Alpha

DEC Alpha -prosessori

Alpha AXP (myös DEC Alpha tai pelkkä Alpha) on Digital Equipment Corporationin 1990-luvulla kehittämä RISC-suoritinarkkitehtuuri, joka tarkoitettiin etenkin VAX-arkkitehtuurin seuraajaksi DEC:n työasema- ja palvelinkoneisiin.

Alpha-suorittimet olivat ilmestymisensä aikaan vuonna 1992 maailman nopeimpia mikroprosessoreita. Ne olivat alusta alkaen 64-bittisiä ja voimakkaasti käskytasolla rinnakkaistavia, ja niitä pystyi käyttämään aikaansa nähden huomattavan korkealla kellotaajuudella. Ensimmäinen Alpha-suoritin, 21064, joka esiteltiin marraskuussa 1992 oli tarkoitettu käytettäväksi 200 MHz taajuudella. Esimerkiksi Intelin nopein suoritin oli tuolloin 66 MHz i486. Alphaa pidettiin tuolloin merkittävimpänä haastajana Intelin suorittimille. Vuonna 1999 Alpha ylitti ensimmäisenä suorittimena 1 GHz:n kellotaajuuden haamurajan.

Alphaa käytettiin paitsi DEC:n UNIX- ja VMS -koneissa, myös useimmissa Crayn 1990-luvun supertietokoneissa. Alpha yritti myös kilpailla PC-maailman X86-arkkitehtuurin kanssa. Windows NT4 käännettiin sille ja DEC valmisti suorittimen pohjalta halpoja PC:n korvaajaksi tarkoitettuja tietokoneita, kuten Multian. Laitteet eivät menestyneet kovinkaan hyvin, koska perheen suorittimet eivät pystyneet emuloimaan vanhaa X86-koodia riittävän nopeasti.

DEC ja Intel kävivät myös pitkän oikeudenkäynnin patenteista, joka päättyi syksyllä 1997 sopimukseen, jossa yhtiöt ristiinlisensoivat patenttinsa ja Intel osti DEC:n Alphoja valmistavan Fab 6 -tehtaan. Tuolloin Yhdysvaltain kilpailuviranomaiset puuttuivat kauppaan ja pakottivat DEC:n lisensoimaan Alphan tekniikan eräille muille yrityksille kuten Samsung Electronics, AMD ja IBM. Ilman omaa valmistuskapasiteettia DEC:lle jäi Alphan tuotekehitys, lisensointi ja sertifikointi.

PC-valmistaja Compaq osti DEC:n vuonna 1998 ja Hewlett-Packard puolestaan Compaqin vuonna 2002. HP lopetti Alphan kehittämisen ja markkinoinnin oman PA-RISC-suorittimensa ohella tarkoituksenaan siirtyä HP:n ja Intelin kehittämään IA-64- tai Itanium-prosessoriarkkitehtuuriin. Suuri osa Alphan tekniikasta siirrettiin Intelille. Monet Alphaa kehittäneistä insinööreistä siirtyivät myös AMD:lle.

Alphan peruja olivat AMD Athlonin E6:sta peräisin oleva väylä sekä monisäikeistys, joka otettiin käyttöön PC-suorittimissa Pentium 4:ssa ja AMD Opteronissa.

Viimeisin Alpha-suoritin (21364 eli EV7) julkistettiin vuonna 2003, ja DEC:n jäännökset omistava Hewlett-Packard toi vielä 1,3 GHz:n EV7z-Alpha-suorittimen elokuussa 2004.

Alpha-prosessorimallit

• 21064 (EV4), 2 liukuhihnaa, 128-bittinen väylä.
• 21064A (EV45), 21064 valmistettuna uudemmalla valmistustekniikalla, suurempi kellotaajuus
• 21066, halvempi versio 21264A-prosessorista. 64-bittinen väylä
• 21164 (EV5), toisen sukupolven alpha. 4 liukuhihnaa, 8+8 kiB L1-välimuisti, 96 kiB L2-välimuisti piirillä
• 21164A (EV56), 21164 valmistettuna uudemmalla valmistustekniikalla, suurempi kellotaajuus
• 21164PC, halvempi versio 21164-prosessorista. Sisäinen L2-välimuisti poistettu, L1-datavälimuisti suurennettu 16 kibitavuun.
• 21264 (EV6), kolmannen sukupolven alpha. 4+2 liukuhihnaa, käskyjen uudelleenjärjestely. vain 64+64 kiB L1-välimuisti piirillä, iso ulkoinen L2 prosessorikortilla
• 21264A (EV67), 21264 valmistettuna uudemmalla valmistustekniikalla, suurempi kellotaajuus
• 21264B (EV68), 21264 valmistettuna vielä uudemmalla valmistustekniikalla, suurempi kellotaajuus
• 21264E, 21264B prosessoripiirille integroidulla L2-välimuistilla
• 21364 (EV7), neljännen sukupolven alpha. Perustuu samaan prosessoriytimeen kuin EV6, mutta uudisti väylärakenteen täysin. Sisältää 8-kanavaisen RDRAM-muistiohjaimen, integroidun L2-välimuistin ja nopeat linkit prosessorin yhteenkytkemiseksi.

Käskykannan ominaisuuksia

Alphaa pidetään eräänä siisteimmistä suoritinarkkitehtuureista. Siinä ei ole oikeastaan mitään ominaisuuksia, jotka olisivat suunniteltu "oikotienä onneen" hyvän suorituskyvyn saamiseksi vain juuri sillä suorittimen versiolla, vaan käskykanta suunniteltiin alusta lähtien sopivaksi hyvin myös tulevaisuuden suorittimelle.

Eräs tällainen ominaisuus on esimerkiksi viivästetty hyppy, joka löytyy kaikista muista saman aikakauden RISC-suorittimista. Alphasta se on jätetty pois, koska tajuttiin että tehokkaammilla suorittimilla hyppyä pitäisi viivästää aina enemmän ja mikä tahansa valittu viivästysmäärä on kompromissi, joka hidastaa hitaampia suorittimia ja tekee nopeammista suorittimista vaikeampia toteuttaa. Alphassa hyppykäskyjen lisäksi myös move-käsky voi olla ehdollinen (cmov). Tämän avulla voidaan välttyä joiltain haarautumisilta.

Oikeastaan ainoa kummallisuus Alphan käskykannassa on sen liukulukuyksikön VAX-yhteensopivuustila, mutta tämä ei sinänsä vaikuta suorittimen yleiseen rakenteeseen vaan näkyy vain liukulukuyksikön sisällä.

Alphassa on 32 yleiskäyttöistä sekä 32 liukulukurekisteriä.

Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Alpha-mikroprosessorit Wikimedia Commonsissa