怎样呢?从冰箱中取原料需要更长时间。如果需要三分钟,那么每三分钟才能做10个法式炸马铃薯肉饼,工作效率降低到原来的1/3。这样要想每分钟做10个法式炸马铃薯肉饼,就要加快准备配料的速度。

换句话说,要充分发挥计算装置的效率,整个生产能力包括存储器和高速缓冲存取的速度都要加快。在任务关键的系统环境中采用PRIMEPOWER时,每年365天每天24小时可以进行大量的数据处理。因此我们认为消除所有的瓶颈保证整个过程最优化,这是非常重要的。

井上 爱一郎

Icon为改进性能是否设计其它要点?

加强了乱序执行。乱序执行是在所有数据完成处提出并执行指令并由此改进性能的一种技术,这种技术不计程序中顺序如何。这种技术在以前的SPARC64 GP处理器中用得有限,但在SPARC64 V中乱序执行的使用范围得到了扩大,甚至包括存储器存取。

我们再拿烹饪做比喻。假设先做法式炸马铃薯肉饼再放沙拉。假设沙拉的配料在厨房的台面上,但是我们没有法式炸马铃薯肉饼的配料除非去买。先前我们甚至假设沙拉的配料已经存在,在做沙拉之前就已经去买好配料并已做好法式炸马铃薯肉饼。买配料的话所有烹饪都要停止,切菜板和火炉都会变得无用。

但对于SPARC64 V来说,由于配料已备齐,先做沙拉同时准备好法式炸马铃薯肉饼的配料,法式炸马铃薯肉饼到点就可以做好。

Icon改进整体生产率采用了各种技术,但在可靠性方面又有哪些特点呢?

我们生产的上一代SPARC64 GP处理器曾被认为RAS(可靠性、可得到性和适用性)方面与对手产品相比在某种程度上非常完善,但仍需要进一步增强。仍以烹饪为例,我们引进管理人员检查台面配料、冰箱和厨房里的配料质量未受损。但之后即开始烹饪后配料是否受损却得不到检查。为改变这种情况我们对各个阶段包括购买原料、烹饪一直到送上饭桌都一一把关。

Icon那么具体都有哪些改进呢?

在SPARC64 V中所有数据传输都已安装检验器包括计算装置和寄存器,另外任何错误都要经过详细检查。最新的SPARC64 V处理器各有803个检验器,即在单个系统(PRIMEPOWER2500 有128个处理器)中约有320, 000个检验器。我想其它供货商处理器的可靠性决没那么严格。正是基于这样的可靠性我们才使RAS功能达到了主机的水平。

有PRIMEPOWER这样一个重要的服务器支持客户的关键业务流程,就不会出现错误。如果出现错误则不会允许处理继续进行。

SPARC64 V的数据保护功能

SPARC64 V的数据保护功能

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Icon发现错误后会采取什么措施呢?

我们生产的上一代SPARC64 GP处理器曾被认为RAS(可靠性、可得到性和适用性)方面与对手产品相比在某种程度上非常完善,但仍需要进一步增强。仍以烹饪为例,我们引进管理人员检查台面配料、冰箱和厨房里的配料质量未受损。但之后即开始烹饪后配料是否受损却得不到检查。为改变这种情况我们对各个阶段包括购买原料、烹饪一直到送上饭桌都一一把关。

Icon用硬件具体纠正错误为什么会有优势,优势在哪里?

如果我们采用软件纠正错误,那么软件只在出错硬件上面运行。这样类似于有病自治但对纠正错误却不太理想。因此我们在SPARC64 V里面安装了专门的自恢复机制可检查错误并执行恢复任务。这可以看作是针对病情请专门医生。

在这种情况下即使在软件出现故障的情况下也能有效报告和恢复错误。设置这样的机制实际上不需要多少晶体管。因此要制造使您非常信任的处理器,我们认为这种功能是非常重要的。我们在PRIMEPOWER中采用了许多其它也能增强信心的技术。富士通在主机开发中培养的技术和专门知识充分用在了UNIX服务器的开发。