Itanium işlemcisi

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.

Itanium, mimari olarak Intel’in eski işlemcilerinden farklı olarak üretilmiştir. Derleyicilerin işlem sürecine etkisi olan ve paralel buyrukların aynı saat vuruşu ile yerine getirilmesi gibi özelliklere sahip bir işlemcidir. Ayrıca donanım yardımı ile boru hattı aracılığıyla paralel işlemlerin süresi kısaltılmıştır.

Itanium kısa sürede gelişimini tamamlamıştır. Hewlett-Packard ile Intel firmasının ortak üretimi olarak Itanium geliştirilerek piyasaya sürülmeye devam etmiştir. Itanium sürümleri ve gelişmişlik seviyesine göre adlandırılmıştır.

Geliştirme Süreci

Hewlett-Packard, RISC mimarisi üzerinden yola çıkarak bir araştırma projesi üzerinde çalışmaktaydı. 1989 yılında üzerinde çalışmakta olduğu EPIC adlı bu mimari ile bir saat vuruşunda birden çok işlem gerçekleştirebilmekteydi. Aynı zamanda bir buyruk kümesi ile birden fazla işlem de yürütebilmekteydi. Bu işlemleri gerçekleştirebilmek için ise derleyici önceden hangi buyrukların birlikte yürütüleceğine karar verir. Böylelikle paralel gönderilecek buyruklar için de ayrı bir mekanizmaya gerek duymazdı.

Hewlett-Packard, araştırma projeleri sürerken şahsi mikroişlemcilerini geliştirmek için kendi gibi bu alanda girişimci şirketler arama kararı aldı. 1994 yılında Intel firmasını ortak olarak IA-64 projesini geliştirmeye başladılar. Intel ve Hewlett-Packardın ortak geliştirdiği bu proje 1998 yılında Merced adını aldı.

Geliştirme süreci esnasında, firma yetkilileri ve sanayi analistleri tarafından IA-64 mimarisinin iş istasyonlarında ve masaüstü bilgisayarlarda egemen olacağını tahmin edilmekteydi. Böylelikle RISC ve CISC mimarilerinin de yerini almaya başlamıştı. IA-64ün bu büyük başarısı sonucunda Compaq ve Silicon Graphics üzerinde çalıştıkları Alfa ve MIPS mimarilerini geliştirmekten vazgeçmiştir.

Bu gelişmeler karşısında Microsoft Windows, Linux ve Solaris işletim sistemlerini geliştiren gruplar IA-64 mimarisine uygun sistemlerde geliştirmeye başladılar. IA-64 mimarisi başlangıçta tahmin edilen başarıya ulaşamadı. Bunun nedeni ise projenin içerisinde yapısal problemlerin olmasıydı. Bu problemlerin aşılması için daha fazla araştırma yapılmaya başlandı.

Sorunların çözülmesinden sonra 4 Ekim 1999 de Intel, işlemcisinin resmi ismini Itanium olarak ilan etti. Ve sonunda Haziran 2001 de Itanium işlemcisini piyasaya sürdü. Ancak bu yeni nesil işlemcinin pazardaki liderliği uzun sürmedi. Aynı zamanda geliştirilen ve piyasaya sürülen yeni RISC ve CISC mimarili işlemciler aradaki farkı kapattı. Yüksek maliyeti ve düşük performansı nedeniyle birkaç bin adet işlemci satıldı. Bu sebeple Itaniumdan istenilen getiri sağlanamadı.

Şirket yetkilileri Itanium un başarısızlığından 1 yıl sonra 2002 de Itanium2 yi piyasaya sundular. Itanium2 McKinley kod adıyla satışa çıktı. 180 nm'de işlem yapabilmekte olan işlemci, bir önceki nesline göre birçok performans problemine sahipti. Bu sebeple pek tutulmadı. 2003 yılında ailenin yeni ferdi olan Madison adlı işlemciyi geliştirdiler. 130 nm'de işlem yapabilen Madisondan sonra aynı kapasite Deerfield, Hondo, Fanwood, Madison 9M adlı işlemciler piyasaya sürüldü. Bu arada Intel Mart 2005'te Tukwila adında bir işlemci ile ilgilendiklerini ve 2007 bitireceklerini duyurdu. Ancak bu açıklamadan kısa süre sonra tekrar bir açıklama ile Tukwila'nın en erken 2008'de bitebileceğini söyledi. Bu uzun aradan sonra Haziran 2006 90 nm'de işlem yeteneği ile Montecito piyasaya duyuruldu. Ve günümüzde kullanılan en yeni Itanium2 işlemcisi olan Montvale Ekim 2007 de ortaya çıktı.Tukwila 8 Şubat 2010 da piyasaya sürüldü.^[1]

Itanium İşlemci Ailesi

İşlemci Adı	İşlem	Çıkış Tarihi	Saat Sıklığı	L2 Ön Belleği	L3 Ön Belleği	Veriyolu	Çekirdek	Voltaj
Itanium
Merced	180 nm	2001-06	733 MHz	96 KiB	2 MiB*	266 MHz	1	116
Merced	180 nm	2001-06	800 MHz	96 KiB	4 MiB*	266 MHz	1	130
Itanium 2
McKinley	180 nm	2002-07-08	900 MHz	256 KiB	1.5 MiB	400 MHz	1	130
McKinley	180 nm	2002-07-08	1 GHz	256 KiB	3 MiB	400 MHz	1	130
Madison	130 nm	2003-06-30	1.3 GHz	256 KiB	3 MiB	400 MHz	1	130
	130 nm	2003-06-30	1.4 GHz	256 KiB	4 MiB	400 MHz	1	130
	130 nm	2003-06-30	1.5 GHz	256 KiB	6 MiB	400 MHz	1	130
	130 nm	2003-09-08	1.4 GHz	256 KiB	1.5 MiB	400 MHz	1	130
	130 nm	2004-04	1.4 GHz	256 KiB	3 MiB	400 MHz	1	130
	130 nm	2004-04	1.6 GHz	256 KiB	3 MiB	400 MHz	1	130
Deerfield	130 nm	2003-09-08	1.0 GHz	256 KiB	1.5 MiB	400 MHz	1	62
Hondo	130 nm	2004-Q1	1.1 GHz	256 KiB	4 MiB	400 MHz	1	260
Fanwood	130 nm	2004-11-08	1.6 GHz	256 KiB	3 MiB	533 MHz	1	130
Fanwood	130 nm	2004-11-08	1.3 GHz	256 KiB	3 MiB	400 MHz	1	62?
Madison 9M	130 nm	2004-11-08	1.6 GHz	256 KiB	9 MiB	400 MHz	1	130
	130 nm	2005-07-05	1.67 GHz	256 KiB	6 MiB	667 MHz	1	130
	130 nm	2005-07-18	1.67 GHz	256 KiB	9 MiB	667 MHz	1	130
Montecito	90 nm	2006-07-18	1.4 GHz	256 KiB+ 1 MiB	12 MiB	400 MHz	2	104
Montecito	90 nm	2006-07-18	1.6 GHz	256 KiB+ 1 MiB	12 MiB	533 MHz	2	104
Montvale	90 nm	2007-10-31	1.66 GHz	256 KiB+ 1 MiB	4-12 MiB	400-667 MHz	1-2	75-104

Itanium Mimarisi

Itanium mimarisi 64-bit paralel yazmaçları bünyesinde bulundurmaktadır. Bu yazmaçlar ile dallanma, yükleme gibi buyrukları yerine getirmektedir. İşlemcide sözcükler 64-bit ile gösterilmektedir. Baytlar adreslenmektedir. Mimarisinde 2⁶⁴ bayt mantık alanı bulunmaktadır. İşlemci kullandığı donanım ve yazmaçları yeniden adlandırarak tekrar kullanabilmektedir. Böylelikle işlemci paralel işlemleri ve atlamaları daha kolay gerçekleştirebilmektedir. Bu özellik ile diğer mimarilerden farkını ortaya koymaktadır.

Yazmaçların yükleme, öngörü ve yeniden adlandırma gibi işlemleri ise derleyici aracılığıyla yapılmaktadır. Ancak bu işlemler için ekstra 1-bit harcanmaktadır. Itanium bu yeni anlayışla işlemci mimarisine yeni bir boyut kazandırmıştır.

Mimari yapısında 128 adet tam sayı yazmacı, 128 adet kayan nokta yazmacı bulundurmaktadır. Buyruk kümesi ise farklı boyutlarda olup 64-bit yükleme buyruğu, 8-bit dallanma buyrukları yer tutmaktadır. Ayrıca mimari kayan nokta işlemleri için özel yazmaçlar ile 82-bitlik işlemlere izin vermektedir.