История архитектуры процессора SPARC

[RetroBytes] прекрасно представляет любопытную историю процессорной архитектуры SPARC. SPARC, сокращение от Scalable Processor Architecture, определило некоторые из наиболее коммерчески успешных RISC-процессоров в 1980-х и 1990-х годах. SPARC изначально был разработан компанией Sun Microsystems, которая у большинства из нас ассоциируется со SPARC, но хотя большинство компьютерных архитектур контролируется одной компанией, SPARC поддерживали десятки игроков. История SPARC – это не просто история Sun.

Конструкция компьютера с сокращенным набором команд (RISC) основана на архитектуре набора команд (ISA), которая выполняет ограниченное количество более простых инструкций, чем компьютер со сложным набором команд (CISC), основанный на ISA, который содержит все больше и более сложных инструкций. Поскольку RISC использует более простые инструкции, обычно требуется более длинная последовательность этих простых инструкций для выполнения той же задачи, что и меньшее количество сложных инструкций в компьютере CISC. Компромисс заключается в том, что простые (более эффективные) инструкции RISC обычно выполняются быстрее (с более высокой тактовой частотой) и с высокой степенью конвейеризации. Наш обзор современных битв ISA показывает, что дни CISC, по сути, закончились.

IBM, возможно, была первым игроком, исследующим концепции процессоров RISC, однако работа двух разных университетских групп была более заметной и, следовательно, возможно, более влиятельной. Стэнфордская группа превратилась в MIPS, а Berkeley RISC — в SPARC.

SPARC Версии 7 и 8, первые две версии SPARC, имели 32-битную архитектуру. При переходе на SPARC версии 9 была увеличена разрядность до 64 бит, но сохранена обратная совместимость. Несмотря на наличие 64-битных регистров, устаревшие 32-битные инструкции работали так же, как и в предыдущих версиях. Требовалось лишь несколько новых 64-битных инструкций, и они автоматически использовали старшие 32 бита. В других усовершенствованиях SPARC версии 9 использовались знания существующего кода для выявления улучшений производительности. К ним относятся предварительная выборка из кэша, обработка несогласованности данных и условные перемещения для уменьшения ветвления. Другие важные улучшения в SPARC версии 9 повысили производительность ОС. К ним относятся привилегии инструкций, привилегии регистрации и несколько уровней ловушек.

Улучшения SPARC версии 9 были определены SPARC International, в состав которой входят Sun Microsystems, Fujitsu, Texas Instruments, Cray, Ross и другие. Sun была значительной частью SPARC International, но они действовали не в одиночку.

Начиная с SPARC версии 9, прогресс в основном был сосредоточен на многопроцессорной обработке, поскольку Fujitsu по-прежнему производит мэйнфреймы на базе SPARC. SPARC также стал открытым и бесплатным и нашел свое применение во встраиваемых вычислениях. Некоторые даже синтезировали процессоры SPARC на недорогих FPGA.