A Sun UltraSPARC új generációja: Rock

Hamarosan elkészül és jövőre már szerverekben a piacon is debütál a Sun Microsystems vadonatúj fejlesztésű mikroprocesszora, amelyet egyelőre Rock kódnéven ismerhetünk. A különleges kialakítású, tizenhat magos chip összesen hatvannégy programszál párhuzamos végrehajtására képes. Cikkünkben összefoglaljuk a Rock legfontosabb újdonságait.

A Sun Microsystems UltraSPARC processzorcsaládját 2005 vége óta sokan és sokféle indokkal temették. 2006-ban azonban szépen vizsgázott az UltraSPARC-T1 (kódnevén Niagara) és az év végére elkészült nem csak a továbbfejlesztett Niagara 2 kódnevű processzor, de annak SMP változata, a Victoria Falls is. Ma már mind a két processzor Solaris operációs rendszert futtat a Sun laborjaiban, sőt, a Niagara 2 hamarosan termékben is megjelenik. 2007 elején aztán végre elkészült a Rock kódnévre hallgató következő generációs lapka is, és remélhetőleg mire ezek a sorok napvilágot látnak, már az első minták is a Sun kezében és tesztrendszereiben lesznek.

Miért különleges a Rock? Az okokat a tervezési alapelvekben kell keresni. A processzor tervezési koncepciója az volt, hogy egy rendkívül erős többfonalas (multithread) végrehajtást és több magot is tartalmazó processzort készítsen a Sun, de úgy, hogy közben ne kelljen kompromisszumokat kötnie a nem multithreades alkalmazások teljesítménye terén sem. Sőt, ha már a processzor magjai több szál kezelésére is képesek, akkor ezen kontextusokkal probáljunk meg valami olyasmit is kezdeni, amit korábban még senki nem probált.

A Rock különlegessége, hogy összesen 16 magot tartalmaz, ami az univerzális, általános célú processzorok esetében mindenképpen világrekord. Minden mag négyutas szuperskalár architektúrájú, hat funkcionális egységgel. A magok négyes csoportokba szerveződnek és minden négy mag közösen használ egy 32kB nagyságú elsőszintű utasítás gyorsítótárat, mely ciklusonként 16 utasítás továbbítására alkalmas. A négy magból álló csoportok ugyancsak osztoznak egy 16 bankra osztott 32kB-os elsőszintű adat-gyorsítótáron.

Az elsőszintű adatcache minden bankja két olvasás és egy írás elvégzésére alkalmas minden órajelben. Az elsőszintű gyorsítótárak egy on-chip crossbar rendszeren keresztül négy 512 kilobájtos egységes, másodszintű on-chip gyorsítótárhoz kapcsolódnak. Minden másodszintű gyorsítótár bank 64 byte adat forgalmazására képes minden második ütemciklusban. A másodszintű gyorsítótár bankok közvetlenül kapcsolódnak egy-egy memória interfészhez, melyek mindegyike 9,6 GB/sec olvasási és 4,8 GB/sec írási sávszélességgel rendelkezik. A processzorhoz a memóriainterfészeken keresztül külső memóriavezérlők kapcsolódnak, melyek egyben az elosztott harmadszintű gyorsítótárat is kezelik.

A Sun Rock processzor felépítése

A Rock processzor nem elégszik meg a 16 mag nyújtotta párhuzamossággal, ezért minden magja két szálkontextust kezel szimultán többfonalas végrehajtási technológiával. A magok fonalainak futását azonban a nagy késleltetésű események, így például egy másodszintű gyorsítótár vagy egy TLB miss megállítja. Ezen események kiszolgálási ideje akár több száz ütemciklusig is eltarthat, mely nagyon hosszú idő lenne, ha nem végezne alatta semmi hasznosat a mag. Éppen ezért a Sun tervezői úgy döntöttek, hogy a magokban további fonál erőforrásokat is elhelyeznek: ez a processzor második különlegessége.