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Die zukünftigen Prozessoren Niagara und Rock


19.03.2004 - 

Sun setzt auf Throughput Computing

MÜNCHEN (kk) - Mit dem Sparc-IV-Prozessor führte Sun Microsystems die Hyperthreading-Technik im CPU-Design ein. Der Möglichkeit, mehrere Befehlsketten (Threads) parallel ausführen zu lassen, wird nach Ansicht von David Yen, Suns Verantwortlichem für Prozessoren und Netzprodukte, die Zukunft gehören.

"Auf unsere Server im Rechenzentrum kommt in nächster Zeit eine ungeheure Belastung zu - immer mehr digitale Geräte liefern Daten, fordern Services und müssen kontrolliert werden", erklärt David Yen. Zusätzlich zu den bekannten Clients wie PCs oder Workstations müssen die Netz-Server schon jetzt Daten aus Mobilgeräten verarbeiten. In Zukunft werden Kleinstgeräte etwa RF-Tags (Radio Frequency), Sensoren oder Mikromaschinen auf Basis von drahtloser Kommunikation ("Smart Dust") Zugang zum Rechenzentrum fordern. "Diese Telemetriedaten werden unsere Netz-Server überfluten", befürchtet Yen.

Heutige Computer mit CPUs ohne Multithreading leiden bei mehreren parallelen Aufgaben unter den langsamen Hauptspeichern. Sie verarbeiten einen Prozess, warten auf Daten aus dem Memory, verarbeiten die nächste Befehlskette und warten erneut. Dazwischen müssen die Datenpakete weitergeleitet werden, was wiederum für Unterbrechung in der Verarbeitung sorgt. Sind die Prozessoren fähig zu Multithreading, dann verarbeitet die CPU, während sie auf Hauptspeicherdaten wartet, eine zweite Befehlskette. Der neueste Sparc-Chip enthält zwei Sparc-III-Kernel und kann zwei Threads parallel bedienen. Sparc IV bringt nach Herstellerangaben etwa die doppelte Leistung des Vorgängers.

In Zukunft soll jeder Prozessorkern zeitgleich bis zu vier Befehlsketten verarbeiten können. Die nächste Chipgeneration mit dem Codenamen "Niagara" ist für netzintensive Anwendungen konzipiert und soll in Blade-Servern eingesetzt werden. Diese CPU soll zudem einiges von ihrer Leistung für Netzaufgaben verwenden: Manche der Threads können für die Verarbeitung von Datenpaketen genutzt werden. "Wir wollen mit Niagara keinen Netzprozessor bauen. Wir nutzen nur die Tatsache, dass es mehrere Hardware-Threads gibt, und teilen ihnen verschiedenartige Aufgaben zu", beschreibt Yen das Szenario. Es sei sogar denkbar, dass ein Teil der Rechenpower für andere Rechenaufgaben, etwa für die Datenverschlüsselung, verwendet wird. Dazu muss allerdings das Betriebssystem in der Lage sein, unterschiedliche Datenpakete zu erkennen und diese der passenden Befehlskette zuzuordnen. Laut Yen soll das im Fall von Solaris mit der Version 10 erreicht werden, die zum Jahresende erwartet wird.

Auf die Niagara-Prozessoren, die zwischen 2005 und 2006 die Sparc IV ablösen sollen, folgt die dritte Generation von Chips mit Multithreading-Technik, die derzeit unter dem Codenamen "Rock" entwickelt wird. Sie soll speziell rechenintensive Applikationen wie Datenbanken und ERP-Systeme beschleunigt verarbeiten. Dazu will Sun bis zu acht Prozessorkerne auf einem Stück Silizium unterbringen, wobei jeder Kernel vier Threading-Einheiten enthalten soll. Damit wäre eine Rock-CPU in der Lage, gleichzeitig bis zu 32 Befehlsketten abzuarbeiten.

Yen wollte keinen Erscheinungstermin für diese CPU nennen, erwartet aber eine Leistungssteigerung um das 30-fache gegenüber Sparc III.

Abb: Der CPU-Takt spielt keine Rolle

Bei herkömmlichen Prozessoren ohne Multithreading verbringt die CPU viel Zeit damit, auf die Daten aus dem Hauptspeicher zu warten. Multithreading-Architekturen erlauben es, gleichzeitig bis zu vier Befehlsketten in einem Zyklus abzuarbeiten. Quelle: Sun