Компьютеры Samsung на базе процессоров Digital Alpha

Когда в начале февраля этого года корпорация Digital Equipment объявила, что она передает корейской компании Samsung Electronics лицензию на архитектуру Alpha, поклонники этих прекрасных микропроцессоров воспрянули духом. События, предшествовавшие этому факту (передача корпорации Intel технологий и производственных мощностей Alpha, а затем и соглашение о приобретении Digital корпорацией Compaq, мировым лидером индустрии ПК), многих подводили к грустному выводу о том, что эпохе Alpha приходит конец. Теперь же эстафету по производству процессоров Alpha принимает Samsung.

В действительности, этот вопрос выходит далеко за рамки простых изменений в профиле деятельности компаний Samsung, Digital, Intel или Сompaq. Речь идет о будущем отрасли высокопроизводительных микропроцессоров вообще и RISC-процессоров в частности. Грядущее появление Merced, по преобладающим оценкам специалистов, вытеснит с рынка большинство конкурирующих микропроцессоров.

Единственной архитектурной линией, реально способной противостоять монополизации рынка продукцией корпорации Intel, в настоящее время представляется линия Alpha.

Слабым местом Digital как разработчика и производителя Alpha был, как известно, низкий объем выпуска микропроцессоров. Если же Samsung наладит выпуск процессоров Alpha и машин на их основе, это существенно расширит продажи подобной продукции и придаст новый импульс данному направлению компьютерной отрасли.

С моей точки зрения, очень обнадеживает быстрое развертывание производства новейшего процессора Alpha 21264 на производственных мощностях Samsung. Лишь очень немногие компании способны выпускать столь сложные микропроцессоры, ставшие сегодня мировыми лидерами производительности. В зависимости от версии процессора, диапазон их производительности на тестах SPECint95/ SPECfp95 составляет от 28/42 до 43/64 (эти данные были обнародованы подразделением Samsung Semiconductor в апреле 1998 года). Следующее поколение 21264 с частотой свыше 1 ГГц будет иметь показатели SPECint95/ SPECfp95= 100/150. По некоторым оценкам, производительность Merced (выпуск которого, как было недавно объявлено, задерживается, и планируется примерно через два года) будет составлять SPECint95/fp95=40/ 35. Cравнить эти показатели каждый может самостоятельно; отметим, однако, что важнейшим фактором будет и стоимость процессора.

Однако решающее значение, конечно же, имеют не процессоры сами по себе, а основанные на них компьютеры. Samsung планирует приступить к выпуску систем на базе 21264 в скором будущем, а сейчас уже предлагает на рынке материнские платы и рабочие станции на Alpha 21164. Последние уверенно возглавляют рейтинги производительности и наверняка останутся там до появления компьютеров на базе 21264.

"Скелет" с процессором Alpha

Samsung выпускает сразу три материнские платы с процессором Alpha 21164 - модели Alpha PC 164UX/164BX/164LX. Для того чтобы собрать компьютер, вокруг этих плат, как на некоем "скелете", нужно нарастить "мясо" - внешние устройства, блок питания, монитор и т. д.

Общее строение всех плат в архитектурном смысле почти идентично; их изюминка - конечно же сам процессор Alpha 21164. В платах Alpha 164LX используются процессоры с тактовой частотой 466/533/600 МГц, а в платах 164UX/BX - с частотой от 466 до 800 МГц. Напомним, что микропроцессоры являются суперскалярными, способными выполнить до четырех команд за такт. Кэш-память в Alpha 21164 обладает уникальным двухуровневым строением: кэши команд и данных первого уровня емкостью 8 Кбайт каждый плюс 3-канальный частично-ассоциативный кэш второго уровня емкостью 96 Кбайт для данных и команд, в котором применяется алгоритм обратной записи.

Кроме того, имеется еще и внешний кэш третьего уровня; он обменивается данными с микропроцессором по общей 128-разрядной системной шине. Подобное разделение шины - известный недостаток Alpha 21164, впрочем, касающийся прежде всего многопроцессорных систем. Поставляемые Samsung материнские платы поддерживают кэш-память SDRAM третьего уровня емкостью 2 или 4 Мбайт.

Таблица 1. Сравнительные технические характеристики материнских плат
Платы Alpha PC 164UX/BX 164LX
Частота Alpha 21164, МГц 466-800 466/533/600
Внешний (L3) кэш 2/4 2/4
Емкость SDRAM-ОП, Мбайт 32-768* 32-512
Число банков ОП 3 2
Число слотов PCI-64 1 2
Число слотов PCI-32 5 2
* до 3 Гбайт - при использовании 512-Мбайт модулей DIMM

Для управления обменом данными с оперативной памятью применяется "набор микросхем", состоящий всего из одной микросхемы DEC 21174 (Pyxis), которая используется также в моделях a и au персональных рабочих станций DEC Personal Workstation. Кстати, общее строение рассматриваемых материнских плат Samsung в архитектурном плане очень близко к используемому в этих станциях (см. Computerworld Россия, # 20, 1998).

Модули оперативной памяти построены по технологии SDRAM (их максимальная суммарная емкость составляет сейчас 768 Мбайт). Связывающая оперативную память и центральный процессор 128-разрядная шина работает на тактовой частоте до 66 МГц. Учитывая недавнее появление ПК на базе Pentium II с 64-разрядной системной шиной, работающей с тактовой частотой 100 МГц, вряд ли можно ожидать, что материнские платы 164UX/BX/LX, с точки зрения пропускной способности оперативной памяти, смогут сохранить кардинальное преимущество.

Иерархия шин ввода-вывода основывается на стандарте 33-мегагерцевой шины PCI с использованием моста между 64-разрядной и 32-разрядной шинами. Хотя фактическое число шин PCI равняется 2, пропускная способность подсистемы ввода-вывода ограничивается пропускной способностью 64-разрядной шины, через которую все данные и попадают в микросхему 21174.

Другой мост, между шинами PCI и ISA, используется для подсоединения устройств ISA, а также для поддержки последовательных и параллельного портов и прочей "мелочи".

Основное отличие материнских плат Alpha PC 164UX от 164BX состоит в том, что на платах 164UX устанавливаются контроллер SCSI (режимы Wide и UltraWide) и контроллер 10/100 Мбит Ethernet. Платы 164LX снабжены меньшим числом слотов оперативной памяти и слотов PCI, но комплектуются контроллером IDE, отсутствующим на платах 164UX/BX.

C платами 164UX/BX может работать операционная система Windows NT версии 4.0 либо Linux; с 164LX - Windows NT версии 3.51 или выше.

Шикарные станции

Что касается компьютерных систем, Samsung выпускает рабочие станции SmartAlphaStation. Первые поставки станций серии SAS A10 начались еще в прошлом году. В серии две основные модели, A10 и А10+. В модели А10 использованы материнские платы PC164LX, а в А10+, которая, как явствует из названия, является старшей моделью, - РС 164UX. Рабочие станции комплектуются дисками SCSI емкостью 2,4/4,3/9,1 Гбайт.

В А10 процессоры имеют тактовые частоты 466/533/600 МГц и внешний кэш емкостью 2 Мбайт, а в А10+, кроме этого, допускается установка процессора с частотой до 800 МГц; емкость внешней кэш-памяти составляет при этом 2 или 4 Мбайт. Модернизация обеих моделей производится путем замены процессора. В A10 устанавливается до 512 Мбайт, а A10+ до 3 Гбайт. В А10+ один разъем PCI-64, три разъема PCI-32 и один комбинированный PCI-32/ISA; в A10 по два разъема каждого типа.

Таблица 2. Сравнительные характеристики рабочих станций (по данным фирмы Samsung)
Cтанция Цена, долл. МП OC ОПmax, Гбайт Дискиmax, Гбайт Слоты I/O
DEC PWS 12960 Alpha NT 4.0 1,5 27 2 E-PCI,
500a   21164/500       3 PCI/ISA
Intergraph 15000 2*PentiumII/ NT 4.0 0,5 36,4 1 AGP, 2 ISA,
TDX2000   300       4 PCI, 1 PCI/ISA
Sun Ultra 30 17500 UltraSPARCII Solaris 2,6 2 8,4 3 PCI, 1 E-PCI
Samsung SAS A10 10300 Alpha 21164/600 NT 4,0 1,5 36 5 PCI, 1 PCI/ISA

В станции А10+ имеется четыре отсека для установки 3,5-дюймовых и три - для 5,25-дюймовых устройств; в A10 таких отсеков по три. Обе рабочие станции могут комплектоваться графическими платами Matrox Millenium2, Permida 2 или ECLIPSE. Станции A10+ снабжаются также звуковой платой Sound Blaster (в A10 подобная плата входит в стандартный комплект).

Взгляд в будущее

Оценки производительности (SPECint95/fp95=18/27 для 600-мегагерцевого процессора 21164) выводят рабочие станции A10/A10+ в лидеры. Наиболее характерными областями применения этих систем, по мнению Samsung, являются задачи автоматизированного проектирования, вычислительная графика и научная визуализация, финансовый анализ и т. п. Ярким примером применения компьютеров на базе Alpha 21164 (правда, не от Samsung) является их использование для создания визуальных эффектов в знаменитом фильме "Титаник". Применение операционной системы Windows NТ в сочетании со ставшим знаменитым компилятором Фортран разработки Digital позволяет добиться огромной эффективности вычислений, хотя, очевидно, это имеет и свои минусы, так как Windows NT - все-таки не Unix. Linux также привлекает пользователей, занимающихся "перемалыванием чисел", особенно из научно-университетской среды. К сожалению, эффективность оптимизации g77/gcc для процессора Alpha существенно ниже, чем для процессоров Intel.

В начале следующего года Samsung планирует начать производство новых рабочих станций на базе Alpha 21264: однопроцессорной SAS C10 и двухпроцессорных SAS C20 (с 600-мегагерцевыми процессорами), а позднее - и четырехпроцессорных SAS M40 (с 600-мегагерцевыми процессорами). По всей видимости, дебют Samsung на рынке мощных рабочих станций может стать вполне удачным, и на небосклоне профессиональных компьютерных систем появится новая звезда.


Михаил Кузьминский - старший научный сотрудник Вычислительного центра Института органической химии РАН. С ним можно связаться по телефону (095) 135-6388.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями