Itanium — многомиллионная ошибка Intel
25.04.2024, в 10:49
Содержание
- Вступление
- Даже гиганты ошибаются
- Применение Itanium в суперкомпьютерной отрасли
- Эволюция Intel Itanium
- Решение проблемы многопоточных вычислений в реалиях 2024 года
Вступление
Itanium – общее наименование серии процессоров с уникальной 64-битной архитектурой IA-64. Продукт разрабатывался для высоконагруженных серверов, стал результатом кооперации инженерных команд Intel со специалистами Hewlett-Packard. Официальная презентация чипов на этой архитектуре состоялась в мае 2001 г. Они выпускались на протяжение многих лет, но в 2019-м изготовление чипов Itanium было прекращено, а отгрузки прекратились в июле 2021 г. В этой статье мы разберемся, как уникальная микроархитектура потерпела полный провал на рынке вычислений и осталась забытой страницей истории.
Идея создания 64 битного процессора посетила инженеров Intel еще в начале 1990х годов. Разработка уникальной микроархитектуры сопровождалась рядом сложностей, поэтому релиз процессоров неоднократно откладывался. Изначально велась разработка архитектуры с кодовым названием «P7», но после присоединения к проекту специалистов из Hewlett Packard было решено изменить наименование архитектуры на IA-64(Intel Architecture 64).
В 2001 году чипы Intel Itanium были одновременно уникальным и технически устаревшим решением. Дело в том, что платформу планировали к релизу в 98-99 годах. Однако длительные задержки проекта в сочетании с активным развитием конкурентов привели к тому, что Itanium устарел ещё до вывода на рынок.
Даже гиганты ошибаются
Сегодня компании делают выбор в пользу создания микропроцессоров на архитектуре, которая уже имеется на рынке, такое решение практически гарантировано ведет к успеху. Не нужно изобретать велосипед, именно так гласит выражение, которое пытается донести смысл, что не стоит заново придумывать то, что и так хорошо работает. Но иногда компании делают смелые ходы, радикально отличающиеся от типовых решений. Такого рода решения могут непредсказуемым образом сказаться на успехе предприятия. История знает немало примеров как прорывов, так и провалов на пути технического прогресса. Примером успешного технологического рывка является разработка Intel i386 - первый 32 битный процессор. А к неудачным инициативам чипмейкеров можно отнести выход линейки псевдовосьмиядерных AMD FX, осуществленный на пике популярности двухъядерных процессоров, что привело их невостребованности на рынке.
Вероятно, компания Intel хотела повторить успех прошлых десятилетий и выйти на рынок с совершенно уникальным продуктом в виде 64-битного процессора на специализированной архитектуре. Это могло позволить закрепить титул лидера в области полупроводниковых технологий. Но ряд упущений со стороны Intel привел реализацию амбициозной задачи к провалу.
Интересные факты, связанные с микропроцессорами на этой архитектуре:
- Процессоры Itanium 1-2 поколения с ядром Merced и McKinley поставлялись в виде мезонинной платы, которая больше похожа на область текстолита с впаянным процессором и ножками PGA. На текстолите имелись дополнительные контакты. Сегодня такое решение выглядит странно.
- Более современные Itanium 9000 поставлялись в виде “сэндвича” из процессора, VRM, радиатора для охлаждения. Эти процессоры уже имели до 8 ядер и собственный Socket 1248.
- Процессоры на архитектуре IA-64 идеально подходили для задач с высоким уровнем параллелизма. Но, к огромному сожалению, широкого спектра таких задач на момент релиза этих процессоров не было.
- На базе Itanium были построены специализированные сервера HP Integrity — это уникальная линейка серверов с модульной конструкцией, ориентированная на построение вычислительных кластеров IA-64.
- Существовал 17U сервер HP Integrity rx8640, вмещающий в себя 16 процессоров Itanium, 6 блоков питания с горячей заменой. Вес сервера в максимальной конфигурации составлял 170 кг!
- Для работы на чипах IA-64 была создана проприетарная ОС HP-UX 11i. Помимо этого поддержка архитектуры была включена в дистрибутивы Red Hat Enterprise Linux AS и Novell SUSE Linux Enterprise Server.
Несмотря на ряд интересных особенностей у процессоров Itanium были весомые минусы, которые привели к закрытию убыточного проекта.
1. Провальный маркетинг.
Основными причинами неудачи маркетинговой кампании были проблемы с производительностью, обусловленные недостатком оптимизированного для IA-64 ПО. Дело в том, что Itanium рекламировался как крайне производительное решение, что было правдой, но с оговорками.
Процессор имел великолепную производительность в вычислениях с плавающей запятой в тех случаях, когда приложение было написано для исполнения на архитектуре IA-64. При этом в задачах, связанных с целочисленными вычислениями чипы на этой архитектуре, минимально отличались от производительности классических х86 процессоров.
А в случае выполнения не оптимизированного кода, производительность Itanium была в разы меньше, чем у «обычных» x86-процессоров, функционирующих на аналогичных частотах. Это вызывало максимум негодования у потребителей, не получивших оптимизированного софта для чипов с уникальной архитектурой.
2. Мощная конкуренция
Мы уже упоминали, что Intel действительно выпустили первый 64 битный процессор в лице Itanium. Но прогресс не стоял на месте, и через 2 года главный конкурент выпускает 64 битный X86 процессор - AMD Opteron, что ставит Intel в затруднительное положение. Opteron лишен недостатков Itanium, отлично справляется с ПО того времени, не требует “танцев с бубном” для достижения требуемой производительности. На рынке серверных процессоров Itanium параллельно конкурирует с системами на основе AMD64, EM64T, POWER от IBM, SPARC от Sun. Высокая конкуренция не давала возможности семейству чипов Itanium достичь успеха, особенно с учетом значительных недостатков архитектуры. Потребители не хотели приобретать дорогой, нишевый низкочастотный процессор вместо высокочастотных аналогов от других компаний, которые без проблем работали с набором команд x86 и обладали высокой производительностью в повседневных задачах.
3. Рыночные тенденции
Хотя Itanium и был лучшим в задачах, которые были под него оптимизированы, но потребители и разработчики ПО выбрали путь наименьшего сопротивления. Как оказалось, рынок был не готов к эре высокого параллелизма задач. Впрочем, и сейчас “особое ПО с префиксами Предприятие и Корпорация” предпочитает высокочастотные производительные ядра, в сравнении с их количеством.
На проблемы Itanium можно было бы закрыть глаза, если бы не его цена. Именно она стала колоссальной проблемой, процессоры просто не могли соперничать с конкурентами даже от самой Intel. Но стоит отметить, что стоимость процессоров не была продиктована жадностью Intel. Дело в том, что разработка архитектуры потребовала огромных расходов, именно поэтому стоимость процессора могла достигать нескольких тысяч долларов США.
Поскольку мы уже упоминали в статье AMD FX, давайте продолжим сравнивать Intanium с серверным аналогом AMD FX. Для проведения конкурентного анализа возьмем 2012 год, время релиза процессоров Itanium 9500.
| Наименование | Itanium 9560 | Opteron 6284 SE | Xeon E5-2690 |
| Дата выхода | Ноябрь 8, 2012 | 4 Июня, 2012 | 6 Марта, 2012 |
| Технологическая норма | 32 нм | 32 нм | 32 нм |
| Стоимость на релизе | 4650$ | 1265$ | 2057$ |
| Ядра и потоки | 8C\16T | 16C\16T | 10C\20T |
| Тактовая частота процессора | Базовая 2533MHz | Базовая 2700MHz, 3400MHz Turbo | Базовая 2900MHz, 3800MHz Turbo |
| Поддержка стандарта памяти | DDR3 1066, DDR3 800 | DDR3 1600, DDR3 1333 | DDR3 1600, DDR3 1333 |
| Тепловыделение | 170 Вт | 140 Вт | 135 Вт |
Анализируя таблицу, можно однозначно сказать, что Xeon и Opteron:
- предлагаются по кратно более низким ценам;
- предоставляют большее число ядер на более высокой частоте;
- поддерживают более быструю оперативную память;
- отличаются меньшим TDP;
- стабильно работают в любых задачах на х86 того времени.
Itanium проигрывал буквально во всем, кроме одного, параллельные вычисления в программах, которые оптимизированы под IA-64. Печально наблюдать как интересная технология разбивается об запросы потребителя, отсутствие мотивации программистов писать софт под новую архитектуру, что является крайне тяжелой, а порой, даже неподъемной задачей.
Более того, по мере развития Intel в области 64 битных процессоров X86, процессоры линеек Xeon E7 и Xeon E5 начали навязывать высокую конкуренцию линейке Itanium, что еще больше пошатнуло авторитет “уникальных” процессоров.
ЦОДы и потребители всегда будут искать наилучшее соотношение цена\производительность, что и привело Itanium туда, где интересные решения, сталкиваются со сложностями производства и ожесточенной конкуренцией. Не выдерживая конкуренции, приходится сворачивать производство из-за невостребованности решения. Но стоит отдать должное, минимальный спрос на Itanium был. Его обеспечивали научно-исследовательские институты, которые и создавали те самые задачи идеально подходящие под особенности архитектуры. Нередко ученые и инженеры самостоятельно оптимизировали программы под уникальную архитектуру и даже писали ПО «с нуля» для решения собственных узкоспециализированных задач. Поэтому неоптимальное исполнение «массовых» программ для них не было принципиальным недостатком.
Применение Itanium в суперкомпьютерной отрасли:
- В 2003 г. Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория соорудила 5-ый по мощности суперкомпьютер в мировом рейтинге - MPP2. В его основу легли чипы Itanium 2 1.5Ghz и серверные узлы RX2600. Этот суперкомпьютер занимался построением моделей распространения радиоактивных соединений в почвах и грунтовых водах.
- В 2004 г. NASA создала суперкомпьютер на базе Itanium 2 Montecito 2C 1.6GHz. Он также занял 2-ю строчку в мировом рейтинге. Целью работы суперкомпьютера были научные расчеты.
- В 2006 г. Французский комиссариат атомной энергии создал суперкомпьютер - TERA-10. В его основе лежали Itanium 2 Montecito 2C 1.6GHz. Он занял 7-ю строчку в мировом топе. Кластер занимался моделированием ядерных сил и поддерживал французскую ядерную оборону.
Эволюция Intel Itanium
В таблице ниже мы привели сравнительную характеристику процессоров Intel Itanium в рамках их жизненного цикла. Вы сможете проследить как менялось количество ядер, частота, объем кэш-памяти и другие характеристики, чтобы лучше понять, как Intel пыталась конкурировать с другими процессорами того времени.
| Наименование процессора | Intel Itanium 800 MHz | Intel Itanium 2 1.6 GHz | Intel Itanium 2 9150N | Intel Itanium 2 9350 | Intel Itanium 2 9560 | Intel Itanium 9760 |
| Дата релиза | 2001 | 2004 | 2007 | 2010 | 2012 | 2017 |
| Число ядер и потоков | 1C/1T | 1C/1T | 2C/4T | 4C/8T | 8C/16T | 8C/16T |
| Частота | 800 MHz | 1.6 GHz | 1.6 GHz | 1.733 GHz | 2.533 GHz | 2.667 GHz |
| Наименование ядра | Merced | Madison 9M | Montvale | Tukwila | Poulson | Kittson |
| Технологическая норма производства | 180 нм | 130 нм | 90 нм | 65 нм | 32 нм | 32 нм |
| Масштабируемость | До 4х сокетов | До 4х сокетов | До 4х сокетов | До 8х сокетов | До 8х сокетов | До 8х сокетов |
| L3 кэш | 4MB | 9MB | 24MB | 24MB | 32MB | 32MB |
| TDP | 130W | 122W | 104W | 185W | 170W | 170W |
| Сокет | PAC418 | PPGA611 | PPGA611 | LGA1248 | LGA1248 | LGA1248 |
| Рекомендованная стоимость | $4,227 | $4226 | $3692 | $3838 | $4650 | $4650 |
.png "itanium-9560-vypolnennyj-v-vide-sendvicha-na-sokete-lga1248 (1).png")
Решение проблемы многопоточных вычислений в реалиях 2024 года
С 2019 года микропроцессоры AMD EPYC начали захват рынка серверных процессоров, предлагая великолепную производительность и многоядерность в рамках х86-архитектуры за доступную цену. В это же время, Intel сворачивает производство Itanium, так как конкурировать с AMD стало невозможно. 32 ядерные чипы AMD захватили рынок в данной отрасли, так как аналогов от Intel не существовало. AMD была монополистом в этой сфере. На момент 2021 года Intel прекратили поставки процессоров Itanium, и история этой перспективной разработки закончилась. С этого момента стало понятно, что AMD больше не является “догоняющей” компанией. Такие перемены побудят синего гиганта к переменам в области разработок на х86-архитектуре, чтобы соответствовать потребностям рынка.
AMD смогла перебороть амбициозную попытку Интел в вопросе решения проблемы мультипоточных вычислений весьма элегантным способом. Наращивание числа X86 ядер путем эффективного размещения чиплетов на единой подложке, что не удавалось сделать Intel ввиду привязки к собственным наработкам в виде кольцевой шины (ring bus).
Путь Intel Itanium продолжался 20 лет, от громкого релиза до тихого забвения и полной неконкурентоспособности.