DEC Alpha
DEC Alpha(conosciuto anche comeAlpha AXP) è un'architettura di processori di tipoRISCsviluppata e prodotta dallaDigital Equipment Corp(DEC). L'architettura fu progettata per succedere alla linea di computerVAXe venne in seguito utilizzato anche da altri produttori di computer che integrarono i chip Alpha nei loro prodotti.
I processori Alpha sono supportati dalsistema operativoVMS,e ilDigital UNIX.In seguito molti sistemi operativiopen sourcecomeLinux,BSDed altri sono stati portati su questi processori.Microsoftha supportato i processori Alpha conWindows NTfino alla versione 4.0 SP6 e conWindows 2000fino alla release candidate 2. Nel 2001 comunque uscì l'ultimo service pack per Windows NT4, e da allora Microsoft non supporta e non fornisce più assistenza per i suoi sistemi operativi per macchine Alpha.
I processori sono stati venduti con le altre proprietà intellettuali di DEC aCompaqnel 1998. Compaq, già cliente Intel, decise di abbandonare la piattaforma Alpha in favore dei processoriItaniume quindi vendette le sue proprietà intellettuali sui chip Alpha a Intel nel 2001. Lo stesso anno,Hewlett-Packardacquisì Compaq e continuò a sviluppare i sistemi basati su processori Alpha fino al 2004 e fino alla fine del 2008 HP non ha dismesso la linea Alpha.
Storia
[modifica|modifica wikitesto]Alpha deriva dalla precedente architettura RISCPRISMe si può considerare il risultato finale di molti progetti precedenti. DEC vendeva già dei sistemi RISC chiamatiDECstationbasati su processoriMIPSe il processore PRISM condivise molte caratteristiche dei processori MIPS. I processori PRISM inoltre potevano gestire delmicrocodiceprogrammabile dall'utente chiamatoEpicode.Insieme a PRISM doveva essere distribuito un sistema operativo chiamatoEmeraldnato per far funzionare in modalità nativa i programmi e in grado di supportare i programmi compilati per il sistema operativo VMS utilizzato dalle macchine VAX tramite modifiche minori. I manager DEC decisero che non era conveniente sviluppare la nuova architettura per soppiantare le macchine VAX e DECstation e bloccarono il progetto PRISM nel 1988.
Al momento dell'abbandono del progetto PRISM la seconda generazione di processori RISC iniziava ad apparire sul mercato. Questi processori fornivano un rapporto prezzo prestazioni migliore dei VAX in molti campi ed era evidente che una terza generazione di processori RISC avrebbero stracciato i sistemi VAX in tutti i settori. L'azienda avviò un nuovo studio sui processori RISC, questo studio utilizzò molti dei concetti sviluppati per i processori PRISM ma fu indirizzato verso un supporto nativo del sistema VMS e un'esecuzione a velocità ragionevole dei precedenti programmi. Inoltre i nuovi processori dovevano avere un'architettura a64 bitdato era chiaro che il mercato si stava muovendo in quella direzione. Dallo studio nacque l'architettura DEC Alpha. Ilset di istruzioniAlpha venne progettato da Dick Sites e Rich Witek. Il codice Epicode del PRISM divenne l'AlphaPALcodee venne utilizzato per fornire uno strato di astrazione tra la piattaforma e l'implementazione specifica del processore.
Il processori Alpha ottennero un'ampia diffusione dei settore dei server per via delle loro prestazioni eccellenti. Queste elevate prestazioni non erano ottenute grazie ad unamicroarchitetturaparticolarmente innovativa o efficiente ma erano ottenute grazie al lavoro di ottimizzazione dei progettisti. A quei tempi (e tuttora) i processori non venivano sviluppati disegnando i collegamenti tra i vari transistor manualmente ma assemblando dei blocchi funzionali contenenti migliaia o decine di migliaia di transistor. Questi blocchi essendo progetti per un uso generico non sono ottimizzati in velocità o in dissipazione. I progettisti dell'Alpha invece grazie all'esperienza acquisita sulle macchine VAX progettarono le singole unità funzionali ottimizzando i percorsi a mano e ottenendo delle prestazioni molto più elevate di quelle ottenute dai programmi di disegno assistito. Il successo di questi processori spinsero molti concorrenti a ridimensionare l'utilizzo dei programmi di disegno assistito ed a procedere a delle ottimizzazioni manuali degli integrati.
Formalmente i processori Alpha sono chiamatiDECchip 21x64,21indica XXI secolo e64indica l'architettura a 64 bit, il valore centrale indicava la generazione di appartenenza del processore. Internamente i processori venivano indicati con il numeroEV.EV ufficialmente indicaExtended VAXsebbene un'interpretazione umoristica assegni alla sigla EV il significato diElectric Vlasic[1].Negli Stati Uniti Vlasic è una famosa marca di sottaceti.
Le generazioni di processori Alpha sono sempre state molto innovative. Il primo processore, il21064oEV4fu il primo processoreCMOSa funzionare a frequenze abbastanza elevate da poter competere con i processoriECLe quindi fu utilizzato in minicomputer e mainframe. La seconda generazione, la21164oEV5fu il primo microprocessore a includere un'ampia cache di secondo livello nel chip. La terza generazione il processore21264oEV6fu il primo processore a frequenze elevate ad includere una complessa unita diesecuzione fuori ordine.Il processoreEV8non venne prodotto dato che fu cancellato dall'acquisizione di Compaq ma il progetto prevedeva che fosse il primo processore a gestire ilmultithreadingsimultaneo.
Voci interne a DEC suggeriscono che il nomeAXPfu scelto dopo un'accurata ricerca del settore legale della DEC dopo la causa legale per il nome VAX era decisa a non commettere più lo stesso errore. La sigla AXP risultò essere totalmente libera nel settore informatico. All'interno di questo settore, spesso l'acronimoAXPviene tradotto in modo scherzoso come "Almost Exactly PRISM" (quasi esattamente PRISM).
Versioni
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Quando venne presentata l'architettura Alpha la DEC la definì l'architettura per i successivi 25 anni. Sebbene l'architettura Alpha non sia arrivata a 25 anni ha avuto una storia relativamente lunga per una famiglia di processori. Il primo processore, l'Alpha 21064(come in codiceEV4), venne presentato il1992e funzionava a 192 MHz (con una tecnologia a 0.75 µm). Pochi mesi dopo fu presentata la versione a 200 MHz chiamataEV4S(con tecnologia a 0.675 µm). Il processore a 64 bit aveva un'architettura a pipeline profonde e un progettosuperscalarecome altri processori RISC dell'epoca. Era il processore più veloce dell'epoca, l'architettura era simile a quella degli altri processori RISC ma la sua frequenza elevata gli consentiva di primeggiare sulla concorrenza. Il team di sviluppo infatti aveva lavorato con particolare cura per ottenere una frequenza di funzionamento molto elevata. Per confronto, quando venne presentato il processore Intel aveva in commercio ilPentiuma 66 MHz.
Il successore fu l'Alpha 21164oEV5e venne presentato nel1995.Il processore funzionava alla frequenza di 333 MHz. Nel luglio del 1996 venne portato a 500 MHz e nel marzo del 1998 arrivò a 666 MHz. Nel 1998 venne presentato anche l'Alpha 21264(EV6) alla frequenza base di 450 MHz e tramite incrementi di frequenza nel 2001 con la versione21264C/EV68CBarrivò a 1.25 GHz. Nel 2003 venne presentato l'EV7Marvel,essenzialmente un core EV68 con un canale di comunicazione interprocessore da 1.6 GB/s per permettere la realizzazione di sistemi multiprocessore con frequenza di 1 o 1.15 GHz. Circa 500.000 Alpha furono venduti entro la fine del 2000.
Nel 1999 la produzione dei processori Alpha venne licenziata aSamsungElectronics Company. Dopo l'acquisizione da parte di Compaq di Digital, la maggior parte dei processori Alpha venne affidata alla società API NetWorks, Inc (precedentemente Alpha Processor Inc.), una società privata fondata da Samsung e Compaq. nell'ottobre del 2001Microwaydivenne venditore in esclusiva dei servizi forniti da API NetWorks.
Il 25 giugno 2001 Compaq annunciò che la linea Alpha sarebbe stata dismessa entro il 2004 a favore della lineaIntelItaniume cancellò il processoreEV8che allora era in progettazione. La divisione microprocessori vennero acquistate da Intel al fine di chiudere una causa sulla violazione di brevetti intentatale da DEC. HP acquisì Compaq nello stesso anno e annunciò che lo sviluppo della linea Alpha sarebbe continuato per un paio d'anni. Venne messo in commercio il coreEV7za 1.3 GHz. L'ultima variante, il coreEV79a 0.13 µm, venne cancellato. HP ha continuato a vendere la lineaAlphaServerconOpenVMSeTru64 UNIXfino al 27 ottobre 2006. HP ha promesso di fornire assistenza tecnica fino al 2011.
Ironicamente a metà del 2003, quando il processore Alpha venne dismesso, l'ASCI Qil secondo più potente computer degli Stati Uniti (nel 2002) era basato su un cluster di 4096 processori Alpha.[2]
Modelli
[modifica|modifica wikitesto]| Specifiche microprocessori MIPS | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Modello | Model number | Anno | Freq [MHz] | Processo [µm] | Transistor [millions] | Dimensione die [mm²] | IO Pin | Potenza [W] | Voltaggio | Mem [MB/s] | Dcache [KB] | Icache [KB] | Scache | Bcache | ISA |
| EV4 | 21064 | 1992 | 100–200 | 0.75 | 1.68 | 234 | 290 | 30 | 3.3 | 80 | 8 | 8 | -- | ||
| EV45 | 21064A | 1994 | 200–300 | 0.5 | 2.85 | 164 | 33 | 3.3 | 80 | 16 | 16 | -- | |||
| LCA4 | 21066 | 1993 | 100–166 | 0.68 | 1.75 | 209 | 21 | 3.3 | 30 | 8 | 8 | -- | |||
| LCA4 | 21068 | 1994 | 66 | 0.68 | 1.75 | 209 | 9 | 3.3 | 30 | 8 | 8 | -- | |||
| LCA45 | 21066A | 1994 | 166–233 | 0.5 | 1.75 | 161 | 23 | 3.3 | 30 | 8 | 8 | -- | |||
| LCA45 | 21068A | 1994 | 100 | 0.5 | 1.75 | 161 | 3.3 | 30 | 8 | 8 | -- | ||||
| EV5 | 21164 | 1995 | 266–500 | 0.5 | 9.7 | 299 | 296 | 56 | 3.3/2.5 | 150 | 8 | 8 | 96 KB | 1 | R |
| EV56 | 21164A | 1996 | 400–767 | 0.35 | 9.3 | 209 | 46 | 3.3/2.0 | 300 | 8 | 8 | 96 KB | 1–2 MB | R,B | |
| PCA56 | 21164PC | 1997 | 400–533 | 0.35 | 3.5 | 141 | 264 | 40 | 3.3/2.5 | 8 | 16 | -- | 1 MB | R,B,M | |
| PCA57 | 21164PC | 600–666 | 0.28 | 5.7 | 101 | 283 | 20 | 2.5/2.0 | 16 | 16 | -- | 1 MB | R,B,M | ||
| EV6 | 21264 | 1998 | 450–600 | 0.35 | 15.2 | 314 | 389 | 73 | 2.0 | 1600 | 64 | 64 | -- | 2–8 MB | R,B,M,F |
| EV67 | 21264A | 1999 | 667–750 | 0.25 | 15.2 | 210 | 389 | 2.0 | 64 | 64 | -- | 2–8 MB | R,B,M,F,C | ||
| EV68AL | 21264B | 2001 | 800–833 | 0.18 | 15.2 | 125 | 1.7 | 64 | 64 | -- | 2–8 MB | R,B,M,F,C,T | |||
| EV68CB | 21264C | 2001 | 1000–1250 | 0.18 | 15.2 | 125 | 65–75 | 1.65 | 64 | 64 | -- | 2–8 MB | R,B,M,F,C,T | ||
| EV68CX | 21264D | 1.65 | 64 | 64 | -- | 2–8 MB | R,B,M,F,C,T | ||||||||
| EV7/EV7z | 21364 | 2003 | 800–1300 | 0.18 | 130 | 397 | 1443 | 125 | 1.5 | 64 | 64 | 1.75 MB | -- | R,B,M,F,C,T | |
| EV79 | 21364A(?) | (cancellato) | 1700 | 0.13 | 152 | 300 | 1443 | 120 | 1.2 | 64 | 64 | 1.75 MB? | -- | R,B,M,F,C,T | |
| EV8 | 21464 | (cancellato — previsto per il 2003) | 2800 | 0.13 | 250 | 350? | 1800 | ?? | ?? | ?? | 64 | 64 | 3–4 MB? | -- | R,B,M,F,C,T |
| 21466 | (cancellato — previsto per il 2003) | 3300 | 0.13 | 250 | 350? | 1800 | ?? | ?? | ?? | 64 | 64 | 3–4 MB? | -- | R,B,M,F,C,T | |
estensioni ISA:
- R:?
- B: BWX, "estensione Byte/Word", aggiunge istruzione a 8 e 16 bit per operare tra memoria e I/O
- M: MVI, istruzioni multimediali
- F: FIX, istruzioni per muovere dati tra i registri interi e quelli in virgola mobile e della radice quadrata
- C: CIX, istruzioni per contare e cercare bit
- T: Supporto per il precaricamento al fine di aumentare le prestazioni del processore.
Sistemi Alpha
[modifica|modifica wikitesto]La prima generazione di sistemi basati su chip Alpha include le workstationDEC 3000 AXP,i server di fascia medio-bassa DEC 4000 AXP e i server DEC 7000 AXP e 10000 AXP per le applicazioni di fascia alta. Il DEC 3000 AXP utilizzava il busTURBOchannel,lo stesso utilizzato dai precedenti server DECstation basati su processori MIPS. I server 4000 erano basati su busFutureBus+e i server 7000/10000 condividevano l'architettura dei corrispondenti modelli VAX.
DEC produsse delle workstation con un fattore di forma simile a quello di un personal computer. I sistemi erano chiamati DEC 2000 AXP erano basati su busEISAe su processori DECpc 150 AXP. Questi furono i primi sistemi supportati anche da Windows NT. In seguito DEC produsse i Celebris XL e la linea Personal Workstation entrambi i sistemi basati su processori 21164.
Il processore 21064 venne utilizzato nelle workstation compatteDEC MultiaVX40/41/42 e nei portatili ALPHAbook prodotti da Tadpole Technology.
Nel 1994 DEC presentò la nuova linea diAlphaStatione diAlpha Server.Questi sistemi erano basati sui processori 21064 e su 21264 e introdussero il busPCI,le schede graficheVGAcompatibili e i connettoriPS/2per mouse e tastiera. L'AlphaServer 8000 era un'evoluzione degli AXP 7000/10000 e utilizzavano come bus XMI e FutureBus+.
L'AlphaServer XP10000 fu il primo sistema basato sul processore 21264. I successivi AlphaServer/Station basati su 21264 furono categorizzati comeDS(departmental server),ES(enterprise server) oGS(global server).
L'ultimo processore, il 21364, venne utilizzato dagli AlphaServer ES47, ES80 e GS1280. MoltiOEMprodussero schede madri per processori Alpha. Tra questi si segnalano DEC, Samsung e API.
I processori 21164 e il 21264 furono utilizzati daNetwork Appliancein moltiNetwork Attached Storage.
Supercomputer
[modifica|modifica wikitesto]Il più velocesupercomputerbasato su processori Alpha fu l'ASCI QdeiLos Alamos National Laboratory.Il sistema era basato su 4096 processori a 1.25 GHz.Cray Researchutilizzò i processori 21064 e 21164 nei supercomputerCray T3DeCray T3E.
Note
[modifica|modifica wikitesto]- ^Electric Vlasi,suhpl.hp.URL consultato l'11 ottobre 2006(archiviato dall'url originaleil 27 gennaio 2021).
- ^TOP500 11-2002,sutop500.org.URL consultato il 30 aprile 2019(archiviato dall'url originaleil 3 aprile 2019).
Altri progetti
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Wikimedia Commonscontiene immagini o altri file suDEC Alpha
Collegamenti esterni
[modifica|modifica wikitesto]Documenti Digital
- (EN)Digital Technical Journal, Volume 4, Number 4, Special Issue 1992 Alpha AXP Architecture and SystemsArchiviatoil 29 novembre 2006 inInternet Archive.This issue contains several articles from Alpha's Architects
- (EN)DEC Alpha Documentation LibraryArchiviatoil 2 gennaio 2008 inInternet Archive.Technical documentation for Alpha microprocessors and motherboards, last updated in 1999 (includes the Alpha Architecture Handbook)
- (EN)DEC Alpha Documentation ArchivesArchiviatoil 13 dicembre 2007 inInternet Archive.Technical documentation for older Alpha products
AlphaServer
- (EN)Tru64.orgTru64 UNIX on Alpha
- (EN)OpenVMS.orgArchiviatoil 21 marzo 2015 inInternet Archive.OpenVMS on Alpha
Sistemi operativi liberi per Alpha
- (EN)Debian on Alpha,sudebian.org.
- (EN)NetBSD/ Alpha,sunetbsd.org.
- (EN)OpenBSD/ Alpha,suopenbsd.org.
- (EN)FreeBSD/ Alpha,sufreebsd.org.URL consultato il 30 aprile 2019(archiviato dall'url originaleil 16 luglio 2019).
Altre fonti
- DEC Alpha: l’innovazione sepolta viva,suappuntidigitali.it.
- (EN)XBITLABS: The History of Alpha Processors: Facts and Comments,suxbitlabs.URL consultato l'11 ottobre 2006(archiviato dall'url originaleil 1º settembre 2006).
- (EN) Real World Technologies: Alpha EV8: Simultaneous Multi-Threat, by Paul DeMonePart 1,Part 2,Part 3.
- (EN)Real World Technologies: The Spider and the Mountain,by Paul DeMone, covering the 2002 ISSCC presentations of the Alpha EV8 and Intel Itanium 2
- (EN)Alpha: The History in Facts and Comments,sualasir.URL consultato l'11 ottobre 2006(archiviato dall'url originaleil 17 ottobre 2006).
- (EN)Top Architect Leaves[collegamento interrotto],sutheinquirer.net.
- (EN)Architect Quits,sutheinquirer.net(archiviato dall'url originaleil 30 agosto 2006).
| Controllo di autorità | LCCN(EN)sh93009148·GND(DE)4362915-5·J9U(EN,HE)987007551410005171 |
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