Znovuzrození architektury x86

Běžné základní x86 servery pomalu přestávají být všedními průměrnými produkty. A skutečně díky procesorům se...


Běžné základní x86 servery pomalu přestávají být všedními průměrnými produkty.
A skutečně díky procesorům se 64bitovým rozšířením, které jsou již na trhu, či
CPU s více jádry, jež se chystají v laboratořích výrobců, je v oblasti
všudypřítomných klasických PC serverů velmi živo.
Povyk kolem znovuzrození technologie x86 začal díky orientaci společností
Advanced Micro Devices (AMD) a posléze i Intel směrem k podpoře práce v
64bitovém módu v procesorech, které jsou na ní založeny. 64bitová rozšíření
jsou tak nyní využívána v CPU AMD Opteron a Intel Xeon. To nabývá na
zajímavosti zejména ve světle faktu, že by navíc mělo postupně dojít i k
přechodu na design čipů využívající více procesorových jader, tedy k tzv.
multi-core CPU.

Problém jádra
V podstatě jde o to, že dvoujaderný procesor využívá dvě CPU na jednom čipu
(případně lze obecně mluvit o vícejaderném procesoru s několika jádry). To samo
o sobě není úplnou novinkou, neboť například společnost IBM nabízí dvoujaderné
procesory Power5 a firma Sun Microsystems uvolnila čipy UltraSparc také se
dvěma jádry. Výrobci serverových "PC procesorů" (toto poněkud zavádějící
označení vychází z faktu, že architektura x86 byla původně využívána především
v osobních počítačích) se však nechtějí nechat zahanbit. AMD už pilně pracuje
na svých multi-core procesorech pro servery i high-endové pracovní stanice a
Intel nedávno také poněkud přepracoval své plány, přičemž informoval, že s
dual-core procesory počítá v dohledné budoucnosti jak u serverových, tak u
desktopových systémů.
Ačkoliv bude trvat ještě roky, než procesory s více jádry ovládnou trh, už dnes
lze podle Toma Halfhilla, analytika Microprocessor Reportu, říci alespoň jedno:
"Skutečnost, že jsou typicky navrženy pro provoz na nižších taktovacích
frekvencích, při nichž spotřebují menší množství energie než poslední procesory
s jediným jádrem, se ve svém důsledku projeví například v tom, že v datových
centrech bude možné nasazovat servery s vyšší hustotou, než je tomu u těch
současných, postavených na CPU s jedním jádrem." S klesající spotřebou se totiž
sníží i produkce tepla. "Hlavním důvodem, proč umístit dvě jádra na jeden čip,
je vyšší efektivita. Na stejnou plochu čtverečních metrů v datovém centru bude
možné vtěsnat větší výpočetní výkon," dodává.
Výrobci budou nicméně ještě před tím, než si dvoujaderné procesory získají
širší podporu, nuceni vyřešit poněkud ožehavý problém licencování softwaru.
Pokud jde totiž o operační systémy a aplikace, těm se počítač využívající CPU
se dvěma jádry jeví jako dvouprocesorový systém. Měl by však být jako
dvoucestný skutečně licencován?
Podle Scotta Wolfeho, podnikového IT architekta společnosti Boeing Employees
Credit Union, nikoliv. "Naše databáze Oracle je licencována na procesor. Když
však přejdu na čipy se dvěma jádry, nepůjde o dvě CPU. Dvoujaderný procesor
není stejně výkonný jako dva samostatné, takže bychom v podstatě platili za dvě
licence při menším výkonu, než jaký by poskytla dvě CPU."
Většina dodavatelů softwarových produktů zatím ještě neprozradila, jaký postoj
hodlají při licencování zaujmout vůči nástupu procesorů s více jádry (který ve
světě architektury x86 představuje zcela nový trend). Nicméně různí výrobci,
kteří už se pro řešení tohoto problému rozhodli, nejsou ve svých rozhodnutích
jednotní. Pokud jde třeba o společnost Oracle, dvoujaderný procesor bude
licencován jako dva samostatné čipy, ale na druhou stranu bude vyžadovat pouze
jedinou licenci od Red Hatu.
Společnost Microsoft podle nedávného prohlášení extra poplatky pro dvounebo
vícejaderné procesory požadovat nebude, při licencování budou považovány za
jediný čip. Týká se to těch produktů, které jsou licencovány na procesor, tedy
například SQL Serveru nebo BizTalk Serveru. "Taková politika znamená pro
výrobce CPU velkou úlevu, neboť se obávají, že nepříznivé licencování by mohlo
znamenat překážku pro adopci dvoujaderných CPU," dodává Kevin Krewell,
šéfredaktor Microprocessor Reportu. Navíc by přístup Microsoftu mohl vyvolat
tlak na Oracle a další firmy, aby zvolily stejný postup, neboť zvyšuje
nákladovou efektivitu jeho produktů ve srovnání s konkurencí.
Ačkoliv většina výrobců softwaru pro PC má ještě dost času na to, aby se
rozhodla, Gillen z IDC očekává, že většina z nich půjde ve stopách Oraclu a
bude PC systémy s více jádry licencovat tak, jako by se jednalo o
víceprocesorové stroje.
Možné je ovšem také to, že nové systémy softwarové výrobce pobídnou k tomu, aby
své cenové modely založené na počtu procesorů znovu uvážili či přehodnotili. V
to alespoň doufají uživatelé, jako je kupříkladu Dave Gallaher, ředitel vývoje
IT na úřadu Jeffereson County. "Někdy to přirovnávám k tomu, jako by výrobce
aut počítal použité šroubky a matice v autě a na základě toho určoval, jakou
cenu za něj zaplatíte," tvrdí. Je zastáncem toho, aby softwaroví výrobci
opustili tento model a namísto toho se soustředili obzvláště na jednu otázku:
"Jakou hodnotu přinese jejich software zákazníkovi?"

Rozšířený přístup
Díky svým 64bitovým rozšířením architektury x86 vytvořily AMD i Intel
procesory, které zatímco jsou schopny pracovat v 64bitovém režimu, nativně
podporují i běh současného 32bitového softwaru. Díky tomu, že dodatečná
64bitová rozšíření označovaná AMD64 v případě AMD a Extended Memory 64
Technology u Intelu nesnižují výkon při provozování 32bitového softwaru,
uživatelé adopcí nových procesorů a technologií nemají co ztratit.
Intel a AMD mají v úmyslu nabízet 64bitové instrukce jako standardní součást
svých produktů určených PC i servery. Obě společnosti navíc tvrdí, že jejich
64bitové extenze budou kompatibilní navzájem i se staršími nebo levnějšími
32bitovými čipy.
"To znamená, že většina serverových systémů bude brzy schopna práce v 64bitovém
režimu," říká Stuart McRae, manažer pro servery řady xSeries ve společnosti
IBM. "V první čtvrtině příštího roku bude prakticky vše, co budeme prodávat,
poskytovat možnosti 64bitových systémů."
Analytik Al Gillen souhlasí: "V příštím roce bude touhle dobou těžké najít v
nabídce dodavatelů serverů čistě 32bitové systémy," tvrdí.
Faktem nicméně je, že 64bitový software, který bude běžet na tomto typu
procesorů, se teprve začíná postupně objevovat. Microsoft nedávno odsunul
uvolnění finální verze Windows, která podporuje 64bitová rozšíření, až na
polovinu příštího roku, a ostatní výrobci softwaru tak podle mnohých analytiků
nevidí žádný důvod, proč nabízet Windows aplikace před tím, než bude k
dispozici samotný operační systém.
Pro uživatele Linuxu už podporu 64bitového hardwaru nabízejí serverové operační
systémy Red Hat a SuSE firmy Novell. Avšak dokonce i u těchto verzí Linuxu,
které jsou k dispozici už nějakou dobu, se nabídka odpovídajících aplikací
nachází v raném stadiu. Podpora 64bitových instrukcí se zatím většinou vztahuje
jen na open source produkty, jako jsou databáze PostgreSQL a MySQL či náročné
aplikace pro High-Performance Computing (HPC).

Redukce RISCu
Není pochyb o tom, že rozšířené x86 procesory budou muset ujít ještě kus cesty,
aby mohly konkurovat primárním výhodám 64bitových systémů založených na
technologii RISC (Reduced Instruction Set Computing), které využívají čipy jako
UltraSparc společnosti Sun nebo Power firmy IBM.
Protože 64bitové aplikace mohou zpracovávat čísla, která mají dvakrát tolik
binárních číslic, jako jejich 32bitové protějšky, disponují kapacitou potřebnou
pro adresaci podstatně většího rozsahu systémové paměti. 32bitový systém
nedokáže adresovat více než 4 GB paměti najednou, u 64bitových systémů se však
tento limit posouvá až na teoretických 16 miliard GB.
"Maximální množství adresovatelné paměti podporované v 64bitových systémech IBM
s procesory Xeon však dnes činí 16 GB," upozorňuje McRae což je podstatně méně
než uvedené teoretické maximum, ačkoliv i tak se jedná o čtyřnásobnou hodnotu
oproti 32bitovým platformám. Ačkoliv tato změna patrně nebude mít vliv na běh
aplikací, jako je Microsoft Word, bude mít zásadní efekt pro ty aplikace, které
potřebují ukládat do paměti velký objem dat. "Databáze, e-mailové servery,
software pro spolupráci nebo také přístupové aplikace jako MetaFrame
společnosti Citrix Systems, to jsou příklady systémů, jež budou z přechodu na
64 bitů těžit," říká.
"Uživatelé se musejí zamyslet nad tím, které z jejich aplikací jsou náročné na
paměť a které za peníze investované do přechodu na 64bitový operační systém
přinesou největší užitek. Hardwarovou funkcionalitu však budou mít k dispozici,
ať už ji budou požadovat nebo ne, a mohou se rozhodnout," dodává McRae.
"To bude znamenat postupný odklon od Unixu v našich serverových platformách,"
tvrdí Gallaher z Jefferson County. "Proč bychom měli chtít kupovat velký
unixový stroj, když můžeme mít velký linuxový systém?" Tato firma už většinu
svých IT operací přenesla z HP-UX na Linux a nyní se pokouší zhodnotit přínosy
64bitových systémů založených na CPU Intelu a AMD. V současnosti využívají 10
PA-RISC serverů, z nichž dva hodlají podle Gallahera postupně vyřadit z provozu
během následujících šesti měsíců.
Kde má však přechod k Linuxu skutečný dopad, jsou nové aplikace, které na tomto
úřadu začali využívat v několika posledních letech. V průběhu této doby vzrostl
v Jefferson County počet linuxových strojů z nuly na 70.
Architekturu x86 tedy zřejmě ještě čeká velmi zajímavá budoucnost.

Procesory x86 se dvěma jádry
Plány výrobců CPU týkající se využití dual-core designu v procesorech
založených na architektuře x86 postupně nabývají konkrétní podoby a v
posledních měsících už dokonce byly demonstrovány první prototypy.
AMD předvedlo první vzorek dvoujaderného procesoru Opteron v srpnu a jeho
uvedení na trh plánuje na polovinu příštího roku. Současně bylo zveřejněno
několik podrobností týkajících se jeho parametrů a vlastností. Opteron se dvěma
jádry bude využívat stejnou patici (Socket 940) jako současné modely, což
umožní bezproblémový upgrade, resp. adopci ze strany výrobců serverů, nezbytná
bude pouze aktualizace BIOSu. CPU budou vyráběna 90nm výrobním procesem a
pracovní frekvence by měla být přinejmenším o 1 GHz nižší ve srovnání s dosud
nejrychlejšími verzemi taktovanými na 2,4 GHz. Spotřeba by pak měla činit 95 W,
což je pouze o málo více než současných 89 W. Tato verze Opteronu by měla
využívat 1 MB L2 cache a obě jádra budou sdílet jeden paměťový řadič.
Intel zatím odmítá zveřejnit jakékoliv detailní informace týkající se dual-core
designu v procesorech Xeon. Oznámeno zatím bylo jenom to, že se s nimi počítá
až v roce 2006, ačkoliv první informace hovořily o konci následujícího roku.
Odborníci soudí, že jedním z důvodů může být i to, že výrobce chce výrobce
počkat, až bude připraven na přechod k 65nm výrobnímu procesu.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.