В большинстве случаев мы рассказываем о процессорных выполненных на архитектурах x86 и ARM - таковы реалии современного рынка информационных технологий. Но это не значит, что другие архитектуры не существуют. Так, PowerPC успешно используется в различных адаптерах, таких, как аппаратные RAID-контроллеры, растёт популярность открытой архитектуры RISC-V, а в мощных системах трудятся процессоры IBM Power и Oracle SPARC.


История у архитектуры SPARC долгая и славная. Начало она берёт в 1987 году, но более всего эти процессоры прославились, пожалуй, в недорогих рабочих станциях компании Sun Microsystems, впоследствии приобретённой корпорацией Oracle. Архитектура не умерла, и Oracle продолжила разрабатывать и выпускать новые высокопроизводительные процессоры на её основе. В этом году был выпущен более дешёвый вариант 32-ядерного процессора SPARC M7 - SPARC S7.

Этот чип также, в первую очередь, нацелен на применение в серверных системах, работающих с базами данных - разумеется, в первую очередь, с программным обеспечением самой Oracle. Производительность на ядро у S7 в сравнении с M7 выросла на 11%, но сам процессор стал в максимальной конфигурации - восьмиядерным с шестнадцатью мегабайтами кеша третьего уровня. Возросла и тактовая частота, теперь она достигает 4.27 гигагерц. Для сравнения, старший восьмиядерный Intel Xeon E5-2689A v4 имеет частоту лишь 3.4 гигагерц, притом, что SPARC S7 производится с использованием более грубого 20-нм техпроцесса с тринадцатью слоями металлизации. Чип поддерживает SMT каждое ядро S7 способно выполнять до восьми виртуальных потоков и до шестидесяти четырех потоков суммарно на процессор. Основная операционная система для этих процессоров, Solaris OS, имеет соответствующие оптимизации для эффективного использования столь развитой многопоточности.

У S7 развитая система кешей - каждое ядро имеет по шестнадцать килобайт кеша первого уровня - данных и инструкций, но что интереснее, подобное разделение имеет и кеш второго уровня. Каждые четыре ядра делят по двести пятьдесят шесть килобайт кеша инструкций, а каждые два - такой же объём кеша данных. Как уже было сказано, кеш третьего уровня общий, его объём составляет шеснадцать мегабайт. Подсистема доступа к памяти представлена двумя двухканальными контроллерами DDR4, совокупная пропускная способность всей подсистемы может достигать сорок восемь гигабайт/с (по шесть гигабайт/с на ядро) уже при частоте модулей памяти в 1500 МГц, на практике же используются ещё более быстрые модули DDR4 с частотой 2400 мегагерц, так что в реальных условиях производительность подсистемы памяти у S7 выше. Имеется также встроенный контроллер PCI Express 3.0, он обеспечивает шестнадцать линий этого интерфейса.

Любопытной особенностью SPARC S7 является наличие криптографического сопроцессора, причем, он в процессоре не один, а по одному на каждое ядро, которых всего восемь. Он поддерживает алгоритмы AES/Camellia/CRC32s/DES/MD5/RSA/SHA (всего пятнадцать стандартов) на аппаратном уровне. Для ускорения работы с базами данных в составе процессора есть и другой ускоритель, так называемый "ускоритель аналитических данных" Data Analytics Accelerator, DAX. Он работает в рамках технологии Software in Silicon, когда критическое приложение, например, база данных, полностью располагается в оперативной памяти. Для обеспечения безопасности и исключения атак типа Heartbleed и других, процессоры M7 и S7 поддерживают полностью аппаратную проверку доступа к памяти, где могут располагаться критические данные. Поддерживаются прямые запросы в память, где расположена база данных, а также аппаратная декомпрессия данных на лету, что позволяет экономить оперативную память в рамках парадигмы Software in Silicon.

Все эти хитрости позволяют восьмиядерному SPARC S7 выглядеть весьма выгодно на фоне своих прямых конкурентов из лагеря x86. Разумеется, не во всех задачах новый процессор Oracle является лидером, но в тесте на производительность при работе с базами данных компания выбрала смешанный сценарий нагрузки, включающий в себя как обработку транзакций, так и аналитические операции, он показывает себя великолепно. Сервер Oracle S7-2, оснащённый двумя восьмиядерными процессорами SPARC S7, не просто не проигрывает системе HP ProLiant DL360 G9 два процессора Xeon E5-2699 v4, 44 ядра, 88 потоков, 2,2 ГГц, но и наголову опережает её, показывая почти двух кратное превосходство и обрабатывая 173 493 транзакции в минуту на ядро. У системы на базе x86 - этот показатель составил всего 110 342 транзакции на ядро.

В другой важной для Oracle сфере, сфере Java-приложений, S7 также чувствует себя отлично. S7-2 опережает HP ProLiant DL360 G9 примерно в два раза. По подсчётам компании, для обеспечения производительности 2.8 миллиона Java Ops в секунду требуется двадцать восемь серверов класса S7-2 (448 ядер, 8 гигабайт на ядро) общей стоимостью 614 тысяч долларов США, в то время, как на базе Intel Xeon такой уровень производительности потребует примерно тридцать два сервера, подобных вышеописанному HP (32 сервера, 768 ядер, 8 гигабайт на ядро) и совокупная стоимость такой стойки заметно превысит миллион долларов США. Именно поэтому уникальные архитектуры, подобные SPARC, не собираются исчезать с рынка - в своих нишах они обеспечивают непревзойдённую эффективность. Системы на базе x86 универсальны, но в таких случаях они зачастую оказываются заметно менее выгодными.


Дата: 06.12.2016