SPARC-Architektur

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Logo der Sparc-Architektur
SUN SPARCstation 4 mit Mozilla unter CDE
Sun microSPARC II
Sun UltraSPARC
Sun UltraSPARC II

Die SPARC-Architektur (Scalable Processor ARChitecture) ist eine Mikroprozessorarchitektur, die hauptsächlich in Produkten von Oracle Verwendung findet. Daneben gibt es noch andere Hersteller, wie zum Beispiel Fujitsu Technology Solutions (ehemals Fujitsu Siemens Computers).

Geschichte

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Sun Microsystems entwickelte ab 1985 und vermarktete ab 1987 die ersten Generationen von SPARC-Prozessoren. 1989 wurde die nicht gewinnorientierte Organisation SPARC International gegründet, als Anlaufstelle für die Weiterentwicklung der offenen SPARC-Architektur. SPARC International ist der Rechteinhaber an der Marke SPARC.[1]

Sun war zum Zeitpunkt der Entwicklung bereits der zweitgrößte Hersteller von Workstations mit dem Betriebssystem Unix (Marktanteile 1985: Apollo Computer 41 %, Sun 21 %). Mit dem SPARC-Prozessor wollte das Unternehmen, wie damals viele Hersteller von Workstations, eine RISC-Prozessorarchitektur schaffen, die die 68020- sowie die i386-Roadrunner-Prozessoren ablösen und viele Jahre lang konkurrenzfähig bleiben sollte. Die Prozessoren wurden von anderen Herstellern wie Texas Instruments oder Fujitsu gefertigt.

Sun brachte mit seiner Sun-4-Baureihe viele Workstations und Server heraus, die den SPARC-Prozessor verwendeten. Aber auch Fujitsu baute bis in das Jahr 2005 noch SPARC-Prozessoren in ihre PrimePower-Systeme ein. Außer SunOS bzw. Solaris können auf SPARC-Systemen auch Linux oder die modernen BSD-Varianten eingesetzt werden. 1995 wurde die ursprüngliche 32-Bit-Architektur auf 64-Bit erweitert und unter dem Namen UltraSparc vermarktet. Diese Architektur hat neben zusätzlichen Einheiten eine tiefere Pipeline und einige einfache SIMD-Befehle (Visual Instruction Set (VIS)). Der Ultrasparc-Standard hat mehrere Hauptversionen, die derzeit aktuelle Version ist UltraSparc T5.

Herausragende Eigenschaft der Architektur ist ein Registersatz (register file), der ursprünglich aus 128 32-Bit-Registern bestand. Die CPU kann nur auf einen Teil davon, normalerweise 32, direkt zugreifen. 24 davon sieht die CPU in einem Fenster, das per Software verschoben werden kann (→ Registerfenster). Dadurch können Argumente und Ergebnisse von Unterprogrammen ohne Umkopieren von Registern durch Verschieben des Fensters übergeben werden.

Die Gleitkommaeinheit kann als 32-faches 32-Bit-Register mit einfacher Genauigkeit, 16-faches 64-Bit-Register mit doppelter Genauigkeit oder 8-faches 128-Bit-Register mit vierfacher Genauigkeit verwendet werden.

Die aktuellen Versionen sind 32-Bit V8 und 64-Bit V9. Die SPARC V8 ist vollständig Big Endian. Die SPARC V9 benutzt Instruktionen im Big-Endian-Format, unterstützt jedoch beide Byte-Reihenfolgen für Datenwerte. Dies kann sowohl auf Instruktionsebene durch Verwendung spezieller Befehle als auch für ganze Speicherbereiche mittels einer MMU-Einstellung umgeschaltet werden. Letzteres wird insbesondere dann verwendet, wenn auf Speicherbereiche von Geräten zugegriffen werden muss, wie zum Beispiel den als Little Endian festgelegten PCI-Bus.

Eine einfache Version eines SPARC-Prozessors namens LEON1 in der Hardware-Beschreibungssprache VHDL ist von der ESA frei erhältlich. Sowohl das Design des UltraSPARC T1 als auch das des UltraSPARC T2 wurden 2006 bzw. 2007 unter der Open-Source-Lizenz GPL über das Projekt OpenSPARC veröffentlicht[2] und können dort heruntergeladen werden.[3] Auch das Design der Sun Microsparc ist seit Mitte 1990 im Quellcode veröffentlicht und frei nutzbar.

Es gibt auch eine Reihe Microcontroller-Implementierungen (zum Beispiel von Hitachi), die jedoch teilweise einen komprimierten Maschinencode besitzen und deshalb nicht binärkompatibel sind.

Seit der Übernahme von Sun Microsystems durch Oracle gehört mittlerweile der SPARC zu Oracle. 2017 zog sich Oracle aus der Entwicklung von SPARC zurück.[4]

SPARC64 ist ein eingetragenes Warenzeichen von SPARC International, Inc., und ist exklusiv an Fujitsu Limited vergeben.[5]

Im März 2022 veröffentlichte Fujitsu eine neue Roadmap für die Mainframe- und SPARC Server, daraus geht hervor, dass es bis ins Jahr 2035 keine Weiterentwicklung mehr geben wird, nur noch Verbesserungen, 2029 der Verkauf eingestellt und ab März 2035 der Support eingestellt wird.[6]

Modelle

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verschiedene Implementierungen der SPARC-Architektur, unter anderem Suns erfolgreicher SuperSPARC und UltraSPARC-I:

Sun SPARC-Mikroprozessor-Spezifikation
Modell Frequenz
[MHz]		 Architektur
Version		 Jahr Prozess
[µm]		 Transistoren
[Millionen]		 Kern-
abmessung
[mm²]		 IO Pins Aufnahme
[W]		 Spannung
[V]		 L1 Dcache
[k]		 L1 Icache
[k]		 L2 Cache
[k]		 L3 Cache
[k]
SPARC 14,28–40 V7 1987–1992 0,8–1,3 ~0,1–1,8 — 160–256 — — 0–128 kein kein
microSPARC I 50 V8 1992 0,8 0,8 225 288 2,5 5 4 2 kein kein
SuperSPARC I 33–65 V8 1992 0,8 3,1 256 293 14,3 5 16 20 1024 kein
microSPARC II 60–125 V8 1992 0,5 2,3 233 321 5 3,3 8 16 kein kein
SuperSPARC II 75–90 V8 1994 0,8 3,1 299 — 16 — 16 20 2048 kein
TurboSPARC 170–180 V8 1995 0,35 — — — 7 — 16 16 1024 kein
UltraSPARC I 140–200 V9 1995 0,5 5,2 315 521 30 3,3 16 16 1024 kein
UltraSPARC II 250–480 V9 1997 0,25 5,4 156 521 21 3,3 16 16 8192 kein
UltraSPARC IIi 270–650 V9 1998 0,25 5,75 148 370 17,6 1,7 16 16 2048 kein
UltraSPARC IIe 400–500 V9 2000 0,18 5,4 — 370 13 1,7 16 16 256 kein
UltraSPARC III 600–1200 V9 2001 0,13 29 330 1368 53 1,6 64 32 8192 kein
UltraSPARC IIIi 1064–1600 V9 2003 0,13 87,5 206 959 52 1,3 64 32 1024 kein
UltraSPARC IV 1050–1350 V9 2004 0,13 66 356 1368 108 1,35 64 32 16384 kein
UltraSPARC IV+ 1500–2100 V9 2005 0,09 295 336 1368 90 1,1 64 64 2048 32768
UltraSPARC T1 1000–1400 V9 2005 0,09 279 379 1934 79 1,3 8 16 3072 kein
UltraSPARC T2 900–1400 V9 2007 0,065 503 342 1831 95 1,2 8 16 4096 kein
UltraSPARC T2+ 1200–1600 UA2007 2008 0,065 503 342 1831 - - 8 16 4096 kein
UltraSPARC T3 1650 UA2007 2010 0,04 - 371 - 139 - 8 16 6144 kein
UltraSPARC T4 2850-3000 OSA2011 2011 0,04 855 403 - 240 - 16x8 16x8 128x8 kein
UltraSPARC T5 3600 OSA2011 2013 0,028 1500 478 - - - 16x16 16x16 128x16 8192
Ross/Bridgepoint SPARC-Mikroprozessor-Spezifikation
HyperSPARC A 55–80 V8 1993 0,5 1,5 — — — 5 kein 8 256 kein
HyperSPARC B 90–125 V8 1995 0,4 1,5 — — 25 5 kein 8 256 kein
HyperSPARC C 110–166 V8 1995 0,35 1,5 — — 45,5 5 kein 8 1024 kein
HyperSPARC D 180–200 V8 1995 0,35 1,7 — — — 5 16 16 1024 kein
Sun/Fujitsu SPARC64-Prozessoren
SPARC64 V 1350–2160 V9 2004 0,13 191 290 269 40 1,2 128 128 2048 kein
SPARC64 VI 2150–2400 V9 2007 0,09 540 422 — 120 — 128 128 6144 kein
SPARC64 VII 2700 V9 2008 0,065 600 445 — 135 — 64 64 6144 kein
SPARC64 VIII 2000 V9 2009 0,045 760 513 — 58 — 32 32 4096 kein
SPARC64 X[7][8] 3000 V9 2013 - - - — - — - 32 - 24576
SPARC64 XII[9] 3900-4250 V9 2017 0,02 5500[10] 64 64 512 32768[10]
  • „Die“ eines TI microSPARC I
    „Die“ eines TI microSPARC I
  • „Die“ eines Sun SuperSPARC II
    „Die“ eines Sun SuperSPARC II
  • „Die“ eines Ross hyperSPARC RT625A
    „Die“ eines Ross hyperSPARC RT625A

Siehe auch

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Commons: Sun SPARC – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

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  1. ↑ Trademark Law | SPARC International, Inc. Abgerufen am 30. Januar 2021 (amerikanisches Englisch).
  2. ↑ Jens Ihlenfeld: OpenSPARC T2: Sun stellt UltraSPARC T2 unter die GPL. In: Golem.de. 12. Dezember 2007, abgerufen am 2. April 2017.
  3. ↑ OpenSPARC Overview. (deutsch: OpenSPARC-Projektseite). Oracle, abgerufen am 30. Dezember 2022 (englisch).
  4. ↑ Andy Patrizio: Game over for Solaris and SPARC? 23. Januar 2017, abgerufen am 23. April 2022 (englisch).
  5. ↑ Fujitsu Limited: SPARC64™ XII Specification. (fujitsu.com [PDF]).
  6. ↑ Fujitsu SPARC Servers Roadmap. Abgerufen am 23. April 2022.
  7. ↑ Fujitsu launches 'Athena' Sparc64-X servers in Japan. the register, abgerufen am 27. Februar 2013 (englisch).
  8. ↑ Fujitsu Limited: SPARC64™ X / X+ Specification. Nakahara-ku, Kawasaki 27. Januar 2015.
  9. ↑ SPARC64 XII – Fujitsu – WikiChip. Abgerufen am 30. Januar 2021 (englisch).
  10. ↑ a b Andreas Schilling: Fujitsu SPARC64 XII – 12 Kerne und 8 Threads pro Kern für Datenbanken. Abgerufen am 12. April 2021.
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