Alpha-Prozessor
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Der Alpha-Prozessor wurde von der Computerfirma DEC entwickelt und 1992 unter der Bezeichnung "Alpha AXP" auf den Markt gebracht. Es handelt sich um einen 64-bit RISC-Prozessor.
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[Bearbeiten] Geschichte und Verbreitung
Konzipiert wurde der Alpha für die Betriebssysteme OpenVMS, OSF/1 (heute Tru64) und Windows NT. Aber auch Linux-Distributionen wie z.B. Gentoo Linux, Debian GNU/Linux, Slackware oder Red Hat und Berkeley Software Distribution (BSD)-Betriebssysteme, wie NetBSD, OpenBSD oder FreeBSD unterstützen Systeme mit Alpha-Prozessor.
Bei seiner Vorstellung 1992 nahm DEC an, dass dieser Prozessor technologisch in den nächsten 25 Jahren führend sein werde. 1999 wurde ein Alpha-Prozessor vorgestellt, der ohne spezielle Kühlvorrichtung bei Zimmertemperatur mit 1 GHz Taktrate lief. In der zweiten Hälfte der 90er Jahre waren in der Top-500-Liste der Supercomputer immer Systeme mit Alpha-Prozessoren gut vertreten. Noch im Jahr 2003 war mit dem ASCI Q ein Supercomputer basierend auf Alpha-Chips auf Platz 2 der Liste. Cray verbaute Alpha-Chips sowohl im Modell Cray T3D (EV4) als auch im Modell Cray T3E (EV5).
Auch PCs sollten mit dem Alpha-Prozessor (21164PC) ausgestattet werden. Diese wurden vom Markt allerdings nicht angenommen; nur wenige Alpha-PCs wurden verkauft. In Deutschland fiel dabei v.a. die Computerhandelskette Vobis auf, die zweimal alpha-PCs verkaufte:
1998 wurde DEC von Compaq übernommen, und damit auch die Alpha-Reihe.
Marketing-Versäumnisse seitens DEC und später Compaq verhinderten eine hohe Stückzahl der Alpha-Server. Als Folge - wegen seiner geringen Verbreitung - beendeten wichtige Softwarehersteller die Unterstützung des Alpha-Prozessorsystems. Compaq stellte 1999 den Support und die Weiterentwicklung von Windows für Alphasysteme ein.
Daher wird die Alpha-Technologie auslaufen bzw. mit Intels Itanium zusammengeführt; die Alpha Prozessor-Entwicklerabteilung wurde komplett von Intel übernommen und entwickelt z.Zt. Itanium-Nachfolgedesigns. Softwareseitig plant HP, der neue Eigentümer von Compaq, Tru64 bis 2006 zu verkaufen und bis mindestens 2011 zu unterstützen.
[Bearbeiten] Benennung
Die Prozessoren haben alle einen Namen nach dem Schema 21x64 EVy. Die 21 soll für das 21. Jahrhundert stehen, die Technologie sollte nach Vorstellungen der Designer auch noch bis in das 21. Jahrhundert maßgeblich sein. Das x gibt die Generation an. Es gab 4 Generationen, die Nummern von 0 bis 3 erhielten. Die 64 soll auf die 64-Bit-Architektur der Alpha-Prozessoren hindeuten. 'EV' steht für Extended VAX. Die Alphas waren aber keine Weiterentwicklung der sehr populären VAX-Reihe, sondern eine komplette Neuentwicklung. Das y unterscheidet die Prozessoren im einzelnen.
| Generation | Prozessor | Jahr | Taktfrequenzen | Fertigungsprozeß | Transistoren |
| ALPHA 21064 | EV4 | 1992 | 125, 150, 175 und 200 MHz | 0,75 µm | ca. 1.7 Mio. |
| ALPHA 21164 | EV5 | 1995 | 250, 266, 300, 333 und 366 MHz | 0,35 µm | ca. 9,7 Mio. |
| EV56 (21164a) | 1996 | 366, 433, 466, 500, 533, 600, 633 und 667 MHz | |||
| ALPHA 21264 | EV6 | 1998 | 450, 500, 525, 575 und 600 MHz | 0,25 µm | ca. 15,9 Mio. |
| EV67 | 1999 | 667,733 und 750 MHz | |||
| EV68 | 2001 | 833, 1.001 und 1.250 MHz | |||
| ALPHA 21364 | EV7 | 2003 | 1.150 und 1.300 MHz | 0,18 µm | ca. 100 Mio. |
| EV79 | 2004 geplant, wird aber wahrscheinlich nie ausgeliefert |
(1,6 GHz) |
Der Alpha AXP 21066A mit 166 MHz oder 233 MHz war eine leistungsschwächere Version des 21064 Prozessors und hatte eine niedrigere Bus-Geschwindigkeit (er wurde u.a. im lowcost Computer DEC Multia verbaut).
Am 16. August 2004 kündigte HP einen EV7z mit 1.3GHz an, welches das letzte von HP produzierte Alpha Modell sein soll.
[Bearbeiten] Architektur
Der Alpha-Prozessor war ein grundsätzlicher Neuentwurf, es wurde keine Kompatibilität zu bestehenden Architekturen aufgenommen. Damit war der Weg frei für ein konsequent durchgezogenes Design.
Alpha-Prozessoren sind RISC-Prozessoren. Als wesentliche Punkte der RISC-Architektur werden 3 Merkmale realisiert: alle Befehlscodes sind gleichmäßig 32 Bit breit, der Zugriff auf den Speicher erfolgt ausschließlich über Load/Store-Befehle (die außer dem Speicherzugriff auch keine weitere Funktion haben) und verschiedene Befehle sind nur dann voneinander abhängig, wenn sie auf dieselben Register oder dieselben Speicheradressen zugreifen.
Zudem ist der Alpha-Prozessor eine echte 64-Bit-Architektur, die Nutzung von 64 Bit muss nicht erst durch einen Modus aktiviert werden. Die Alphas verfügen über jeweils 32 Integer- und Gleitkommaregister mit 64 Bit. Alpha-Chips sind auf Arbeit in Multiprozessorsystemen ausgelegt und bieten hierfür vielfache Unterstützung. Im Befehlssatz des Prozessors sind auch Hinweise zur Optimierung der Arbeit vorgesehen, so kann man als Programmierer durch Hinweise die Sprungvorhersage und das Cache-Management unterstützen.
Zudem waren Alpha-Prozessoren von Anfang an superskalar. Die erste Generation 'Alpha 21064' konnte 2 Befehle parallel in verschiedenen Einheiten ausführen, spätere Generationen waren sogar vierfach superskalar. Die Verarbeitung erfolgt in 7-13stufigen Pipelines, die genaue Anzahl hängt von der verarbeitenden Einheit und von der Generation des Prozessors ab.
Hervorstechendes Merkmal der Alpha-Prozessoren war die relativ hohe Taktrate, die ersten Alpha-Prozessoren liefen bereits 1992 mit 150 oder 200 MHz Takt. Intels Pentium dagegen lief bei seiner Vorstellung im Frühling 1993 auf nur 60 MHz.
Mit der Generation 'Alpha 21264' wurde Out-of-Order-Execution für den Alpha eingeführt. Dieser konnte daraufhin die Reihenfolge der letzten 80 Befehle verändern, um die Ausführung zu optimieren. Dazu waren zahlreiche Erweiterungen in der Architektur notwendig, so wurden eine große Anzahl temporärer Register eingeführt und Register-Renaming löst entstehende Datenkonflikte auf.
