硬科技:幻之處理器系列 Sun UltraSPARC II「Gemini」 (2004年)

2023.01.22 03:28PM
照片中提到了UltraSPARC、core、L2 cache,包含了平面圖、UltraSPARC II、SPARC、超SPARC、微處理器

時代背景:靠著SunOS與後來「最普及商業Unix作業系統」Solaris的加持,Sun的SPARC處理器家族,在眾多RISC諸神中,擁有極為特殊的地位,在工作站和伺服器市場,曾獨享極盛一時的繁華。但很諷刺的是,論效能,Sun自家的SPARC處理器,卻遲遲無法帶來讓人眼睛一亮的表現,當眾多RISC「好相好」、甚至「看起來醜陋不堪」的x86陣營,在1990年代早已紛紛推出高效能的非循序指令執行 (OOOE) 超純量微架構,但Sun在二十世紀內,卻從來沒有過這樣的武器。

在筆者踏入大學校門的1995年,發布於1993年的SPARCv9指令集架構,隨著初代Sun UltraSPARC與HAL (後來被Fujitsu併購) SPARC64處理器的問世,讓SPARC邁進了64位元和SIMD的世界。接著好幾年,Sun的Ultra系列工作站與眾多高階伺服器,也成為筆者這個世代,在計算機中心和眾多資訊教室留下的難忘回憶。

挾著一連創造出Solaris作業系統、Java程式語言、MySQL資料庫、NFS網路檔案系統、ZFS檔案系統、DTrace效能分析工具、族繁不及備載的無數技術創新和巨大軟體資源、以及與企業軟體霸權Oracle的緊密關係,Sun一度是日正當中的熾熱豔陽,照亮了整個網際網路時代的萌芽時光。在1984年,由Sun第21名員工John Gage創造「網路就是電腦 (The Network Is The Computer)」這句格言,更預言了雲端運算時代的到來。

BUT… 對,就是這個BUT,Sun這間公司偉大歸偉大,從32位元的SuperSPARC到64位元的UltraSPARC,卻難以讓人感受到Sun自家的高階RISC處理器,在單一處理器的效能表現,究竟有哪些過人之處 (還虧歷代SPEC CPU標竿都是以Sun的SPARC處理器作為評測基準)。 

硬科技:RISC諸神的黃昏系列 Sun/Fujitsu的SPARC (上)

硬科技:RISC諸神的黃昏系列 Sun/Fujitsu的SPARC (中)

硬科技:RISC諸神的黃昏系列 Sun/Fujitsu的SPARC (下)

雖然說那時候的RISC諸神均出自於軟硬兼備的系統大廠,處理器和作業系統都牢牢的綁在一起,像Sun/Fujitsu SPARC搭Solaris、IBM Power搭AIX、HP PA-RISC搭HP-UX、DEC Alpha搭Tru64 Unix、以及繪圖王者SGI用MIPS配Irix等,讓「Unix系統」還比較像是比RISC常見的稱呼,但Sun的情況卻極度「重軟不重硬」,處理器技術發展方向完全配合軟體走,Solaris和Oracle資料庫的組合變成UltraSPARC的最強後盾,也沒人知道為什麼Oracle在Sun的系統跑起來就是硬比其他人來得快,一整個莫名其妙,堪稱那個時代的鄉野奇談。

總之,在整個二十世紀後期,Sun的第一代和第二代UltraSPARC處理器,處理器微架構層面都沒有任何的進化,僅有換湯不換藥的製程微縮和微幅改版,運行時脈也看不到其他競爭對手的車尾燈,更不用講當時Intel跟AMD大打出手的時脈大戰了。當AMD搶在Intel和RISC諸神之前搶灘1GHz,最新型的UltraSPARC IIi的時脈連一半都不到。

UltraSPARC II最終的衍生型號就是今天的主角 “Gemini”。當Sun在二十一世紀初期打算將處理器朝向「多執行緒」發展時,就計畫在2003年推出針對刀鋒伺服器 (Blade Server) 的低功耗雙核心處理器,每個UltraSPARC II核心個別有512kB L2快取記憶體,並整合DDR記憶體控制器與專屬多處理器JBUS匯流排,同時提昇效能與簡化架構。

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照片中提到了DDR-1 memory、Prefetch & Dispatch、16KB I$,包含了平面圖、平面圖、圖、黑白M、結構體

從以下的比較表就可以看出1999年的UltraSPARC IIe和2003年的雙核UltraSPARC II的巨大改變,各位科科可以慢慢反覆看幾次,我會等你。

照片中提到了Architecture、Pipeline、L1,包含了文獻、黑白M、線、文獻、字形

只不過,Sun在2002年七月併購Afara Websystems後,等於變成公司內有兩組人馬在相互競爭,加上一再的延宕,最後導致Sun在2004年四月,宣佈取消已經完成設計的雙核UltraSPARC II “Gemini”和具備嶄新核心微架構的UltraSPARC V “Millennium”,前者更是早已有晶片樣品存在。在這之前一個月發表的UltraSPARC IV “Jaguar”,就順理成章的成為第一個雙核心SPARC處理器,即使UltraSPARC IV也是包兩個UltraSPARC III核心再整合記憶體控制器的產物。

接著更精彩的故事,尤其包括作者本身的經歷與觀察,就留待後面的UltraSPARC V吧,科科。

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