Itanium 2

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Begründung: Teilweise veraltete Informationen im Abschnitt „Weitere Entwicklung“ --Uncle Pain 10:55, 2. Apr. 2009 (CEST)

Itanium2-Emblem

Itanium 2

Architektur des Itanium 2.

Der Intel Itanium 2 ist ein 64-Bit-Mikroprozessor, der gemeinsam von Hewlett-Packard und Intel entwickelt wurde. Er ist der verbesserte Nachfolger des Intel Itanium-Prozessors. Wie dieser besitzt auch er nativ den IA-64-Befehlssatz. Die Befehle der älteren x86-Prozessoren können nur in einem (sehr langsamen) Firmware-Emulationsmodus ausgeführt werden. Daneben bestehen Erweiterungen zur leichteren Migration von Prozessoren der PA-RISC-Familie.

Entwicklung

Der im Juli 2002 auf den Markt gebrachte McKinley-Kern behebt als erster Itanium 2 einige der größten Mankos des alten Itanium (Merced-Kern). So wurden die hohen Latenzzeiten der L1- und L2-Caches gesenkt und mit der Integration des L3-Cache auf dem Die auch dessen Latenz verbessert. Der verhältnismäßig langsame Front Side Bus wurde von 64 auf 128 Bit verbreitert und von 266 auf 400 MHz beschleunigt. Auch wurde die Ausführungsgeschwindigkeit der x86-Emulation erhöht. Die Architektur des Itanium 2 ist prinzipiell mit der des Itanium identisch.

Etwa ein Jahr später wurde die zweite Revision des Itanium-2-Designs veröffentlicht (Madison-Kern). Neu im Portfolio waren Prozessoren mit 1,5 GHz bei 6 MB Cache, 1,4 GHz mit 4 MB und 1,3 GHz mit 3 MB. Die 1,5 GHz-Version erreichte damals die höchsten SpecFP- und SpecInt-Werte eines in Serie gefertigten Einzelprozessors.

Mit dem Deerfield-Kern wurde im 3. Quartal 2003 eine stromsparende Version mit 1 GHz und 1,5 MB L3-Cache auf den Markt gebracht. Mit einer Thermal Design Power (TDP) von 62 W zielt er besonders auf Cluster, bei denen niedriger Stromverbrauch und gute Kühlung wichtig sind.

Probleme

Der Itanium ist das zweitteuerste Computerprojekt der Geschichte, gleich hinter der IBM 360. Trotz der Geldmengen, die in das Projekt investiert wurden, gibt es ernsthafte Bedenken bezüglich der Zukunft des Produkts Itanium, die sich im Wesentlichen um zwei Probleme drehen:

• Zum einen zeigen sich die theoretischen Vorteile des VLIW-Designs in Sachen verminderter Chip-Komplexität nicht am tatsächlichen Prozessor. Der Itanium 2 hat über 221 Millionen Transistoren, die zusammen imposante 130 Watt verbrauchen. Durch die Notwendigkeit eines größeren L3-Caches wird sich die Transistorzahl weiter erhöhen. Intel versucht derzeit, dafür an anderer Stelle Schaltkreise zu sparen. Allerdings ist die IA-64-Architektur auch nie auf diesen Vorteil fixiert gewesen, da mit dem Ziel, für jeden Datentyp eine große Anzahl an Registern zu bieten, um Speicherbandbreite einzusparen, eine große Anzahl Transistoren ganz bewusst Teil des Konzepts ist.

• Die Entwicklung eines Compilers, der dem Itanium erlaubt, sein Potenzial auszuspielen, hat sich als schwierig erwiesen, ist aber für eine hohe Leistung unabdingbar. Obwohl in dieser Richtung ständige Verbesserungen erreicht werden, gilt die Portierung von Software auf die Itanium-Architektur als besonders schwierig. Mit der Auslieferung des Itanium 2 hat sich aber die Software-Unterstützung im Vergleich zu vorher sehr verbessert. Zu den portierten Betriebssystemen gehören HP-UX, Linux (bereits vor Erscheinen des Prozessors für Kernel ab 2.3.35 entwickelt, Distributionen: Debian ab Version 3.0 »woody«; Red Hat Linux ab Version 7.2; Red Hat Enterprise Linux ab Version 3, ES+AS; Suse Linux Enterprise Server ab Version 8), Microsoft Windows XP, Microsoft Windows Server 2003, Microsoft Windows Server 2008 und OpenVMS ab Version 8.2. An der IA-64-Portierung für NetBSD sowie FreeBSD wird derzeit gearbeitet. HP plant, seine Tru64-Kunden zum Umstieg auf Itanium-Plattformen unter HP-UX, Linux oder Windows zu bewegen.

Eine mögliche Bedrohung für Intels Architektur ist inzwischen AMDs AMD64. Sie folgt Intels früherer Vorgehensweise, eine einzelne Architektur nach und nach zu erweitern, erst vom 16-Bit-8086 zum 32-Bit-80386 und neueren Modellen, ohne die Abwärtskompatibilität zu opfern. AMD64 erweitert die 32-Bit-x86-Architektur durch 64-Bit-Register und Kompatibilitätsmodi für alte 32-Bit- und 16-Bit-Software. Die Auslieferung von AMD64-Systemen begann Mitte 2003.

Ein Misserfolg des Itanium 2 würde auch einen Rückschlag für Hersteller wie Hewlett-Packard und SGI bedeuten, die ihre hauseigenen CPU-Architekturen (PA-RISC und MIPS) zu Gunsten des Itanium 2 eingestellt haben.

Weitere Entwicklung

Am 18. Juli 2006 erschien der erste Mehrkern-Itanium mit Codenamen Montecito, am 30. November 2007 kam dessen Nachfolger Montvale mit höherer FSB-Frequenz.

Im Laufe des Jahres 2009, voraussichtlich aber nicht vor August, wird der nächste Itanium-Meilenstein mit dem Codenamen Tukwila erwartet, an dem viele Ingenieure des abgebrochenen Alpha-EV8-Projekts mitarbeiten. Tukwila ist als erster monolithischer Quad-Core-Prozessor von Intel angelegt, der zudem über die SMT-Technologie HyperThreading (für bis zu 8-faches Multithreading), CSI bzw. Intels integrierten Speichercontroller QuickPath verfügt, um den veralteten, leistungsschwachen FSB abzulösen. Diese neue IA64-CPU (699 mm² Die-Fläche bei 2,05 Milliarden Transistoren und 24 MB L3-Cache, 768 KiB L2-Cache je Prozessorkern) mit vier integrierten FB-DIMM-Controllerkanälen wird in 65 nm Strukturbreite gefertigt. Es soll Versionen mit 130 und 170 Watt TDP geben, die im Vergleich zu den Vorgängern mit recht hohen Taktraten von bis zu 2 GHz daherkommen. Daneben will Intel ab dem Tukwila auf eine sog. „common platform“ setzen, die sich auch mit künftigen Xeon-MPs auf Nehalem-Basis nutzen lässt. Auch in Zukunft sollen x86- und Itanium-Prozessoren ein einziges Chipset verwenden. Tukwila soll die außerdem erstmals die Technik „Double Device Data Correction“ (DDDC) enthalten, die es einem Speicherbaustein erlaubt, auch bei zwei aufeinander folgenden Fehlern weiterzuarbeiten. Derzeit dürfen die DIMM-Chips in Itanium-Servern nur einen solchen Fehler produzieren.

Nach dem mit einiger Verspätung erwarteten Tukwila soll eventuell ebenfalls noch im Jahre 2009, oder doch aber 2010 (oder noch später) der Poulsen folgen. Im Prozessor sollen acht Kerne arbeiten, wie Rory McInerney, Intels Vice President Digital Enterprise Group bekannt gab. Er überspringt die 45-nm-Technik und soll angeblich sofort in 32-nm-Technik gefertigt werden und auf einer neu entwickelten Micro-Architectur aufbauen. Diese soll die Parallelität durch eine erhöhte Anzahl von Prozessorkernen signifikant erhöhen. So sollen mehr Threads und mehr Instruktionen pro Rechenzyklus möglich werden. Weiter sollen, ganz in der bisherigen Itanium Tradition, die CPUs über große leistungsfördernde On-Die Caches verfügen.

Kittson soll dann Poulsens Nachfolger werden. Der Projektname und dass er zum Poulson Plattformkompatibel sein soll, ist das alles, was bislang bekannt wurde. Wie der Poulson soll auch der Kittson an andere Intel-CPUs angleichen (Sockelkompatibel zum XEON) sein. Immerhin ist die nun erweiterte Roadmap ein klares Bekenntnis zum rein 64-bittigen High-End-Prozessor - denn vor 2013 ^[1] dürfte Kittson, auch wenn er keine Verspätung hat, kaum erscheinen. ^[2]

Inzwischen gilt die Zukunft der Itanium-Serie auch nicht mehr als unbegrenzt gesichert. Da sich die Modellpflege und -verbesserung seit 2007 immer wieder verzögert haben, sind inzwischen mehrere große Hardwarehersteller vom Itanium abgerückt^[3]. Zudem wird die Leistung der verfügbaren Itanium-CPUs mittlerweile (Stand 2009) z. B. von Intels eigenen Xeon-Prozessoren in vielen Punkten erreicht oder gar übertroffen. Weiter ist fraglich ob die Itanium Serien für Intel aus finanzieller Sicht überhaupt noch sinnvoll ist.

Modelldaten

McKinley

• L1-Cache: 16 + 16 KB (Daten + Instruktionen)
• L2-Cache: 256 KB
• L3-Cache: 1,5 und 3 MB mit Prozessortakt
• 128 Bit Bus mit 200 MHz DDR (FSB400)
• Betriebsspannung (VCore):
• Leistungsaufnahme (TDP): 130 W
• Erstes Erscheinungsdatum: 8. Juli 2002
• Fertigungstechnik: 180 nm
• Die-Größe: 421 mm² bei 221 Millionen Transistoren
• Taktraten:
  • 900 MHz mit 1,5 MB L3-Cache
  • 1.000 MHz mit 3 MB L3-Cache

Madison

• L1-Cache: 16 + 16 KB (Daten + Instruktionen)
• L2-Cache: 256 KB
• L3-Cache: 1,5, 3, 4, 6 und 9 MB mit Prozessortakt
• 128 Bit Bus mit 200 und 333 MHz DDR (FSB400 und FSB667)
• Betriebsspannung (VCore):
• Leistungsaufnahme (TDP): 130 W
• Erstes Erscheinungsdatum: 30. Juni 2003
• Fertigungstechnik: 130 nm
• Die-Größe: 374 mm² bei 221 Millionen Transistoren
• Taktraten:
  • 1,3 GHz mit 3 MB L3-Cache (30. Juni 2003)
  • 1,4 GHz bei 1,5 MB L3-Cache (8. September 2003)
  • 1,4 GHz mit 3 MB L3-Cache (13. April 2004)
  • 1,4 GHz mit 4 MB L3-Cache (30. Juni 2003)
  • 1,5 GHz mit 6 MB L3-Cache (30. Juni 2003)
  • 1,6 GHz mit 6 MB L3-Cache (13. April 2004)
  • 1,6 GHz mit 9 MB L3-Cache (8. November 2004)

Deerfield

• L1-Cache: 16 + 16 KB (Daten + Instruktionen)
• L2-Cache: 256 KB
• L3-Cache: 1,5 MB mit Prozessortakt
  • 128 Bit Bus mit 200 und 333 MHz DDR (FSB400 und FSB667)
• Betriebsspannung (VCore):
• Leistungsaufnahme (TDP): 62 W
• Erstes Erscheinungsdatum: 8. September 2003
• Fertigungstechnik: 130 nm
• Die-Größe: 374 mm² bei 221 Millionen Transistoren
• Taktraten:
  • 1 GHz und 1,5 MB L3-Cache

Fanwood

• L1-Cache: 16 + 16 KB (Daten + Instruktionen)
• L2-Cache: 256 KB
• L3-Cache: 3 MB mit Prozessortakt
• 128 Bit Bus mit 200 und 266 MHz DDR (FSB400 und FSB533)
• Betriebsspannung (VCore):
• Leistungsaufnahme (TDP): 130 W
• Erstes Erscheinungsdatum: 8. November 2004
• Fertigungstechnik: 130 nm
• Die-Größe: 374 mm² bei 221 Millionen Transistoren
• Taktraten:
  • 1,6 GHz mit 3 MB L3-Cache (8. November 2004)
  • 1,3 GHz mit 3 MB L3-Cache (8. November 2004)

Montecito

Doppelkernprozessor (Dual-Core) (außer Modell 9010)

• L1-Cache: 16 + 16 KB (Daten + Instruktionen)
• L2-Cache: 256 + 1024 KB (Daten + Instruktionen)
• L3-Cache: Mit Prozessortakt, Größe siehe Modellnummern
• IVT, SoEMT
• 128 Bit Bus mit 200 und 266 MHz DDR (FSB400 und FSB533)
• Betriebsspannung (VCore):
• Leistungsaufnahme (TDP): 104 W
• Erstes Erscheinungsdatum: 18. Juli 2006
• Fertigungstechnik: 90 nm
• Die-Größe: 596 mm² bei 1.720 Millionen Transistoren ^[4]
• Taktraten: 1,40 bis 1,60 GHz
• Modellnummern:
  • 9010: 1.60 GHz (6 MB L3-Cache und nur ein Prozessorkern)
  • 9015: 1.40 GHz (2x 6 MB L3-Cache)
  • 9020: 1.42 GHz (2x 6 MB L3-Cache)
  • 9030: 1.60 GHz (2x 4 MB L3-Cache)
  • 9040: 1.60 GHz (2x 9 MB L3-Cache)
  • 9050: 1.60 GHz (2x 12 MB L3-Cache)

Montvale

Doppelkernprozessor (Dual-Core) (außer Modell 9110N)^[5]

• L1-Cache: 16 + 16 KB (Daten + Instruktionen)
• L2-Cache: 2,5 MB (Daten + Instruktionen)
• L3-Cache: Mit Prozessortakt, Größe siehe Modellnummern
• IVT, SoEMT
• 128 Bit Bus mit 200 und 266 MHz DDR (FSB400, FSB533 und FSB667)
• Betriebsspannung (VCore): ???
• Leistungsaufnahme (TDP): 75 bis 104 W
• Erstes Erscheinungsdatum: November 2007^[6]
• Fertigungstechnik: 90 nm
• Die-Größe: 596 mm² bei 1.720 Millionen Transistoren
• Taktraten: 1,42 bis 1,66 GHz
• Modellnummern:
  • 9110N: 1.60 GHz (12 MB L3-Cache und nur ein Prozessorkern)
  • 9120N: 1.42 GHz (2x 6 MB L3-Cache)
  • 9130M: 1.66 GHz (2x 4 MB L3-Cache)
  • 9140N: 1.60 GHz (2x 9 MB L3-Cache)
  • 9140M: 1.66 GHz (2x 9 MB L3-Cache)
  • 9150N: 1.60 GHz (2x 12 MB L3-Cache)
  • 9150M: 1.66 GHz (2x 12 MB L3-Cache)

Siehe auch

• IA-64
• IA-32
• Liste der Mikroprozessoren von Intel
• Extensible Firmware Interface

Weblinks

• Grundlagen zu Intels Itanium (Teil I) und Grundlagen zu Intels Itanium (Teil II)
• Server CPUs von 2005 bis 2007

Einzelnachweise

1. ↑ http://www.computerwoche.de/knowledge_center/datacenter_server/1753765/
2. ↑ Heise online: Intel führt Itanium-Linie unbeirrt weiter
3. ↑ http://www.heise.de/newsticker/Unisys-haelt-Grabrede-fuer-Itanium--/meldung/133175
4. ↑ Intel Press Room: Itanium 2
5. ↑ Intel: Product Brief Itanium Processor 9100 Series
6. ↑ Heise online: Heimlichtuer Itanium

Mikroprozessoren von Intel | Intel-Prozessoren | Modellnummern

Non-x86-Prozessoren: 4004 | 4040 | 8008 | 8080 | 8085 | iAPX 432 | i860 | i960 | Itanium | Itanium 2

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Celeron-Serie:  Desktop: Celeron (P6) | Celeron (NetBurst) | Celeron D | Celeron (Core) | Celeron Dual-Core   Mobil: Mobile Celeron | Celeron M

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Nehalem-Serie:  Core i5 | Core i7

Xeon-Serie:  Server: Xeon (P6) | Xeon (NetBurst) | Xeon (Core)