Intel i860 - Википедия - Intel i860

Не путать с Набор микросхем Intel 860.
Intel i860
ДизайнерIntel
Биты32/64-бит
Введено1989
дизайнRISC, VLIW
ТипЗарегистрироваться-Зарегистрироваться
КодированиеИсправлена
РазветвлениеСравните и разделите
Порядок байтовБи
Размер страницы4 КБ
Расширения64-битный графический блок
Регистры
Общее назначение32 32-бит
Плавающая точка32 32-бит (16 64-бит)

В Intel i860 (также известен как 80860) был RISC микропроцессор дизайн представлен Intel в 1989 году. Это была одна из первых попыток Intel создать совершенно новый, высокопроизводительный архитектура набора команд поскольку неудачный Intel iAPX 432 с 1980-х гг. Он был выпущен с большой помпой, слегка затмевая более ранние Intel i960, который был успешным в некоторых нишах встроенные системы, и который многие считают лучшим дизайном. I860 так и не добился коммерческого успеха, и проект был закрыт в середине 1990-х годов.

Реализации

i860 XR
KL Intel i860XR.jpg
Микропроцессор Intel i860 XR (версия 33 МГц)
Главная Информация
Запущен1989
Снято с производствасередина 1990-х
Общий производитель (и)
  • Intel
Спектакль
Максимум. ЦПУ тактовая частотаОт 25 МГц до 40 МГц
Кеш
L1 тайник4 КБ (I) + 8 КБ (D)
Архитектура и классификация
Набор инструкцийIntel i860
Физические характеристики
Ядра
  • 1
История
Преемникi860 XP
Умри Intel i860 XR.
i860 XP
Intel i860 XP A80860XP-50 L4190197 top.jpg
Микропроцессор Intel i860 (версия 50 МГц)
Главная Информация
Запущен1991
Снято с производствасередина 1990-х
Общий производитель (и)
  • Intel
Спектакль
Максимум. ЦПУ тактовая частотаОт 40 МГц до 50 МГц
Кеш
L1 тайник16 + 16 КБ
Архитектура и классификация
Набор инструкцийIntel i860
Физические характеристики
Ядра
  • 1
История
Предшественникi860 XR
Умри Intel i860 XP.

Первой реализацией архитектуры i860 был i860. XR микропроцессор (кодовое имя N10), который работал на частоте 25, 33 или 40 МГц. I860 второго поколения XP микропроцессор (кодовое имя N11) добавлены страницы размером 4 Мбайта, более крупные кеши на кристалле, поддержка кеш-памяти второго уровня, более быстрые шины и аппаратная поддержка отслеживания шины для обеспечения согласованности кеша мультипроцессор системы. Технологическая усадка для XP (от 1 микрометра до 0,8 ХМОС V) увеличил его до 40 и 50 МГц.[1] Оба микропроцессора поддерживали один и тот же набор команд для прикладных программ.

Технические особенности

I860 сочетает в себе ряд уникальных для того времени функций, в первую очередь его очень длинное командное слово (VLIW) и мощная поддержка высокоскоростных операций с плавающей запятой.[2] В конструкции установлен 32-битный ALU «Ядро» вместе с 64-битный FPU Сам он состоял из трех частей: сумматора, умножителя и графического процессора. Система имела отдельные конвейеры для ALU, сумматора с плавающей запятой и умножителя и могла передавать до трех операций за такт. (То есть, две инструкции - одна целочисленная инструкция и одна инструкция умножения и накопления с плавающей запятой за такт.)

Все шины имели ширину не менее 64 бита. Например, шина внутренней памяти к кеш-памяти имела ширину 128 бит. Оба устройства имели тридцать два 32-битных регистра, но FPU использовал его набор как шестнадцать 64-битных регистров. Инструкции для ALU загружались по две за раз для использования полной внешней шины. Intel назвала этот дизайн «64-разрядным микропроцессором i860».[3]

Инструкции Intel i860 действовали с размером данных от 8 до 128 бит.[4]

Графический блок был уникальным для той эпохи. По сути, это был 64-битный целочисленный блок, использующий FPU регистры как восемь 128-битных регистров. Он поддерживал ряд команд для SIMD -подобные инструкции в дополнение к базовой 64-битной целочисленной математике. Опыт работы с i860 повлиял на MMX функциональность позже добавлена ​​к Intel Pentium процессоры.

Необычной особенностью i860 было то, что конвейеры функциональных блоков были программно доступными (VLIW ), требуя компиляторы внимательно заказать инструкции в объектный код чтобы трубопроводы оставались заполненными. В традиционных архитектурах эти обязанности выполнялись во время выполнения планировщиком на самом ЦП, но сложность этих систем ограничивала их применение в ранних проектах RISC. I860 был попыткой полностью избежать этого, переместив эту функцию за пределы чипа в компилятор. Это позволило i860 выделить больше места для функциональных блоков, улучшив производительность. В результате своей архитектуры i860 мог запускать определенные графические алгоритмы и алгоритмы с плавающей запятой с исключительно высокой скоростью, но его производительность в приложениях общего назначения страдала, и его было трудно программировать эффективно (см. Ниже).

Спектакль

На бумаге производительность для однокристального решения была впечатляющей; однако реальная производительность была совсем не такой. Одна проблема, возможно, нераспознанная в то время, заключалась в том, что пути выполнения кода трудно предсказать, а это означает, что становится чрезвычайно трудно правильно упорядочить инструкции в время компиляции. Например, инструкция по сложению двух чисел займет значительно больше времени, если данных нет в кеше, но программист не может узнать, есть они или нет. Если будет сделано неверное предположение, весь конвейер остановится в ожидании данных. Вся конструкция i860 была основана на том, что компилятор эффективно справляется с этой задачей, что на практике оказалось практически невыполнимым. Хотя теоретически может достигать пика примерно 60-80 MFLOPS для обоих одинарная точность и двойная точность для версий XP,[5] написано вручную код ассемблера удалось получить только около 40 MFLOPS, а большинству компиляторов было трудно получить даже 10 MFLOPS.[6] Позже Itanium Архитектура, также являющаяся разработкой VLIW, снова страдала от проблемы компиляторов, неспособных предоставить достаточно оптимизированный код.

Другой серьезной проблемой было отсутствие решения для переключение контекста быстро. У i860 было несколько конвейеров (для частей ALU и FPU), и прерывание могло их перегрузить и потребовать их повторной загрузки. Это заняло 62 цикла в лучшем случае и почти 2000 циклов в худшем. Последнее составляет 1/20000 секунды на частоте 40 МГц (50 микросекунд), что составляет вечность для процессора. Это в значительной степени исключило i860 как процессор общего назначения.

Смерть

По мере совершенствования компиляторов общая производительность i860 изменилась, но к тому времени большинство других RISC-проектов уже превосходили i860 по производительности.

В конце 1990-х годов Intel полностью заменила свою линейку RISC на РУКА -основанные конструкции, известные как XScale. Как ни странно, с тех пор число 860 было повторно использовано для набора микросхем управления материнской платой для Intel. Xeon (высокого класса Pentium ) системы и модель Core i7.

Энди Гроув предположил, что провал i860 на рынке был вызван тем, что Intel слишком растянулась:

Теперь у нас было два очень мощных чипа, которые мы представляли примерно в одно время: 486, в значительной степени основанный на технологии CISC и совместимый со всем программным обеспечением ПК, и i860, основанный на технологии RISC, который был очень быстрым, но совместим с ничего. Мы не знали, что делать. Итак, мы представили оба варианта, полагая, что пусть решит рынок. ... наша двусмысленность заставила наших клиентов задуматься, что на самом деле представляет Intel, 486 или i860?

— Энди Гроув, [7]

Приложения

Три процессора i860 XP-50 на печатной плате от Intel Суперкомпьютер Paragon XP / S.

Сначала i860 использовался только в небольшом количестве суперкомпьютеры такой как Intel iPSC / 860. Позже Intel продавала i860 как микропроцессор для рабочих станций, где он конкурировал с микропроцессорами на основе MIPS и SPARC архитектуры, среди прочего. В Oki Electric Станция OKI 7300/30[8] и Stardent Вистра 800[9] Unix рабочие станции были построены на базе i860 XR 40 МГц под управлением Система UNIX V / i860.[10] В Hauppauge 4860[11] и Olivetti CP486[12] показал Intel 80486 и i860 на одной материнской плате. Microsoft изначально разработала то, что должно было стать Windows NT на рабочих станциях на базе i860XR собственной разработки (кодовое название Ослеплять), перенос только NT на MIPS (Microsoft Jazz ), Intel 80386 и другие процессоры позже. Некоторые утверждают, что обозначение NT было ссылкой на кодовое имя «N-Ten» i860XR.[13]

I860 действительно нашел применение в рабочая станция мир как графический ускоритель. Он использовался, например, в NeXTdimension, где была запущена урезанная версия Ядро Маха работает полный PostScript стек. Однако PostScript Часть проекта так и не была завершена, поэтому в итоге пришлось просто перемещать цветные пиксели. В этой роли дизайн i860 работал значительно лучше, так как основная программа могла быть загружена в кэш и сделана полностью «предсказуемой», позволяя компиляторам правильно упорядочивать. Truevision произвела плату ускорителя на базе i860, предназначенную для использования с картами кадрового буфера Targa и Vista. Pixar произвел кастомную версию RenderMan для работы на карте, которая работает примерно в четыре раза быстрее, чем хост 386. Другой пример был SGI с RealityEngine, который использовал несколько процессоров i860XP в своем геометрическом движке. Этот вид использования также постепенно исчез, поскольку более универсальные процессоры начали соответствовать производительности i860, а Intel переключила свое внимание на Pentium процессоры для универсальных вычислений.

Компьютерные системы Mercury использовали i860 в своих мультикомпьютер. От 2 до 360 вычислительных узлов будут находиться в цепь переключена жирное дерево сеть, где каждый узел имеет локальную память, которая может быть отображена любым другим узлом. Каждый узел в этой гетерогенной системе может быть i860, PowerPC, или группа из трех SHARC DSP. Хорошая производительность была получена от i860 за счет поставки клиентам библиотеки функций обработки сигналов, написанных на языке ассемблера. Оборудование содержит до 360 вычислительных узлов в 9U из стойка space, что делает его пригодным для мобильных приложений, таких как обработка бортовых радаров.

В начале 1990-х гг. Stratus Technologies построили серверы на базе i860 серии XA / R, работающие на собственных VOS Операционная система.[14]

Также в 1990-е гг. Alliant Computer Systems построили свои серверы FX / 800 и FX / 2800 на базе i860, заменив серии FX / 80 и FX / 8, основанные на Motorola 68000 ISA. Вычислительные системы Alliant и Mercury интенсивно использовались в NASA / JPL для SIR-C миссии.

Военные США использовали i860 для многих авиакосмических и цифровая обработка сигналов приложений в качестве сопроцессора, где он использовался до конца 1990-х годов.[15]

использованная литература

  1. ^ I860 XP - второе поколение i860.
  2. ^ Кон, Лес; Маргулис, Н. (1989). «Представляем 64-разрядный микропроцессор Intel i860». Компьютерное общество IEEE: 15–30. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  3. ^ Граймс, Джек; Kohn, L .; Бхарадвадж Р. (1989). «64-битный процессор Intel i860: универсальный процессор с возможностями 3D-графики». Компьютерное общество IEEE: 85–94. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  4. ^ "Коллекция микросхем - микропроцессор i860 - Смитсоновский институт".
  5. ^ Олег Ю. Репин, Алексей Сергеевич Пылкин (2000). «Intel i860: 64-битный микропроцессор». sscc.ru, ICMMG. Архивировано из оригинал на 2009-06-23. Получено 2013-09-27.
  6. ^ D.H. Bailey, E. Barszcz, R.A. Fatoohi, H.D. Саймон, С. Виратунга (1990). Результаты производительности на прототипе Intel Touchstone Gamma (PDF) (Отчет). Исследовательский центр НАСА Эймса.CS1 maint: использует параметр авторов (ссылка на сайт)
  7. ^ Процессору Intel 486 исполняется 15 лет | Geek.com В архиве 2008-05-25 на Wayback Machine
  8. ^ "Oki Electric OKI Station 7300/30-Компьютерный музей".
  9. ^ «Intel i860 - отсюда туда». 2010.
  10. ^ "Компьютер KUBOTA / Stardent AVSstation Titan Vistra 800". Архивировано из оригинал на 2014-05-14. Получено 2014-05-14.
  11. ^ «GeekDot - Hauppauge 4860».
  12. ^ «GeekDot - Olivetti CP486».
  13. ^ Терротт, Пол (24 января 2003 г.). «Windows Server 2003: Дорога к золоту». Выиграй супер сайт. Архивировано из оригинал на 2011-07-20. Получено 2013-09-02.
  14. ^ "История машин Stratus".
  15. ^ http://www.m militaryaerospace.com/articles/print/volume-8/issue-5/features/technology-focus/cots-board-vendors-make-their-dsp-choices.html
  • Маргулис, Нил (1990). Архитектура микропроцессора i860. Осборн / Макгроу-Хилл. ISBN  978-0-07-881645-1.

внешние ссылки