SPARC歷史盤點：撐起Sun大廈的芯片技術傳奇
如果將2009年IT產業中的大事做一個排行的話，那么Sun被甲骨文收購這個事件，一定可以排進前三。Sun，這個曾經在硅谷唯一可以和IBM比肩的巨頭，如今也失去了昔日的光輝。年中時Sun投資數十億的16核Rock處理器被腰斬，也讓人不得不唏噓Sun硬件業務的未來，曾經輝煌一時的SPARC，不知道是否今后也會慢慢淡出人們的視線。現在讓我們來回顧Sun Sparc歷史。
在RISC領域中，SPARC處理器是非常重要的一個產品，從1984年SPARC架構的提出、1987年的第一顆SPARC處理器，到獲得巨大成功的UltraSPARC-III、再到8核心32線程的UltraSPARC-T1和中途被廢止的16核心“Rock”，Sun SPARC沉浮二十五年，奠定了Sun在高端微處理器市場中的領先地位，成就了一段硅谷傳奇。
Sun SPARC處理器發展歷程
SPARC歷史盤點一：1984，Sun SPARC架構元年
20世界的80年代是RISC處理器的時代，RISC架構把較長的指令分拆成若干條長度相同的單一指令，可使CPU的工作變得單純、速度更快，設計和開發也更簡單。1984年，Sun工程師中的一個小團隊開始研發被稱為SPARC的32位RISC處理器，而SPARC項目的開發顧問就是提出RISC架構的David Patterson。
David Patterson
SPARC是Scalable Processor Architecture的縮寫，即可擴展的處理器架構，Sun對SPARC寄以厚望，當時首席執行官Scott McNealy認為SPARC可以將公司每年5億美元的收入提升至每年數十億美元。
SPARC歷史盤點二：1987，首款SPARC處理器誕生
Sun最早的產品不是服務器而是工作站，而最早的SPARC處理器也是被應用在工作站上。在1987年推出了第一款32位的SPARC 86900“Sunrise”處理器，這款處理器采用SPARC V7架構，采用0.8微米工藝，主頻只有16MHz，當時被應用在一對20000門的富士通gate-array芯片上，供給Sun 4/260工作站動力。第一款SPARC處理器規格雖然和現今的處理器無法相提并論，每秒僅可處理1000萬個指令，但是這比當時的復雜指令集計算機(CISC)處理器要快三倍。
第一款SPARC處理器
SPARC推出后很就占領了市場，并幫助公司突破了10億美元營收的大關。這一切正如當初McNealy所預測的那樣。
SPARC最早的架構是V7版本，也是最基礎的SPARC架構。1990年SPARC V8架構推出，包含了幾種關鍵改進如硬件multiply/divide的 MMU 作用，支持對于128 位浮點運算。1993年SPARC V9架構推出，增加了支持對于64位地址和數據類型，包括處理器從Sun(UltraSPARC) 到Fujitsu(SPARC64) 。
SPARC架構版本#p#
SPARC歷史盤點三：1995，64位UltraSPARC I
1995年，Sun公司的微處理器技術有了一次質的飛躍。繼第一款SPARC微處理器之后，Sun推出了64位UltraSPARC I微處理器。UltraSPARC I革新了微處理器的可擴展性和帶寬等工業標準，其頻率達143MHz，采用0.5微米工藝技術，集成了520萬個晶體管。UltraSPARC I的推出加強了Sun在高端微處理器市場的領導地位。
UltraSPARC I
SPARC歷史盤點四：1997，UltraSPARC Ⅱ
僅僅兩年后，Sun就推出了UltraSPARC I的升級版——UltraSPARC Ⅱ。UltraSPARC Ⅱ芯片頻率為300MHz，采用0.25微米工藝技術，集成了600萬個晶體管，比UltraSPARC I芯片的速度高2.5倍。在數據帶寬方面，UltraSPARC Ⅱ高達1600MB/s，比當時其他同類產品高600MB/s；UltraSPARC Ⅱ的VIS指令集可加速多媒體、圖像處理和網絡等應用。在高性能通信處理器、高檔工作站和服務器等市場，UltraSPARC Ⅱ在各種環境中均能提供業界較高的性能。
UltraSPARC Ⅱ
SPARC歷史盤點五：1999，里程碑式的UltraSPARC Ⅲ
1999年，Sun推出了第三代產品—— UltraSPARC Ⅲ，這是SunSPARC微處理器發展歷史上具有里程碑意義的產品。UltraSPARC Ⅲ全面提高了系統應用程序的性能，它的帶寬可達2.4GB，比UltraSPARC Ⅱ高出2倍。首款UltraSPARC Ⅲ微處理器主頻達600MHz，采用了更先進的0.18微米工藝技術，集成了1600萬個晶體管，并與Solaris操作系統和應用軟件兼容。
UltraSPARC Ⅲ
借助出眾的存儲器帶寬和多處理器可擴展性，UltraSPARC Ⅲ為電子商務、科學計算和數據開采等高性能計算應用提供了非同尋常的平臺。憑借卓越的性能和Solaris操作環境，UltraSPARC Ⅲ進一步推動了服務器的發展。
UltraSPARC Ⅲi
UltraSPARC Ⅲi是在UltraSPARC Ⅲ的基礎上，針對中小企業的1~4路服務器優化了的64位RISC處理器，采用了全新的SPARC V9架構，除了主頻上的提高，并且采用了集成化策略，編號中的“i”表示就是集成的意思。UltraSPARC Ⅲi中集成了存儲和I/O控制器、1M的L2緩存和DDR內存控制器，大大提升了內存訪問效率。
UltraSPARC Ⅲi#p#
SPARC歷史盤點六：2004，首款雙核UltraSPARC IV
UltraSPARC IV是Sun公司的首款雙核處理器， 于2004年上半年推出。Sun緊接著在下半年又推出了UltraSPARC IV+。UltraSPARC IV采用CMT（chipmultithreading，芯片多線程）技術，片上集成了兩個UltraSPARC III的內核、二級Cache的tag體和MCU，外部緩存16MB，每個內核獨享8MB。UltraSPARCIV由德州儀器生產，采用0.13微米工 藝，主頻1.2GHz，功耗100W，和UltraSPARC III管腳兼容，實現系統的平滑升級。UltraSPARC IV+是UltraSPARC IV的0.09微米工藝的升級版本，而且增加了片上高速緩存的容量，主頻1.8GHz。
UltraSPARC IV
UltraSPARC IV+
UltraSPARC IV+在2004年10月推出，是Sun在UltraSPARC產品線上的最后一款產品，其后的處理器產品均是和富士通聯合研發。UltraSPARC IV+采用了90nm工藝，相對UltraSPARC IV制程更加進步，并且將一個新的L3緩存層與一個快速片上的2MB L2緩存、以及一個32MB的片外高速三級緩存連接在一起。此外，UltraSPARC IV+通過擴展的高速緩存、功能與轉移預測機制、增強的預取能力等新技術，將UltraSPARC IV的應用吞吐量提高一倍。
UltraSPARC IV+
SPARC歷史盤點七：2005，首款8核心UltraSPARC T1
2005年11月，Sun推出了UltraSPARC T1處理器，其原來的編碼名稱為“Niagara”（尼亞加拉）。UltraSPARC T1處理器采用了基于SPARC的CoolThreads技術，還有一個創新性的8內核技術，每個內核有4個線程，共有32個線程。32個線程等于32個系統同時工作，這就使多任務能夠并行執行，無需互相等待。UltraSPARC T1芯片節約了能耗并提高了系統的吞吐量，它還利用了Sun具有創新性的CMT(芯片多線程)處理器架構，以確保與Internet的多線程應用環境并駕齊驅。
UltraSPARC T1
UltraSPARC T1還進行大量的創新：它將系統架構放到了芯片上，內部的通信任務就在芯片上完成，數據幾乎不靠金屬傳輸，這樣就獲得了更高的功效和更高的特性；首次將4個內存控制器放到一塊芯片上，芯片就成為了處理內核和內存之間的數據傳輸通路，這樣數據就在被處理的同時迅速傳入芯片；每一個UltraSPARC T1內核相對都很簡單，它生成的熱量很少，這使整個處理器所需功率小于70瓦；采用SunStudio11軟件，將三大創新技術――Solaris10、Java和采用CoolThreads技術的UltraSPARC T1處理器融合在了一起。#p#
SPARC歷史盤點八：2007，64線程的UltraSPARC T2
SUN公司在推出UltraSparc T1之后，就開始投入代號為“Niagara2”的“UltraSparc T2”處理器的開發。2007年8月，UltraSparc T2正式發布。UltraSparc T2雖然仍然保持8核心設計，但每個核心可支持的線程數提升到8個。換句話說，UltraSparc T2擁有高達64線程的并行處理能力，比UltraSparc T1整整提升一倍。
UltraSparc T2
另外，UltraSparc T2直接集成了8個獨立的加密加速單元、支持虛擬運行的兩個10Gbps以太網接口和八個PCI-E通道，而浮點單元仍保持精簡設計的原則，數量只有8個。
UltraSparc T2核心架構圖
多線程和虛擬運行是UltraSparc T2的拿手好戲，SUN表示UltraSparc T2的每個線程都可以獨立運行一個操作系統，因此理論上一枚UltraSparc T2處理器可以最多支持64個系統并行運作。而在Web訪問等事務處理中，64線程的UltraSparc T2將具備常規處理器難以達到的超快響應能力。也是為了應對多線程處理的需要，UltraSparc T2配備了4個內存控制器，內存總帶寬將超過50GBps。
得益于65納米工藝，UltraSparc T2的工作頻率提高到了1.4GHz，而平均工作仍保持在70瓦左右，即便全速運行不過為120~130瓦，平均每個線程只需要消費2瓦。
SPARC歷史盤點九：2008~2009，16核心“Rock”出師未捷
代號“Niagara”的UltraSPARC T1/T2系列是Sun歷史上非常成功的處理器，也承擔了Sun大部分的營收。“Niagara”系列處理器采用了多核心多線程的設計，旨在提升事務處理的能力，對于浮點性能并不十分注重，主要適用于面向網絡的Web等事務性負載。在高端的浮點密集型高性能計算負載或者面向數據的高端工作負載中，Sun應用的是和富士通聯合推出的SPARC64處理器，比如M系列服務器。為了和IBM、HP等Unix巨頭抗爭，Sun在數年前還規劃了面向中高端服務器應用的“Rock”處理器，獨立于“Niagara”，替代目前的SPARC64。
Sun處理器路線圖
“Rock”被命名為“UltraSPARC-RK”，最早的計劃是在2008年第二季度推出。“Rock”處理器采用65納米工藝，具備16個核心，芯片面積為396平方毫米，主頻2.3GHz，功耗250W。
Sun “Rock”處理器
核心架構圖
從架構圖上看，16個核心被分成四個部分，每4個核心構成一個“簇”，4個核心共享一個I-cache、2個FPU和2個數據緩存。每個核心支持2個線程，總共支持32個線程，雖然從線程數量上遠不如規劃中的具備256個線程的Niagara-III，但是Rock具備更強的單線程能力，在每個核心的執行效率上會更高。Rock還具備“Scout預取”功能，實現指令的預取，提升處理器性能。
Sun對這款高端處理器寄以厚望，經歷5年的研發時間并投入了數十億的研發資金，不過遺憾的是，我們今后可能根本看不到這款處理器的身影。在研發過程中“Rock”出現了比較嚴重的性能問題，并沒有達到當初Sun的預期，并且連續的財政赤字讓Sun無力再繼續負擔高昂的研發費用，在今年4月份Sun被甲骨文收購，這個新東家也似乎不打算支持這個耗資巨大的項目，今年6月中旬，紐約時報披露“Rock”已經被Sun廢止，這個投入大量時間和資金的處理器最終出師未捷。
Rock已經被終結，在Sun的規劃中，還有一款UltraSPARC處理器“Niagara-III”原本預計在09年年底推出，Niagara-III采用45納米工藝，將具備16核心，每個核心具備16個線程，每個處理器的線程數量將達到驚人的256個，不過如若甲骨文真的要放棄Sun的硬件業務，這款處理器的命運還是個未知數。
附：Sun SPARC處理器規格匯總
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