¿Por qué necesitamos una arquitectura de CPU diferente para servidor y mini/mainframe y mixed-core?

Question

Me preguntaba qué otras arquitecturas de CPU están disponibles además de INTEL & AMD. Entonces, encontré List of CPU architectures en Wikipedia.

Categoriza arquitecturas de CPU notables en las siguientes categorías.

1. Embedded arquitecturas de CPU
2. Microinformáticos arquitecturas de CPU
3. estación de trabajo/servidor de arquitecturas de CPU
4. mini/mainframe arquitecturas de CPU
5. arquitecturas de núcleo de CPU mixtos

estaba analizando sus efectos y tengo algunas dudas Tomando la CPU del microordenador (PC) de la arquitectura como referencia y comparándolo con otros tenemos:

arquitectura de CPU incorporado:

• Son un mundo completamente nuevo.
• sistemas embebidos son pequeña & hacer tarea muy específica sobre todo en tiempo real & baja capacidad de consumo por lo que no necesitan tantos & dichos registros de ancho disponibles en una CPU del microordenador (PC típico). En otras palabras, sí necesitamos una nueva pequeña pequeña arquitectura &. Por lo tanto, nueva arquitectura & nueva instrucción RISC.
• El punto anterior también aclara por qué necesitamos un sistema operativo independiente (RTOS). arquitecturas de CPU

estación de trabajo/servidor

• que no saben lo que es una estación de trabajo. Alguien aclare con respecto a la estación de trabajo.
• A partir del servidor. Está dedicado a ejecutar un software específico (software de servidor como httpd, mysql, etc.). Incluso si se ejecutan otros procesos, debemos dar prioridad al proceso del servidor, por lo tanto, existe la necesidad de un nuevo esquema de programación y, por lo tanto, necesitamos un sistema operativo diferente al de propósito general. Si tiene más puntos para la necesidad del sistema operativo del servidor, por favor mencione.
• Pero no entiendo por qué necesitamos una nueva arquitectura de CPU. ¿Por qué la arquitectura de CPU del microordenador no puede hacer el trabajo? ¿Alguien puede aclarar?

arquitecturas mini/mainframe CPU

• vez más que no sé lo que son éstos & lo miniframes o unidades centrales utilizados para? Solo sé que son muy grandes y ocupan el piso completo. Pero nunca leí sobre algunos problemas del mundo real que están tratando de resolver. Si alguien trabaja en uno de estos. Comparte tu conocimiento
• ¿Puede alguien aclarar su propósito & ¿por qué no es adecuado el archivo de la CPU del microordenador?
• ¿Existe un nuevo tipo de sistema operativo para esto también? ¿Por qué?

núcleo Mixta arquitecturas de CPU

• nunca más se supo de ellos.

Si es posible por favor mantenga su respuesta en este formato:

arquitecturas de CPU XYZ

• Propósito de XYZ
• necesidad de una nueva arquitectura. ¿Por qué la microcomputadora actual CPU no funciona? Van hasta 3GHZ & tienen hasta 8 núcleos.
• necesidad de un nuevo sistema operativo ¿Por qué necesitamos un nuevo tipo de sistema operativo para este tipo de archictures?

EDIT:

Chicos, esto no es un problema de tarea. No puedo hacer nada para que creáis. No sé si la pregunta no es clara o alguna otra cosa, pero solo me interesan los detalles técnicos específicos.

Déjame poner una parte de esta pregunta de otra manera. Usted está en una entrevista y si el entrevistador le pregunta "dígame, los procesadores de microcomputadora son rápidos & muy capaces y nuestros sistemas operativos de PC son buenos. ¿Por qué necesitamos una arquitectura diferente como SPARC, Itanium y necesitamos un sistema operativo diferente como Windows Server? para servidores? ". ¿Qué responderías? Espero tener mi punto.

Answer 1

mainframe

• Procesos enorme cantidad de información con una gran cantidad de instrucciones que ejecutan al mismo tiempo.
• Una computadora doméstica (PC/computadora de escritorio) no puede hacer frente a la ejecución de una gran cantidad de código al mismo tiempo, ni siquiera el procesamiento de una gran cantidad de datos.
• Un sistema operativo específico para la arquitectura particular lo hace más eficiente para el hardware específico.

HW Arquitectura Ejemplo

A Tratamiento en Ordenador Central tiempo información en tiempo real a partir de sensores en diferentes estados.

OS Arquitectura Ejemplo

Digamos que el comando normal a dibujar algo es: Draw "texto". Eso es en una PC normal.Ahora, digamos que tiene muchas pantallas y desea dibujar lo mismo en cada una, con esta PC tendrá que llamar DRAW "text" para cada una. Sin embargo, que sólo podría hacer un poco de hardware con un comando "dibujan" que extrae automáticamente el mismo texto en cada pantalla: dibujan "texto"

Answer 2

En pocas palabras: cualquier diseño debe satisfacer algunos requisitos. Para satisfacer cualquier conjunto complejo de requisitos, habrá que hacer concesiones, satisfacer el requisito X hasta el n-ésimo grado puede hacer que sea imposible satisfacer el requisito Y. Por lo tanto, ya sea que se trate de CPU o lavadoras, habrá una gran variedad de requisitos. diseños para cumplir con variedad de requisitos.

La situación se hace más compleja, pero no esencialmente cambiada, por la evolución de ambas tecnologías y de los requisitos en el tiempo.

Answer 3

¿Podrías, por ejemplo, resolver todos los problemas de transporte en el mundo si el único vehículo fuera una camioneta Toyota de transmisión automática (las viejas pequeñas no son del tamaño completo más nuevo)?

¿Por qué alguna vez necesitarías algo más?

Bueno, no todo el mundo puede manejar un palo, no todo el mundo cabe en un toyota (estoy pensando en la altura más que el ancho). No puedes llevar a la familia No puede transportar objetos grandes, ciertamente no de manera eficiente. ¿Cómo se venden los camiones al distribuidor para vender? Conducirlos uno a la vez?

Si utilizamos un procesador de clase de servidor en nuestro control remoto de televisión, necesitaríamos un cable de extensión y un ventilador de refrigeración, o tendríamos que reemplazar las baterías cada vez que presionemos el botón y esperar a que arranque primero.

Rtoses y sistemas operativos, la misma respuesta que la anterior. No utiliza un rtos en un microcontrolador de baja potencia, normalmente no, a menudo tiene rom medido en cientos de bytes y ram medido en decenas de bytes. No hay espacio para bloatware. Software diseñado específicamente para hardware construido específicamente.

Mire el caso de ARM vs Intel que está sucediendo ahora, Intel es horrible en el diseño de hardware, su éxito es puramente en las salas de conferencias y las teleconferencias no en el hardware de una placa base. Puede obtener el mismo rendimiento utilizando conjuntos de instrucciones alternativas de proveedores alternativos a una fracción del costo inicial y operativo. ¿Por qué conformarse con una solución antigua?

Pocos sistemas operativos son confiables, lo mismo con compiladores y hardware para el caso. Algunos software y hardware están diseñados para rendimiento o confiabilidad, pero no necesariamente para la facilidad de uso. No quiero que la palanca del tren de aterrizaje haga que el piloto tenga que acercarse al mouse y verifique el botón de "¿Está seguro de querer desplegar la ventana del tren de aterrizaje?", Y luego mire girar el reloj de arena mientras piensa ya sea para hacerlo o no Por la misma razón que necesita una camioneta para algunos trabajos y un tractor-remolque para otros, necesita una clase de máquina (y software) para el escritorio doméstico, otra para servidores de pequeñas y medianas empresas y otra para grandes corporaciones . No se puede simplemente hacer una camioneta más pequeña e infinitamente más grande dependiendo del trabajo, a veces se necesitan más ruedas, envolventes o no, más o menos asientos, tomas de fuerza, sistemas hidráulicos o no, etc., según la tarea para la que esté diseñado.

¿Dónde estaríamos si nos hubiéramos detenido en el procesador de 8 bits con CP/M? Resuelve todos los problemas del mundo ¿por qué alguna vez necesitaría desarrollar una alternativa? El 100% de las innovaciones, el ahorro de costos y el aumento en el rendimiento son el resultado de cuestionar la solución actual y probar algo diferente.

Una talla para todos se adapta bien a nadie.

Answer 4

Las estaciones de trabajo son ahora una forma casi extinta de computadoras. Básicamente, solían ser computadoras de alta gama que se ven como computadoras de escritorio, pero con algunas diferencias importantes, como procesadores RISC, unidades SCSI en lugar de IDE y que ejecutan UNIX o (posteriormente) línea NT de sistemas operativos Windows. Mac Pro se puede ver como una forma actual de estación de trabajo.

Los mainframes son grandes (aunque no necesariamente ocupan todo el piso). Proporcionan una gran disponibilidad (la mayoría de las partes de un mainframe, incluidos los procesadores y la memoria, pueden reemplazarse sin que el sistema se apague) y la compatibilidad con versiones anteriores (muchos mainframes modernos pueden ejecutar software no modificado escrito para mainframes '70).

La mayor ventaja de la arquitectura x86 es la compatibilidad con la arquitectura x86. CISC generalmente se considera obsoleto, por eso la mayoría de las arquitecturas modernas están basadas en RISC. Incluso los nuevos procesadores AMD Intel & son RISC bajo el capó.

En el pasado, la brecha entre las computadoras hogareñas y el hardware "profesional" era mucho mayor que la actual, por lo que el hardware de "microcomputadora" era inadecuado para los servidores. Cuando se crearon la mayoría de las arquitecturas de "servidor" de RISC (SPARC, PowerPC, MIPS, Alpha), la mayoría de los chips de microcomputadoras aún eran de 16 bits. Primer chip PC de 64 bits (AMD Opteron) enviado durante 10 años después de MIPS R4000. Lo mismo sucedió con los sistemas operativos: los sistemas operativos de PC (DOS y no NT Windows) simplemente eran inadecuados para los servidores.

En los sistemas integrados, los chips x86 simplemente no son lo suficientemente eficientes. Los procesadores ARM proporcionan una potencia de procesamiento comparable con mucha menos energía.

Answer 5

No sé lo que es una estación de trabajo. Alguien aclare con respecto a la estación de trabajo .

Estaciones de Trabajo solía ser una clase de sistemas destinados a ser utilizados por los usuarios individuales (o alternativamente) para tareas que demandan más potencia de cálculo que un PC ofrecido. Básicamente se extinguieron en la década de 1990, ya que la economía de escala en R & D permitió que el hardware de PC estándar ofreciera el mismo rendimiento (y finalmente más) a un precio mucho más bajo.

Las estaciones de trabajo fueron fabricadas por compañías como Sun, SGI y HP. Por lo general, ejecutaban una variante patentada de Unix y a menudo también tenían hardware especializado. Las aplicaciones típicas fueron computación científica, CAD y gráficos de alta gama.

"Arquitecturas de estaciones de trabajo" se caracterizaron por el objetivo de ofrecer un alto rendimiento para aplicaciones de usuario único con precio como una consideración secundaria.

Answer 6

Probablemente ayude a considerar cómo era el mundo hace veinte años.

En aquel entonces, no era tan costoso diseñar y construir CPU de clase mundial, y tantas otras compañías tenían las suyas propias. Lo que sucedió desde entonces se puede explicar en gran medida por el precio cada vez mayor del diseño de la CPU y las fábricas, lo que significa que lo que se vendió en grandes cantidades sobrevivió mucho mejor que el que no lo hizo.

Había mainframes, en su mayoría de IBM. Estos especializados en alto rendimiento y fiabilidad. No harías nada con ellos, ya que era mucho más rentable usar máquinas de menor costo, pero eran, y son, excelentes para las transacciones de gran volumen del tipo programado en COBOL. Los bancos usan muchos de estos. Estos son sistemas especializados. Además, ejecutan programas desde hace mucho tiempo, por lo que la compatibilidad con los primeros IBM 360s, en arquitectura y sistema operativo, es mucho más importante que la compatibilidad con x86.

En aquel entonces, había miniordenadores, que eran más pequeños que los mainframes, generalmente más fáciles de usar y más grandes que cualquier otra cosa. Estos tenían sus propias CPU y sistemas operativos. Creo que estaban muriendo en ese momento, y en su mayoría están muertos ahora. La primera compañía de miniordenadores, Digital Equipment Corporation, finalmente fue comprada por Compaq, un fabricante de PC. Solían tener sistemas operativos especiales.

También había estaciones de trabajo, que estaban destinadas principalmente como computadoras personales para personas que necesitaban una gran cantidad de poder de cómputo. Tenían CPU diseñadas considerablemente más limpias que las de Intel en general, y en ese momento significaba que podían correr mucho más rápido. Otra forma de estación de trabajo fue la Máquina Lisp, disponible al menos a finales de los 80 de Symbolics y Texas Instruments. Estas fueron CPUs diseñadas para ejecutar Lisp de manera eficiente. Algunas de estas arquitecturas permanecen, pero con el paso del tiempo se hizo mucho menos rentable mantener esto. Con la excepción de las máquinas Lisp, tendían a ejecutar versiones de Unix.

La computadora personal estándar compatible con IBM de la época no era tan poderosa, y la complejidad de la arquitectura Intel la retenía considerablemente. Esto ha cambiado Los Macintosh de la época funcionaban en las arquitecturas de 680x0 de Motorola, que ofrecían ventajas significativas en cuanto a potencia computacional. Más tarde, se trasladaron a la arquitectura PowerPC iniciada por las estaciones de trabajo de IBM.

CPUs embebidas, como las conocemos ahora, datan de finales de los años setenta. Se caracterizaron por ser sistemas completos de gama baja con un bajo conteo de chips, preferiblemente con poca potencia. El Intel 8080, cuando salió, era esencialmente una CPU de tres chips y requería chips adicionales para ROM y RAM. El 8035 era un chip con una CPU, ROM y RAM a bordo, correspondientemente menos potente, pero adecuado para una gran cantidad de aplicaciones.

Las supercomputadoras tenían CPU diseñadas a mano, y se destacaban por hacer que la computación paralela fuera lo más fácil posible, así como la optimización de la CPU para (principalmente) la multiplicación de coma flotante.

Desde entonces, los mainframes se han mantenido en su nicho, con mucho éxito, y el miniordenador y las estaciones de trabajo se han comprimido mal. Algunas CPU de estación de trabajo se mantienen, en parte por razones históricas. Macintoshes finalmente se movió de PowerPC a Intel, aunque IIRC el PowerPC sigue vivo en Xbox 360 y algunas máquinas de IBM. El gasto de mantener actualizado un buen sistema operativo creció, y los sistemas modernos que no son mainframes tienden a ejecutar Microsoft Windows o Linux.

Las computadoras embebidas también han mejorado. Todavía hay chips pequeños y baratos, pero la arquitectura ARM se ha vuelto cada vez más importante. Fue en algunos netbooks tempranos, y está en el iPhone, iPad y en muchos dispositivos comparables. Tiene la virtud de ser razonablemente potente con bajo consumo de energía, lo que lo hace muy adecuado para dispositivos portátiles.

El otro tipo de CPU con la que se encontrará en los sistemas comunes es la GPU, que está diseñada para el procesamiento paralelo especializado de alta velocidad. Existen plataformas de software que permiten programar a aquellos para hacer otras cosas, aprovechando sus puntos fuertes.

La diferencia entre las versiones de escritorio y servidor de los sistemas operativos ya no es fundamental. Por lo general, ambos tendrán el mismo sistema operativo subyacente, pero el nivel de interfaz será muy diferente. Una computadora de escritorio o portátil está diseñada para que un solo usuario pueda usarla fácilmente, mientras que un servidor debe ser administrado por una persona que también administre muchos otros servidores.

Haré una puñalada en el núcleo mixto, pero puede que no sea preciso (se aceptan correcciones). La Sony Playstation 3 tiene un procesador extraño, con diferentes núcleos especializados para diferentes propósitos. En teoría, esto es muy eficiente. Más prácticamente, es muy difícil programar un sistema de núcleo mixto, y son bastante especializados.No creo que este concepto tenga un futuro particularmente brillante, pero está haciendo cosas buenas para las ventas de Sony en el presente.

Answer 7

Parece que su pregunta y objetivo es realmente entender la historia de la Arquitectura de la Computadora. Si eso es cierto, entonces necesitas este libro. Que le ayudará a obtener el entendimiento de que usted está buscando:

http://www.amazon.com/Computer-Architecture-Concepts-Evolution-2/dp/0201105578

Dr. Brooks cubre la historia de la arquitectura de computadores, la aparición inicial de nuevas ideas y traza el desarrollo de estas ideas a través de diferentes máquinas más hora.

Answer 8

Una adición para la arquitectura de CPU incorporada: tienen que ser generalmente más baratos que los procesadores convencionales, para que no aumenten considerablemente la vida útil del producto.

arquitecturas de núcleo de CPU mixtos

• Se utilizan generalmente donde hay una necesidad de alto rendimiento, la velocidad y/o menores requisitos de energía - aplicaciones embebidas, DSP, la criptografía, juegos, computación de alto rendimiento .

• Las arquitecturas de núcleo mixto ofrecen uno o varios núcleos especializados que se ajustan a un dominio de problema específico además del núcleo de propósito general (GP). Los núcleos especializados se pueden usar como aceleradores para una parte específica de la aplicación que se considera el cuello de botella. Aunque se puede lograr el mismo rendimiento agregando más núcleos GP, esto puede ser poco práctico debido a la tecnología utilizada, tamaño de matriz, restricciones de potencia, calor disipado o programabilidad: los núcleos especializados hacen una cosa, o al menos un par de cosas, más rápido y más eficiente que un núcleo GP. Existen por las mismas razones por las que las tarjetas gráficas utilizan una arquitectura diferente en sus GPU.

• Los sistemas operativos principales están escritos y optimizados para las CPU principales. Se compilan apuntando a una arquitectura de procesador convencional. Además, los núcleos especializados generalmente no son lo suficientemente genéricos como para ejecutar su sistema operativo. Por lo tanto, no necesitamos explícitamente un nuevo SO, solo modificaciones para permitir que el sistema reconozca y utilice los núcleos especializados, ya sea a través de una biblioteca o mediante un controlador. El núcleo especializado necesita una recompilación parcial para que el código ejecutable se dirija al núcleo especializado.

Algunas notas:

• chips de Mainstream son efectivamente Mezclar-núcleos. Tienen instrucciones MMX, SSE, SSE2, SSE3, instrucciones de punto flotante y algunas veces extensiones criptográficas. Esto los convierte efectivamente en una arquitectura de "núcleo mixto". Sin embargo, son tan populares que se incluyen en la categoría de procesador de microordenador. Piensa en AMD's Fusion e Intel Larrabbee.

• x86 es tan popular porque hay mucha investigación, esfuerzo e inversión para hacer buenas herramientas (compiladores, depuradores, etc.) para ellos. Además, la mayoría de los programas son de código cerrado y compilados para x86, por lo que no puede ejecutarlos en ninguna otra arquitectura. Finalmente, una gran cantidad de código tiene optimizaciones o suposiciones escritas a mano en el código que se compilará y ejecutará en un x86. Esto requeriría una reescritura parcial de la aplicación para compilar para una arquitectura diferente.

• Otra buena razón para diferentes arquitecturas es el control y la estrecha integración de diferentes subsistemas.IBM tiene sus propias CPU (PowerPC), sistema operativo (AIX) y bibliotecas, ofreciendo un paquete optimizado de forma óptima, que es difícil de eliminar una vez que lo haya comprado. Lo mismo ocurre con Sun (ahora Oracle) con SPARC y Solaris y hace unos años con HP con HP-RISC y HP/UX. No es malo ni nada por el estilo: ofrecen un paquete que se adapta exactamente a su aplicación y saben y pueden reproducirse fácilmente si algo sale mal porque están familiarizados con todos los aspectos del sistema, tanto del hardware como del software.