64-битные процессоры празднуют 10-летний юбилей

   Десятилетие назад компания AMD выпустила свой первый процессор семейства Opteron, ставший первым чипом с поддержкой 64-битной реализации архитектуры x86. Состоявшееся по этому поводу мероприятие в Нью-Йорке, на которое организатор не жалел средств, не было похоже на обычный выпуск продукта – событие являло собой демонстрацию того, что AMD может повторить успех процессоров Athlon K7, приняв бой от Intel благодаря разработке радикально нового функционала – и не просто за счёт небольшого превосходства в некоторых тестах. Чип Opteron привнёс в сегмент 86-совместимых процессоров поддержку 64-битных вычислений, а также встроенный контроллер памяти и шину Hypertransport – и всё это в рамках одного продукта.

   Ещё буквально в 2003 году процессоров AMD для серверов и рабочих станций практически не существовало. Выпуск линейки Athlon MP ознаменовал собой любительский подход AMD к 2-процессорным системам, и в то время как производители второго эшелона, наподобие Appro, справились со своей задачей, AMD в действительности не могла предложить решение, способное заинтересовать тяжеловесов серверного рынка – HP, Dell и IBM. Выпуск Opteron’а был призван изменить сложившуюся ситуацию.

   AMD Opteron взял на себя роль 64-битного процессора в условиях, когда такие CPU относились к разряду экзотики, вроде чипов IBM PowerPC, Sun UltraSPARC и Intel Itanium. Процессор Intel Itanium с архитектурой IA-64 сыграл роль своеобразного молниеотвода, стимулировав инженеров AMD не просто к созданию собственного решения, но и к тому, чтобы взять всё самое лучшее от 32-битной реализации архитектуры x86. В результате AMD64, будучи вариантом архитектуры x86-64 в версии AMD, позиционировался как 64-битное расширение, а не новая архитектурная платформа, при этом разработчик всячески подчёркивал совместимость с 32-битной архитектурой как серьёзное преимущество.

   Хотя к тому моменту линейка Intel Itanium была представлена на рынке в течение почти 2 лет, поддержка радикально нового набора инструкций, который она сулила, в основном существовала на бумаге. Прогнозируемые объёмы продаж не нашли подтверждения в реальности, и даже в 2003 годы чипы Itanium выглядели чуть лучше, чем обуза на шее у Intel. Хотя у корпорации были силы, чтобы нести эту ношу, AMD смекнула: то, что действительно нужно потребителю, так это быстрый 32-битный x86-совмесимый чип, сулящий совместимость с рядом специфичных 64-битных приложений.

   Платформа AMD64 принесла с собой обычный набор инструкций и регистров, а на уровне кристалла – увеличенную в сравнению с предыдущими чипами AMD кэш-память. В качестве основного преимущества 64-битной архитектуры AMD указала возможность линейной адресации памяти объёмом свыше 4 Гб без необходимости разного рода ухищрений. Тогда как сегодня компании, наподобие Dell, даже в ноутбуки за £280 ставят 4 Гб ОЗУ, ещё в 2003 году даже 2-процессорная серверная платформа с памятью свыше 8 Гб была редкостью в связи с отсутствием необходимости установки большего объёма по причине невозможности адресации всего объёма памяти процессором.

   

   Проблема с 64-битной архитектурой, однако, состояла в недооценке AMD объёма работ, необходимого для портирования разработчиками программного обеспечения, включая операционные системы, с целью их корректной работы в 64-разрядной среде. Разработчики операционных систем, такие как Microsoft, а также многоликие дистрибутивы Linux запаздывали с поддержкой 64 бит, и хотя в случае с платформой Linux ядро имело поддержку AMD64, на первоначальном этапе дистрибутивы Linux плохо справлялись с задачей доступа к соответствующим программным пакетам и библиотекам. Однако действительно «подсобила» Microsoft, особенно в сегменте рабочих станций: хотя Windows XP и вышла в 64-битном варианте, её можно было охарактеризовать лишь как продукт на уровне чуть лучше бета-версии, а поддержка драйверов в лучшем случае тянула на оценку «неудовлетворительно».

   Процессоры AMD Opteron и платформа AMD64, сами того не подозревая, помогли известным на тот момент поставщикам серверных x86-совместимых чипов, таким как IBM и Sun, продвинуться в направлении производительности, функционала и программного обеспечения. По иронии, именно Intel воспользовалась инновационными преимуществами AMD64 и значительно опередила своего конкурента на серверном рынке. Вероятно, самым ярким признанием заслуг AMD стало решение Intel провести лицензирование AMD64, переименовав её в архитектуру x86-64 в процессорах Intel Xeon. Выбор Intel в пользу решения от AMD, а не собственной архитектуры IA-64, стал признанием того, что линейка Itanium с её сложным набором команд не смогла убедить рынок в необходимости разработки собственной платформы.

   Выпуск линейки AMD Opteron стал знаковым событием в истории микропроцессоров, поскольку в рамках одного продукта были представлены сразу 3 ключевые технологии. Ведущая роль, несомненно, принадлежит AMD64 как расширению набора команд х86, однако упоминания заслуживают и перенос контроллера памяти из северного моста чипсета в ЦП, и внедрение шины HyperTransport. «Переезд» контроллера памяти в кристалл CPU позволил значительно сократить задержки при работе с оперативной памятью и облегчил жизнь производителям материнских плат – ещё одно решение, много лет спустя позаимствованное Intel. AMD также попрощалась с модулями памяти типа FB-DIMM (Full Buffered Dual Inline Memory Module), что позволило значительно сократить общее энергопотребление компьютера.

   Следует отметить, что решение AMD разместить контроллер памяти на кристалле CPU означало привязку к конкретной подсистеме памяти, что, в свою очередь, означало необходимость для AMD делать ставку на технологию памяти и надеяться на возможность удержать конкурентоспособность в течение периода актуальности архитектуры, что в случае серверных процессоров составляет порядка 3 лет как экономически целесообразный срок эксплуатации.

   Результатом участия AMD в работе консорциума Hypertransport стало создание шины с высокой полосой пропускания, которую AMD использовала и в качестве замены FSB (шины для связи ЦП с северным мостом чипсета), и для связи процессоров в многопроцессорных системах на базе Opteron. Использование Hypertransport позволило партнёрам AMD строить сервера на базе 4-х и 8-ми CPU, что было экзотикой во времена 1-ядерных CPU, продемонстрировав возможности масштабирования, о которых системы с Intel Xeon могли только мечтать.

   С учётом доминирующего положения Intel на серверном рынке процессоры AMD Opteron можно рассматривать как просчёт в ведении бизнеса. Однако судить о чипах Opteron только на основании продаж было бы большим неуважением к производителю, ведь нелегко найти другой такой продукт, предлагающий столь обширный пакет инновационных разработок в рамках одного решения.

   Из трёх крупных нововведений в семействе Opteron особой популярностью потребителей всех уровней, включая конкурентов, пользуется именно поддержка 64 бит, реализаций которой обходится сравнительно недорого. Если бы AMD более активно действовала в направлении продвижения платформы Opteron среди производителей серверов и разработчиков ПО, компании, вполне возможно, удалось бы избежать финансового положения, в которой она оказалась сегодня.