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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