İçeriğe atla

Alpha 21164

Cray T3E-600 işlemci kartı üzerindeki dört 300 MHz'lık Alpha 21164 mikroişlemcisi.

Alpha 21164, aynı zamanda Alpha buyruk kümesi mimarisini geliştirmiş olan Digital Equipment Corporation tarafından geliştirilmiş, EV5 kod adıyla da bilinen bir mikroişlemcidir. Alpha 21164 Digital'in en çok satışı yapılan mikroişlemcisi Alpha 21064A'yı takiben 1995 yılı Ocak ayında tanıtılmıştır. Onu 1998 yılında 21264 izleyecektir.

Tarihçe

Alpha 21164'ün ilk silikonu şubat 1994'te üretildi ve OpenVMS, Digital UNIX and Windows NT işletim sistemleri başarıyla üzerinde çalıştırıldı. 1994 yılı sonlarına doğru denendi ve 1995 yılı ocak ayında 266 MHz'lık sürümüyle tanıtımı yapıldı. Mart 1995'te 300 MHz'lık bir sürümü tanıtıldı. Son Alpha 21164, örnek değerlere uygun 333 MHz'lık bir sürümdü ve 2 Ekim 1995'te tanıtıldı. Alpha 21164 Digital'in en çok satan mikroişlemcisi unvanını 1996 yılında 400 MHz'lik Alpha 21164A'ya devretti.

Kullanıcılar

Digital Alpha 21164'ü çeşitli saat sıklıklarıyla AlphaServers sunucularında ve AlphaStation iş istasyonlarında kullandı. Digital Alpha 21164'ü ayrıca Alpha VME 5/352 ve Alpha VME 5/480 tek kartlı bilgisayarlarda ve AlphaPC 164, AlphaPC 164LX anakartlarında da kullandı. Alpha ortağı Cray Research T3E-600 süper bilgisayarlarında 300 MHz'lık Alpha 21164 kullandı. Ayrıca DeskStation da Alpha 21164 kullanarak iş istasyonları kurdu.

Başarım

21164 başarısını 275 MHz'lık Alpha 21164A ile sürdürdü ta ki Intel Pentium Pro'nun 1995 yılı Kasım ayında tanıtılması ve 200 MHz'lık sürümünün Alpha 21164'ün 300Mhz'lık sürümüne göre SPECint95_base değerlendirmesinde daha iyi sonuçlar vermesine kadar. Ancak 21164 kayan nokta başarımını sürdürdü. Sonraki yıl 333 MHz'lık 21164'ün başarımı Pentium Pro'yu geçse de aynı sene içerisinde MIPS Technologies R10000 ve Hewlett-Packard PA-8000'ın gerisinde kaldı.

Açıklama

Alpha 21164, tek çevrimde ikisi aritmetik mantık ve diğer ikisi kayan nokta birimine olmak üzere toplam 4 buyruk koşturabilen 4 yollu superscalar bir mikroişlemcidir. Aritmetik boru hattı yedi aşamalı, kayan nokta boru hattı ise on aşamalıdır. 21164 43-bit sanal adres ve 40-bit fiziksel adres gerçekleştirebilmektedir. Dolayısıyla 8TB sanal bellek ve 1TB fiziksel adres adresleyebilmektedir.

Aritmetik Mantık Birimi

Aritmetik mantık birimi iki aritmetik boru hattı ve iki aritmetik yazmaç öbeğinden oluşmaktadır. İki boru hattı; toplama ve çarpma boru hattı özdeş değildir. Her ikisi de genel amaçlı toplama, mantık, yükleme, karşılaştırma ve şartlı buyrukları koşturmasına rağmen her biri farklı buyrukları koşturmakla yükümlüdür. Çarpma boru hattı kaydırma, saklama ve çarpma buyruklarını koşturur.

Dallanma, şart ve çarpma hariç diğer bütün buyruklar bir çevrimlik gecikme içerisinde beşinci aşamada çalıştırılma işlemlerini tamamlarlar. Dallanma ve şart buyrukları altıncı aşamada çalıştırılır böylece sonucuna bağlı oldukları karşılaştırma buyruğuyla koşturulabilirler.

Aritmetik yazmaç öbeği otuz ikisi Alpha Mimarisi tarafından özelleştirilmiş ve sekizi PALcode tarafından bloknot bellek olarak kullanılan kırk adet 64-bit yazmaç içermektedir. Yazmaç öbeği iki boru hattı arasında eşit bölünmüş dört okuma portu ve iki yazma portuna sahiptir.

Kayan Nokta Birimi

Kayan nokta birimi iki kayan nokta boru hattı ve iki kayan nokta yazmaçtan oluşmaktadır. İki boru hattı özdeş değildir birisi çarpma burukları hariç diğer bütün kayan nokta buyruklarını koştururken diğeri sadece çarpma buyruklarını koşturur. Her iki boru hattıda dört aşamalıdır. Boru hattı kullanmayan kayan nokta bölücüsü toplama boru hattına bağlanmıştır. Bölme hariç diğer bütün kayan nokta buyrukları dört çevrimlik gecikmeye sahiptir. Bölme gecikmeleri ondalık sayının hassaslığına bağlı olarak değişmektedir. Tek duyarlı bölmeler 15 ila 31 çevrim gecikmeye neden olurken çift duyarlı bölmeler 22 ila 60 çevrim gecikmeye neden olabilmektedir.

Önbellek

Alpha 21164, ikisi katman üzerinde ve biri harici ve opsiyonel olmak üzere üç seviyeli önbelleğe sahiptir. Önbellek 7.2 milyon transistör içermektedir.

Birincil önbellek buyruklar ve veri için ayrı önbelleğe ayrılmıştır; I-cache ve D-cache. Doğrudan ilişkili, 8KB ve 32 bayt önbellek satırı boyutuna sahiplerdir. D-cache performansı arttırma amaçlı çift portludur. İleri yazma ve on-read yerleştirme tutumunu izler.

S-cache olarak bilinen ikincil önbellek kart üzerinde ve 96KB kapasiteye sahiptir. İkincil önbellek 21164'ün daha fazla bantgenişliği ve daha fazla buyruk ve veri temin etme ihtiyacına karşılık vermiştir. İkincil önbelleğe iki çevrimde erişim gerçekleşmektedir. Başarımı arttırma amaçlı önbellek boru hatlanmıştır. İkincil önbelleğin bir diğer faydası ise kolayca çok yollu önbellek olarak tanımlanabilmesi, dolayısıyla 3 yollu kümeli ilişkili olabilmesi ve doğrudan ilişkili önbelleğe göre çok daha iyi bulma oranına sahip olabilmesidir. S-cache, gerekli büyük fiziksel alanından dolayı, I-box, E-box, F-box ve M-box kanadında uygulanmış ve yarıya indirilmiştir. Böylece önbellek veriye iki çevrimde erişebilmektedir.

B-cache olarak da bilinen üçüncül önbellek harici SRAM'lerle tanımlanmıştır. B-cache opsiyoneldir ve bazı Alpha 21164 kullanan sistemlerde yoktur. B-cache kapasitesi 1 ila 64 MB arasındadır daha küçük kapasiteli olanları ikincil önbellek desteklemez. Geri yazma ve on-write yerleştirme tutumunu izler ve doğrudan ilişkilidir. B-cache kart üzerinde harici arayüz tarafından kontrol edilir. B-cache asenkron ya da senkron SRAM'lerle oluşturulabilir. B-Cache erişimi sistem yoluyla sağlanır.

Harici Arayüz

500 MHz Alpha 21164 (EV56) mikroişlemci

Harici arayüz, 128-bit'lik bir sistem yoludur. Sistem yolu harici saat sıklığı 3 ila 15 kat daha düşük bir sıklıkta ya da 300 MHz dahili saat sıklığıyla birlikte 20 ila 200 MHz'da işlem yapar. Sistem yolu saat işareti mikroişlemci tarafından üretilir.

Saat

Alpha 21164 dahili saat sıklığının iki katı büyüklüğünde harici saat sıklığına ihtiyaç duyar. Örneğin 300 MHz Alpha 21164 600 MHz harici saat sıklığı gerektirir.

Üretim

Alpha 21164 16.5'e 18.1 mm'lik (299 mm2) 9.3 milyon transistör içerir. Katman Digital'in beşinci nesil CMOS (CMOS-5) yöntemiyle üretilmiştir. 21164 3.3-volt V güce ihtiyaç duyar.

Paket

Alpha 21164 57.40'e 57.40 mm'lik 499-pin IPGA ile paketlenmiştir. Paket, soğutucunun tutturulduğu iki adet çiviyle sabitlenmiş bir ısı dağıtıcıya sahiptir.

İlgili Araştırma Makaleleri

MIPS, Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages, MIPS teknolojileri adlı firma tarafından 1985 yılında geliştirilmiş indirgenmiş komut kümesi türü bir mikroişlemci mimarisidir.

<span class="mw-page-title-main">Merkezî işlem birimi</span> bir bilgisayar programının talimatlarını, talimatlar tarafından belirtilen temel aritmetik, mantıksal, kontrol ve giriş/çıkış (G/Ç) işlemlerini gerçekleştirerek yürüten ve diğer bileşenleri koordine eden bir bilgisayar içindeki elektro

Merkezî işlem birimi, dijital bilgisayarların veri işleyen ve yazılım komutlarını gerçekleştiren bölümüdür. Çalıştırılmakta olan yazılımın içinde bulunan komutları işler. Mikroişlemciler ise tek bir yonga içine yerleştirilmiş bir merkezî işlem birimidir. 1970'lerin ortasından itibaren gelişen mikroişlemciler ve bunların kullanımı, günümüzde MİB teriminin genel olarak mikroişlemciler yerine de kullanılması sonucunu doğurmuştur.

Bellek bilgisayarı oluşturan 3 ana bileşenden biridir.. İşlemcinin çalıştırdığı programı, lar ve programa ait bilgiler bellek üzerinde saklanır. Bellek geçici bir depolama alanıdır. Bellek üzerindeki bilgiler güç kesildiği anda kaybolurlar. Bu nedenle bilgisayarlarda programları daha uzun süreli ve kalıcı olarak saklamak için farklı birimler mevcuttur.

<span class="mw-page-title-main">Pentium 4</span>

Pentium 4, Intel firmasının 2000 yılının kasım ayında çıkardığı bir işlemci ailesidir. 2008 yılının Ağustos ayına kadar üretimi devam etmiştir. NetBurst mikromimarisine sahiptir. NetBurst mikromimarisinin önemli bir özelliği ise P6 mikromimarisinden sonra tasarlanmış ilk mikromimari olmasıdır. Çok yüksek saat sıklığına ulaşabilmek için derin bir boru hattına sahiptir. 2004 yılında 32 bitlik olan buyruk kümesi 64 bitlik hale dönüştürülmüştür. Intel işlemcilerin günümüzde de kullandığı ve başarım artışı sağlayan Hyper-threading teknolojisi de Pentium 4 ile birlikte geliştirilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Aritmetik mantık birimi</span>

Aritmetik mantık birimi (AMB) aritmetik ve mantık işlemlerini gerçekleştiren bir dijital devredir. AMB en basit işlemi gerçekleştiren mikro denetleyiciden, en karmaşık mikroişlemciye sahip bir bilgisayara kadar tüm işlemcilerin yapıtaşıdır. Modern bilgisayarların içinde bulunan mikroişlemcilerin ve ekran kartlarının içinde çok karışık ve güçlü AMB'ler bulunmaktadır. AMB kavramına ilk olarak 1945 yılında matematikçi John von Neumann EDVAC adlı yeni bir bilgisayar üzerine bulgularını anlatan raporunda değinmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Pentium</span>

Pentium, Intel’den beşinci nesil x86 mimarisi bir mikroişlemcisidir. 486 serisinin ardılıydı ve ilk olarak 22 Mart 1993 tarihinde duyurulmuştu.

Veri yolu, bilgisayar yapısında, bilgisayarın içindeki parçalar arasında ya da bilgisayarlar arasında verileri ya da gücü transfer eden bir alt sistemdir ve genellikle aygıt yürütme yazılımı tarafından kontrol edilir. Nokta- nokta bağlantısının tersine, veri yolu, birçok çevresel aygıtı aynı takım kablo ile mantıksal olarak bağlayabilir. Her bir veri yolu kendi bağlayıcılarını fiziksel fiş aygıtlarına, kartlara veya kabloların tümüne karşı tanımlar.

Boru hattı yöntemi bilgisayar mimarisi ve diğer sayısal ürünlerin tasarımında başarımı artırmak için uygulanan bir yöntemdir. Komutları, boru hattı yöntemi ile işleyip daha kısa süre içinde bitmesini sağlar. Asıl amacı saat sıklığını artırarak başarımı artırmaktır. Farklı kaynakları aynı anda, farklı işler tarafından kullanarak çalışır.

<span class="mw-page-title-main">Bilgisayar mimarisi</span>

Bilgisayar mimarisi, en küçüğe ve en başarılıya ulaşmayı hedeflerken aynı zamanda maliyeti de göz önünde bulundurduğu için sanat ve bilimin ortak buluştuğu nokta olarak da tanımlanır. Bilgisayar Mimarisi, bilgisayar parçalarının iç yapıları ve aralarındaki haberleşme bağlantıları ile ilgilidir.

<span class="mw-page-title-main">Pentium III</span>

Pentium III işlemciler Intel 32x86 masaüstü ve mikroişlemcileri destekler. 26 Şubat 1999 tarihinde ilk üretimi yapılmıştır ve üzerinde 9.5 milyon transistör bulunmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Merkezî işlem birimi tasarımı</span>

Merkezî işlem birimi tasarımı bilgisayarın temel bileşenlerinden birisi olan Merkezî işlem birimini (MİB) etkin kullanmayı yönelik bir tasarımdır. MİB bilgisayar donanımının temel bileşenlerinden birisidir. İşlemcisi olmayan bir bilgisayar düşünülemez. Bu yüzden işlemcinin tasarımı ne kadar iyi olursa sistem de o derece hızlı olacaktır. İşlemciyi hızlandırmanın değişik yolları vardır. Bunlardan bazıları:

  1. Buyrukların paralel çalışmasını sağlamak
  2. Çok vuruşluk işlemciler kullanmak
  3. Boru hattı kullanmak
  4. Çoklu işleme kullanmak
<span class="mw-page-title-main">Itanium işlemcisi</span>

Itanium işlemcisi, Intel firmasının 64-bit işlemci ailesinden olup IA-64 mimarisi kullanan işlemcilerinin devamı olarak bilinir. Itanium ve Itanium2 olarak sunulan bu işlemci ilk olarak Ekim 2001'de piyasaya sürülmüştür. Itanium işlemcilerin asıl hedefi yüksek performansa sahip bilgisayarlardı. Bu işlemcinin mimarisinin gelişimi ilk olarak Hewlett-Packard tarafından yapılmıştır ve devamında ise Intel ve Hewlett-Packard ortak olarak birlikte gerçek Itanium mimarisini geliştirmişlerdir.

Sanal bellek, fiziksel belleğin görünürdeki miktarını arttırarak uygulama programına (izlence) fiziksel belleğin boyutundan bağımsız ve sürekli bellek alanı sağlayan bilgisayar tekniğidir. Ana belleğin, diskin (ikincil saklama) önbelleği (cache) gibi davranmasıyla; yani disk yüzeyini belleğin bir uzantısıymış gibi kullanmasıyla gerçekleştirilir. Ancak gerçekte, yalnızca o anda ihtiyaç duyulan veri tekerden ana belleğe aktarılıyor olabilir. Günümüzde genel amaçlı bilgisayarların işletim sistemleri çoklu ortam uygulamaları, kelime işlemcileri, tablolama uygulamaları gibi sıradan uygulamalar için sanal bellek yöntemi kullanılmaktadır.

Sırasız yürütüm ya da Düzensiz yürütme, bilgisayar mühendisliğinde, günümüz yüksek performanslı işlemcilerinde kullanılan, yüksek gecikmeler sebebiyle harcanan işlemci döngülerini kullanıma sunan bir talimat yürütme yaklaşımıdır.

<span class="mw-page-title-main">Alpha 21064</span>

Alpha 21064, Alpha(Alpha APX olarak ortaya çıkan) buyruk kümesi mimarisini(ISA) oluşturan Digital Equipment Corporation tarafından geliştirilmiş bir mikroişlemcidir. 1994 yılında ismi değiştirilmeden önce DECchip 21064 olarak bilinirdi.Ayrıca EV4 kod adıyla da bilinmektedir. 1992 şubat ayında tanıtılmış ve aynı yıl eylül ayında yeni sürüm olanağı sağlanmıştır.21064, ilk ticari Alpha ISA uygulamasıdır. Ayrıca Ekim 1993'te, 21064'ten türeyen Alpha 21064A ticari amaçla kullanılan ilk mikroişlemci olmuştur.

<span class="mw-page-title-main">Alpha 21264</span>

Alpha 21264 1996 yılı Ekim ayında Digital Equipment Corporation tarafından indirgenmiş komut takımı bilgisayarı(RISC) mikroişlemcisi olarak tanıtılmıştır. 21264 Alfa işlemcisi Komut kümesi ile tanımlanmıştır.

NetBurst, İntel'in 2000 yılında piyasaya sürdüğü Pentium 4 işlemci markasının mikromimarisine verilen isimdir. 2006 Temmuz'unda Core mikromimarisinin çıkışına kadar İntel işlemcilerin mikromimarisi olmuştur. Selefi P6 mikromimarisine göre en önemli özelliği derin boru hattı yapılanmasıyla avantaj sağladığı yüksek saat sıklığıdır. Temel olarak dört ana parçadan oluşmaktadır: Sıralı(ing. In-order) Ön-Uç(ing. Front-end), Sırasız(ing. out-of-order) yürütme birimi, Tam sayı ve kayan nokta yürütme birimleri ve bellek altdizgesi.

<span class="mw-page-title-main">Nehalem (mikromimari)</span>

Nehalem, İntel firmasının Eylül 2008'de piyasaya sürülen Core i7 işlemcisiyle birlikte kullanılmaya başlanmıştır. 2011'de Sandy Bridge mikromimarisi sunulana kadar İntel'in en gelişmiş mikromimarisi olarak piyasada kalmıştır. Selefi Core mikromimarisine göre paralelliği ve saat frekansını arttırmış, Core mikromimarisinde İntel'in kullanmadığı fakat daha önce NetBurst'de kullanılan Hyper Threading teknolojisi Nehalem ile tekrar kullanılmaya başlamıştır. Nehalem'le birlikte Core mikromimarisinde terkedilmiş olan üçüncü seivye bir önbellek de yonganın içerisine eklenmiştir. İntel, Nehalem ile ilk defa bellek denetim birimini işlemci yongasının içine koymuş ve front-side bus dan ayırmıştır.

<span class="mw-page-title-main">AMD Jaguar</span> AMDnin bir mikroişlemcisi

Jaguar ya da Family 16h kod adlı AMD tarafından düşük güç tüketen Bobcat mimarisinin devamı hatta benzer bir mimari kullanan SoC üretimine dayalı bir mikroişlemcidir. İki yönlü Superscalar ve Alan Dışı Emir (OoE) yeteneğine sahiptir. Ayrıca Jaguar mimarisi AMD'nin Yarı Özelleştirilebilir İş Ünitesi ailesinin 4 üyesini oluşturur. Kabini;Notebook ve mini bilgisayarlar.Temash tabletler.Kyoto mikro sunucular ve gömülü uygulamalar için G-Series. Hem Playstation 4 hem de Xbox One jaguar mimarisini kullanır.

Alpha 21464, Digital Equipment Corporation ve daha sonra Digital'i satın aldıktan sonra Compaq tarafından geliştirilen Alpha komut seti mimarisini (ISA) uygulayan tamamlanmamış bir mikroişlemcidir. Mikroişlemci EV8 olarak da biliniyordu. 2004 yılında piyasaya sürülmesi planlanan bu mikroişlemci, 25 Haziran 2001 tarihinde Compaq'ın Alpha'nın 2004 yılına kadar Itanium lehine aşamalı olarak kaldırılacağını duyurmasıyla iptal edildi. İptal edildiğinde, Alpha 21464 geliştirmenin geç bir aşamasındaydı ancak banttan çıkarılmamıştı.