إنتل i860
| مصمم | إنتل |
|---|---|
| أجزاء | 32/64 بت |
| قدَّم | 1989 |
| تصميم | ريسك ، في إل آي دبليو |
| يكتب | تحميل-تخزين |
| الترميز | مُثَبَّت |
| التفرع | المقارنة والتفرع |
| الانديانية | بي |
| حجم الصفحة | 4 كيلو بايت |
| الإضافات | وحدة رسوميات 64 بت |
| السجلات | |
| أغراض عامة | 32 32 بت |
| نقطة عائمة | 32 32 بت (16 64 بت) |
إن Intel i860 (المعروف أيضًا باسم 80860 ) هو تصميم معالج دقيق RISC قدمته شركة Intel في عام 1989. وهو أحد محاولات Intel الأولى في تصميم مجموعة تعليمات جديدة تمامًا وعالية الجودة منذ فشل Intel iAPX 432 في بداية الثمانينيات. كانت أول شريحة بمليون ترانزستور في العالم. [1] تم إصداره مع ضجة كبيرة، مما أدى إلى حجب Intel i960 السابق قليلاً ، والذي كان ناجحًا في بعض مجالات الأنظمة المضمنة . لم يحقق i860 نجاحًا تجاريًا مطلقًا وتم إنهاء المشروع في منتصف التسعينيات.
التنفيذات
 معالج Intel i860 XR (إصدار 33 ميجا هرتز) | |
| معلومات عامة | |
|---|---|
| تم إطلاقه | 1989 |
| تم إيقافه | منتصف التسعينيات |
| الشركة المصنعة المشتركة |
|
| أداء | |
| الحد الأقصى لمعدل ساعة وحدة المعالجة المركزية | 25 ميجا هرتز إلى 40 ميجا هرتز |
| مخبأ | |
| ذاكرة التخزين المؤقتة L1 | 4 كيلوبايت (I) + 8 كيلوبايت (D) |
| الهندسة المعمارية والتصنيف | |
| مجموعة التعليمات | إنتل i860 |
| المواصفات المادية | |
| النوى |
|
| تاريخ | |
| خليفة | i860 اكس بي |
 معالج Intel i860 (إصدار 50 ميجا هرتز) | |
| معلومات عامة | |
|---|---|
| تم إطلاقه | 1991 |
| تم إيقافه | منتصف التسعينيات |
| الشركة المصنعة المشتركة |
|
| أداء | |
| الحد الأقصى لمعدل ساعة وحدة المعالجة المركزية | 40 ميجا هرتز إلى 50 ميجا هرتز |
| مخبأ | |
| ذاكرة التخزين المؤقتة L1 | 16+16 كيلو بايت |
| الهندسة المعمارية والتصنيف | |
| مجموعة التعليمات | إنتل i860 |
| المواصفات المادية | |
| الترانزستورات |
|
| النوى |
|
| تاريخ | |
| السلف | اي 860 اكس ار |
كان أول تنفيذ لهندسة i860 هو المعالج الدقيق i860 XR (الاسم الرمزي N10 )، والذي يعمل بتردد 25 أو 33 أو 40 ميجا هرتز. أضاف المعالج الدقيق i860 XP من الجيل الثاني (الاسم الرمزي N11 ) صفحات بحجم 4 ميجا بايت، وذاكرة تخزين مؤقتة أكبر على الشريحة، ودعم ذاكرة تخزين مؤقتة من المستوى الثاني، وحافلات أسرع، ودعم الأجهزة لتتبع الحافلات، من أجل اتساق ذاكرة التخزين المؤقت في أنظمة المعالجات المتعددة . أدى تقليص العملية لـ XP (من 1 ميكرومتر إلى 0.8 CHMOS V) إلى زيادة الساعة إلى 40 و50 ميجا هرتز. [3] دعم كلا المعالجين الدقيقين نفس مجموعة التعليمات لبرامج التطبيق.
المميزات التقنية
جمع i860 عددًا من الميزات الفريدة في ذلك الوقت، وأبرزها بنية كلمة التعليمات الطويلة جدًا (VLIW) والدعم القوي لعمليات الفاصلة العائمة عالية السرعة. [4] يستخدم التصميم فئتين من التعليمات: تعليمات "الأساسية" التي تستخدم وحدة حسابية منطقية 32 بت ، وتعليمات "الفاصلة العائمة أو الرسومات" التي تعمل على وحدة حسابية منطقية أو مضاعف فاصلة عائمة أو وحدة رسومية عددية صحيحة 64 بت. كان للنظام خطوط أنابيب منفصلة لوحدة الحسابية المنطقية، ووحدة الحسابية المنطقية، ومضاعف الفاصلة العائمة، ووحدة الرسومات. يمكنه جلب وفك تشفير تعليمة "أساسية" وتعليمة "فاصلة عائمة أو رسومات" واحدة لكل ساعة. عند استخدام تعليمات الفاصلة العائمة ثنائية التشغيل (التي تنقل القيم بين تعليمات التشغيل المزدوجة اللاحقة)، فإنه قادر على تنفيذ ما يصل إلى ثلاث عمليات (وحدة حسابية منطقية واحدة، وضرب فاصلة عائمة واحدة، وإضافة أو طرح فاصلة عائمة واحدة) لكل ساعة. [1] [5]
كان عرض جميع حافلات البيانات 64 بتًا على الأقل. على سبيل المثال، كان عرض حافلة الذاكرة الداخلية إلى ذاكرة التخزين المؤقت 128 بتًا.
تستخدم تعليمات فئة "النواة" اثنين وثلاثين سجلاً صحيحاً بطول 32 بت. ولكن تعليمات "الفاصلة العائمة أو الرسومات" تستخدم ملف سجل يمكن الوصول إليه بواسطة وحدات الفاصلة العائمة إما كاثنين وثلاثين سجلاً عائماً بطول 32 بت أو ستة عشر سجلاً عائماً بطول 64 بت أو ثمانية سجلات عائمة بطول 128 بت، أو يمكن الوصول إليها بواسطة وحدة الرسومات كستة عشر سجلاً صحيحاً بطول 64 بت.
وحدة "النواة" مسؤولة عن جلب التعليمات، وفي وضع "التعليمة الفردية" العادي يمكنها جلب "نواة" واحدة بطول 32 بت أو تعليمة "نقطة عائمة أو رسوميات" بطول 32 بت لكل دورة. ولكن عند التنفيذ في وضع التعليمات المزدوجة، يتم الوصول إلى ذاكرة التخزين المؤقت للتعليمات كتعليمات VLIW تتكون من تعليمة "نواة" بطول 32 بت مقترنة بتعليمة "نقطة عائمة أو رسوميات" بطول 32 بت، يتم جلبها معًا في نفس الوقت عبر ناقل بطول 64 بت. [5]
أشارت شركة Intel إلى التصميم باسم "المعالج الدقيق i860 64 بت". [6]
تطبق تعليمات Intel i860 على أحجام البيانات من 8 بت إلى 128 بت. [7]
تدعم الرسومات تعليمات شبيهة بـ SIMD بالإضافة إلى الرياضيات الصحيحة الأساسية المكونة من 64 بت. على سبيل المثال، يمكن لمسار البيانات الصحيح المكون من 64 بت تمثيل وحدات بكسل متعددة معًا إما على هيئة وحدات بكسل مكونة من 8 بتات أو 16 بتًا أو 32 بتًا. [5] أثرت الخبرة مع i860 على وظيفة MMX التي تمت إضافتها لاحقًا إلى معالجات Intel Pentium .
إن خطوط الأنابيب المؤدية إلى الوحدات الوظيفية قابلة للوصول إليها بواسطة البرنامج ( VLIW )، مما يتطلب من المترجمين ترتيب التعليمات بعناية في كود الكائن للحفاظ على خطوط الأنابيب ممتلئة. في البنيات التقليدية، تم التعامل مع هذه المهام في وقت التشغيل بواسطة مجدول على وحدة المعالجة المركزية نفسها، لكن تعقيد هذه الأنظمة حد من تطبيقها في تصميمات RISC المبكرة. كانت i860 محاولة لتجنب هذا تمامًا من خلال نقل هذه المهمة خارج الشريحة إلى المترجم. سمح هذا لـ i860 بتخصيص مساحة أكبر للوحدات الوظيفية، مما أدى إلى تحسين الأداء. نتيجة لهندستها المعمارية، يمكن لـ i860 تشغيل بعض الرسومات وخوارزميات الفاصلة العائمة بسرعة عالية بشكل استثنائي، لكن أداءها في التطبيقات العامة عانى وكان من الصعب برمجتها بكفاءة (انظر أدناه).
يحتوي i860 على تعليمات فرعية غير متأخرة ومتأخرة. عند أخذ فروع متأخرة، سيتم تنفيذ التعليمات التالية قبل نقل التحكم إلى تعليمات هدف الفرع. وهذا يعني أن i860 لديه فتحة تأخير فرع واحدة. [8]
أداء
على الورق، كان الأداء مثيرًا للإعجاب لحل أحادي الشريحة؛ ومع ذلك، كان الأداء في العالم الحقيقي عكس ذلك تمامًا. كانت إحدى المشكلات، التي ربما لم يتم التعرف عليها في ذلك الوقت، هي أن مسارات التعليمات البرمجية وقت التشغيل يصعب التنبؤ بها، مما يعني أنه يصبح من الصعب للغاية ترتيب التعليمات بشكل صحيح في وقت التجميع . على سبيل المثال، ستستغرق التعليمات لإضافة رقمين وقتًا أطول بكثير إذا لم تكن هذه الأرقام موجودة في ذاكرة التخزين المؤقت، ومع ذلك لا توجد طريقة للمبرمج لمعرفة ما إذا كانت موجودة أم لا. إذا تم إجراء تخمين غير صحيح، فسوف يتوقف خط الأنابيب بالكامل، في انتظار البيانات. كان تصميم i860 بالكامل يعتمد على قدرة المترجم على التعامل مع هذه المهمة بكفاءة، والتي ثبت أنها شبه مستحيلة في الممارسة العملية. بينما من الناحية النظرية قادر على الوصول إلى ذروته عند حوالي 60-80 MFLOPS لكل من الدقة المفردة والدقة المزدوجة لإصدارات XP، [9] تمكن كود التجميع المكتوب يدويًا من الحصول على ما يصل إلى 40 MFLOPS فقط، وكان معظم المترجمين يواجهون صعوبة في الحصول على 10 MFLOPS. [10] عانت بنية Itanium اللاحقة ، وهي أيضًا تصميم VLIW، مرة أخرى من مشكلة عدم قدرة المترجمين على تقديم كود مُحسَّن بشكل كافٍ.
كانت هناك مشكلة خطيرة أخرى وهي عدم وجود أي حل للتعامل مع تبديل السياق بسرعة. كان لدى i860 العديد من خطوط الأنابيب (لأجزاء وحدة الحساب والمنطق ووحدة النقطة العائمة) ويمكن أن يتسبب الانقطاع في تسربها ويتطلب إعادة تحميلها جميعًا. استغرق هذا 62 دورة في أفضل الأحوال، وحوالي 2000 دورة في أسوأ الأحوال. الأخير هو 1/20000 من الثانية عند 40 ميجا هرتز (50 ميكروثانية)، وهو أبدية لوحدة المعالجة المركزية. أدى هذا إلى القضاء إلى حد كبير على i860 كوحدة معالجة مركزية للأغراض العامة.
زوال
مع تحسن المجمِّعين، تحسن الأداء العام لـ i860 أيضًا، ولكن بحلول ذلك الوقت كانت معظم تصميمات RISC الأخرى قد تجاوزت بالفعل i860 في الأداء.
في أواخر تسعينيات القرن العشرين، استبدلت شركة Intel خط RISC بالكامل بتصميمات تعتمد على ARM ، والمعروفة باسم XScale . ومن المربك أن الرقم 860 أعيد استخدامه منذ ذلك الحين لمجموعة شرائح التحكم في اللوحة الأم لأنظمة Intel Xeon ( Pentium المتطورة ) ونموذج من Core i7.
اقترح آندي جروف أن فشل i860 في السوق كان بسبب توسع شركة Intel بشكل كبير:
لقد أصبح لدينا الآن شريحتان قويتان للغاية كنا نطرحهما في نفس الوقت تقريبًا: الشريحة 486، التي تعتمد إلى حد كبير على تقنية CISC والمتوافقة مع جميع برامج الكمبيوتر، والشريحة i860، التي تعتمد على تقنية RISC، والتي كانت سريعة جدًا ولكنها غير متوافقة مع أي شيء. لم نكن نعرف ماذا نفعل. لذا قدمنا كليهما، معتقدين أننا سنترك للسوق أن يقرر. ... تسبب ترددنا في جعل عملائنا يتساءلون عما تعنيه Intel حقًا، 486 أم i860؟
— آندي جروف ، [11]
التطبيقات
في البداية، تم استخدام i860 فقط في عدد صغير من أجهزة الكمبيوتر العملاقة مثل Intel iPSC/860 . قامت Intel لاحقًا بتسويق i860 كمعالج دقيق لمحطات العمل لفترة من الوقت، حيث تنافس مع المعالجات الدقيقة القائمة على معماريات MIPS و SPARC ، من بين أمور أخرى. كانت محطات عمل يونكس Oki Electric OKI Station 7300/30 [12] و Stardent Vistra 800 [13] تعتمد على i860 XR بسرعة 40 ميجاهرتز يعمل بنظام UNIX System V /i860. [14] تميزت Hauppauge 4860 [15] وOlivetti CP486 [16] بمعالج Intel 80486 و i860 على نفس اللوحة الأم . طورت شركة Microsoft في البداية ما أصبح Windows NT على محطات عمل مبنية على i860XR مصممة داخليًا (الاسم الرمزي Dazzle )، ثم نقلت NT إلى MIPS ( Microsoft Jazz )، ومعالجات Intel 80386 وغيرها لاحقًا. يزعم البعض أن تسمية NT كانت إشارة إلى الاسم الرمزي "N-Ten" لـ i860XR. [17]
لقد تم استخدام i860 في عالم محطات العمل كمسرع للرسومات. فقد تم استخدامه، على سبيل المثال، في NeXTdimension ، حيث قام بتشغيل نسخة مختصرة من نواة Mach التي تقوم بتشغيل حزمة PostScript كاملة . ومع ذلك، لم يتم الانتهاء من جزء PostScript من المشروع أبدًا، لذا فقد انتهى به الأمر إلى تحريك وحدات البكسل الملونة فقط. في هذا الدور، عمل تصميم i860 بشكل أفضل بكثير، حيث يمكن تحميل البرنامج الأساسي في ذاكرة التخزين المؤقت وجعله "قابلاً للتنبؤ" بالكامل، مما يسمح للمترجمين بالحصول على الترتيب الصحيح. أنتجت Truevision لوحة تسريع تعتمد على i860 مخصصة للاستخدام مع بطاقات Targa وVista framebuffer الخاصة بهم. أنتجت Pixar إصدارًا مخصصًا من RenderMan لتشغيله على البطاقة التي تعمل بشكل أسرع بحوالي أربع مرات من المضيف 386. كان مثال آخر هو RealityEngine من SGI ، والذي استخدم عددًا من معالجات i860XP في محرك الهندسة الخاص به. وقد اختفى هذا النوع من الاستخدام ببطء أيضًا، حيث بدأت وحدات المعالجة المركزية متعددة الأغراض في مطابقة أداء i860، وحوّلت شركة Intel تركيزها إلى معالجات Pentium للحوسبة متعددة الأغراض.
استخدمت Mercury Computer Systems معالج i860 في نظامها متعدد الحواسيب . من 2 إلى 360 عقدة حسابية ستتواجد في شبكة شجرة كبيرة مبدلة بالدوائر ، حيث تحتوي كل عقدة على ذاكرة محلية يمكن تعيينها بواسطة أي عقدة أخرى. يمكن أن تكون كل عقدة في هذا النظام غير المتجانس عبارة عن معالج i860 أو PowerPC أو مجموعة من ثلاثة معالجات إشارة رقمية SHARC . تم الحصول على أداء جيد من معالج i860 من خلال تزويد العملاء بمكتبة من وظائف معالجة الإشارات المكتوبة بلغة التجميع. احتوت الأجهزة على ما يصل إلى 360 عقدة حسابية في مساحة رف تبلغ 9 وحدات ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات المحمولة مثل معالجة الرادار المحمول جواً.
خلال أوائل تسعينيات القرن العشرين، قامت شركة Stratus Technologies ببناء خوادم تعتمد على i860، سلسلة XA/R، تعمل بنظام التشغيل VOS الخاص بها. [18]
في تسعينيات القرن العشرين أيضًا، قامت شركة Alliant Computer Systems ببناء خوادمها FX/800 وFX/2800 المستندة إلى i860، لتحل محل سلسلة FX/80 وFX/8 التي كانت تستند إلى Motorola 68000 ISA. كان كل من نظامي الحوسبة Alliant وMercury قيد الاستخدام بكثافة في وكالة ناسا/مختبر الدفع النفاث لمهام SIR-C .
استخدم الجيش الأمريكي معالج i860 في العديد من تطبيقات معالجة الإشارات الرقمية والفضائية كمعالج مساعد، حيث استمر استخدامه حتى أواخر التسعينيات. [19]
مراجع
- ^ ab Perry, Tekla (2022-07-02). "The First Million-Transistor Chip: the Engineers' Story". IEEE Spectrum . مؤرشف من الأصل في 2022-07-05 . تم الاسترجاع في 2022-07-05 .
- ^ Lewnes, Ann, "The Intel386 Architecture Here to Stay"، Intel Corporation، Microcomputer Solutions، يوليو/أغسطس 1989، الصفحة 2
- ^ "i860 XP - الجيل الثاني من i860" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 2018-08-20 . تم الاسترجاع 2015-02-22 .
- ^ Kohn, Les; Margulis, N. (August 1989). "Introducing the Intel i860 64-Bit Microprocessor". IEEE Micro . 9 (4). IEEE Computer Society: 15–30. doi :10.1109/40.31485. S2CID 21922034.
- ^ دليل مرجعي لمبرمج المعالج الدقيق abc i860 64 بت (PDF) . سانتا كلارا، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية: إنتل . 1989. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2022-02-23.
- ^ جرايمز، جاك؛ كون، ل.؛ بهارادواج، ر. (يوليو 1989). "معالج إنتل i860 64 بت: وحدة معالجة مركزية للأغراض العامة مع إمكانيات الرسومات ثلاثية الأبعاد". مجلة IEEE Computer Graphics and Applications . 9 (4). جمعية IEEE للكمبيوتر: 85–94. doi :10.1109/38.31467. S2CID 38831149.
- ^ "مجموعة الشرائح - المعالج الدقيق i860 - مؤسسة سميثسونيان". مؤسسة سميثسونيان .
- ^ "دليل مرجعي لمبرمج المعالج الدقيق i860™ 64 بت" (PDF) . ص. 70(5-11) . تم الاسترجاع في 2023-12-21 .
- ^ أوليج يو. ريبين، أليكسي س. بيلكين (2000). "Intel i860 : 64-Bit Microprocessor". sscc.ru، ICMMG. مؤرشف من الأصل في 2009-06-23 . تم الاسترجاع في 2013-09-27 .
- ^ Bailey, DH; Barszcz, E.; Fatoohi, RA; Simon, HD; Weeratunga, S. (1990). Performance Results on the Intel Touchstone Gamma Prototype (PDF) (تقرير). مركز أبحاث ناسا إيمز. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2016-12-21 . تم الاسترجاع في 2016-07-10 .
- ^ أولسون، ساندر (3 يونيو 2004). "وحدة المعالجة المركزية 486 من إنتل تبلغ من العمر 15 عامًا". Geek.com . مؤرشف من الأصل في 2008-05-25.
- ^ "محطة أوكي الكهربائية OKI 7300/30-متحف الكمبيوتر".
- ^ "Intel i860 - من هنا إلى هناك". 2010.
- ^ "KUBOTA Computer/Stardent AVSstation Titan Vistara 800". مؤرشف من الأصل في 2014-05-14 . تم الاسترجاع في 2014-05-14 .
- ^ "GeekDot - Hauppauge 4860". 20 مارس 2008.
- ^ “GeekDot – أوليفيتي CP486”. 16 أغسطس 2011.
- ^ Thurrott, Paul (2003-01-24). "Windows Server 2003: The Road To Gold". موقع Win super . مؤرشف من الأصل في 2011-07-20 . تم الاسترجاع في 2013-09-02 .
- ^ "تاريخ آلة ستراتوس". مؤرشف من الأصل في 12 يونيو 2003.
- ^ "StackPath". مايو 1997.
- مارغوليس، نيل (1990). هندسة المعالج الدقيق i860 . أوزبورن/ماكجرو هيل. رقم ISBN 978-0-07-881645-1.
روابط خارجية
- العديد من بطاقات التوسعة i860
- صور و وصف i860.
- رودهاميل، مايكل دبليو. (1989). "واجهة الحافلة ووحدات الاتصال في المعالج الدقيق i860". وقائع مؤتمر معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات الدولي لعام 1989 حول تصميم الكمبيوتر: VLSI في أجهزة الكمبيوتر والمعالجات . كامبريدج، ماساتشوستس، الولايات المتحدة الأمريكية. ص 380-384. doi :10.1109/ICCD.1989.63392.
