Sun Microsystems’ın 4 yıldır geliştirdiği ikinci kuşak mikroişlemci ailesi (UltraSPARC-III) çok yakın zamanda pazara çıkacak. Sun’ın mevcut en hızlı işlemcisinden yüzde 90 ya da üzeri performans artışı getirecek Cheetah’ın resmi tanıtımının, Eylül ayının sonunda yapılması bekleniyor.

Ahmet Tokuz - Sun Microsystems, Sunnyvale

Rakipleriyle karşılaştırıldığında Sun Microsystems oldukça genç bir şirket. 15 yıl gibi kısa bir sürede şirket, SPARC (Scalable Processor ARChitecture) adını taşıyan mikroişlemci mimarisi üzerinde yine kendi geliştirdikleri Solaris işletim sistemini kullanan iş istasyonlarıyla pazar lideri. 1980’lerdeki RISC mikroişlemci rüzgarına kapılan Sun, 32 bitlik mimariye sahip ilk işlemcisini geliştirdi. Şu anda UltraSPARC-II olarak bilinen en hızlı işlemcinin 450 MHz saat hızı ve aynı hızda çalışan 8 MB ikincil ön belleği bulunuyor. Bu özellikleriyle UltraSPARC-II diğer RISC işlemcileriyle hatta Intel ya da AMD’nın pazara sunduğu x86 uyumlu işlemcilerle karşılaştırıldığında, ömrünü uzun zaman önce tamamladı. UltraSPARC-II nin tahtına geçecek işlemci ise 4 yıldır geliştirme çalışmaları süren, 1 yıl gecikmeli olarak piyasaya sürülecek UltraSPARC-III (US-3). Kod ismi Cheetah olan işlemcinin şu aşamada son testleri yapılmakta. Eylül ayının sonunda resmi basın duyurusuyla birlikte müşterilere tanıtılması hedefleniyor.

Yeni mikroişlemci UltraSPARC-III konusunda teknik ayrıntılara girmeden önce, Sun Microsystems ve sundukları konusunda bir kaç ayrıntıya dikkat çekmek gerekir. Eğer Sun Microsystems’in sundukları, rakip ürünlerin çıplak performanslarıyla karşılaştırıldığında, çok büyük zorluk içerisinde olması gerektiği düşünülebilir. Ama şu anki durum bunun tam aksi! Geçen çeyrekte Sun Microsystems 5 milyar dolar ile rekor gelir açıkladı. Gelirleri her yıl düzenli olarak yüzde 25 civarında artıyor. Hatta talep o kadar fazlaki en son 1999’un dördüncü çeyreğinde elinde 1.1 milyar dolarlık henüz karşıyalamadığı sipariş bulunuyordu. Bu performansın nedenleri bu yazının konusunun dışında ama bir şey açık olarak görülüyor ki, kağıt üzerinde en hızlı işlemciye sahip olmak tek başına başarının anahtarı değil. Sun işistasyonları ve sunucuları, özellikle elektronik ticaret, bankacılık, hükümet ve akademik alanlarda altyapıyı oluşturmada yoğun olarak tercih ediliyor.

UltraSPARC ile nereden nereye?

İlk UltraSPARC projesi Nisan 1991 tarihinde başlıyor. UltraSPARC o zamanlarda Sun içerisinde geliştirilen tek işlemci degil, iki farklı tasarım da farklı kollardan yürütülüyor. Fakat diğer iki tasarımında karşılaşılan sorunlar nedeniyle, her iki proje durdurulup UltraSPARC-I’e yol verilmiş. Sun diğer projelerde öğrendiği hatalarından, UltraSPARC projesinde yararlandı. Çok yoğun testlerden geçen UltraSPARC-I (gerçek ürün çıkmadan önce binin üzerinde test işlemci üretilmiş) aynı zamanda pazara sunulan Pentium III’e oranla çok daha az tasarım hatasına sahip olarak kullanıcıyla buluşuyor. (İlk yılda UltraSPARC-I deki 14 hataya karşın Pentium III’de 60’ın üzerinde hata bulundu. Bir yıl sonra pazara çıkan UltraSPARC-II deki tasarım hatası ise yalnızca 1.) Durdurulan diğer iki projeyle karşılaştırıldığında UltraSPARC-I aslında performans hedeflerini tutturmuştu. Bir yıl sonra pazara sunulan UltraSPARC-II ise, UltraSPARC-I’in geliştirilmiş bir yan ürünü olarak pazarda yerini aldı. UltraSPARC-II aslında yalnızca gelişmiş ve optimize edilmiş bir UltraSPARC-I mimarisiydi. Mimari açıdan herhangi bir yeniliği bulunmuyor.

Sun, diğer mikroişlemci üretici şirketlerinde yaptığı gibi bir ürünü piyasaya sunmadan önce diğer kuşak mikroişlemcinin geliştirme çalışmalarına başlıyor. İşlemciler adlandırılırken, komple yeni tasarım işlemciler ailesi tek rakamlı sayılarla, bir önceki kuşağın gelişmiş uyarlamaları ise çift rakamlı sayılarla simgeleniyor. UltraSPARC-II’nin pazarda olduğu sıralarda gerçek ikinci kuşak mimari olan UltraSPARC-III projesi start aldı. Hatta gerçek üçüncü kuşak mimariyi simgeleyecek UltraSPARC-V projesinin çalışmaları da, daha UltraSPARC-III pazara sunulmadan önce başlamış durumda ve büyük bir gizlilik içerisinde devam ediyor. UltraSPARC-V’in 2002 yılında pazarda olması bekleniyor.

UltraSPARC-III

US-3, binin üzerinde işlemciyi kullanabilecek büyük sunucu sistemleri için geliştirilmiş bir işlemci. İlk önceleri işlemcinin 600 MHz saat frekansında ve 0.25 mikron teknolojisiyle üretilmesi planlanmıştı. Fakat şu an resmi olarak açıklanmasa da işlemci, pazara 750 MHz ve 900 MHz’lik versiyonlarıyla çıkacak. Üretim teknolojisi de 0.18 mikron olarak revize edildi.

Yeni tasarım yüzde 100 geriye uyumlu. Önceki Sun mimarisi üzerinde çalışan yazılım hiç bir değişikliğe gidilmeksizin yeni işlemci üzerinde de çalışıyor olacak. Sun bunu sağlarken, UltraSPARC-II deki herhangi bir programın yeni platform üzerinde en azından yüzde 90 daha yüksek performans ile çalışacağını garantiliyor. Bunun için komut seviyesinde paralellik (instruction level parallelism) konusunda büyük iyileştirmeler yapılmış.

Sun sunucular genelde kritik uygulamalarda kendine yer buluyor. Bunlara örnek olarak bankacılık, Internet, telekom, askeri ve tıp gibi kesintisizliğe ve hataya tahammülü olmayan sektörler verilebilir. Bu sektördeki müşteriler milyarca dolarlık işlerini yürütebilecekleri güvenilir ve kesintisiz çalışabilir sistemler için milyonlarca dolar vermeye hazır. Sun sistemlerinin güvenirliliğindeki küçük bir zaafiyet, orta düzey bir performansa oranla çok daha büyük oranda zarar verir. Bu nedenle Sun, sistem mimarisinde güveninirlik konusunda paranoyak yaklaşımlarda bulunuyor. En ucuz sayılacak bilecek iş istasyonlarında bile hata düzeltmeli belleklere yer veriyor. UltraSPARC-III’de de bu geleneğin yansıması devam edecek. Bu yüzden işlemci geliştirme süreci diğer şirketlere oranla daha yavaş şekilde devam ediyor.

Sun, yeni ürünleri hakkında ürün çıkana kadar sessiz kalmayı yeğleyen bir şirket. Performans konusunda şirketten bu zamana kadar resmi bir açıklama yapılmadı. Fakat beklentiler 600 MHz’lik işlemcinin 700 MHz’lik bir Alpha işlemcisi kadar SPECInt ve SPECfp (tamsayı ve kayan nokta) performansı sağlayacağı yönünde.

14 kademeden oluşan pipeline mimariye sahip olan UltraSPARC-III, GHz saat hızına da hazır. UltraSPARC-III’ü takip eden UltraSPARC-IV projesi kapsamında, yeni mimarinin altyapısından faydalanacak 1 GHz ve üstü işlemciler pazara sunulacak.

Çoklu işlemcili sistemlerde bellek bantgenişliği büyük önem taşıyor. UltraSPARC-III tasarımcıları 1024 işlemcinin aynı sistemde çalışabilirliğine olanak sağlayacak altyapıya sahip bir mimari ortaya çıkardılar. Sonuçta 1 GHz saat hızına sahip bir UltraSPARC-III, 16GB/s lik bir ikincil bellek (cache) veriyolu hızına sahip olacak. Bu yüksek performansa sahip veriyolu, grafik yoğun işler için geliştiribilecek tek ya da iki işlemcili işistasyonlarına büyük avantaj sağlayacak.

UltraSPARC-III’e özgü olarak performanstan herhangi bir taviz vermemek icin genelde işlemciden ayrı olarak geliştirilen yonga kümesi, yeni işlemcide ayni yonga üzerinde gelecek.

Gelecekte neler gelecek?

2000 yılının sonuna doğru Sun’ın yeni işlemciyle donatılmış iş istasyonları pazarda görünmeye başlayacak. Şirket tarafından resmi olarak onaylanmayan ilk duyumlara göre ilk UltraSPARC-III işlemcisine sahip olacak iş istasyonlarının, kod ismi Excalibur olan Ultra-100 olması bekleniyor. Beta olarak üretilen Excalibur’lar şu an bazı müşterilerde test ediliyor.

Sun’ın amiral gemisi ve gelirlerinin hatırı sayılır bir kısmını oluşturan StarFire ise yerini kod ismi Serengetti olan süper bilgisayara bırakacak. Tek kutu içerisinde 128 işlemciden oluşan Serengetti, özel fiber optik bağlantılarla 1024 işlemcili sistemlere kadar ölçeklenebilecek. Ölçeklenebilirlik anlamında 1024 işlemcili sistemler Sun için aslında son nokta olarak görünmüyor. Los Alamos laboratuarlarının açtığı süper bilgisayar ihalesine SGI ile birlikte teklif veren Sun, 2001 yılına kadar 30 TeraFLOPS işlem gücüne sahip süper bilgisayar geliştirebileceğini iddia ediyor. Bu derece yüksek bir performansa ulaşabilmek için kağıt üzerinde 8 bin 192 işlemciye gereksinim var.

Pazar analizi

Bundan bir kaç yıl önce Intel, ilk 64 bitlik işlemcisi Merced’i ve EPIC mimarisini tanıttı. O zamanlar Intel’in pazardaki konumunu dikkate alanlar, işlemcinin pazara çıkmasıyla UNIX’in ve pazardaki diğer RISC işlemcilerin öleceği kehanetinde bulundu. Fakat görünen o ki, rüzgar yön değiştiriyor. Merced’in lansmanıyla birlikte Intel ile ortak işlemci geliştiren HP, PA-RISC ailesinin geliştirmeyi durdurma kararı almış, SGI’da HP’ye benzer bir yol çizip MIPS işlemci üretimini durdurmayı planlamıştı. Hatta bu planın bir parçası olarak MIPS bölümünü ana şirketten ayırdı. IBM de bu gelişmeler karşısında üst katmana hitap eden POWER serisi işlemcisini bir yandan geliştirmesini devam ettirirken, 64 bitlik Intel mimarisi üzerinde çalışabilecek tek bir UNIX geliştirilmesi konusunda çalışmalarına ağırlık vermişti. Bunların yanısıra Digital/Alpha ve Sun bu gelişmelerden pek fazla etkilenmemiş göründü. Ürün geliştirmelerine daha önce planlandığı şekilde devam ettiler.

Sonuçta oldukça gecikmeli Intel’in ilk 64 bitlik mimarisi Itanium’un performans sonuçları da endüstriyi pek fazla ikna etmişe benzemiyor. HP tozlu raflarından çıkardığı PA-RISC işlemcisini tekrar önüne koymuş durumda. En azından 5 yıl daha PA tabanlı RISC mimarisine devam etme kararı aldı. Bu sonuç aslında Intel’in pazara sunacağı ürünün en azından 5 yıl daha şu anki mevcut RISC platformunu performans, güvenirlik ve ölçeklenebilirliğini yakalayamayacağı olarak yorumlanabilir.

ahmet.tokuz@eng.sun.com