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MICROPROCESADORES Y CONTROL
DE PERIFÉRICOS
MICROPROCESADOR ULTRA
SPARC III y IV
INTRODUCCIÓN
La empresa SUN Microsystems viene produciendo
desde 1989 un grupo de procesadores de
características RISC destinados a optimizar las
tareas de servidores. Ellos trabajan con el sistema
operativo Solaris.
Los procesadores UltraSPARC son de los más
competitivos en el mercado. En las últimas
versiones, el UltraSPARC III y el UltraSPARC IV
se presentan como dos procesadores de 64 bits de
gran poder, eficiencia, bajo consumo de energía y
fiabilidad, cualidades que distinguen a SUN en
cada uno de sus productos.
INTRODUCCIÓN
Los arquitectos del UltraSPARC han estudiado la
ubicación de los transistores a nivel de chip para
mejorar el diseño del procesador con características
de escalabilidad, fiabilidad, disponibilidad, servicial
(RAS: reliability, availability, serviceability).
Para lograr una mejor productividad (throughput),
SUN ha apuntado a reducir la complejidad y el
costo. Sus diseños ofrecen procesamiento multihilo:
puede ejecutar decenas de hilos simultáneamente.
Para comprender los aportes del UltraSPARC IV, se
hará un resumen de la versión UltraSPARC III.
ULTRASPARC III
El UltraSPARC IIIi ha sido desarrollado para
proveer un alto rendimiento como servidores web
especialmente .
Es un procesador de 64 bits, cuatro vías
superescalares, pipeline de catorce niveles. Los
sistemas pueden soportar hasta cuatro
procesadores.
Se observan varios tipos de memoria caché:
• Caché L1 de 64KB para datos, de 32KB para
instrucciones, de 2KB para prebúsqueda (prefetch),
de 2KB para escritura
• Caché L2 de 1MB
ULTRASPARC III
Características físicas:
• Frecuencia: 1GHz
• 959 pines PGA
• 87.5M de transistores
• Disipación 52W
• CMOS: 0.13micras, 7 capas
Diseño:
Posee un ancho de banda de 3.2 GBps
que permite un escalamiento con
varios procesadores
Permite una interfaz de memoria DDR
de 266MHz y un tamaño de
memoria de 16GB por CPU
ULTRASPARC III
Se observa en el diagrama de bloques la etapas básicas de una
CPU: lectura, decodificación y unidad de ejecución. Esta
última consta de las ALUs sencillas y de las unidades de punto
flotante FPUs, además una unidad Load/Store.
Varios Cachés para mejorar la velocidad.
ULTRASPARC IIICu
El UltraSPARC IIICu es un procesador diseñado
para atender los requerimientos de los usuarios.
Posee características arquitectónicas similares a las
del UltraSPARC IIIi. Sin embargo, en el diagrama
de bloques se observa la presencia de MMUs
(Unidad de Gestión de Memoria) tanto para datos
como para instrucciones. El juego de registros está
conectado a una cola y se han agregado más
instrucciones para los usuarios.
El Chip trabaja hasta 1.2GHz, tiene 1368 pines LGA,
29M de transistores, disipa 50W y la tecnología es
CMOS de 0.13 micras y 7 capas.
ULTRASPARC IIICu
Diagrama de bloques:
ULTRASPARC IIICu
Especificaciones:
•Reloj del Procesador de
1.2GHz
•Compatibilidad Binaria
con todo el código de
aplicaciones SPARC
•Set de instrucciones VIS
(V9)
•Diseño SuperEscalar de 4vías
•Arquitectura 64 bits.
ULTRASPARC IIICu
Las instrucciones del UltraSPARC III son de 64 bits
de tamaño y sus registros de propósito general son
de 64 bits. Se distinguen de ellos los registros para
las operaciones de punto flotante, también de 64
bits, los cuales pueden combinarse para soportar
datos de hasta 128 bits.
Igualmente se cuentan con registros para otros usos,
el diseñador ha uniformizado los registros a 64 bits,
donde se encuentran los registros de control y de
estado.
En las dos siguientes figuras se ilustran los registros
de uso general y de punto flotante.
ULTRASPARC IIICu
REGISTROS
de uso general
de 64 bits
ULTRASPARC IIICu
En esta figura se
ilustran los registros
de usos general y los
registros de punto
flotante.
ULTRASPARC IIICu
El procesador pipeline consiste en 14 etapas más una
etapa extra que es ocasiolmente utilizada para el
hardware.
• A: address generation
• P: preliminary fetch
• F: Fetch instruction from I-cache
• B Branch target computation
• I: Instruction group formation
• J: grouping
• R: Register access
• E: Execute
ULTRASPARC IIICu
PIPELINE:
•C: Cache
•M: Miss detect
•W: Write
•X: extend
•T: trap
•D: Done
ULTRASPARC IIICu
Tipos de Instrucciones:
• Load-Store
• FP/VIS para acceso de datos de memoria
• Aritméticas y lógicas
• De comparación
• Micelamea
• De punto flotante
• Para gráficos FPU
• Para control de transferencia de datos
• Ramificación y subrutinas
ULTRASPARC IIICu
ULTRASPARC IIICu
ULTRASPARC IV
El UltraSPARC IV es un
procesador para fines de
servidor dotado de proceso
multihilo y potenciado con dos
procesadores UltraSPARC III
conectados en pipeline que
eleva su productividad.
Es un procesador de 64 bits
con dos cachés L2, uno para
cada pocesador.
Posee 1368 pines LGA, 66M de
transistores, consume 108W a
1.2GHZ, dotado de tecnología
CMOS de 0.13 micras y 7
capas.
ULTRASPARC IV
Diagrama de bloques:
ULTRASPARC IV
DESCRIPCIÓN del ANUNCIO de SUN:
• El UltraSPARC IV es la cuarta generación de la familia
UltraSPARC Sun, empresa encargada de su creación, ha
puesto dos corazones (UAL) de procesador sobre un Chip.
Los corazones de CPU son las ligeras modificaciones hechas
al procesador UltraSPARC III, y trabaja con una frecuencia
de reloj que actualmente es de 1.2 GHz.
• El Ultrasparc IV utiliza la misma interconexión del sistema
de Fireplane que su precursor, lo cual eficientemente dobla
el número de CPU´s en un sistema mientras que el resto de
la arquitectura del sistema se mantiene inalterable.
• UltraSPARC es usado en todos los productos de Sun desde
terminales de trabajo hasta servidores Heavy Fire 380015K.
ULTRASPARC IV
COMPATIBILIDAD:
Una de las características esenciales de la plataforma
UltraSparc IV es que mantiene la compatibilidad con
los chips UltraSparc III, de forma que en el mismo
chasis pueden convivir placas con soporte de ambos.
El procesador Ultra Sparc IV solo funciona con
sistema operativo Solaris. No posee memoria Cache
L3, la memoria Cache L2 puede llegar hasta 16MB y
su velocidad máxima en procesador es de1.2 Ghz el
cual es menor al mínimo exigido que es 1.3 Ghz,.
ULTRASPARC IV
Microprocesador con capacidad de realizar un gran
número de operaciones
en forma simultánea,
utilizando el mismo espacio y mismo sistema
operativo, lo cual hace
que incrementa el
rendimiento de los sistemas.
El UltraSPARC iv es generalmente utilizado para los
entornos de red, como el comercio electrónico,
Intranet de grandes empresas, Los servidores de
Web de alta capacidad y procesos de transacción en
línea.
Todas las Aplicaciones de microprocesadores Sparc
funcionan en todos los sistemas Sparc y es fácil la
migración a los sistemas futuros basados en
procesadores Ultrasparc