1.2.2 Intel Itanium (IA-64)
Практически все высокопроизводительные процессоры более поздних, нежели x86, архитектур (преимущественно — варианты RISC) уже давно были 64-битными. (Первый такой процессор, MIPS R3000, появился в 1994 году и был известен в основном по рабочим станциям и серверам SGi). В настоящее время Intel продвигает уже второе поколение собственных, изначально 64-битных, процессоров с архитектурой IA64 (базирующейся на технологиях EPIC и VLIW) с коммерческим названием Itanium2, не обладающих программной x86-совместимостью. Данная архитектурная ветка обновлялась горазо реже, чем x86, вследствие своей узкой специализацией. Основные её представители:
Intel Itanium 1 (или Merced) — название 64-разрядного микропроцессора общего назначения, разработанного в 1998 году фирмой Intel. Его серийный выпуск начался в середине 2000 года по 0.18-микронной технологии. Процессор получил название от города Merced, расположенного недалеко от Сан-Хосе (США).
Merced стал первым процессором нового семейства IA-64. IA-64 воплощает концепции EPIC (аббревиатура от Explicitly Parallel Instruction Computing — Вычисления с Явным Параллелизмом Команд) и VLIW (Very Large Instruction Word — «сверхбольшого командного слова»). Концепция EPIC разработана совместно фирмами Intel и Hewlett-Packard, по их заявлениям, EPIC — концепция той же значимости, что CISC и RISC. В IA-64 используется новый 64-разрядный набор команд, разработанный также совместно фирмами Intel и HP (для него в официальных сообщениях Intel и HP вводится аббревиатура 64-bit ISA — 64-bit Instruction Set Architecture). Merced несовместим с семейством x86, и его выпуск не был слишком массовым по причине своей крайне низкой производительности (ниже, чем у IA-32 даже при оптимизации кода) и неоправданно высокой цены, он не нашёл широкого применения как в любых серверах, так и в рабочих станциях [8].
Процессор Intel Itanium 2 продолжение линейки IA-64, построен на основе так называемой EPIC-архитектуры. EPIC сокращенное обозначение технологии Explicitly Parallel Instruction Computing (явный параллелизм на уровне команд). Концепция EPIC, согласно Intel и HP, обладает следующими особенностями:
Большое количество регистров;
Масштабируемость архитектуры до большого количества функциональных устройств. Это свойство представители фирм Intel и HP называют «наследственно масштабируемый набор команд» (inherently scaleable instruction set);
Явный параллелизм в машинном коде. Поиск зависимостей между командами производит не процессор, а компилятор;
Предикация (Predication). Команды из разных ветвей услового ветвления снабжаются предикатными полями (полями условий) и запускаются параллельно;
Загрузка по предположению (Speculative loading). Данные из медленной основной памяти загружаются заранее.
Технология EPIC позволяет повысить эффективность параллельной обработки команд, обеспечивая, таким образом, существенное повышение производительности при работе с определенными типами приложений [8,12]. Разработанный на онове 64-разрядной архитектуры, процессор Intel Itanium 2 ориентирован на обработку крупных массивов данных и выполнение транзакций, требовательных к вычислительным ресурсам. В процессоре класса Itanium присутствует огромное количество регистров, как и в любых RISC-процессорах. В число регистров входят: 128 регистров общего назначения GR; 128 регистров с плавающей запятой FR; 64 регистра предикатов PR; 8 регистров перехода BR; 128 прикладных регистров AR; не менее 4 регистров идентификации процессора CPUID; cчетчик команд IP, указывающий на адрес связки, содержащей исполняемую команду; регистр маркера текущего окна CFM, описывающий окно стека регистров, а также некоторые другие (в основном, системные).
В отличие от x86−64 архитектура IA-64 является изначально 64-разрядной и несовместимой с «классической» архитектурой x86. Так как для 80×86 накоплен огромный фонд разнообразного ПО, а для работоспособности программного обеспечения, спроектированного для x86, на IA64 требуется его перекомпиляция, и также в силу высокой стоимости самого процессора с системной логикой для него, процессоры Itanuim массовыми не стали. Данные решения используются в основном в высокопроизводительных серверах, рабочих станциях и mainframe’ах, то есть там, где необходима наивысшая производительность любой ценой.
1.3 Внутреннее устройство процессора с 64-разрядным расширением
1.3.1 Программная модель AMD x86−64
В AMD всячески стараются подчеркнуть, что внесенные изменения в IA-32 минимальны [4], хотя анализ полного описа
