Estudo comparativo entre as arquiteturas Opteron e Itanium Raul Fernandes Herbster

Agenda AMD Opteron Intel Itanium Teste Resultados Conclusão

AMD Opteron O primeiro processador para a arquitetura CISC capaz de trabalhar a 64 bits utilizando as instruções IA-32 Transistores de 0,13 mícron (100 milhões) Arquitetura superescalar 9 canalizações (03 para inteiros, 03 para ponto flutuante e 03 para endereçamento) Pode executar até 09 micro-instruções simultaneamente

AMD Opteron 16 registradores de 64 bits para operações com inteiros 16 registradores de 128 bits para instruções SSE/SSE2 Barramento HyperTransport, utilizando três vias, o que lhe permite uma taxa de transferência de 19,2 GB por segundo

AMD Opteron Cache L1 Cache L2 Funções Multimídia 128 KB, sendo dividida em duas, uma de 64 KB para dados e outra de 64 KB para instruções Cache L2 1 MB trabalhando na mesma freqüência que o processador Funções Multimídia MMX, 3DNow Professional e SSE Novas instruções equivalentes ao SSE 2 utilizadas no Pentium 4, bem como suporte às instruções legadas da arquitetura x86

AMD Opteron Controladora da memória RAM integrada dentro do próprio processador, sendo capaz de trabalhar com a memória DDR-SDRAM de 200, 266 e 333 MHz (100, 133 e 166 MHz DDR) O acesso à memória RAM é muito mais rápido, já que o chipset não entra mais como um intermediário Em uma placa-mãe equipada com mais de um processador Opteron, cada processador possui o seu próprio banco de memória

Intel Itanium Desde 1994, Intel e HP vêm trabalhando numa proposta de 64 bits Desenvolvido com o intuito de prover alta performance tanto para servidores quanto para estações de trabalho. Vai além dos paradigmas RISC e CISC, trazendo o conceito de Explicity Parallel Instruction Computing (EPIC)

Intel Itanium No caso da IA-64, são usadas três instruções para cada pacote de 128 bits Como cada instrução tem 41 bits, sobram 5 bits que são usados para indicar os tipos de instruções que foram empacotadas

Intel Itanium Permite o fluxo de instruções independentes em grupos (três instruções por grupo) para a execução paralela e pode transpor vários grupos por clock. A arquitetura do Itanium incorpora mecanismos para tirar vantagens do ILP. Compiladores para arquiteturas tradicionais são bem limitadas em sua habilidade de utilizar informação especulativa, pois nem é sempre possível garantir que está correta

Intel Itanium 128 registradores de 64 bits para propósitos gerais 128 registradores de 82 bits para números em ponto flutuante Cache L1 com 32KB e cache L2 com 96KB dentro do próprio processador Cache L3 dentro de seu cartucho, podendo esse circuito ter 2 MB ou 4 MB, dependendo da versão do processador

Intel Itanium É possível rodar aplicativos no modo real (16 bits), modo protegido (32 bits) e modo virtual 86 (16 bits) Pode rodar no modo IA-32 ou IA-64

Intel Itanium Funções Multimídia Semanticamente compatíveis com a tecnologia HP MAX-2 MMX e Streaming SIMD Extensions Tratam registradores gerais como concatenações 8 x 8bits, 4 x 16bits e 2 x 32bits

Testes O programa trata da função IDCT para MPEG4 A função é invocada 11111110 vezes. Verifica-se o tempo gasto ao invocá-la 10i , onde 0 < i < 8, ou seja, o tempo para invocá-la 10 vezes, 100 vezes, ..., 10000000 vezes Modificações foram feitas no programa, juntamente com opções de compilação (opção –fforce-mem), para aumentar o uso dos registradores

Resultados O Opteron gasta, em média, um tempo 3 vezes menor do que o tempo gasto pelo Itanium para realizar a computação da função IDCT, em um certo número repetido de vezes Como podemos ver no arquivo outroOpt.s e outroIta.s, o número de operações pelo Opteron é bem menor do que o número realizado pelo Itanium, obtendo um código bem mais otimizado

Conclusão A arquitetura da Intel não roda nativamente código de 32 bits usado pelos programas atuais, ao contrário do que ocorre nos processadores da AMD Para rodar sistemas operacionais e aplicativos de 32 bits, os processadores IA-64 (Itanium, Itanium 2 e futuros processadores) precisam traduzir as instruções de 32 bits em instruções equivalentes de 64 bits Embora o número de registradores do Itanium seja bem superior ao número do Opteron, este realiza operações de maneira mais eficiente