Türkçesi INTEL
Bugüne kadar hep duymuşuzdur, RISC makine diye hep bahsederler iyidir guzeldir derler fakat bu RISC nedir ? neden hızlıdır ? iyi midir? kötü müdür ? kimse bahsetmez. Hatta ne olduğu bile söylenmez RISC denir geçilir.
Bu konuyu biraz açalım dedim. İlk olarak RISC'in açılımını soyleyelim : "Reduced Instruction Set Computer". Instruction, CPU(processor) nun çalıştırabildiği en ufak program komudu olduğuna göre bu açılıma göre bizim işlemcimizin komut sayısının azaltılmış olduğu sezinlenir. Peki neden azaltalım ? Bunun altındaki mantık, fazla karışık komutları işlemcinin içinde tanımlamayarak hızı arttırmak. Bir şekilde mikroçipin içinde silikonda boşalan yeride daha fazla register tanımlamak için kullanabiliriz. Maliyet düşecek, hız artacak, ne kadar güzel değil mi ?
Peki bunlar doğrusuysa biz bunu neden kullanmıyoruz da başka birşey (hatta ne) kullanıyoruz diyeceksiniz. CISC (Complex Instruction Set Computer) dediğimiz tam karşı düşünceyi savunan bir metodolojiyi kullanıyoruz. Yani karmaşık komutları da tanımlarsak birkaç basit işlem yapmak yerine bir atomik işlemde hallederiz de performansı arttırırız diye bir görüş. CISC'ler en az 200 komut destekler. RISC'te bu sayı daha azdır. Halen CISC kullanmamızın yegane sebebiyse zamanında yüksek seviyeli programlama dillerinde (high-level programming languages) kolaylık sağlamak. Tabi o günler geride kaldı derleyiciler (compiler) gelişti, bence gelecekte RISC'e geri dönüş kaçınılmaz olacaktır.
Birazda işlemcinin içine girip performans analizi yapalım. CPU iki bolümden oluşur : Arithmetic Logic Unit (ALU) ve Control Unit (CU). ALU aritmetik ve mantıksal işlemleri yaparken CU (Control Unit) da komutları bellekten (memory) çeker (fetch), yorumlar (decode) ve çalıştırır (execute) gerektikçe ALU yu kullanır (Yani fetch/execute döngüsünü gerçekleştirir). Bu fetch/execute işlemleride işlemcinin iç yapısı ve bus yapısı/sayısına göre birtakım mikro-komutlardan (micro-instruction) oluşur. (Hani derler ya şu instruction şu kadar CPU döngüsü (CPU cycle) sürer diye işte o bu komutun çalışması için çalışan toplam micro-instruction sayısının ta kendisidir). RISC işlemcilerin bir diğer olayı "Pipelined" olmalarıdır. Pipelined dediğimiz şey her bir CPU döngüsünde (CPU cycle) bir komut çalıştırabilmek. Bunu başarmanın anahtarıda bir komudu çalıştırırken (execute) bir sonra gelecek olanı bellekten (memory) çekerek (fetch) olur. Normal işlemcilerde ise bir komut çalıştırmak birden fazla CPU işlemi gerektirir. Tablo 1 ve Tablo 2 de CISC ve RISC içim t zamanında yapılan işlemleri görebilirsiniz.
CISC
t=0 t=1 t=2 t=3
fetch(a) execute(a) fetch(b) execute(b)
RISC
t=0 t=1 t=2 t=3
fetch(a) execute(a) execute(b) execute(c)
fetch(b) fetch(c) fetch(d)
Control Unit'in (CU) yapısını biraz inceleyelim, "Hard-wired Control Unit" ve "Microprogrammed Control Unit" diye ikiye tiptir. "Hard-wired Control Unit" de mikro-komutların tamamı elektronik devre olarak tanımlanmıştır dolayısıyla extra hızlıdır, "Microprogrammed Control Unit" de ise mikro-komutlar belirli bir medyada (ROM vs.) yazılıdır. Yani bu mikro-komutlar kodları bir yerden okunur (gereginde oraya yeniden yazılabilirler). Yeniden yazılabilmesinden dolayı "Microprogrammed Control Unit" daha esnektir. Prensip olarak RISC "Hard-wired Control Unit" e, CISC te "Microprogrammed Control Unit" e tekabul eder. şoyle bir karşılaştırma yapabiliriz :
RISC (Hard-wired Control Unit) CISC (Microprogrammed Control Unit)
Hızlı Nispeten yavaş
Ucuz Pahalı
Yeniden dizayn zor Esnek
Daha az komut (instruction) Daha fazla komut (instruction)
Daha fazla saklayıcı bellek (register) Daha az saklayıcı bellek (register)
Bu karşılaştırma boyle sürüp gider, unutmayın hayat bir pazarlıktır. Bir yerden verirsiniz bir yerden alırsınız. Amaçsa bu değişkenlerle oynayarak optimum sonuca ulaşmaktır.
Çok ilginçtir RISC & "Hard-wired Control Unit" eskiden kullanılmış olup CISC & "Microprogrammed Control Unit" daha yenidir. Ama sonuç olarak gidişhat ikinciden yanadır ama gelecek tabiiki iyinin olacaktır, bana güvenin. :)))
Kısaltmalar ve Tanımlar :
RISC : (Reduced Instruction Set Computer) İndirgenmiş Komut Setli Bilgisayar
CISC : (Complex Instruction Set Computer) Karışık Komut Setli Bilgisayar
CPU : (Central Processing Unit) Merkezi İşlem Birimi, Prosessor, İşlemci
CU : (Control Unit) Kontrol (Denetim) Birimi
Instruction : Komut
Register : Saklayıcı Bellek
CPU Cycle : CPU döngüsü, her bir fetch+execute işlemi
RISC işlemciler Şu an için Apple ve Intel firmaları tarafından daha stabil kullanılmaktadır. Sun ve Dell'in kendi ürettiği CPU'larda bu tabanı kullanırlar. Fakat Halen Amd Alpha tabanını kullanmaktadır. Aklınıza şu soru gelebilir. Madem aynı tabanda çalışan bu işlemciler arasında bu kadar fark var. Apple nedem hem Intel'den Hemde Amd'den daha hızlı. Onuda Apple Kendi sistesinden karşılaştırdığım bir yazı ile aktarıcağım.
serve, sunucu optimizasyon sistem mimarisinde çok verimli PowerPC G4 işlemciler, çok hızlı bellek mimarisi ve yüksek bant genişliğinde girdi-çıktı bulunmaktadır. Bu güçlü donanım özellikleri, Xserve sistemlerinde yüksek kalitede performans için iyileştirilen endüstriyel sağlamlıkta ki Mac OS X server ile daha da gelişmiştir.
Blast Chart
Sayısal hesaplamaların yoğunluğunu ortadan kaldırmaya ihtiyacınız olduğu zaman Xserve, bu sorumluluğu 1U yığınlarına bırakıyor. Biz sınıfında en iyiyi yaratarak diğerlerinin yığınlarına karşı koyuyoruz. DNA serilerini karşılaştırmaya gelirsek bizim herbirimiz için onlardan dördüne ihtiyacınız var. 40bitlik bir kelime uzunluğunda bile Xserve, IBM xSeries 335 ve Sun LX50ínin yaklaşık beş katı hızındadır.* Bu etkileyici performans avantajı, kelime uzunluğunun geniş olduğu araştırmalarda daha kesin karşılaştırma ve hesaplamalar yapmanızı sağlayacak- diğer 1U sistemlerde bu performansı yakalamak imkansız. NCBI BLAST íın kapsamlı olarak geliştirdiği sade 11bitlik bir kelime uzunluğunda bile, IBM ve Sun sistemleri ile Xserveíü karşılaştırıp sonucu görebilirsiniz.
WebBench sıkıştırma şampiyonu
Mac OS X Serverída bulunan Xserveílerde çalışan Apache Web server, Linux işletim sistemleri bulunan 1U serverílarda çalışan Apache serverlara göre çok daha yüksek performanstadır. Xserve, PowerEdge 1650 den %29 oranında hızlıdır, IBM eServer xSeries 335íden %47 daha hızlı ve Sun LX 50ínin yaklaşık iki katı hızdadır.** Bu sonuçlar, yüksek iş çıkaran Xserve mimarisinin yararlarını kanıtlamaktadır, en yüksek talep olan sunucu görevleri iyileştirilmiştir.
İşlem gücünün yaklaşık 800 gigaflopu
1.33GHz G4 işlemciler performansın son damlasına kadar kullanmak için tasarlanmıştır. Güçlü kayan nokta birimi, Velocity Engine motor işleme birimi ve parallel işleme birimi bulunmaktadır. Bir adet çift işlemci sistemi, saniyede 19 milyar kayan nokta işlemi gerçekleştirmektedir. Çift işlemcili Xserve sistemi yerleştirilen endüstri standardı rack, 798 gigaflop işlem gücü dağıtmaktadır.
1.33GHz PowerPC G4 işlemci.
PowerPC G4, yedi kısa adımdan oluşan veri yolu, L1 ve L2 ön bellek arasında tam 128-bit bellek yolu ve sadece tek bir işlemci devrinde matematiksel hesaplamaların çifte kesinliğini yürütme yeteneği olan bir kayan nokta birimi bulundurmaktadır. PowerPC G4, dört adet eşzamanlı 32-bit veri akımıyla önceden gidip almayı ( işlemci tarafından istenmeden önce veriyi düzenleyerek ve gizleyerek performansı iyileştirir) desteklemektedir.
Velocity Engine. PowerPC G4, Velocity Engine ile performansın verimini daha da yükseğe çıkarmaktadır, gerçekten dikkat çekici hızıyla 128-bit vektör parallel işleme birimi. Uygulamalar, vektör işlemenin avantajını almak için yazıldılar, Velocity Engine, bir işlemde çoklu parçalar halinde ki verileri aynı anda gerçekleştirerek işlemleri hızlandırmaktadır. Geleneksel işlemcilerin ölçüsü olan 32bit yada 64bitlik parçalar yerine , verileri 128bitlik parçalar halinde işlemektedir. Velocity Engineíin desteği Mac OS X Server da ve yüksek bant genişliğinde veri işleme ve benzer yoğunlukta görevleri güçlendirmek için yerleşik olarak bulunmaktadır.
Çift RISC işlemci. Xserve, 1Uíya çift işlemci sunan endüstrinin ilk sunucusudur. Çift 1.33GHz PowerPC G4 işleme, işlemcinin yoğun görevleri için yüksek yoğunlukta sayısal güç yaratmaktadır. Mac OS X, her işlemci de karşılıklı olarak çoklu görevleri dinamik şekilde yöneterek bu gücten yararlanmaktadır. Tek bir işlemcili bir sistemin iki katı kadar başarım yaratması için çift işlemcili sunucuya olanak tanır. Mac OS Xíin çoklu kullanım özelliğine sahip olmasıyla, sistem hizmetlerini kullanan dosya paylaşma ve networking gibi sunucu uygulamaları çift işlemcili Xserveíde çalıştığı zaman performanslarında heyecan verici artış olmaktadır.
Çift Veri Aktarımlı bellek. Xserve'ün endüstri standardında PC2700 DDR SDRAM bellek kabul eden dört DIMM yuvası vardır. Yüksek hızda bellek, 333MHz veri için devir başına iki bellek işlemini kontrol altında tutmaktadır, hayret verici 2.7GB/s iş çıkarma yeteneği çoğu sunucularda bu oranda kullanılan tek veri aktarımlı P133 belleğin iki katı kadardır. Bellek kapasitesi, 2GBía kadar ölçeklenebilir, çok fazla RAMgereksinimi olan uygulamaları çalıştırmak ve ani istekleri karşılamak için sunucu belleğini arttırmanıza olanak tanır.