今年6月22日,富士通公司发布了基于90纳米半导体技术的1.89GHz芯片,使得富士通的PRIMEPOWER服务器成为世界上首款采用90纳米技术的UNIX服务器,这在行业界掀起了轩然大波。

  富士通的PRIMEPOWER服务器向来以其卓越的可靠性,可用性和可维护性得到市场的高度认可,如今改进后的SPARC 64V处理器使得PRIMEPOWER在性能和可靠性方面更上一个新的台阶。现在就让我们走近这款1.89GHz SPARC64 V处理器,揭开它近乎神秘的面纱。

  在半导体世界中,制造工序的细微化和超小型晶体管、接线的制造技术日新月异。这带来了两大革命性的突破。首先,在不增加额外空间的前提下处理器中配备了更多的晶体管,系统的高度集成和大量的晶体管的数量,带来了更多更强大的功能。在此次增强的SPARC64 V中,由于将制造工序由以往的130nm更新为90nm,缩小了CPU核心部位的插装面积,使得2级缓存的容量从以往的2MB增大到3MB,而PRIMEPOWER HPC2500更是扩容至4M。

  细微化的推进带来的另一大优点是处理器整体性能的直接提升。我们知道,处理器中信息的处理,传递依赖于电子在晶体管内的游离,为了提高处理器性能,需要缩短处理器的脉冲长度,即缩短晶体管中电子移动的距离。如果缩小每个晶体管的体积,晶体管与接线便会变得更为集中,脉冲长度也会随之缩短。从而减少电子游离的距离,使得电子更为迅速地到达目的地,最终加快了信息的传递和处理。当前90nm技术的标准脉冲长度是65nm,而富士通此次成功地研发出的SPARC 64V处理器,脉冲长度仅有40nm。

  在晶体管与晶体管之间的接线方面,富士通采用了180nm级的铜线。铜线良好的导电性能使得电子的活动较为活跃。但同时,活跃的电子可能会从铜线中漏泄,影响到紧邻的无关晶体管。同时,技术的细微化也使得接线之间的距离更为缩短,从而需要使用比诱电率较低的Low-k 层间绝缘膜埋在铜线的四周。但这在技术上很难以实现,Low-k的强度低,使用的材质复杂。富士通反复进行模拟试验,通过校正试验错误,最终成功地将10层的铜线技术推向实用化。这种领先于其他公司的半导体技术正是高速处理机制造中不可缺少的重要因素之一。

  此外,这次发布的SPARC64 V处理器在技术方面增强了乱序执行技术。这项技术是指处理器允许将多条指令不按程序规定的顺序分开发送给各相应电路单元处理。在以前的SPARC64 GP处理器中这种技术使用有限,但在SPARC64 V中乱序执行的使用范围得到了很大的扩大,甚至包括存储器存取。

  富士通上一代的SPARC64 GP处理器曾被认作RAS(可靠性、可用性和可维护性)方面的典范,而新一款的SPARC64 V处理器在这些方面进一步增强。

  SPARC64 V中所有的数据传输,包括计算装置和寄存器,都安装了检验器,任何的错误信息或可能的错误信息都会经过详细的检查。每个最新的SPARC64 V处理器装有803个检验器,即在单个系统(PRIMEPOWER2500 有128个处理器)中将有320, 000个检验器进行错误校验。正是基于这样的可靠性才使得富士通PRIMEPOWER的RAS达到了主机级的水平。

  处理器中的错误不仅要被及时检测出来,更需要有快速地恢复机制。尽管操作系统软件业能够实现恢复功能,但富士通的SPARC64 V采用了自恢复硬件的原理。由于使用硬件执行指令处理并用于检测错误,可以通过指令重试来自动重复指令并尽量减少错误。而如果采用软件纠正错误,那么软件将在出错硬件上面运行,无疑将降低系统的运行效能。

  因此,SPARC64 V即使在软件出现故障的情况下也能有效报告和恢复错误。富士通将在主机开发中培养出技术知识充分应用在了UNIX服务器的开发上,在PRIMEPOWER中采用了许多其它类似的技术。

  可以这样说,有PRIMEPOWER这样一个重要的服务器支持客户的关键业务流程,就不再会有错误的发生,因为出现的错误在得以校正前将不会被继续处理进行。

  目前,64位处理器市场风起云涌,除了IBM,HP,富士通和SUN等传统厂商外,Intel和AMD也加入其中,集中在高端的竞争越来越激烈。富士通5款采用90nm技术的Unix服务器已经创下SPECjbb2000和SPECint_rate的最新纪录,在未来永无止境的科技发展中,相信富士通将勇攀高峰,再创辉煌。