Bisher war der Nachfolger des UltraSPARC T1 „Niagara“ nur mit dem Codenamen „Niagara 2“ bekannt. Auf dem Fall Microprocessor Forum gab Robert Golla, Principal Architect bei Sun, neben dem Namen UltraSPARC T2 auch weitere Details über die Multi-Core-CPU bekannt.
Beim UltraSPARC T2 will Sun die Rechenleistung verdoppeln und führt zahlreiche Architekturerweiterungen ein. Zwar wird die CPU weiterhin acht SPARC-Prozessorkerne verwenden, allerdings kann jeder Core jetzt acht statt vier Threads simultan berechnen. Insgesamt erlaubt der UltraSPARC T2 dann 64 parallele Threads. Für SMP-Systeme mit zwei oder mehr Prozessoren ist der UltraSPARC T2 weiterhin nicht ausgelegt - es fehlt ihm ein Cache-Koheränz-Protokoll.
Von einer Verdopplung der Core-Anzahl auf 16 Stück sah Sun aufgrund der zu großen notwendigen Die-Fläche ab. Es wären dann keine Ressourcen mehr für die Erhöhung der Floating-Point-Performance übrig gewesen. Beim UltraSPARC T2 fügt Sun bei jedem Core eine zweite Ausführungseinheit hinzu. Dadurch war die Verdopplung der Threads pro Kern möglich. Zusätzlich wurden die L2-Bänke von 4 auf 8 erhöht, damit die 8 Threads pro Core effektiver arbeiten können. Würden weiterhin nur vier L2-Cache-Bänke zur Verfügung stehen, sinkt die Performance laut Sun um 15 Prozent.
Deutliche Performancesteigerung
Beim UltraSPARC T1 teilen sich noch alle acht Kerne eine einzige Gleitkommaeinheit. Beim Niagara 2 verfügt jeder Core nun über eine Floating/Graphics-Unit (FGU) sowie einen verbesserten Kryptographie-Koprozessor. Die als Streaming Processing Unit (SPU) bezeichnete Logik arbeitet mit der vollen Core-Taktfrequenz und beschleunigt Verschlüsselungen. Der UltraSPARC T2 beherrscht dabei RC4, DES/3DES, AES-128/192/256, MD5, SHA-1 und SHA-256. Die insgesamt acht Stream Processing Units erreichen laut Golla einen Verschlüsselungsdurchsatz, der der Bandbreite beider integrierter 10-GBit/s-Ethernet-Ports entspricht.
Ein SPARC-Core beim UltraSPARC T2 verfügt über eine achtstufige Integer- und zwölfstufige Floating-Point-Pipeline. Neu in den Pipelines ist eine Pick-Stufe. Pick wählt pro Taktzyklus zwei Threads aus acht vorhandenen aus. Die Single-Thread-Integer-Performance verbesserte Sun eigenen Angaben zufolge um 40 Prozent. Fließkommaberechnungen erledigt der UltraSPARC T2 als Single-Thread fünfmal schneller. Den gesamten Floating-Point-Durchsatz will Sun um den Faktor zehn erhöht haben.
Jeder Kern des UltraSPARC T2 besitzt wie beim T1-Modell 16 KByte L1-Cache für Befehle und 8 KByte für Daten. Zusätzlich verfügen die Cores über einen dem L1-Befehls-Cache nachgeschalteten Befehlspuffer für jeden Thread. Der von allen Cores gemeinsam genutzte L2-Cache wird von 3 auf 4 MByte aufgestockt. Die Organisation der zweiten Pufferstufe legt Sun zudem 16fach assoziativ aus statt vierfach wie beim T1.
Server im Prozessor
Den Arbeitsspeicher steuert der UltraSPARC T2 über vier Dual-Channel- FB-DIMM-Controller an – statt vier DDR2-533-SDRAM-Channels wie beim T1. Sun erreicht damit laut Golla eine Peak-Bandbreite von 42 GByte/s beim Lesen sowie 21 GByte/s beim Schreiben von Daten.
Die interne Kommunikation zwischen den Kernen und dem L2-Cache übernimmt ein Crossbar-Switch CCX. Damit können die Kerne mit 90 GByte/s in den L2-Cache schreiben und mit 180 GByte/s Daten lesen. Für die Kommunikation mit der Außenwelt spendiert Sun dem UltraSPARC T2 neben den erwähnten zwei 10-GBit-Ethernet-Schnittstellen noch zwei PCI-Express-x8-Schnittstellen. Damit erlaubt der Multi-Core-Prozessor eine I/O-Bandbreite von 3 bis 4 GByte/s. Sun will den UltraSPARC T2 mit allen wichtigen Features ausstatten, die in einem Server benötigt werden.
Die Fertigung des UltraSPARC T2 erfolgt im 65-nm-Prozess. Der Chip benötigt dabei eine Die-Fläche von 342 mm². Den Performance-pro-Watt-Faktor will Sun beim UltraSPARC T2 gegenüber dem T1 verdoppeln. Der aktuelle UltraSPARC T1 begnügt sich mit zirka 72 Watt.
Ein erstes in Silizium realisiertes Sample fertigte Sun bereits Ende Mai 2006. Systeme mit UltraSPARC-T2-CPUs will Sun in der zweiten Jahreshälfte 2007 ausliefern. (cvi)
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