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La llegada de los procesadores de 64 bits: Itanium (Merced) y Sledgehammer (K8)
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LA LLEGADA DE LOS PROCESADORES DE 64 BITS: ITANIUM (MERCED) Y SLEDGEHAMMER (K8)

Publicado el 31 de octubre de 1999

Durante meses, no... durante años hemos estado oyendo que Intel está desarrollando un nuevo procesador con el nombre código de Merced. Y hasta muy reciente había sólo información por el aire sobre él. Ahora Intel está empezando a producir pequeñas cantidades para abastecer a los OEMs, y le ha dado una marca oficial registrada, ItaniumTM, la información va a empezar a llegar. Y para hacer las cosas más excitantes, AMD ha anunciado un producto competitivo con el nombre código de Sledgehammer.

¡Y ya iba siento hora! Aunque el término de "generación" ha sido usado para describir a los procesadores Pentium I, al II y al III, y el Xeon, en realidad sólo son mejores y variaciones de una misma cosa: el proceso de 32 bits. Tanto el Itanium como el Sledgehammer son pioneros en algo completamente nuevo y excitante en el mundo del PC: los procesadores de 64 bits.

 

En esta esquina... ¡Itanium!

Características

El Xeon fue el primer movimiento de Intel hacia el mercado basado en RISC de alto nivel. Vamos primero a ver las características del procesador.

 

¿Algo como EPIC?

Una de las distinciones más importantes entre el Itanium y los procesadores RISC es el uso de técnicas mejoradas de procesamiento, de las cuales las unidades RISC están pobremente equipadas. No confundas este concepto con el procesamiento paralelo disponible por utilizar dos o más CPUs en una máquina, como con el Xeon. En este contexto, se refiere a procesar más de una instrucción al tiempo en una misma unidad. El término que usa Intel para esto es EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing, Cálculo de Instrucciones Estrictamente en Paralelo). Cómo de bien funciona esta técnica hará que sea independiente de la calidad de los compiladores desarrolladas para ella, así como la optimización para el procesamiento paralelo implementada en el software.

La figura de la izquierda muestra el acercamiento lógico al procesamiento paralelo del pre-Itanium. La figura de la izquierda muestra el acercamiento del Itanium al procesamiento paralelo.

Se usan dos técnicas para implementar EPIC: predicción y especulación:

Predicción La predicción en ramas es la actualmente usada en los procesadores de hoy. De todas formas, se usa mucho tiempo de proceso en hacer cálculos para ramas que han finalizado y no han sido necesarias. La predicción es una técnica basada en compilador que intenta hacer predicciones lo más precisas posible para las ramas de código que estás usando actualmente, y esto limita los cálculos innecesarios.

Especulación El Itanium puede cargar instrucciones y datos a la CPU antes de que sean actualmente necesitados o no si no lo son, haciendo que el procesador parezca de esta manera una caché. Presumiblemente, esta carga inicial se hace cuando el procesador está por otro lado en reposo. La ventaja que se gana por la especulación limita los efectos de la latencia de memoria permitiendo cargar los datos antes que se sean necesitados, y esto las preparas para el momento en que el procesador pueda usarlas.

 

Distribución de la señal de reloj

El procesador Itanium es grande, el resultado de los problemas con gestionar la señal de reloj. Es decir, que los lugares lejanos del reloj pueden recibir señalas muy más tarde que las localizaciones más cercanas. El acercamiento único del Itanium es para ofrecer varios notos de distribución a lo largo del chip para aliviar el problema.

 

Registros de monitorización de prestaciones.

El Itanium contiene varios registros dedicados a la monitorización de las prestaciones de la CPU. Información tales como un número de instrucciones ejecutadas que pueden ser seguidas por software, haciendo posible al software de administración de sistemas de escritura en tiempo real que puedan tener un impacto mínimo en las prestaciones del sistema.

 

Tres cachés

Dos cachés, L1 y L2, están integradas, es decir, que residen en la CPU. Una tercera, L3, reside en el encapsulado y contiene cuatro megabytes.

 

Mejoras en la coma flotante

Un gran porcentaje del estado real del Itanium, aproximadamente el 10%, está dedicado a la unidad de coma flotante (FPU). Se han incluido 128 registros de 82 bits.

 

Compatibilidad con el conjunto de instrucciones de 32 bits

Intel dice que el Itanium ofrece completa compatibilidad con los conjuntos de instrucciones de 32 bits existentes, lo cual debería significar que los programas escritos para las máquinas actuales deberían funcionar sin modificaciones. Lo que no está tan asumido, de todas formas, es que las aplicaciones de 32 bits correrán más rápido en el Itanium. De hecho, las indicaciones hacen parecer que funcionarán más despacio. "Dentro del Merced de Intel: un papel blanco de ejecutivo", publicado en julio de 1999 por Aberdeen Group, Inc, y proporcionado por Intel, sostiene: "Para máximas prestaciones de IA-32, los ejecutivos IS deberían seriamente considerar la arquitectura IA-32 de Intel en vez de la IA-64

 

Procesador de 64 bits

Hay dos implicaciones el término de procesador de 64 bits. Uno es la habilidad de acceder a 64 bits (8 bytes) de información a la vez. Esta es como mucho una función de la estructura del bus como en el procesador.  La otra es la habilidad de usar 64 bits para definir una dirección de memoria. Esto es lo que está siendo indicado en el procesador Itanium. Un procesador de 32 bits puede acceder a 232 bits de datos, aproximadamente 4,3 billones de bits. Compara esto con 264 bits, aproximadamente 18.4 quintillones de bits (alrededor de 2,1 billones de gigabytes), a los que puede acceder un procesador de 64 bits. A más de cuatro billones de veces más de memoria puede acceder un Itanium.

 

Un gran número de registros

Los registros son las áreas donde a nivel máquina (binario) las instrucciones actúan como datos. Se ofrecen un enorme número de estos registros. (Nota: Un compilador traduce lenguajes de alto nivel, como C, en código binario que la CPU procesa). Esto permite el procesamiento paralelo. La siguiente tabla detalla algunos de estos registros:

Tipo de registroNúmeroTamañoFunción
Propósito general12864 + 1 bits64 bits disponibles para el programador y un bit NaT (Not a Thing) extra que indica si los datos almacenados en el registro son válidos. En otras palabras, se determina si un dato del registro es innecesario, por ejemplo, como el resultado de una instrucción especulativa, sólo el bit NaT necesita ser puesto para indicar que no es válido, un proceso para ahorrar ahorra tiempo.
Coma flotante12882 bitsUsado en cálculos de coma flotante
Predicción641 bitControl de ejecución condicional de instrucciones y ramas
Rama64 bits8Especifica destinos en direcciones de ramas

 

Implicaciones del Itanium

El Itanium representa el desarrollo principal en el enfoque de Intel Indica un movimiento significo que ahora es como un mercado basado en RISC: servidores de alto nivel y estaciones de trabajo. Más allá, es agresivo entrar en el mercado intentando ofrecer una solución mejor como es EPIC, la cual no puede ser efectiva fácilmente dentro de la arquitectura RISC.

Las implicaciones del Itanium en el mundo del PC son muchas

  • La velocidad de un ordenador, actualmente medida en megahercios en el mundo del PC, puede tener menos importancia con la venida del Itanium. Su habilidad para ofrecer instrucciones más rápidas que una por ciclo de reloj resultará en un cambio en el IPC (Instrucciones por cada ciclo de reloj) como el estándar de medida de las prestaciones de un ordenador.
  • Cooperación sin precedentes con las empresas de compiladores significa que el Itanium será el primer PC de la nueva generación con un software ya existente cuando se lance al mercado.
  • Predicción y especulación, por ejemplo, EPIC, pone la siguiente generación de PCs en un mercado completamente nuevo.
  • Uno también puede esperar la inclusión de registros de monitorización de prestaciones que significarán un nuevo día en el realismo del PC.

 

El Italimum, si ofrece lo que se está diciendo sobre él, es un potente procesador. Se supone ser capaz de 6 billones de operaciones de coma flotante por segundo. Antes de seguir avanzando, percátate de que un gran porcentaje de esto será utilizado para controlar las ramas y utilizado en operaciones especulativas que son callejones sin salida. No obstante, su habilidad para realizar cálculos a 6 instrucciones por cada ciclo de reloj es extremadamente impresionante.

 

El segmento del mercado del Itanium

Obviamente, Intel está orientando el Itanium al mercado de servidores de altas prestaciones y estaciones de trabajo. Por supuesto, el mundo del PC es el ejemplo perfecto para cierta teoría. Cuando aparece una nueva generación de procesadores, la generación anterior pasa a ser el estándar para las aplicaciones más comunes. Hace diez años, ¿cuánta personas se podían imaginar la potencia y disponibilidad de las máquinas de bajas prestaciones actuales?

Por otro lado, el grupo de usuarios del PC no debería ver el Itanium como un significante cambio en el mercado del PC hasta después de un año o dos después de su lanzamiento, planeado para mediados del 2000. Y como si fuera una regla, a los desarrolladores de software les cuesta unos dos años adaptarse a una nueva generación de procesadores. La cooperación dada por Intel con el sector de programación de las empresas es el hecho de que los procesadores preliminares han sido recientemente distribuidos a OEMs, y todo esto hace ver que a antes del final del 2001 los Itaniums sean vistos de forma frecuente en los escritorios de los usuarios exigentes.

 

En la otra esquina... ¡Sledgehammer!

Así como Intel empezó a ofrecer procesadores Itanium preliminares a los OEMs, AMD hizo un anuncio sorpresa de su propio micro, con el nombre código de Sledgehammer, en el mismo tipo de mercado. Siguiendo su usual práctica, AMD casi no ha disco nada sobre él. En respuesta a una búsqueda de más información que la que ya hay disponible, Toni Belknap de Relaciones de Inversión, respondió: "Absolutamente que no. Hemos visto que no necesitamos poner a Intel en bandeja lo que estamos haciendo". Aunque decepcionantemente, este acercamiento es completamente incomprensible, y no es realmente tan diferente que el micro de Intel, cuya información cae gota a gota, y los distribuidores de la empresa  necesitan firmar acuerdos muy comprometidos.

El lanzamiento de AMD el 5 de octubre de su procesador Sledgehammer, está estuvo enfocado en dos corrientes:

  • Extenderá el conjunto de instrucciones x86 para que sean incluidos en el modo de 64 bits.
  • Estará integrado con un nuevo bus, llamado Lightning Data TransportTM (LTD).

 

Conjunto de instrucciones x86 de 64 bits

AMD dice que sus proyectos de extender el conjunto de instrucciones x86 es un proposición muy superior, diciendo que es la única forma de asegurar una completa compatibilidad entre los softwares de 32 y 64 bits y los sistemas operativos. Un comentario interesante, tomado de una nota de prensa de AMD, de un desarrollador del Kernel de Linux, Alan Cox, que ha dicho: "Por extender el conjunto de instrucciones de 64 bits, la tecnología x86-64 de AMD debería darnos un compilador muy rápido ajustando mucho el puerto del kernel más sencillo."

La ventada de extender el conjunto de instrucciones x86 en vez de hacer algo completamente nuevo, como está haciendo Intel, puede permitir a los desarrolladores de software que continúen realizando y probando aplicaciones de 32 bits sin conocimiento de que algo va a ser muy pronto actualizado. Si esta estrategia es efectiva para lo que existe actualmente, por supuesto. AMD ha dado especificaciones a Microsoft y a otros desarrolladores importantes de Software, pero aún es demasiado pronto saber si se desarrollarán productos para la plataforma.

 

Una nueva arquitectura de bus

LDT parece ser algo muy destacado en la arquitectura del PC. Se habla que puede soportar un ancho de banda entre chips de 6,4 gigabytes por segundo. Se intenta que sea compatible con los actuales estándares PCI y SIO. Es tranquilizante el hecho de que API y HotRail están trabajando con el soporte de esta infraestructura, haciendo ver que AMD no está haciendo las cosas en el vacío.

Disponibilidad del Sledgehammer

Ahora mismo no se sabe en qué etapa del desarrollo del Sledgehammer nos encontramos. API ha anunciado su intención de producir un chipset y sostiene que incorporará LDT durante la segunda mitad del 2000. Algo lejana parece la única pista que nos índice la fecha del producto final.

 

Y el ganador es...

AMD se está claramente colocando a así misma a una posición líder en el mercado del PC. El actual éxito de su procesador Athlon le da más ímpetu a la idea de que la compañía podría impulsar mucho al Sledgehammer. Cuatro factores influenciarán lo que venga:

  • Los primeros en el mercado
  • Las prestaciones actuales
  • El soporte en el software
  • Las percepciones públicas y administradores de IS

Parece que Intel va a ganar en la carrera de los primeros del mercado, y el significante de esto no puede ser subestimado. Pero ya que AMD nos ha sorprendido antes, observa el Athlon, sería tonto por nuestra parte asumir que no serán capaces de hacerlo otra vez. Actualmente, las últimas prestaciones sabidas del Itanium son poco conocidas, y un completo misterio en el Sledgehammer. El soporte de software para el Intanium es masivo, y Intel ha tomado a las empresas desarrolladoras de software como pequeños distribuidores. Este puede ser el obstáculo mayor para AMD. Las percepciones públicas y de administradores IS están moldeadas por muchos factores, tales como defectos iniciales del producto, análisis de la prensa, y la lealtad del producto. La base existente de los procesadores de Intel ciertamente influye mucho, pero la política de AMD de los bajos precios ha sido efectiva y ha calado en muchos clientes que se han alejado de Intel.

Para la mayoría de los usuarios del PC, hay poca necesitad de incluir esta batalla que nos avecina en sus decisiones de compra actuales. Hay como mínimo un año, y lo más posible dos años, antes de que veamos los resultados de esta próxima generación de procesadores trasladados al escritorio. Mientras tanto, podemos colocarnos detrás y observar la extinción del fuego. Promete ser una pelea muy interesante.

     
 

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