Mellékleteink: HUP | Gamekapocs
Keres
>> Hibrid felhőtől a konténereken át, egészen a kvantumprogramozásig - 6 klassz téma a HWSW május 21-i nagy Microsoft Azure meetupján. <<

Hullámsírjába fekteti az "Itanicot" a Kittson

Asztalos Olivér, 2017. május 16. 10:30
Ez a cikk több évvel ezelőtt születetett, ezért előfordulhat, hogy a tartalma már elavult.
Frissebb anyagokat találhatsz a keresőnk segítségével:

Az Itanium utolsó tagjait képviselő, Kittson kódnevű processzorok csendes és méltatlan befejezést hoztak az amúgy meglehetősen hányattatott sorsú, ám számos innovatív fejlesztés bemutatott családnak. Az "új" központi egységek érdemi fejlesztést nem hoznak, így egész életútjához találóan, beváltatlan ígéretek sokaságát maga mögött hagyva zárul az Itanium karrierje.

Nagyot ígért az Intel

A Poulson bő négy és fél évvel ezelőtti rajtjakor még arról szólt a fáma, hogy az Itanium és a Xeon közelítése minden szinten megtörténik, a cél pedig elsősorban a fejlesztési költségek csökkentése volt, amit a közös alkatrészek használatával oldott volna meg az Intel. A chipgyártó feltett szándéka volt, hogy Kittson kódnevű Itanium már a Xeon E7-tel közös tokozást és foglalatot használjon, így a két CPU-család azonos alaplapokban/szerverekben talált volna otthonra.

A két család összeolvasztása itt azonban nem állt volna meg, az Intel a szilícium szintjén is közelíteni akarta egymáshoz a Xeon E7-et és az Itaniumot, a Modular Development Model keretében bevezetendő közösen használt blokkok révén nagyobb számú chipen terítette volna a K+F költségek, illetve rövidülhet a teszt és a validáció ideje. A végső cél az volt, hogy a Xeonok és az Itaniumok csak az ISA-ban és a processzormagokban különbözzenek egymástól, ami "szinte ingyen" tette volna lehetővé az Intel számára az Itanium processzorcsalád további fejlesztését.

Az elmúlt közel öt év eseményei azonban mindezt teljesen okafogyottá tették, időközben a Xeon sorozat, illetve a processzorokra épülő rendszerek architektúrája komoly fejlődésen ment keresztül, ami nagyban hozzájárult ahhoz, hogy a szerverchipek piacát ma már egyértelműen az Intel Xeonok uralják, amelyek teljesítmény tekintetében a legtöbb riválist felülmúlják, emellett pedig ár-teljesítmény területén is igencsak versenyképesek. Az Intel az évek során a Xeonokat a nagyvállalati funkciók területén is sokat fejlesztette, a Xeon E7 processzorcsalád többek között az Itaniumból (is) vett át olyan (pl. RAS) fejlesztéseket, amelyek eredményeképp ma már üzleti kritikus rendszerek is teljes bizalommal építhetőek tagjaira.

Ennek megfelelően az eredetileg 2015 elejére datált Kittson gyakorlatilag csupán a Poulson második, alig módosított kiadásának tekinthető, érdemi fejlesztés nélkül. A lapka így továbbra is a nagyjából 7 éves, 32 nanométeres gyártástechnológiával készül négy- és nyolcmagos kivitelben, változatlan mikroarchitektúra, illetve tokozás mellett. Ennél is gyalázatosabb, hogy a magok órale is csupán két modell esetében nőtt, a négymagos 9750, illetve a nyolcmagos 9760 csekély 133 MHz-et pakolt rá a közvetlen elődök értéke (összevetés), a 9720 és 9740 modellek esetében viszont csak a típusjelzés számozása nőtt, azaz ezen két processzor esetében gyakorlatilag egyszerű átnevezésről van szó, ami igencsak rendhagyó ebben a kategóriában. A chipek TDP értéke sem változott, maradt a 170 wattos keret.

Tenyérnyi processzor

Az Intel tehát finoman szólva sem strapálta magát a fejlesztéssel, a Kittson megjelenésének ugyanis egyetlen oka a processzorgyártó HP-val kötött 2010-es megállapodásában keresendő (erről később bővebben). Előbbi cég 250 millió dollár (más források szerint 690 millió dollár) ellenében vállalta, hogy 2017 végéig támogatja az Itaniumot, amiből látszólag mindössze néhány billentyűcsapásra futotta a processzorgyártó műhelyében, amivel az egykori nagy ígéret nehezen kaphatott volna méltatlanabb (de életútjához találóbb) befejezést.

Ismétlés: hogy is működik az Itanium?

Egy processzor teljesítménye akkor a legmagasabb, ha adott időben minél több műveletet végez el (párhuzamosan). Azonban az utasítások párhuzamosításának előfeltétele a megfelelő függőségek kezelése és ez alapján az utasítások megfelelő ütemezése. A szuperskalár processzorok esetében az ütemezés túlnyomó részét a program futásakor a processzor hardvere végzi el, rá hárul a párhuzamosítható utasítások felismerése és a párhuzamosan végrehajtható kódrészletek kinyerése. E funkciók egyre bonyolultabb és bonyolultabb áramköröket kívánnak: egy modern szuperskalár processzorban a tranzisztorok jelentős része nem az utasítások végrehajtását, hanem a párhuzamosságok felismerését és kezelését, vagyis az utasítások optimális ütemezését szolgálja.

A 70-es években születtek meg az első VLIW (Very Long Instruction Word) architektúrák, amelyek a chipgyártáshoz használt eljárások hiányosságait, a szűkös tranzisztorbüdzsét azzal próbálták meg áthidalni, hogy a függőségek kezelését és a párhuzamosítást futásidőből fordítási (és programozási) időbe tették át: a hardver gyakorlatilag egy teljesen párhuzamosított kódot kap meg végrehajtásra. Egy utasításban több mező található, amelyek egy-egy végrehajtóegységet vezérelnek. Innen ered a VLIW, vagyis "nagyon hosszú utasításszó" név is, a VLIW processzorok utasításai a végrehajtóegységek számától függően akár 1024 bit hosszúak is lehetnek.

A VLIW megközelítés hátránya, hogy a fordítónak részletes ismeretekkel kell rendelkeznie a programot futtató processzorról, az egyes utasítások végrehajtásához szükséges időről, a végrehajtóegységek számáról és felépítéséről, hiszen csak így van lehetőség a hatékony ütemezésre. Abban az esetben, ha a programot egy másik, több vagy eltérő felépítésű végrehajtóegységgel rendelkező processzoron szeretnénk futtatni, azt teljesen újra kell fordítani, hogy kihasználhassuk az új erőforrásokat.

Az Itanium család megtervezésekor kigondolt EPIC (Explicit Parallel Instruction Computing) filozófia a VLIW-hez hasonló elképzelésen alapul. Itt azonban az utasítások nem ugyanolyan "szélesek", mint a processzor, egy IA-64 utasítás (bundle) mindig 128 bites és összesen három vezérlőmezőt tartalmaz. Ez teszi lehetővé, hogy az IA-64 utasításkészlet-architektúra több, különböző generációs, eltérő "szélességű" változatán is lehessen ugyanazt a kódot futtatni. A végrehajtóegységek számának növelésével párhuzamosan a processzor több "utasításcsomagot" lesz képes fogadni és feldolgozni, nem szükséges a programokat egy újabb mikroarchitektúrához újrafordítani.

EPIC fail

Az Itanium processzorok fejlesztésének a legnagyobb támogatója a HP (volt), az eredeti koncepció is ettől a cégtől ered, amivel az akkori konkurensek, például a SUN, az IBM, és a DEC nyomába próbált eredni a vállalat. Azonban a high-end, üzleti kritikus környezetbe szánt processzorok tervezéséhez és gyártásához tapasztalattal nem rendelkező HP végül 1994-ben az Intellel fogott össze a megvalósításhoz, az izgalmasan hangzó Itaniumon a 90-es évek második felében már lázasan dolgozott együtt a két cég.

A koncepció azonban csak nagyobb késéssel, az ezredforduló környékén, egészen pontosan 2001 júniusában öltött először testet a Merced kódnevű lapkában, amelynek teljesítménye a várakozásoktól és a versenytárs lapkáinak teljesítményétől egyaránt elmaradt, így azt utólag prototípussá minősítették vissza, végül pedig kiderült, hogy a leszállított rendszerekkel az Intel és a HP célja csak az volt, hogy minél több fejlesztőt állítson a projekt mellé. Ezt követte az első "kereskedelmi" verzió, a 2002-es McKinley, amely már Itanium 2 néven debütált. A McKinley ugyan megszabadult a Merceddel kapcsolatos problémák egy részétől, már az akkori  versenytársakkal összemérhető teljesítményt nyújtott, 2003-ban pedig már utódot is kapott a Madison kódnevű lapka képében.

A processzorcsalád, illetve az IA-64 eredeti célja a high-end RISC architektúrák (POWER, SPARC) legyőzése, valamint középtávon az x86 utasításarchitektúra teljes leváltása volt. Kijelenthető, hogy az ezredforduló tájékán az Intel erre az ISA-ra és mikroarchitektúra akart feltenni a céget, ami tükröződött a látványos értékesítési előrejelzésekben is - néhány év alatt az bevételének jelentős részét az Itaniumokból remélte az Intel.

A már említett problémák miatt azonban végül kudarcba fulladt a próbálkozás. Az x86-os chipek folyamatosan, gyors ütemben fejlődtek, részint az Intelnek, részint pedig az AMD-nek köszönhetően, amely utóbbi cég sikeresen honosította meg a szegmensben saját, az IA-64-gyel ellentétben teljes x86 kompatibilitást biztosító 64 bites kiterjesztését. Az első Opteronok megjelenésére válaszul végül az Intel kénytelen volt átvenni a konkurens fejlesztését, amit először EM64T, később pedig Intel64 elnevezés alatt implementált, fokozatosan állítva át PC-s és szerveres chipjeit. Ezzel bebizonyosodott, hogy a 32 bites x86-ban még hatalmas fejlődési potenciál van, annak teljes kidobására/cseréjére így tehát még nincs szükség - a felismeréssel gyakorlatilag az Itanium létjogosultsága is megkérdőjeleződött.

Az ígéretes elgondolás piaci sikerét a fejlesztések többszöri jelentős csúszása, valamint a makrogazdasági körülmények és ebből fakadóan az informatikai piac megváltozása is aláásta. Univerzális, mindent leváltó architektúraként az IA-64 utasításkészlet-architektúra és az Itanium processzorcsalád végül a high-end, üzleti kritikus feladatokhoz épített szerverek területére szorult be, ahol a kezdeti fellángolást követően fokozatos zsugorodásba kezdett.

Mindezek miatt az Intel már 10 évvel ezelőtt, 2007-ben fel akart hagyni az Itanium fejlesztésével és gyártásával, mivel a költségek folyamatosan évi százmilliós nagyságrendű veszteséget okoztak. Az üzleti kritikus szerverekbe szánt high-end processzorok gyártása önmagában nem nagy biznisz, a nyereséget az értékesített szerverek, valamint a velük eladható operációs rendszerek, támogatási szerződések és szolgáltatások termelik, az Intel pedig egyikben sem volt érdekelt.

Mivel a HP üzleti kritikus szerverei az Itanium családra épültek, a két cég anno megállapodott abban, hogy a HP finanszírozza az Itanium vonal fejlesztését és az Intel esetleges veszteségeit is - az addig eladott mintegy 9 milliárd dollár értékű rendszer hatalmas installált bázist jelentett, amelyet megérte életben tartani. Az első, nagyjából 10 éve kelt, öt évre szóló szerződés alapján a HP ezért összesen félmilliárd dollárt fizetett ki az Intelnek.

Az Itaniumnak nem segített az sem, hogy a mögé beállt szoftver- és hardvercégek sorra faroltak ki mögüle (pl. Red Hat, Microsoft, SGI, Unisys) vagy váltak a piacon jelentéktelenné. Az igazi gyomrost végül a Sun felvásárlásával saját hardverhez jutó Oracle vitte be a HP-nak, amikor 2011-ben váratlanul bejelentette, nem fejleszt többé Itaniumra, ezzel olyan bizonytalanságot okozva a piacon, amely végleg megroppantotta az Itaniumra épülő HP rendszerek eladásait.

A bejelentés sokkolta a piacot, illetve a legnagyobb támogató HP-t: az itaniumos szerverek jelentős része ugyanis HP-UX vagy NonStop rendszeren futó Oracle adatbázist szolgált ki, utóbbiak hiányában pedig értelmét vesztette a hardver is. A lépést nem is hagyta annyiban a vállalat, a támogatás idő előtti megszüntetéséért 2012 júniusában beperelte az Oracle-t. A két cég közötti viszony korábban virágzó és gyümölcsöző volt, a HP hardverek és operációs rendszerek számítottak az Oracle szoftverek legnépszerűbb platformjának.

Azonban miután az Oracle felvásárolta a Sun Microsystemset, saját hardverplatformra és rendszerre is szert tett, így a HP közvetlen versenytársává vált. Az Oracle hivatalosan azzal az indokkal függesztette fel az Itanium támogatását, hogy a processzorsorozat élete végét járja. A legutóbbi, tavaly júliusban nyilvánosságot látott fejlemények alapján a bíróság a HP-nak (pontosabban már a HPE-nek) adott igazat, amely cég így 3 milliárd dolláros kártérítésre jogosult konkurensétől, ez viszont csak részben kárpótolhatja a HP-t, amelyen kívül napjainkra már az összes többi gyártó kihátrált az Itanium mögül.

2025-ig még támogatott

Mivel az üzleti kritikus gépek az átlagosnál jóval hosszabb élettartammal működnek, a támogatást még hosszú ideig fenntartja a HP, így az Itanium-alapú HP Integrity (UNIX) rendszerek üzemeltetőinek a processzorcsalád életútjának vége ellenére nem kell pánikolniuk, a szervereket nem szükséges azonnal cserélniük és az alkalmazásaikat x86-ra migrálniuk, illetve a HP-UX operációs rendszert leváltaniuk. A HP-UX roadmap jelenleg 2025. december 31-ig tart, vagyis a következő évtized közepéig a 11i v3 verzió támogatása biztosított. A vállalat szerint az operációs rendszer az utolsó generációt takaró Kittson lapkákkal is működik, ami ugyanakkor a fejlesztések mennyiségét tekintve nem túl meglepő.

A HP ugyanakkor már több éve aktívan készül az Itanium kivezetésére, aminek egyik zászlóvivője a Project Odyssey nevű kezdeményezés, amelynek célja, hogy a vállalat üzleti kritikus platformját elmozgassa az Itanium platformról, és Xeonokra alapozva egy új architektúra szülessen, amely megörökli az Integrity gépek magas rendelkezésre állást és szervizelhetőséget biztosító képességeit. Az Odyssey rendszerek vegyesen használhatnak Itanium és x86 chipeket, zökkenőmentessé téve az architektúrák közötti váltást, eközben pedig házon belüli szoftveres fejlesztéssel a Windows és a Linux rendszereket ruház(ott) fel a HP olyan képességekkel, amelyekkel az üzleti kritikus rendszerek általában rendelkeznek.

Korábban ennek jegyében született meg például a HP ServiceGuard for Linux, egy olyan HA fürtözési megoldás, amely az alkalmazásokat teljes vertikumként kezeli és monitorozza, vagyis nem csak magának az alkalmazásnak az életjeleit figyeli, hanem a kiszolgáló infrastruktúráét is, beleértve az operációs rendszert, virtualizációs réteget, hálózati stacket, a szervert és a tárolókat is. Ezzel a gyakorlatban a Xeonok is a mainframe-ekre jellemző körítést kapnak, így hasonló feladatokra, hasonló filozófiában vethetőek be.

Architektúrák jönnek-mennek

A HP számára nem jelentett új kihívást a processzor utasításarchitektúrájának cseréje. Az 1970-es évek közepén piacra dobott NonStop rendszereket kezdettől fogva a legnagyobb megbízhatóságúra tervezték, ezt a szoftveres innovációk mellett redundáns felépítéssel érték el a Tandem Computers tervezői. A gépeket jobbára teljes megoldásként értékesítik szoftverplatformmal együtt, például egészségügyi intézmények, pénzügyi szolgáltatók, tőzsdék, vagy iparvállalatok számára, ahol néhány másodperces leállás is tetemes kárt okoz, például elvesztett pénzügyi tranzakciók vagy használhatatlanná vált nyersanyagok formájában.

A Tandem gépei kezdetben MIPS processzorokra épültek és ez azt követően sem változott, hogy a vállalatot 1997-ben felvásárolta a Compaq. A vevő ugyan tervezte a NonStop rendszerek architektúráját az 1998-ban beolvasztott Digital Alpha processzoraira átállítani, azonban az Alpha chipek fejlesztését feladta a cég, teret engedve az Intel-féle Itaniumnak. Amikor 2002-ben a Compaq beolvadt a HP-ba, már mindkét vállalat az Itanium mellett kötelezte el high-end RISC/UNIX szervereit, a saját processzorfejlesztéseket pedig feladta. Így a NonStop operációs rendszert és szoftverkörnyezetet is Itaniumra portolta a HP és a termékcsalád ezt a processzorcsaládot használja 2005 óta.

A HP végül 2014 végén hivatalosan is elrajtoltatta az x86-os Integrity rendszereket, a Superdome X-et és a NonStop X-et. Az erőfeszítések eredményeképp az Integrity gépek ma már 100 százalékban szabványos hardverelemekből épülnek fel, beleértve a processzorokat, a tárolókat és az I/O-t is, a rendszerekben korábban használt ServerNet interfészt pedig Infiniband váltotta, amely lényegesen magasabb sávszélességet biztosít és commodity technológiaként számottevően olcsóbb. Az új gépek ráadásul a forráskód szintjén kompatibilisek az Itanium-alapúakkal, így a szoftverfejlesztők elméletileg mindössze egy újrafordítással portolhatták meglevő alkalmazásaikat az újabb, x86-alapú rendszerekre.

Meddig marad az x86?

Az Itanium példájából jól látható, hogy egy processzorgyártó számára mennyire nehéz és kockázatos egy gyökeresen új utasításarchitektúra bevezetése, különösen akkor, ha az a korábbinál nagyobb terhet ró a programozókra. Az "Itanic" története alapján a versenyhelyzet sem könnyíti meg a folyamatot, az AMD visszafelé kompatibilis x86-64 fejlesztése meglehetősen vastag szöget vert az Intel-HP szövetség üdvöskéjének koporsójába. Amennyiben az Intel újból próbálkozna, ismét fennállhatna annak veszélye, hogy az AMD maradva x86-on, beleköp a levesbe. Ettől függetlenül hosszútávon nem lehet elvetni az x86 (és a CISC) leváltását, hisz az okostelefonos piacon egyeduralkodó ARM (és vele együtt a RISC) nagy léptekkel fejlődik, ezzel pedig idővel más piacokon is megingathatja az x86 státuszát.

Facebook

Mit gondolsz? Mondd el!

Adatvédelmi okokból az adott hír megosztása előtt mindig aktiválnod kell a gombot! Ezzel a megoldással harmadik fél nem tudja nyomon követni a tevékenységedet a HWSW-n, ez pedig közös érdekünk.
6 klassz téma, 6 jó előadó a HWSW május 21-i nagy Microsoft Azure meetupján.