Зачем нам нужна разная архитектура процессора для серверов, мини/мэйнфреймов и смешанных ядер?

Question

Мне просто интересно, какие другие архитектуры процессора доступны, кроме INTEL & AMD. Итак, найдено List of CPU architectures в Википедии.

Он классифицирует известные архитектуры ЦП в следующих категориях.

1. встраиваемых процессорные архитектуры
2. микрокомпьютера архитектура CPU
3. Workstation/Server архитектура процессора
4. Mini/мэйнфреймы архитектура CPU
5. Смешанных архитектуры ядра процессора

Я анализировал свои цели и имеют мало сомнений. Принимая микрокомпьютер CPU (PC) архитектуру в качестве ссылки и сравнивая его с другими, мы имеем:

встроенной архитектура CPU:

• Они являются совершенно новым миром.
• Встроенные системы небольшой & сделать очень специфическую задачу в основном режиме реального времени & низкой мощности потребления поэтому нам не нужно так много & такие широкие регистры, доступные в микрокомпьютера CPU (типичный ПК). Другими словами, нам нужна небольшая небольшая архитектура размером &. Отсюда новая архитектура & новая инструкция RISC.
• Вышеупомянутый пункт также разъясняет, зачем нам нужна отдельная операционная система (RTOS). архитектур CPU/Server

Workstation

• Я не знаю, что это рабочее место. Кто-то уточняет относительно рабочей станции.
• От сервера. Он предназначен для запуска определенного программного обеспечения (серверного программного обеспечения, такого как httpd, mysql и т. Д.). Даже если другие процессы выполняются, нам необходимо указать приоритет серверного процесса, поэтому существует потребность в новой схеме планирования и, следовательно, нам нужна операционная система, отличная от общей цели. Если у вас есть еще какие-то вопросы о необходимости серверной ОС, пожалуйста, укажите.
• Но я не понимаю, зачем нам нужна новая архитектура процессора. Зачем нужна микрокомпьютерная архитектура микрокомпьютера. Может кто-то прояснить?

архитектуры Mini/мэйнфреймов CPU

• Опять же я не знаю, о чем они &, что miniframes или мэйнфреймы используется? Я просто знаю, что они очень большие и занимают пол. Но я никогда не читал о проблемах реального мира, которые они пытаются решить. Если кто-то работает над одним из них. Поделитесь своими знаниями.
• Может ли кто-то уточнить его цель & Почему он не подходит для микропроцессора CPU archicture?
• Есть ли новый вид операционной системы для этого тоже? Зачем?

Mixed многоядерные архитектуры процессоров

• Никогда не слышал о них.

Если возможно, пожалуйста, держать ответ в этом формате:

архитектуры XYZ CPU

• Цель XYZ
• Необходимость новой архитектуры. почему не может нынешний микрокомпьютер CPU архитектура работает? Они идут до 3GHZ & имеют до 8 ядер.
• Нужна новая операционная система Зачем нам нужен новый вид операционной системы для такого рода архивов?

EDIT:

Ребята, это не проблема, домашнее задание. Я не могу ничего сделать, чтобы вы, ребята, верили. Я не знаю, непонятен ли вопрос или что-то еще, но меня интересуют только конкретные технические детали.

Позвольте мне поместить часть этого вопроса по-другому. Вы находитесь в интервью, и если собеседник спрашивает вас: «Скажите, микрокомпьютерные процессоры быстрые & много способны и наши операционные системы для ПК хороши. Почему нам нужна другая архитектура, такая как SPARC, Itanium и нуждающаяся в другой ОС, такой как Windows Server для серверов? ». Что бы вы ответили? Надеюсь, я понял.

Answer 1

мэйнфреймов

• Процессы огромное количество информации с большим количеством инструкций, исполняющих одновременно.
• Домашний компьютер (ПК/настольный компьютер) не может справиться с запуском большого количества кода одновременно, даже не обрабатывая много данных.
• Операционная система, специфичная для конкретной архитектуры, делает ее более эффективной для конкретного оборудования.

HW Архитектура Пример

Метеорологическая обработки мэйнфреймы информации в реальном масштабе времени от датчиков в разных штатах.

OS Архитектура Пример

Скажем нормальная команда нарисовать что-то есть: РОЗЫГРЫШ «текст». Это на обычном ПК.Теперь, допустим, у вас много экранов и вы хотите сделать одно и то же на каждом, с этим ПК вам придется называть DRAW «текст» для каждого. Однако вы можете просто создать некоторое аппаратное обеспечение с помощью команды «DRAWS», которая автоматически рисует один и тот же текст на каждом экране: DRAWS «текст»

Answer 2

В двух словах: любая конструкция должна удовлетворять некоторым требованиям. При удовлетворении любого сложного набора требований должны быть сделаны компромиссы, удовлетворяющие требованию X к n-й степени, могут сделать невозможным удовлетворить требование Y. Так что, если вы говорите о процессорах или стиральных машинах, то будет много конструкций для удовлетворения различных требований.

Ситуация становится более сложной, но существенно не измененной эволюцией обеих технологий и требований с течением времени.

Answer 3

Можете ли вы, например, решить все проблемы с транспортировкой в ​​мире, если единственным автомобилем была автоматическая коробка передач toyota pickup (старые маленькие не более новые полноразмерные)?

Зачем вам когда-нибудь понадобилось что-то еще?

Ну, не все могут управлять палкой, не все подходят в toyota (я думаю, высота больше, чем ширина). Вы не можете нести семью. Вы не можете тянуть большие объекты, конечно, неэффективно. Как вы получаете грузовики к дилеру для продажи? Выезжать по одному за раз?

Если бы мы использовали процессор класса серверов в нашем телевизионном пульте дистанционного управления, нам понадобился бы удлинитель и охлаждающий вентилятор, или вам нужно будет заменить батареи на каждой кнопке и ждать, пока он начнет загружаться.

Rtoses и операционные системы, такой же ответ, как указано выше. Вы не используете rtos в микроконтроллере с низким питанием, обычно не часто, у вас часто есть измерение, измеренное в сотнях байт, и барабан измеряется в десятках байтов. Нет места для вирусов. Целевое построение программного обеспечения на специально построенном оборудовании.

Посмотрите, что происходит с ARM против Intel, Intel поражает аппаратным дизайном, их успех заключается исключительно в конференц-залах и телеконах, а не в аппаратных средствах на материнской плате. Вы можете получить такую ​​же производительность, используя альтернативные наборы команд от альтернативных поставщиков, на долю начальной и операционной стоимости. Зачем поселиться на одном древнем решении?

Несколько операционных систем являются надежными, такими же, как и для компиляторов и аппаратного обеспечения. Некоторые программные и аппаратные средства предназначены для обеспечения производительности или надежности, но не обязательно для удобства пользователя. Я не хочу, чтобы рычаг шасси приводил к тому, что пилот должен был дотянуться до мыши и проверить правильную кнопку на «вы уверены, что хотите развернуть окно шасси», а затем наблюдать за часовым стеклом, когда он думает о делать это или нет.

По той же причине вам нужен пикап для некоторых работ и трейлер-трейлер для других, вам нужен один класс машины (и программного обеспечения) для домашнего рабочего стола, другой для серверов малого бизнеса и другой для крупных корпораций , Вы не можете просто сделать пикап меньшим и бесконечно большим в зависимости от работы, вам иногда нужно больше колес, корпусов или нет, больше или меньше мест, взлетов мощности, гидравлики или нет и т. Д. В зависимости от задачи, для которой она предназначена.

Где мы находимся, если бы остановились на 8-битном процессоре, работающем на CP/M? Он решает все проблемы миров, почему когда-либо понадобится разработать альтернативу? 100% инноваций, экономия средств, повышение производительности - результат опроса текущего решения и попытки чего-то другого.

Один размер подходит всем подходит никому хорошо.

Answer 4

Рабочие станции - это почти вымершие формы компьютеров. В основном они были высококлассными компьютерами, которые выглядели как настольные компьютеры, но с некоторыми важными отличиями, такими как RISC-процессоры, SCSI-диски вместо IDE и работающие под UNIX или (позже) NT-сетью операционных систем Windows. Mac Pro можно рассматривать как существующую форму рабочей станции.

Мейнфреймы большие (хотя они и не обязательно занимают целый этаж) компьютеры. Они обеспечивают очень высокую доступность (большинство частей мэйнфрейма, включая процессоры и память, могут быть заменены без снижения системы) и обратной совместимости (многие современные мейнфреймы могут запускать немодифицированное программное обеспечение, предназначенное для универсальных мэйнфреймов '70).

Самым большим преимуществом архитектуры x86 является совместимость с архитектурой x86. CISC обычно считается устаревшим, поэтому большинство современных архитектур основаны на RISC. Даже новые процессоры Intel & AMD - это RISC под капотом.

В прошлом разрыв между домашними компьютерами и «профессиональным» оборудованием был намного больше, чем сегодня, поэтому аппаратные средства «микрокомпьютера» были недостаточными для серверов. Когда большинство RISC-серверных архитектур (SPARC, PowerPC, MIPS, Alpha) были созданы, большинство микрокомпьютерных чипов по-прежнему были 16-битными. Первый 64-битный ПК-чип (AMD Opteron) отправлен через 10 лет после MIPS R4000. То же самое было с операционными системами: операционные системы ПК (DOS и не-NT Windows) просто были недостаточными для серверов.

В встроенных системах чипы x86 просто недостаточно энергоэффективны. Процессоры ARM обеспечивают сравнимую вычислительную мощность, используя гораздо меньше энергии.

Answer 5

Я не знаю, что такое рабочая станция. Кто-то уточняет относительно рабочей станции .

Рабочие обыкновение быть классом систем, предназначенных для использования одиночных (или чередующихся) пользователями для выполнения задач, которые требовали больше вычислительной мощности, чем ПК предложил. Они в основном вымерли в 1990-х годах, поскольку экономия масштаба в R & D позволила стандартным аппаратным средствам ПК предлагать такую ​​же (и в конечном итоге более) производительность по гораздо более низкой цене.

Рабочие станции были изготовлены такими компаниями, как Sun, SGI и HP. Обычно они запускали запатентованный Unix-вариант и часто имели специализированное оборудование. Типичными приложениями были научные вычисления, САПР и высококачественная графика.

«Архитектуры рабочих станций» были охарактеризованы целью обеспечения высокой производительности для однопользовательских приложений с ценой как очень второстепенным соображением.

Answer 6

Скорее всего, это поможет рассмотреть, что такое мир, как двадцать лет назад.

В то время было не так дорого разрабатывать и строить процессоры мирового класса, и многие другие компании имели свои собственные. То, что произошло, во многом объясняется ростом цен на дизайн ЦП и фабрики, а это означает, что то, что продавалось в очень больших количествах, выжило намного лучше, чем того, чего не было.

Были мейнфреймы, в основном от IBM. Они специализируются на высокой пропускной способности и надежности. Вы бы не делали с ними ничего общего, тем более экономичным было бы использовать недорогие машины, но они были и отлично подходят для транзакций бизнес-типа большого объема, запрограммированных в COBOL. Банки используют многие из них. Это специализированные системы. Кроме того, они запускают программы с обратной стороны, поэтому совместимость с ранними IBM 360 в архитектуре и ОС гораздо важнее, чем совместимость с x86.

В то время были миникомпьютеры, которые были меньше, чем мэйнфреймы, как правило, проще в использовании и больше, чем что-либо личное. У них были свои собственные процессоры и операционные системы. Я считаю, что они умирали в то время, и теперь они в основном мертвы. Премьера миникомпьютерной компании Digital Equipment Corporation в конечном итоге была куплена Compaq, разработчиком ПК. У них были специальные ОС.

Были также рабочие станции, которые в первую очередь предназначались как персональные компьютеры для людей, которым требовалась большая вычислительная мощность. У них были значительно более чистые процессоры, чем у Intel в целом, и в то время это означало, что они могли работать намного быстрее. Другой формой рабочей станции была машина Lisp, доступная, по крайней мере, в конце 80-х годов из Symbolics и Texas Instruments. Это были процессоры, предназначенные для эффективного запуска Lisp. Некоторые из этих архитектур остаются, но со временем они стали менее экономически эффективными, чтобы поддерживать их. За исключением машин Lisp, они, как правило, запускали версии Unix.

Стандартный IBM-совместимый персональный компьютер того времени был не таким мощным, и сложность архитектуры Intel значительно удержала его. Это изменилось. Макинтоши того времени работали на архитектуре Motorola 680x0, что давало значительные преимущества в вычислительной мощности. Позже они перешли на архитектуру PowerPC, впервые внедренную рабочими станциями IBM.

Встроенные процессоры, как мы их знаем сейчас, относятся к концу 1970-х годов. Они характеризовались наличием полных систем низкого уровня с низким количеством микросхем, предпочтительно с малой мощностью. Intel 8080, когда он вышел, был по существу трехчиповым процессором и требовал дополнительных чипов для ROM и RAM. 8035 был одним чипом с CPU, ROM и RAM на борту, соответственно менее мощным, но подходящим для большого количества приложений.

Суперкомпьютеры имели процессоры с ручным управлением и отличались простотой, позволяющей проводить параллельные вычисления, а также оптимизировать процессор для (в основном) умножения с плавающей запятой.

С тех пор мэйнфреймы остались в своей нише, очень успешно, а миникомпьютер и рабочие станции были сильно сжаты. Некоторые процессоры рабочих станций остаются вокруг, частично по историческим причинам. Macintoshes в конечном итоге перешла от PowerPC к Intel, хотя IIRC PowerPC живет в Xbox 360 и некоторых машинах IBM. Затраты на поддержание хорошей операционной системы до настоящего времени выросли, а современные системы без мэйнфреймов, как правило, запускают либо Microsoft Windows, либо Linux.

Встроенные компьютеры также улучшились. Там все еще небольшие и дешевые чипы, но архитектура ARM становится все более важной. Это было в некоторых ранних нетбуках, и в iPhone, iPad и многих сопоставимых устройствах. Он имеет свойство быть достаточно мощным с низким энергопотреблением, что делает его очень подходящим для портативных устройств.

Другой тип процессора, на который вы столкнетесь в общих системах, - это графический процессор, который предназначен для высокоскоростной специализированной параллельной обработки. Существуют программные платформы, позволяющие программировать их для других вещей, используя их сильные стороны.

Разница между настольными и серверными версиями операционных систем уже не является фундаментальной. Как правило, обе они будут иметь одну и ту же базовую ОС, но уровень интерфейса будет значительно иным. Настольный компьютер или ноутбук предназначены для простого использования одним пользователем, тогда как сервер должен управляться одним человеком, который также управляет множеством других серверов.

Я возьму удар в смешанном ядре, но я, возможно, не буду точным (исправления приветствуются). Sony Playstation 3 имеет странный процессор с различными ядрами, предназначенными для разных целей. Теоретически это очень эффективно. Более практично, очень сложно программировать смешанную систему, и они довольно специализированы.Я не думаю, что эта концепция имеет особенно яркое будущее, но в настоящее время она делает приятные вещи для продаж Sony.

Answer 7

Кажется, что ваш вопрос и цель - это действительно понять историю компьютерной архитектуры. Если это так, вам нужна эта книга. Это должно помочь вам получить понимание того, что вы ищете:

http://www.amazon.com/Computer-Architecture-Concepts-Evolution-2/dp/0201105578

Доктор Брукс охватывает историю компьютерной архитектуры, первоначальное появление новых идей и прослеживает развитие этих идей с помощью различных машин над время.

Answer 8

Одно дополнение для архитектуры встроенного процессора: они должны быть обычно дешевле, чем обычные процессоры, чтобы они не приводили к значительному увеличению срока службы продукта.

Смешанные архитектуры ядра процессора

• Они, как правило, используется там, где существует потребность в высокой пропускной способности, скорости и/или более низких требований к мощности - встроенных приложений, ЦСП, криптографии, игр, высокая производительность вычислений ,

• Архитектуры смешанного ядра предлагают один или несколько специализированных ядер, которые соответствуют конкретному проблемному домену в дополнение к ядру общего назначения (GP). Специализированные ядра могут использоваться в качестве ускорителей для определенной части приложения, которая считается узким местом. Хотя можно добиться такой же производительности, добавив больше GP-ядер, это может быть нецелесообразным из-за используемой технологии, размера матрицы, ограничений мощности, рассеянного тепла или программируемости - специализированные ядра делают одну вещь или, по крайней мере, пару вещей, быстрее и более эффективный, чем ядро ​​GP. Они существуют по тем же причинам, что и для видеокарт, использующих другую архитектуру в своих графических процессорах.

• Основные операционные системы написаны и оптимизированы для основных процессоров. Они скомпилированы с таргетингом на основную архитектуру процессора. Более того, специализированные ядра обычно недостаточно универсальны для запуска ОС. Поэтому нам явно не нужна новая ОС, просто модификации, позволяющие системе распознавать и использовать специализированные ядра - либо через библиотеку, либо через драйвер. Использование специализированного ядра требует частичной перекомпиляции, так что исполняемый код нацелен на специализированное ядро.

Некоторые примечания:

• Mainstream чипы эффективно смешанных ядер. У них есть инструкции MMX, SSE, SSE2, SSE3, инструкции с плавающей запятой и несколько раз криптографические расширения. Это фактически делает их «смешанной» архитектурой. Однако они настолько популярны, что включены в категорию процессоров микрокомпьютеров. Подумайте о AMD Fusion и Intel Larrabbee.

• x86 является настолько популярным, потому что для них есть много исследований, усилий и инвестиций для создания хороших инструментов (компиляторов, отладчиков и т. Д.). Более того, большинство программ закрыты исходным кодом и скомпилированы для x86, поэтому вы не можете запускать их в любой другой архитектуре. Наконец, в коде много рукописных оптимизаций или предположений в коде, которые он будет скомпилирован и выполнен на x86. Это потребует частичной перезаписи приложения для компиляции для другой архитектуры.

• Еще одна веская причина для разных архитектур - это контроль и тесная интеграция различных подсистем.У IBM есть свои собственные процессоры (PowerPC), OS (AIX) и библиотеки, предлагающие оптимально настроенный пакет, который трудно уйти, как только вы его купили. То же самое касается Sun (теперь Oracle) с SPARC и Solaris и несколько лет назад с HP с HP-RISC и HP/UX. Это не зло или что-то в этом роде: они предлагают пакет, который точно соответствует вашему приложению, и они знают и могут легко воспроизводить, если что-то пойдет не так, потому что они знакомы со всеми аспектами системы, как аппаратными, так и программными.