Paul DeMone over 64-bit processors in 2003 en daarna

Paul DeMone heeft het derde artikel in zijn serie over 'The Battle in 64-bit Land' gepubliceerd. In episode drie worden de ontwikkelingen besproken die in 2003 en daarna zullen plaatsvinden. Sinds het tweede artikel uit 2001 hebben er de nodige verschuivingen plaats gevonden in het 64-bit landschap. De meeste daarvan waren niet van technische aard, maar werden gedreven door de economie en gebeurtenissen zoals de elfde september. Vooral Sun had veel te lijden. Als gevolg van de economische neergang en toegenomen concurrentie van met name IBM en Dell daalde de omzet van Sun in twee jaar met 32 procent. Het bedrijf raakte in de verdrukking tussen enerzijds goedkope maar krachtige x86 servers aan de low-end en anderzijds de succesvolle introductie van de IBM Power4 in de high-end markt.

Compaq maakt in juni 2001 bekend dat de ontwikkeling van de Alpha-processor na de EV79 gestaakt zou worden. Het voormalige EV8-ontwikkelingsteam werd bijna in zijn geheel overgenomen door Intel, alwaar het na een IA-64 'omscholingscursus' aan het werk is gezet voor de ontwikkeling van toekomstige Itanium-processors. HP had al halverwege de jaren negentig besloten dat zijn PA-RISC-architectuur zou worden opgevolgd door IA-64. Na de overname van Compaq betekende dit dat HP het opbouwen van zijn IA-64-productlijn moest zien te combineren met de afbouw van het bestaande Alpha en PA-RISC-assortiment. De eerst incarnatie van de Intel Itanium zag in 2001 met weinig succes het levenslicht. De Itanium 2, geïntroduceerd in de zomer van 2002, leverde aanmerkelijk betere prestaties. De tweede nieuwkomer aan de horizon is de AMD Opteron, die op de 22ste april zijn marktintroductie zal beleven. AMD belooft zeer goede integer-prestaties in combinatie met lage prijzen en backwards x86-compatibiliteit.

Wat betreft uniprocessor-performance zijn de 64-bit processors in twee duidelijke 'have' en 'have not' kampen te onderscheiden. Het 'have not'-kamp bestaat uit de oudgediende 'huismerk' RISC-processors van HP, Sun en SGI. Sun heeft de lage uniprocessor performance van zijn processors lang kunnen camoufleren met hoge multi-processor performance, maar ook op dit gebied verliest Sun de laatste tijd competitiviteit. Over SGI is bekend dat het bedrijf wil overstappen van MIPS naar IA-64. Vorige maand werd het eerste resultaat van deze strategie gepresenteerd: de Altix 3000. HP heeft zijn strategie als mede-ontwikkelaar van de Itanium eveneens op deze architectuur gericht.

In het 'have'-kamp laten de Itanium 2, Power4+, Fujitsu Sparc64 V en de 32-bit Pentium 4 en Athlon XP van zich spreken met goede prestaties. Opvallend zijn verder de Alpha EV68 en EV7. Hoewel ten dode opgeschreven, weet HP's ongewenste stiefkind toch mee te komen met de snelste 64-bit processors van dit moment. De verschillen in de uniprocessor SPECint2000 en SPECfp2000 prestaties van de EV68 en EV7 zijn klein. De EV7 moet het vooral hebben van zijn prestaties in grote multiprocessor-systemen, te danken aan een zeer hoge geheugen- en interconnectie-bandbreedte. Volgend jaar zal HP de laatste versie van de Alpha-processor op de markt brengen, de EV79. Deze zal voorzien worden van een groter L2 cache van waarschijnlijk 3MB en support voor sneller PC1066 Rambus geheugen.

Waar Intel heeft besloten om zijn 64-bit architectuur van de grond af aan op te bouwen, is AMD vastberaden om verder te gaan waar Intel eindigde. AMD's Opteron-processor is gebaseerd op de x86-64 instructieset, een 64-bit uitbreiding op de decennia oude x86 ISA. Naast ondersteuning voor 64-bit integer berekeningen en 64-bit geheugenadressering, biedt x86-64 een verdubbeld aantal general purpose en SSE registers. Daardoor kan x86-64 wel eens de enige uitbreiding van een 32-bit ISA zijn waarbij 64-bit programma's, die geen 64-bit addresseringsruimte of 64-bit integers nodig hebben, beter kunnen presteren dan 32-bit programma's. De AMD Opteron-processor wordt verder gekenmerkt door SSE2-ondersteuning, een L2 cache van 1MB, een 128-bit DDR333-geheugenbus en glueless multi-processing middels HyperTransport. Dankzij de relatief hoge kloksnelheid van rond de 2GHz en de gebalanceerde processor-core zal de Opteron waarschijnlijk bij de best presterende processors op het gebied van integer en commerciële workloads behoren. De floating point prestaties zullen competitief zijn, maar niet vergelijkbaar met de Itanium 2 en de Alpha.

De Itanium 2 combineert een superieure FPU-performance met respectabele integer prestaties. Hoewel een aantal grote serverfabrikanten, waaronder HP, Unisys, NEC, IBM en SGI, reeds Itanium 2 systemen hebben aangekondigd, wordt de acceptatie van de Itanium 2 opgehouden door een gebrek aan IA-64-software. In de komende jaar zal de huidige 0,18 micron McKinley-core opgevolgd worden door de 0,13 micron Madison en Deerfield-cores. De kloksnelheid van de nieuwe cores zal 50 tot 60 procent hoger liggen en de grootte van de L3 cache zal bij de Madison-core verhoogd worden naar 6MB. Deerfield behoudt de 3MB L3 cache van de McKinley-core.

Paul DeMone verwacht dat de AMD Opteron over een jaar de SPECint_2000 performance-kroon zal opeisen. De beste SPECfp_2000-prestaties zullen begin 2004 volgens DeMone in handen zijn van de Itanium 2, Alpha EV79 en de IBM Power4+. De Sun Ultrasparc IV, IBM PowerPC 970, SGI MIPS R18K en HP PA-RISC 8800 zullen op geruime afstand volgen:

	SPECint_base2k schattingen Q1 2004
	Opteron (2,4GHz)	1400
	Madison (1,6GHz)	1250
	Deerfield (1,5GHz)	1150
	Alpha EV79 (1,6GHz)	1100
	Power4+ (1,8GHz)	1100
	PowerPC 970 (1,8GHz)	900
	PA-RISC PA-8800 (1GHz)	850
	UltraSparc IV (1,5GHz)	800
	UltraSparc IIIi (1,2GHz)	650
	MIPS R18K (800MHz)	600

	SPECfp_base2k schattingen Q1 2004
	Madison (1,6GHz)	2150
	Deerfield (1,5GHz)	2000
	Alpha EV79 (1,6GHz)	1600
	Power4+ (1,8GHz)	1500
	Opteron (2,4GHz)	1350
	UltraSparc IV (1,5GHz)	1000
	PowerPC 970 (1,8GHz)	1000
	PA-RISC PA-8800 (1GHz)	900
	UltraSparc IIIi (1,2GHz)	800
	MIPS R18K (800MHz)	750

Zie voor meer informatie over hier besproken processors het artikel 'The Battle in 64 bit Land, 2003 and Beyond' op Realworldtech.com.

Reacties (14)

[Verwijderd]

Misschien een interessante toevoeging aan het artikel is de toezegging van IBM: indien de Opteron een succes wordt, zullen ze de Opteron zelf ook produceren:

http://www.theinquirer.net/?article=7624

Misschien een teken dat de Opteron een duidelijk commercieel succes kan worden.
Vreemd vind ik dan ook dat IBM zowel Itanium2 als Opteron systemen zal verkopen. Misschien willen ze profijt halen van beide procfabrikanten.

[Verwijderd]

Zo vreemd is het niet dat ze zowel de Opteron als de Itanium zullen gebruiken.
ze maken immers al enige jaren zelf ook een 64bit processor nl de power 4 en power 4+.
Hiermee kunnen ze dan in alle smaken systemen leveren en dus wee een groter markt aandeel krijgen.

[Billie]

Ik weet het: HELE DOMME VRAAG :

Wat wordt bedoelt met 32 bit en 64 bit processors/OS'sen ??

[Verwijderd]

Echt domme vragen bestaan niet (tenzij je het antwoord zeker weet). Het is dommer om het NIET te vragen .

Dus hier komt het 'vereenvoudige' antwoord:

Een processor verwerkt computer programma's die opgebouwd zijn uit een heleboel instructies (opdrachten). Deze instructies zijn vrij simpel, zoals het optellen of vermenigvuldigen van twee getallen.

Deze instructies kunnen deze eenvoudige bewerkingen alleen uitvoeren met behulp van registers die in de processor zitten. Van deze registers zijn er maar een paar en dus worden ze vooral gebruikt als tijdelijke opslagplaats voor gegevens die verwerkt moeten worden door de instructies van een programma.

In 32 bits processoren zijn registers doorgaans 32 bit 'breed' en in 64 bits processorden 64 bits breed, twee keer zo breed dus. Daardoor kan een 64 bits processor twee keer zo veel data per enkele instructie verwerken dan een 32 bits processor. Een 32 bits processor heeft dus bij grote getallen en zo, meer instructies nodig voor dezelfde berekening. Daardoor kan een 64 bits processor bepaalde zaken sneller uitvoeren dan een 32 bits processor.

Een tweede kenmerk van een 64 bits processor is dat door de breedere registers er ook meer geheugen gebruikt kan worden. Er zijn steeds meer programma's die heel veel geheugen nodig hebben en niet meer met een 32 bits processor uit de voeten kunnen zonder aan snelheid in te moeten leveren..

Zo, dat was het verschil tussen 32 bits en 64 bits processoren. Het verschil in software is nu eenvoudiger uit te leggen. Simplel gezien gebruikt 64 bits software de extra mogelijkheden die een 64 bits processor heeft en kan dus meer en is soms sneller. Ook 32 bits software kan op een 64 bits processor werken, maar dan niet zoveel geheugen gebruiken en benut dan ook niet alle snelle rekenmogelijkheden die 64 bits software wel kan benutten.

Een OS (besturingsysteem) is een speciaal programma en kan dus ook 32 of 64 bits uitgevoerd zijn. Het is nog iets ingewikkelder, maar ik laat het hierbij, en hoop dat je het hebt kunnen volgen. Het is namelijk niet echt gemakkelijk om dit onderwerp in een enkele keer te vatten.

[Femme]

Nog een opmerking:

Veel mensen denken vaak dat 64-bit processors twee keer zo snel of in ieder geval een stuk sneller zijn dan 32-bit processors. De werkelijkheid is anders. Zolang er geen >32-bit integers (de FPU heeft allang een hogere precisie dan 32-bit) of >32-bit adressering nodig zijn, is het rekenen met 64-bit getallen trager dan het rekenen met 32-bit getallen. Dit is mede omdat er meer geheugen- en cachebandbreedte wordt verbruikt en de cache effectief minder gegevens kan bevatten (64-bit code is groter dan 32-bit code). In de praktijk wordt daarom bij voorkeur met 32-bit integers gerekend als groter niet nodig is.

[Cheetah]

Hoe lang ben jij weggeweest uit computerland?

<edit>
Troll... Right... Zucht... sommige mensen hier kunnen ook echt een grapje niet begrijpen. Wat denk je nu dat die smiley achter het vraagteken betekent

[Verwijderd]

Ik lees het best vaak (en geloof het altijd heilig), maar kan iemand mij vertellen hoe ze die SPECint2000 en SPECfp2000 bepalen. Is daar een bepaald programma voor ofzo (want ik wil het ook wel weten van mijn PC)

(Geeft al weer aan dat ik niet bij de die-hard-tweakers hoor )

ff editen hoor... wie beoordeelt deze reactie nu als inzichtvol ? .... ti's juist de inzicht die ik mis(te) ... desalniettemin thnx voor de punten

[Wouter Tinus]

Check http://www.spec.org/, en dan met name SPEC CPU2000 en de FAQ daar . Het leuke van de SPEC benchmarks is dat je de sourcecode erbij krijgt en dus ook m.b.v. compiler-optimalisaties hogere scores kunt krijgen, iets wat voor nieuwe processors natuurlijk positief is (want daar valt vaak nog het een en ander te tweaken).

[Verwijderd]

Zoek gewoon op google...

[2bme]

Echt domme vragen bestaan niet (tenzij je het antwoord zeker weet). Het is dommer om het NIET te vragen

Mooi... deze zin haalde mij over om het volgende te vragen:
De volgende stap is de overgang naar 128-bit en daarna naar 256-bit.
We zitten nu al een behoorlijke tijd op de 16-bit, waarom ontwikkeld men dan steeds maar 1 stap verder? Kun je beter niet nu al beginnen met de ontwikkeling van bijv. 256-bit processors en OS /apllicatie's?

edit:
Waarom men nu nog geen auto's van 2020 bouwt?
Men bouwt nog geen auto's van 2020, omdat het publiek daar nog niet klaar voor is. Toen men jaren geleden prototypes neerzetten op autobeurzen die leken op de huidige modellen, werden die als als uitermate lelijk bestempeld. Men was er nog niet klaar voor....
Maar iedereen is klaar voor een nieuwe technologie waar je enorme mogelijkheden mee zou creeeren..

[edit2] Bedankt voor de uitleg TheCodeForce! [/edit2]

[Verwijderd]

Grappig, zelf heb ik in het verleden ook wel eens met deze vraag gezeten. Ik geloof dat het technologisch en economisch niet rendabel is om zulke grote stappen in een keer te zetten (van 16 naar 64 bit bijvoorbeeld).

Er zitten namelijk ook nadelen aan bredere bussen en registers, het is namelijk moeilijker om ze stabiel te laten werken en de chip oppervlakte wordt groter (kostbaarder) . Ook wordt de afstand tussen de functionele eenheden op een chip groter en doen signalen er dus langer over om van A naar B te gaan (langzamer). Als er op dat moment ook geen software is die er van zou kunnen profiteren (behoefte), dan is het dus zinloos om zo'n grote stap vooruit te maken.

Je maakt dan dus meer kosten, levert een langzamer product op voor een behoefte die er nog niet is en er een hele tijd nog niet zal zijn.

Voor zover de economiche reden, verder was de chip productie technologie er gewoon nog niet in het 16 bits tijdperk om 64 bits processoren te produceren in massa productie. De transistoren waren gewoonweg veel te groot en dus werden de technische nadelen die ik bij de economische reden noemde versterkt.

Voor de toekomst denk ik niet dat voor general purpose software (windows, word, etc) een stap naar 128 bit zinvol is. Een 64 bits register kan al getallen verwerken die zo groot zijn als het aantal bekende deeltjes in het heelal. Best veel dus .

Alleen voor speciale doeleinden als encrypty e.d. zou het zinvol kunnen zijn om met 128 bits registers te werken. Om over het nut van 256 bit registers nog maar te zwijgen

Wat betreft geheugen aansturing geld hetzelfde. Als je een 64 bits processor neemt die 64 bits geheugen adressen aan zou kunnen sturen (de meeste gebruiken hardwarematig minder als 64 bit), dan zou alleen het lezen of schrijven van alle geheugen adressen oneindig lang duren. Je PC booten en de memory test volledig laten uitvoeren zou dan langer duren, dan dat jij leeft! Op een gegeven moment is het voordeel van meer bits er gewoon niet!

Ik hoop dat dit je vraag goed beantwoord!

[Munters]

Waarom bouwt men niet nu vast de auto van 2020?

[Verwijderd]

Persoonlijk heb ik het (nog) niet zo op 64-bit processors. 32-bit is met meer applicaties compatible en kan zeer goede prestaties leveren voor een redelijke prijs (esp. in een cluster). Dit zal natuurlijk veranderen wanneer een overwegende meerderheid van de applicaties 64-bit wordt, maar volgens mij laat dit nog wel zo'n 4 jaar op zich wachten. Vooral de standaard kantoorapplicaties, die toch een aardig percentage van het totaal aantal applicaties innemen, zullen weinig profijt hebben van een 64-bit-processor. Daarom verwacht ik dat er nog geruime tijd (5 a 7 jaar) 32-bit's processoren ruim verkrijgbaar zullen zijn.

EDIT: typo

[bolleh]

Waar Intel heeft besloten om zijn 64-bit architectuur van de grond af aan op te bouwen, is AMD vastberaden om verder te gaan waar Intel eindigde.

niet zo gek ook, amd heeft het geld, en de slagkracht niet om een nieuwe architectuur te introduceren, zelfs voor intel is dit een hele gevaarlijke stap. maar ze doen er imho goed aan, je kunt niet altijd maar door blijven bouwen op de fundering van de vorige generaties, op een gegeven moment zal je wolkenkrabber instorten en heb je helemaal niks meer. amd's oplossing is een oplossing voor de relatief korte termijn, intel gaat voor de lange termijn, ze zijn ook al jaren met HP bezig aan IA-64.