Itanium (произносится: Айтэниум) — микропроцессор с архитектурой IA-64 для серверов и рабочих станций, разработанный совместно компаниями Intel и Hewlett-Packard. Впервые был представлен 29 мая 2001 года.
Производство Itanium прекращено в июле 2002 года одновременно с выходом Itanium 2. В ноябре 2007 года Intel переименовала серию процессоров Itanium 2 обратно в Itanium. По состоянию на весну 2011 года процессорам присваивались четырёхзначные номера, подобно Intel Xeon.. В мае 2017 года было выпущено последнее семейство процессоров с архитектурой Itanium, предназначенное для Hewlett-Packard EnterpriseНовость на сайте PCWorld.
В 2019 году Intel объявила, что производство процессоров Itanium завершится 30 января 2020 года, а поставки прекратятся 29 июля 2021 года. Это произошло в срок.
История
Преимущества Itanium был специально разработан для предоставления очень высокого уровня производительности в параллельных вычислениях без увеличения частот. Ключевые преимущества архитектуры Itanium: Выполнение до 6 инструкций за 1 цикл. Выполнение двух SIMD-операций с плавающей точкой c 82-битными операндами за один цикл. Увеличенные вычислительные ресурсы ядра: 256 регистров (128 целочисленных, 128 вещественных) и 64 предикатных регистра. Большой кэш: 24 МБ у двухъядерной версии (по 12 МБ на ядро), предоставляющий данные каждому ядру со скоростью до 48 ГБ/с За счёт размещения в оперативной или кэш-памяти больших объёмов данных (задачи сложного анализа, Data mining) позволяет добиться прироста производительности при их обработке. Большое адресное пространство: 50-битная адресация физической памяти / 64-битная адресация виртуальной памяти. Маленькое, энергоэффективное ядро: с тех пор, как функции распараллеливания передали от Itanium к компилятору, в ядре уменьшили количество транзисторов. В приложениях с несколькими потоками задач (за счет истинного параллелизма) производительность их обработки может быть резко увеличена. Хорошо подходит для создания вычислительных систем, содержащих от 4 до 32 ЦП в сервере.
Недостатки
Неудачный маркетинг Продажи процессора оказались менее успешными, чем предполагалось. Основными причинами этому были проблемы с производительностью и малое количество оптимизированного под Merced (кодовое имя первого поколения процессоров Itanium) программного обеспечения.
В режиме IA-64 это был самый быстрый процессор для вычислений с плавающей запятой, имеющийся на рынке. В то же время в целочисленных вычислениях он лишь немного превосходил процессоры равной частоты с системой команд x86. При выполнении неоптимизированного под Itanium программного кода для x86-систем его производительность была в 8 раз меньше, чем у x86-процессоров на той же частоте. Программная эмуляция системы команд x86 работает быстрее, что демонстрирует Itanium 2, который показывает производительность не оптимизированного под Itanium программного кода, сравнимую с x86-процессорами на той же частоте, что не соответствовало ценам на Merced.
Выбор Itanium 2 в основном определяется доступностью приложений, и несмотря на то, что аппаратная архитектура позволяет исполнять 32-разрядные приложения, в этом случае не удастся добиться оптимальной производительности и существенных преимуществ по сравнению с более дешёвым семейством Xeon, а принимая во внимание постоянно растущую производительность и функциональность последнего, применение Itanium всё чаще становится неоправданным.
Дополнительным важным фактором стал коллапс рынка доткомов и соответствующее ему падение продаж серверов.
Итаник () — ироничное название, введённое в публикации издания The Register. Оно созвучно со словом Титаник, именующим известный затонувший гигантский трансатлантический лайнер. Архитектура IA-64 некоторыми журнальными критиками считается неудачей, которая стоила Intel и HP многих миллиардов долларов и не смогла достичь ожидаемых продаж в изначально запланированное время.
Технические проблемы Главным структурным недостатком первых версий Itanium были большие задержки (латентность) СОЗУ 3-го уровня. Инженеры Intel, вероятно, надеялись, что большая пропускная способность шины нового процессора скомпенсирует этот недостаток, но задержки были настолько велики, что это действительно замедляло работу кэша вплоть до уровня, когда он был немногим быстрее ОЗУ. Из-за относительно небольшого размера СОЗУ I и II уровней (32 кБ и 96 кБ соответственно) это могло привести к повышенной нагрузке на системную шину.
Первоначально процессор планировали выпустить в 1998—1999 годах, но продолжительные задержки проекта и усилившаяся конкуренция со стороны AMD на рынке процессоров архитектуры x86 привели к тому, что Itanium устарел ещё до своего поступления в продажу. Таким образом, Itanium был неконкурентоспособным уже после выпуска в 2001 году, хотя этого могло не случиться, если бы он был выпущен двумя годами раньше, как и планировалось.
Сильная конкуренция На рынке серверов начального уровня Itanium конкурирует с системами на основе AMD64 и EM64T, а на рынке высокопроизводительных серверов — с процессорами архитектуры POWER от IBM и SPARC от Sun. Некоторые распространители IA-64, например Dell и IBM, прекратили или сильно сократили поддержку архитектуры. Dell выбрал AMD64-совместимые процессоры, а IBM продолжает разрабатывать серверы на базе архитектуры POWER, в частности, на процессорах Power и PowerPC.
Рыночные тенденции Общая выручка от Itanium утроилась в 2003—2004, достигнув 1,4 млрд $ в 2004 году и 2,4 млрд $ в 2005. Участники («Альянс решений Itanium») утверждают, что общие доходы от продаж систем на основе Itanium составляют приблизительно 58 % общих доходов от продаж Sun SPARC и приблизительно 33 % общего дохода от продаж IBM Power 2.
В ноябре 2005 года основные изготовители серверов на базе Itanium присоединились к Intel и ряду продавцов программного обеспечения, чтобы сформировать Itanium Solutions Alliance, целью которого было совместно способствовать продвижению архитектуры и ускорять процесс переноса программного обеспечения. Альянс ожидал, что до конца десятилетия его члены инвестируют $10 млрд в решения для Itanium.
Ядра и поколения
2001. Itanium
HP и Intel начали сотрудничество в области микропроцессоров в 1989 году. HP требовался процессор следующего поколения для замены удачных серий рабочих станций и серверов, построенных на базе процессоров с архитектурой PA-RISC, и компания хотела воспользоваться достижениями и опытом Intel в разработке и производстве микрочипов.
Новый процессор должен был использовать набор инструкций с явным параллелизмом (EPIC), в котором компилятор должен выстраивать инструкции для параллельного исполнения. Были добавлены набор команд ISA (Instruction Set Architecture) и возможности для совместимости с приложениями, разработанными как для Intel x86, так и для PA-RISC. Ожидалось, что разрабатываемый процессор будет доминировать на рынке серверов, рабочих станций и, возможно, даже настольных ПК, вытеснив вездесущую архитектуру x86. Предполагалось, что конкуренты Intel, в первую очередь AMD, не смогут повторить новую архитектуру.
Первая версия процессора под кодовым именем Merced (назван в честь города вблизи Сан-Хосе, США) поступила в продажу в июне 2001 года. В отличие от всех последующих поколений, он мог производить четыре целочисленных или три вещественных инструкции за один такт. Произведённый по 180-нм технологии с площадью кристалла в 250 мм², напряжением на ядре 2 В и тепловыделением в 150 Вт, он работал на частотах 733 и 800 МГц с частотой системной шины 266 МГц, кэш-памятью III уровня размером в 2 или в 4 МБ. Поддерживались SIMD ()-инструкции MMX и SSE. Рассчитан на установку в Slot M и память SDRAM (PC 100). Стоили процессоры от 1200 $ до более чем 4000 $.
2002—2009. Itanium 2
Itanium 2 представлен в 2002 году.
McKinley Первый Itanium 2, получивший кодовое имя McKinley, был выпущен совместными усилиями HP и Intel. Это позволило решить многие из проблем с производительностью оригинального процессора Itanium, которые по большей части вызвала неэффективная подсистема памяти. McKinley содержит 221 миллион транзисторов, 25 миллионов из которых были для блоков логики, имеет размеры 19,5 мм на 21,6 мм (т. о. его площадь составила 421 мм²) и производился по технологическому процессу 180-нм объёмного КМОП с шестью уровнями алюминиевой металлизацииNaffzinger, Samuel D. et al. (2002). «The implementation of the Itanium 2 microprocessor». IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 37, no. 11, pp. 1448—1460. McKinley, как и все последующие ядра Itanium, может производить шесть целочисленных или две (четыре при «зацеплении») вещественных инструкции за один такт.
Начиная с McKinley процессоры Itanium стали показывать конкурентоспособные производительность и тепловыделение. С проникновением на рынок постепенно улучшилась поддержка архитектуры и ПО для неё, что отразилось в значительном росте продаж, начиная с 2004—2005 годов.
Madison В дальнейшем Intel и HP продолжили разработку архитектуры, результатом чего стало появление в 2003 году значительно доработанного двухъядерного McKinley. В производстве использовался техпроцесс 130 нм, ставший базой для всех новых процессоров Itanium до выхода в июне 2006 года процессора Montecito.
Характеристики Madison: норма техпроцесса — 0,13 мкм, тактовые частоты (от) порядка 1,5 ГГц, кэш L3 объёмом до 6 Мб, размер кристалла до 374 мм², количество транзисторов — до 410 млн, рассеиваемая мощность — до 130 Вт.
Характеристики, ожидаемые Intel от Madison, позволяли поднять производительность на 50 % по сравнению с предыдущим Itanium 2. Ожидалось, что процессоры Madison будут совместимы с чипами Itanium 2 и апгрейд систем будет достаточно экономным (Itanium 2 стоит 4226 $, первое поколение Itanium обходилось по 4227 $)Intel Madison: начальные частоты — от 1,5 ГГц
Стало известно, что на рынок будут выпущены три модификации чипа Madison, с различными тактовыми частотами и размером кэша. Madison 9M — топовая серия процессора; Deerfield — экономичная версия чипа Madison для стоечных серверов.
Изначально Intel планировала выпустить в 2004 году процессор Montecito, но задержала его выход на год, до 2005 года, решив внести в его архитектуру изменения (новая версия должна была иметь двойное 64-битное ядро, выполненное по 0,09-микронной технологии). Чтобы заполнить пустоту, вызванную отсрочкой выхода процессора под кодовым названием Montecito, в своем плане по выпуску процессоров Intel заявил о новом процессоре под кодовым названием Madison 9M.
Производительность Itanium 2 Madison 9M, совместимого с процессорными разъемами и чипсетами HP zx1 и sx1000 средних и старших моделей ранее выпускаемых серверов серии HP Integrity (rx7620-16, rx8620-32 и самый мощный, HP Superdome — системы с числом процессоров от 16 до 128) — 51,9 терафлопс на частоте 1,6 ГГц (против 42,7 терафлопс процессоров SGI). К середине 2005 года на платформу Intel Itanium 2 ожидался перевод серверов HP NonStop. Годовой объём рынка RISC-систем, с которыми конкурируют серверы серии HP Integrity, оценивается аналитиками IDC приблизительно в 20 млрд долл.
Дополнительно к этой же серии планировался выпуск lower-end-решения для двухпроцессорных систем с низким номиналом питающего напряжения.
+Intel Itanium 2 Madison (MP) Ядро Madison Год выпуска 2003 Технология производства 0,13 мкмКоличество транзисторов 500 млнРазрядность 64 битСистемная шина 128 битАдресуемая память 16 Тбайт Набор команд x86, MMX, SSE, SSE2 Кэш-память первого уровня 32 Кбайт Кэш-память второго уровня256 Кбайт Кэш-память третьего уровня 6 Мбайт Тактовая частота 1300-1600 МГц Частота шины 400 МГц (dual-pumped) Разъём Slot M Напряжение 1,5 В Выделяемая мощность 130 Вт Предельная температура 83 °C
Заказы на Itanium 2 Madison 9M, выпускавшиеся по 130-нм техпроцессу, принимались до 16 ноября, а последние партии планировалось отгрузить не позднее 16 февраля 2008 года. При этом ОЕМ-версии были доступны до 21 мая 2010 годаMadison 9M Itanium и Xeon 7000 MP покидают «поле боя».
Montecito