| Artículos | 01 DIC 2001

Itanium, un nuevo invitado en el mundo de los 64 bits

Tags: Histórico
Por su nuevo diseño, este procesador ha llegado para hacerse un hueco en los sistemas de gama alta
Miguel A. Gómez.
Itanium supone mucho más que el aterrizaje de Intel en la arquitectura de 64 bits. Itanium es un nuevo procesador concebido para y por el mundo de los negocios, con el cual poder atender las más exigentes demandas, actuales y futuras, en cuanto a prestaciones y rendimiento se refiere, haciendo posible que millones de operaciones, consultas y transacciones de todo tipo puedan llevarse a cabo sin que haya que sufrir retrasos en su ejecución.

Con la incorporación de estos procesadores en los equipos informáticos de última generación también será posible responder eficazmente a los cada vez más sofisticados y complejos requisitos que imponen las últimas tecnologías y sistemas para garantizar la seguridad y confidencialidad de los procesos comerciales y aplicaciones de comercio electrónico. Del mismo modo, si un procesador como Itanium, por sus especiales características e innovadora arquitectura EPIC, es capaz de responder ágilmente a los variados requerimientos de las aplicaciones más genéricas, aunque no por ello menos exigentes, también podrá atender a requerimientos más específicos de las igualmente exigentes y complejas tareas de las aplicaciones científicas y técnicas.
En síntesis, las prestaciones de los procesadores Itanium extienden el área de negocio de este conocido fabricante a las cotas más altas exigidas en el campo de la informática de alto nivel, permitiendo que tanto servidores de gama media y alta como estaciones de trabajo de alto rendimiento puedan responder satisfactoriamente a la creciente demanda que la economía de Internet impone al e-business.

El salto a los 64 bits
El paso de 32 a 64 bits supondrá un cambio mayor, tanto cuantitativamente como cualitativamente, al que en su día significó el salto de los 16 a los 32 bits. La utilización del nuevo sistema de codificación EPIC (Codificación de Instrucciones Explícitamente en Paralelo) proporciona unas mayores cuotas de ejecución en paralelo de las instrucciones, aspecto que influye directamente sobre el rendimiento final de este procesador. Asimismo, la tecnología EPIC permite a los procesadores Itanium realizar hasta 20 operaciones de forma simultánea. A diferencia de las arquitecturas simples basadas en RISC, EPIC aprovecha las más avanzadas técnicas de compilación y los grandes recursos constructivos de este procesador, como 128 registros para números enteros, las 15 unidades de ejecución o los 44 bits de direccionamiento físico, para procesar la información de la forma más eficiente posible.
Por ejemplo, y sin entrar en detalles excesivamente técnicos, mientras los x86 usan instrucciones complejas de longitud variable, las cuales, la mayoría de las veces, se procesan una a una, el procesador Itanium trata de utilizar, siempre que le sea posible, instrucciones simplificadas (tipo RISC) de tamaño fijo (41 bits) empaquetadas de 3 en 3, más un pequeño código de 5 bits que indica el tipo de instrucciones utilizadas, formado bloques de 128 bits, los cuales pueden ser procesados en paralelo en función de tipo de instrucciones que contengan. Este empaquetamiento se denomina LIW (Long Instruction Word).
Otra importante novedad que se ha incluido en la arquitectura de 64 bits de Intel es la ejecución especulativa, la cual ya se implementó en parte en la microarquitectura P6. Los procesadores x86, al encontrar una bifurcación, predicen una trayectoria y ejecutan las instrucciones correspondientes a la trayectoria prevista. Obviamente, si la predicción es equivocada, se obtiene una respuesta más lenta, debido al tiempo consumido por la purga de registros y canales ocupados con los resultados no válidos, teniendo que ejecutar de nuevo las instrucciones con los valores de los registros correctos. En el caso de la IA-64 se han implementado dos nuevas técnicas de especulación: de control y de datos.
La primera de ellas hace referencia a la ejecución de una secuencia de instrucciones aún antes de que se haya determinado si se cumple la condición que indica si dicha secuencia debe o no ejecutarse resolviendo este problema al ejecutar ambas trayectorias de la bifurcación simultáneamente, desechando con posterioridad el resultado innecesario. Por otra parte, la especulación de datos consiste en la carga de un dato desde la memoria a la caché antes de que se alcance la instrucción que manipule dicho dato, técnica que ayuda a mejorar el rendimiento del procesador.
La posibilidad de Itanium para cargar tanto instrucciones como datos antes de que sean necesitados o no, y siempre y cuando la carga de trabajo no sea máxima, persigue disminuir los efectos de la latencia en la memoria principal del sistema.
Además, para mejorar el rendimiento de los procesadores x86 se empleaban herramientas de reordenación y optimización del flujo de las instrucciones a la hora de la ejecución, Itanium lo hace a la hora de la compilación de código. Otras implementaciones del máximo interés presentes en el revolucionario procesador Intel de 64 bits, son la implementación de una arquitectura superescalar mediante la cual poder construir sistemas con 32 procesadores Itanium o más, o la utilización de instrucciones SIMD que mejoran notablemente la ejecución de aplicaciones multimedia tan profusamente empleadas en la actualidad.
Esta nueva tecnología simplifica un tanto el arduo trabajo del diseño del microprocesador, pero conlleva que los diseñadores de compiladores incorporen en sus nuevos programas potentes funciones de detección y compilación de secuencias de instrucciones que pueden ejecutarse en paralelo en el código fuente que procesen. Esta tarea es bastante compleja, con lo que, casi con toda probabilidad, los primeros compiladores que aparezcan para procesadores IA-64 no serán capaces de extraer su rendimiento máximo, debido a la premura e imperiosa necesidad de contar con soluciones de software a la vez que aparece el nuevo hardware. No obstante, actualmente hay un numeroso grupo de programadores plenamente dedicados a la optimización de esta clase de programas, conocedores de la vital importancia que desempeñaran en el futuro desarrollo de aplicaciones para esta nueva plataforma.

Compromiso de HP con Itanium
Hewlett-Packard, co-desarrollador de la familia del procesador Itanium junto con Intel, ha anunciado el apoyo a esta arquitectura a través del lanzamiento de nuevos servidores y estaciones de trabajo. Este compromiso es parte de una estrategia más amplia llamada a ofrecer a los clientes un punto único de contacto para clientes que operan en entornos con diferentes plataformas y sistemas operativos.
Tal y como señaló al hilo de su presentación Rudi Schmickl, director general de HP UNIX Systems Operations para EMEA, “Itanium es el elemento tecnológico que responde a esta tendencia multi-sistema operativo a través de diferentes plataformas, e implicará que los clientes se orientarán a aquellos fabricantes que puedan ofrecerles escalabilidad, disponibilidad y flexibilidad a través de diferentes entornos de servidores.”
HP-UX es actualmente el único sistema de Unix de 64 bits que ofrece a los usuarios la compatibilidad del código de software de las aplicaciones de software de los clientes, en la transición desde RISC (Reduced Instruction Set Computing) a la arquitectura Itanium. HP-UX está optimizado para la arquitectura Itanium ya que facilita a los clientes un rendimiento, escalabilidad y la fiabilidad del entorn

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