A arquitectura do Itanium é bem diferente da do Pentium 4. Ao invés de ser projectado com altas frequências de operação em mente, o Itanium segue uma outra ideia, a de produzir um processador capaz de executar muitas operações por ciclo, que possa apresentar um bom desempenho mesmo operando à frequências mais baixas.
Esta diferença de filosofia pode ser justificada pelos mercados a que os dois processadores se destinam. No mercado doméstico a maioria dos compradores não se informa sobre a arquitectura dos processadores ou mesmo o seu desempenho em cada tipo de aplicação, por isso acabam simplesmente comprando o processador de relógio mais alto. No mercado de servidores, temos uma plateia muito mais selecta, composta por técnicos que estão interessados apenas no desempenho do processador. Não interessa se ele opera a 200 MHz ou 2.0 GHz, desde que o desempenho nas aplicações utilizadas por eles seja bom.
As primeiras versões do Itanium, lançadas em Março de 2001, operam a apenas 733 e 800 MHz, apesar de mesmo a estas frequências serem capazes de superar as primeiras versões do Pentium 4 em benchmarks que simulam aplicações de servidores, como o SPEC CFP2000.
O Itanium é capaz de processar entre 8 a 20 instruções por ciclo, dependendo do tipo de instruções utilizadas pela aplicação. O Pentium 4 é capaz de executar apenas de 3 a 8 instruções por ciclo, muito menos, enquanto o Athlon mantém entre 6 e 9 instruções.
Isso mostra que ao comparar um Itanium de 800 MHz, um Athlon de 1.3 GHz e um Pentium 4 de 1.8 GHz, estamos falando de processadores mais ou menos do mesmo nível.
Além do grande número de instruções por ciclo, o Itanium tem uma arquitectura de cache bastante agressiva, com um cache L1 bastante rápido, mas de apenas 32 KB (dividido em dois blocos, para dados e instruções) um cache L2 também muito rápido, de apenas 96 KB, mas em compensação um cache L3 de 2 a 4 MB, dependendo da versão. Esta combinação permite que o processador disponha de um grande número de dados, armazenados no enorme cache L3, ao mesmo tempo que é capaz de aceder a eles a uma grande velocidade, graças à combinação do cache L1 e L2.
Segundo uma matéria do EEtimes.com, divulgada na época do lançamento do Pentium 4, a ideia original dos projectistas da Intel era implantar um sistema semelhante no Pentium 4. No final das contas acabaram desistindo, pois encareceria muito o processador.
O Itanium utiliza um encaixe bastante incomum, combinação de um socket (os pinos no centro do processador) e um segundo conector em forma de slot (na parte inferior da foto). Na hora de instalar o processador, ele é encaixado primeiro no slot e depois “baixado” de forma a encaixar no socket. O Itanium dissipa bastante calor, por isso costumam ser usados coolers realmente grandes.
Confira mais alguns dos recursos do Itanium:
Arquitectura EPIC: Abreviação de “Explicitly Parallel Instruction Computing”, consiste em uma nova arquitectura, nem RISC, nem CISC, onde o processador é capaz de processar várias instruções simultaneamente.
Os processadores actuais, possuem várias unidades de execução, que trabalham paralelamente.
Porém, os programas não são optimizados para este recurso, pelo contrário, enviam uma instrução de cada vez. O descodificador de instruções e a unidade de controle, têm então a tarefa de ordenar as instruções, de modo a que todas as unidades de execução permaneçam ocupadas durante a maior parte do tempo.
Um processador EPIC já trabalha de forma diferente. Ao invés de várias unidades de execução separadas, temos uma única unidade de execução, capaz de processar várias instruções simultaneamente.
Neste caso, temos a possibilidade de obter um desempenho bastante superior, mas ao mesmo tempo, existe a necessidade dos softwares serem optimizados para a nova arquitectura. A arquitectura EPIC é muito semelhante à arquitectura WLIN utilizada no Transmeta Crusoé e em outros processador, mas a Intel optou por mudar o nome, com o objectivo de diferenciar o seu produto.
Processador de 64 bits: O fato do Itanium ser um processador de 64 bits, traz como vantagens a possibilidade de manipular 8 bytes de dados de cada vez, o que permite a execução de instruções mais complexas e poderosas em um único ciclo de relógio e a possibilidade de aceder a muito mais memória. Os processadores de 32 bits que temos actualmente, são capazes de aceder a 2³² bits de memória, o que corresponde a 4 Gigabytes. Muita gente já utiliza 256 ou mesmo 512 MB de memória RAM e, em servidores de rede, esta quantidade pode saltar facilmente para 2 Gigabytes ou mais. Como vê, os 4 Gigabytes de memória estão próximos de tornarem-se uma limitação.
Por ser um processador de 64 bits, o Itanium será capaz de aceder a mais bits de memória, o que corresponde a cerca de 2 milhões de Terabytes de memória RAM.
Registadores: Dentro do processador, temos várias pequenas área de memória ultra rápida, que armazenam os dados e instruções que estão sendo processados. Os dados são transferidos do cache para os registadores e em seguida processados. Quanto mais registadores, melhor será o desempenho do processador.
O Itanium tem um total de 384 registadores, sendo 128 para uso geral, 128 para cálculos de ponto flutuante e mais 128 para o recurso de execução especulativa.
Distribuição do sinal de relógio: Internamente, um microprocessador é formado por vários subcomponentes e o sinal de relógio, recebido da placa mãe é quem faz todos trabalharem sincronizadamente. Este é um dos motivos pelo qual um microprocessador deve ser pequeno.
Como o sinal de relógio é um sinal eléctrico, ele demora um certo tempo para percorrer todo o processador. No princípio, este tempo pode parecer muito pequeno, mas quanto falamos em bilhões de ciclos por segundo, como nos processadores actuais, qualquer fracção de tempo faz diferença.
O Itanium é o maior processador (em termos de espaço físico) já produzido pela Intel. Para minimizar o atraso causado pela distância física a ser percorrida pelo sinal de relógio, o Itanium possui vários nós de distribuição, uma espécie de atalho, que faz o sinal atingir as áreas mais remotas do processador mais rapidamente.
in Manual de Hardware Completo
de Carlos E Marimoto
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