Melden Sie sich hier an, um auf Kommentare und die Whitepaper-Datenbank zugreifen zu können.

Kein Log-In? Dann jetzt kostenlos registrieren.

Falls Sie Ihr Passwort vergessen haben, können Sie es hier per E-Mail anfordern.

Der Zugang zur Reseller Only!-Community ist registrierten Fachhändlern, Systemhäusern und Dienstleistern vorbehalten.

Registrieren Sie sich hier, um Zugang zu diesem Bereich zu beantragen. Die Freigabe Ihres Zugangs erfolgt nach Prüfung Ihrer Anmeldung durch die Redaktion.

12.03.1999 - 

Thema der Woche

Thema der Woche Wem nutzt 64-Bit-Computing?

Man kann Wetten darauf abschließen, mit welcher Marketing- Kampagne Intel einmal den "Merced"-Prozessor einführen wird. Eine Funktionalität wird sicher betont werden: Es ist ein 64-Bit-Chip. Nun ist diese Architektur beileibe nicht neu. Digital Equipment brachte bereits 1991 den ersten Alpha-Prozessor in 64-Bit-Technik auf den Markt. Heute unterstützen die meisten Risc-Chips und Unix- Betriebssysteme die Potentiale einer 64-Bit-Wortlänge. Fast alle Applikationen hingegen tun dies nicht. Wofür also werden die neuen CPU-Generationen genutzt? CW-Bericht, Kriemhilde Klippstätter

"Nicht nur Sie, sondern auch Ihre Mitmenschen sind heute besonders freundlich", bestätigt das Tageshoroskop, das mit einem Klick auf das Bookmark-Lesezeichen täglich und kostenlos aus dem Internet auf den Bildschirm gezaubert wird. Der Sterndeuter heißt "Galileo online", der Bote nennt sich "Fireball" und ist eine Suchmaschine.

Fireball läuft in einer vollständigen 64-Bit-Umgebung: Rechnerarchitektur, Betriebssystem, Datenbank und Anwendungssoftware sind in 64-Bit-Technik ausgelegt. Fireball entstand aus "Flipper" (später "Kitty"), der ersten deutschsprachigen Internet-Suchmaschine, die der Fachbereich Informatik der Technischen Universität Berlin entworfen hatte. Aus der Kooperation zwischen der TU und dem Hamburger Verlagshaus Gruner + Jahr entstand die überarbeitete Version, die am 13. Juni 1997 ans Netz ging.

Voluminöse Datenbanken profitieren

Der Fireball-Index verwaltet derzeit rund achteinhalb Millionen deutschsprachige WWW-Dokumente, als Retrieval-Software kommt "Altavista" zum Einsatz. Bei Betriebssystem und Server-Hardware entschied man sich für Digital Unix (jetzt "True 64 Unix") auf Servern mit Alpha-CPU, beide in 64 Bit ausgelegt.

Detlev Kalb, bei Gruner + Jahr als Projektleiter verantwortlich für Fireball und den kleineren Bruder "Paperball", der auf die Durchforstung von Online-Zeitungen spezialisiert ist, schwärmt von den Vorzügen der Systemumgebung: "Wir haben den Markt sehr genau durchleuchtet, und es gibt derzeit nichts, was bei diesen Größenordnungen auch nur annähernd so leistungsfähig ist."

Für die Suchmaschinen wurden drei Alpha-Server mit zwei, vier und acht CPUs angeschafft, dazu zwei Workstations und "Storageworks"- Raid-Speicher. Die Erfahrungen mit der 64-Bit-Umgebung beschreibt Projektleiter Kalb so: "Die Search- und Retrieval-Software von Altavista für die Indexierung und die Abfrage sind reine 64-Bit- Anwendungsprogramme, die laufen auch bei mehr als einer Million Suchanfragen pro Tag schnell und sicher auf der Alpha-Hardware."

Die Aussicht auf mehr Leistung ließ vor rund drei Jahren auch die Sycor GmbH in Duderstadt von einer 32-Bit- auf eine 64-Bit- Umgebung umsteigen. Bei Sycor sind ebenfalls Alpha-Systeme unter Digital Unix installiert, was Michael Kunze, RZ-Leiter für die technische DV damit erklärt, daß damals kein anderer Anbieter eine solide Lösung hätte vorzeigen können: "Die anderen Hersteller kränkeln ja heute noch an der Migration." Zwar wäre zum Zeitpunkt der Einführung die geballte 64-Bit-Power noch nicht zwingend gewesen, aber "dann erspart man sich halt später die Migration".

Den Ausschlag für den Umstieg gab - neben mehr Performance - die einfachere Adressierbarkeit von großen Datenmengen in einer 64- Bit-Umgebung. Der physikalische Adreßraum in so einem System ist deutlich größer als die 4 GB Adreßraum in einer 32-Bit- Architektur. Große Adreßräume (physikalische und virtuelle) fassen naturgemäß mehr Daten im Speicher und vermindern bei Operationen mit großen Dateien die Anzahl der sogenannten Swaps, also das langsame Nachladen der Daten von der Festplatte - und sie bewältigen eine größere Anzahl von normalgroßen Operationen (siehe Kasten).

Diese Vorteile kommen insbesondere beim Arbeiten mit großen Datenbanken zum Zuge. Sycor nutzt die 64-Bit-Umgebung deshalb für seine Datenbank und SAP R/3, das seit kurzem 64-Bit-Computing unterstützt. Eines von drei Geschäftsfeldern des Systemhauses ist - neben Services für Vertrieb und Betrieb von Telekommunikationsanlagen sowie Planung und Management von Hardware, Software und Netzen - die Einführung und Betreuung der betriebswirtschaftlichen Standardsoftware bei ihren Kunden. Die Niedersachsen nutzen im SAP-Umfeld Programme externer Softwarehäuser für EDI und Betriebsdatenerfassung, die spezifische Kundenanforderungen erfüllen.

Das befreite Sycor von einigen Lasten des Umstiegs: Die Softwarepartner hatten die Portierung von 32 auf 64 Bit zu bewältigen. Die EDI- und BDE-Programme sollten aus Gründen der Homogenität an die neue Architektur angeglichen werden. Dazu Kunze: "Es ist halt nicht ganz simpel, Software von 32 Bit auf 64 Bit zu portieren."

Analysten beurteilen jedoch die Erfolgsaussichten von Compaqs Unix-Variante "True 64" (so heißt das Digital Unix seit der Übernahme durch Compaq) pessimistisch. Die Meta Group sieht im Jahr 2001/2002 nur mehr drei Unix-Derivate (Solaris, HP-UX und AIX) am Markt. Trotz der schon jetzt absehbaren Verzögerungen bei Microsoft - die für das zweite Halbjahr 1999 geplante Fertigstellung des 32-Bit-Betriebssystems Windows 2000 ist schon jetzt verschoben - wird das Server-Betriebssystem aus Redmond den Markt im Sturm erobern, so die Analysten. Wolfgang Schwab, Consultant bei der Meta Group, erwartet, daß Microsoft im Jahr 2004 bereits 60 bis 70 Prozent aller ausgelieferten Server mit seinem Betriebssystem versorgt, den Rest müßten sich die Anbieter von Mainframe- und Unix-Systemsoftware teilen.

Auch bei Workstations, dem angestammten Markt für Risc-Unix- Rechner, stehen die Zeichen auf Intel und Microsoft. Die Marktforscher der IDC konstatieren für 1998 eine "weitere Konsolidierung des Marktes für Unix-Workstations". Vergangenes Jahr war das zweite in Folge, in dem sich Unix-Arbeitsstationen schlechter verkaufen ließen als im Vorjahr. Der Gewinner im Workstation-Markt heißt NT: 1998 wurden um 36 Prozent mehr damit ausgestattete Rechner ausgeliefert als im Jahr zuvor, die damit erzielten Umsätze stiegen um 18 Prozent.

Freundlicher für die Hersteller von 64-Bit-Umgebungen stellt sich der Markt für Midrange-Server dar. Hier rechnet IDC mit einem Umsatzplus von fünf Prozent im Vergleich zum Vorjahr. Das Marktvolumen beziffern die Analysten auf 17,6 Milliarden Dollar, 67 Prozent des Kuchens entfielen auf die Unix-Risc-Plattformen (siehe Grafik). IDC-Analyst Lloyd Cohen macht für das Marktwachstum insbesondere die Nachfrage nach Maschinen mit SMP- Skalierbarkeit, die für Datenbank-Server benötigt werde, sowie die Rechnerbelastung durch Internet-basierte Applikationen verantwortlich.

Die bessere Skalierbarkeit gab für Eckart Ehni, Systemadministrator bei der Genossenschaftlichen Zentralbank AG in Stuttgart, den Ausschlag dafür, zwei RS/6000-Systeme von IBM anzuschaffen. Die beiden "S70"-Maschinen sind über eine High- Availability-Cluster-Multiprocessing- (HACMP-)Verbindung gekoppelt und laufen unter AIX 4.3.1.

Für Ehni ist die 64 Bit breite Architektur nicht mehr als ein gern akzeptierter Zusatznutzen: "Für Datenbanken und speicherintensive Verarbeitung ist 64-Bit-Technik natürlich besser." Die Gründe für den Umstieg auf die neuen Maschinen lagen aber hauptsächlich in der besseren Aufrüstbarkeit und der höheren Anzahl von Speicherplätzen. Die Bank hat im Sommer 1998 umgestellt, der Umstieg war laut Ehni unproblematisch, und das System läuft bisher stabil.

Ohne Schwierigkeiten verlief auch die Umstellung auf 64-Bit- Systeme bei der Finanzbehörde Landesamt für Informationstechnik in Hamburg. Das Amt agiert als Dienstleister für die Behörden des Stadtstaates. Rainer Goldbach, Referatsleiter Dezentrale Systeme, betreibt dafür mehrere RM-Server von Siemens, die seit rund sechs Monaten unter 64-Bit-Software laufen: Reliant-Unix von Siemens und die Datenbank von Informix sind installiert. Das Referat hat Kopierrechte für Software, die an die Hamburger Behörden geliefert wird. Goldbach benutzt die Rechner unter anderem für die Verwaltung der ausgelieferten Software (wer hat wann welches Programm erhalten?) und die Lizenzabrechnung mit den Softwarelieferanten, die einmal im Quartal erfolgt.

Da das Amt auch Serviceverträge mit den Behörden abgeschlossen hat und Hotline-Dienste anbietet, dienen die Siemens-Rechner aber hauptsächlich als Testinstallation. "Wir haben unseren Kunden schon 64-Bit-Systeme geliefert und müssen dann natürlich in der Lage sein, ihnen zu helfen."

Der Run der Hersteller auf schnelle 64-Bit-Systeme kann nicht darüber hinwegtäuschen, daß viele Anwendungsprogramme gerade erst den Schritt von 16 auf 32 Bit vollzogen haben. Bis eine durchgängige 64-Bit-Architektur zum Alltag gehört, wird noch einige Zeit vergehen - aufzuhalten ist sie allerdings nicht. Spätestens mit Einführung des IA 64 wird die passende Software sprudeln.

Was ist 64-Bit-Computing?

Zu einem 64-Bit-System gehören der Prozessor, das Betriebssystem, systemnahe Software und die Anwendungsprogramme, die alle auf diese Technik ausgelegt sein müssen.

Ein Bit, die kleinste Dateneinheit, die von einem Computer verarbeitet wird, kann einen von zwei Werten (Null oder Eins) annehmen. Zwei Bit enthalten schon vier (22) mögliche Kombinationen (00, 01, 10 und 11). Bei acht Bit steigern sich die Variationsmöglichkeiten auf 256 (28). Ein 32-Bit-Prozessor erlaubt die Adressierung von 232 Bit, was ungefähr 4 GB entspricht. Bei 64-Bit-Systemen (264) liegt dieser Wert theoretisch bei 18 Milliarden GB. Die Verdoppelung der Wortlänge von 32 auf 64 Bit läßt den adressierbaren Speicher also exponentiell anwachsen.

Ein 64-Bit-Prozessor ist somit ein System, das in seinen Operationen 64 Bit breite Datensätze verarbeitet. Dementsprechend müssen auch die wichtigsten CPU-Komponenten dafür ausgelegt sein: Die Integer-Register müssen mit 64-Bit-Dateneinheiten operieren können. Diese breiteren Register, die die Voraussetzung für den größeren physikalischen und virtuellen Adreßraum bilden, beschleunigen auch Operationen mit Datenblöcken etwa beim Komprimieren oder Kopieren von Daten. Generell gilt: Je größer das Register, desto mehr Arbeit kann in einer Operationen ausgeführt werden. Allerdings ergeben sich Leistungsunterschiede, die von der jeweiligen Applikation abhängen.

Die Register für die Fließkomma-Berechnung (Floating Point Registers) sorgen, wenn sie 64 Bit breit sind, für mehr Genauigkeit. Diese Funktion wird insbesondere für Aufgabenstellungen im technischen Bereich benötigt, wo sie auch schon lange genutzt wird, denn mit größeren Wortlängen kann das System genauer arbeiten, insbesondere, da Modelle und Simulationen immer komplexer werden.

Die Breite des Datenbusses ist ein Hauptfaktor für die Systemleistung. Sie bestimmt, wie schnell die Daten zwischen Prozessor, Speicher und I/O-Subsystem transferiert werden. Der Datenbus eines 64-Bit-Systems sollte mindestens 64 Bit breit sein, denn er bestimmt, wie viele Daten in einem Taktzyklus bewegt werden.

Für das Betriebssystem in einer 64-Bit-Architektur gilt generell die Regel, daß es die erweiterten Hardwarefunktionen erkennen und nutzen soll: Unsegmentierte Files, die größer als 4 GB sind, müssen ebenso erkannt und unterstützt werden wie 64-Bit- Adreßzeiger. Fassen die angeschlossenen Festplatten weniger als 4 GB, so muß das Betriebssystem die Daten über mehrere physikalische Einheiten verteilen (und wiederfinden).

Wer portiert wie auf Intel IA 64?

Strategien für die Portierung von Unix auf die zukünftigen 64-Bit- Prozessoren von Intel (IA 64) haben alle Hersteller, manche gehen den Weg alleine, andere schließen sich zu Teams zusammen.

Siemens setzt bei den für die RM- und SR-Server verwendeten Risc- Chips auf den Hersteller Mips, dessen Zukunft aber im Ungewissen liegt. Kein Problem für die Münchner, die längerfristig ausschließlich mit den Intel-Produkten arbeiten wollen (abgesehen vom Mainframe-Geschäft). Auch für das hauseigene Reliant Unix soll ab 2002 nicht mehr weiterentwickelt werden und dafür Suns Solaris zum Einsatz kommen. Für die Migration bietet der Hersteller zwei Pfade an: Ältere 32- oder 64-Bit-Anwendungen sollen mittels eines Binary-Translators unverändert auf IA 64 ablaufen können. Die zweite Möglichkeit besteht darin, die Applikationen zu rekompilieren - ein aufwendiges Verfahren (zur Siemens-Strategie siehe CW 5/99, Seite 37). Zusammen mit Siemens arbeiten außer Sun noch NCR und Fujitsu an der Portierung von Solaris auf den Merced- Chip.

Die zweite Allianz gruppiert sich um Hewlett-Packard und das HP- UX-Betriebssystem. Hier sitzen NEC, Hitachi und Stratus mit am Tisch. Zu klären ist insbesondere, wie die Sortierung der Bits von 8 bis 0 (Big Endian) in den von Intel verwendeten Modus von 0 bis 8 (Little Endian) bewerkstelligt wird. Intel verwendet Little Endian, während alle Risc-Architekturen mit Ausnahme von Alpha Big Endian nutzen. Im Gegensatz zur Siemens AG, die die Umpolung der beiden Sortierarten vor mehreren Jahren erfolgreich absolviert hat, machte HP damit negative Erfahrungen: Vor Jahren scheiterte daran ein Versuch von HP und SCO, ein gemeinsames 64-Bit-Unix auf Basis von Unixware zu entwickeln.

Ins Gerede gekommen ist die Zusammenarbeit zwischen IBM, SCO, Intel und Sequent, die unter dem Namen "Monterey" ebenfalls an einer Unix-Lösung für IA 64 basteln. Die Entwicklungspläne sehen vor, daß SCO das Know-how über einen Unix-Kernel für die Intel- Architektur und IBM die Erfahrungen im Bereich Enterprise- Computing einbringt. Allerdings befürchten Analysten der Gartner Group, daß das Vorhaben zu komplex sei, um Anwender und Software- Entwickler anzulocken. Jede Verzögerung nutze der Konkurrenz (siehe CW 3/99, Seite 15). Hersteller wie Unisys, Data General oder ICL warten gespannt auf die Ergebnisse der Kooperation.

Keine größeren Probleme mit dem Umstieg auf den zukünftigen Intel- Chip dürfte die Linux-Gemeinde haben, da dieses Betriebssystem bereits nach dem Little-Endian-Verfahren arbeitet. 64-Bit-Linux läuft bereits stabil auf dem Alpha-Chip. Die Implementierung auf Sparc ist gelungen.

Angeklickt

64-Bit-Computing, einst für technische Anwendungen benötigt, hat Einzug in die kommerzielle DV gehalten. Voluminöse Datenbanken und große Dateien profitieren davon, daß Risc-Rechner 64 Bit breite Datensätze verarbeiten können und die adressierbaren Speicher die 4-GB-Grenze überwinden. Der Geschwindigkeitsvorteil stellt sich aber nur dann ein, wenn alle Komponenten, also Betriebssystem, systemnahe Software und Anwendungsprogramm, ebenfalls in 64-Bit- Technik ausgelegt sind. Fehlen derzeit noch die passenden Applikationen, so wird Intels 64-Bit-Architektur wohl einen Boom bei den Softwarehäusern auslösen.