Развитие технологий выдвигает жесткие требования к производительности систем всех уровней и объему адресуемой оперативной памяти. Растущие системные требования предполагают расширение разрядности вычислений. Убедительным доказательством этого является тот факт, что у наи-более распространенных на сегодняшний день 32-разрядных систем максимальный объем адресуемой физической памяти ограничивается значением 4 ГБ.

Процессоры архитектуры PowerPC на протяжении многих лет были авторитетом для профессионалов. Но в последнее время в той нише, где позиции PowerPC всегда были сильны, появились соперники

Этого уже сейчас бывает недостаточно для серверов, а скоро с подобной проблемой столкнутся и настольные ПК. Программные методы увеличения адресуемого пространства представляют собой регрессивный путь, так как всегда ведут к снижению производительности. Переход на 64-битную архитектуру даст целый ряд преимуществ, однако ее поддержка должна осуществляться всесторонне: как аппаратной, так и программной части.

В настоящее время основным потребителем 64-битной архитектуры является серверный рынок. Свой взгляд на специфику применения 64-битных систем и их долю на рынке высказывает Андрей Фефелов, продакт-менеджер по серверам и системам хранения данных компании E-Consulting, принимающей активное участие в развитии серверного рынка Украины: “Если говорить о “чистых” 64-битных системах (основанных на процессорах Itanium, RISC, PowerPC), то их доля в общем количестве серверов мала. Однако большинство современных серверных 32-битных систем (Intel Xeon c Intel EM64T, AMD Opteron) поддерживают 64-разрядные приложения. Высокая стоимость, не соответствующая получаемой производительности, и отсутствие широкого ассортимента сопутствующего ПО препятствуют активному продвижению “тяжелых” 64-битных систем. Основные области применения таких систем — задачи, требующие больших объемов вычислений (ERP-системы, базы данных, промышленные приложения САПР, научные расчеты)”.

Еще не так давно системы для 64-битных вычислений ассоциировались с такими известными марками, основанными на RISC-процессорах, как IBM PowerPC, AlphaServer, Sun UltraSPARC. Эти лидеры индустрии в былые времена охватывали сегменты тяжелых и средних серверов. Массовые процессоры х86-архитектуры, в свою очередь, долго держались в поле 32-битных систем. Однако за последние несколько лет многое изменилось. В 2001 году Intel создает 64-разрядный чип для серверного рынка — Itanium. AMD, со своей стороны, выпускает на рынок семейство 64-разрядных микропроцессоров Opteron, ориентированных на различные сегменты серверного рынка, а также дешевый Athlon64, который конкурирует по стоимости с обычными 32-разрядными решениями. Ответом Intel стало включение поддержки 64-разрядных инструкций в Pentium Xeon, а теперь и в Pentium4 EM64T. Таким образом, архитектура х86 начала массовую экспансию в область 64-битных вычислений.

Сейчас Itanium2 активно конкурирует с Power5, об этом заявляет Андрей Фефелов: “Нишей систем на базе PowerPC, Alpha и пр. являются специализированные промышленные системы, а также мощные центры обработки данных с применением распространенных СУБД, например Oracle. Системы, построенные на базе Intel EM64T x86 и AMD Opteron, обеспечивают новый уровень функциональности, сохраняя при этом преемственность большинства 32-битных приложений. В сегменте тяжелых серверов процессоры Itanium2 успешно соперничают с системами на базе процессоров Power5, о чем свидетельствует рейтинг “Top Ten TPC-C by Performance”.

Андрей Фефелов, продактменеджер по серверам и системам хранения данных компании E-Consulting: “Некоторые IT-специалисты в силу недостаточной информированности даже не рассматривают альтернативу платформе Intel”

Схематические решения для построения современных серверных систем переживают эволюционные трансформации. В центре внимания оказалась архитектура x86, которая осваивает целый ряд инновационных технологий и активно выходит на 64-разрядный уровень и уже не может оставаться в пределах своей исторической ниши. Прежние лидеры индустрии серверов — Alpha и Sun UltraSPARC — оказались не в состоянии продолжать борьбу и постепенно уступают место на рынке. Андрей Фефелов поясняет: “В связи с постоянно растущей популярностью кластерных систем и появлением GRID-технологий упор делается не на мощные многопроцессорные системы (вертикальное масштабирование), а на совместную работу нескольких недорогих одно- и двухпроцессорных систем (горизонтальное масштабирование). К основным преимуществами горизонтального масштабирования относятся гибкое управление ресурсами, высокая отказоустойчивость и практически ничем не ограниченный рост мощности системы. Учитывая вышесказанное, в будущем наиболее востребованными будут одно-, двухпроцессорные одноюнитовые серверы на архитектуре x86, а в дальнейшем блейд-системы на архитектуре x86. Можно предположить, что архитектура х86 с выходом многоядерных 64-разрядных процессоров захватит часть сегмента рынка, в котором исторически сильна RISC-архитектура”.

На пороге массового внедрения 64-битной архитектуры конкуренция на рынке х86 микропроцессоров обостряется. Согласно данным исследовательского агентства Mercury Research, в первом квартале 2005 года доля AMD составила 16,9%, что на 1,9% больше, чем год назад, и на 0,3% больше, чем в четвертом квартале 2004 года. Доля Intel снизилась на 1,8% по сравнению с прошлогодними и на 0,5% по сравнению с показателями 4 квартала 2004 года. Однако на этом фоне у AMD не все так хорошо с продажами 64-разрядных серверных процессоров Opteron. Несмотря на ряд технологических преимуществ уже давно отработанной технологии AMD64, заказчики, как правило, отдают предпочтение проверенной временем продукции Intel.

“Основной причиной трудного продвижения систем на базе AMD Opteron, — считает Андрей Фефелов, — являются маркетинговые проблемы. В сознании большинства пользователей Intel сегодня — единственный бренд, на базе которого следует строить относительно дешевые, массовые серверные платформы. Некоторые IT-специалисты в силу недостаточной информированности даже не рассматривают альтернативу платформе Intel. Кроме того, рынок корпоративных систем очень консервативен, и для него не столько важны технические характеристики систем, сколько репутация производителя. Заказчики, которые работают в сфере высокопроизводительных научных вычислений, не так инертны, и в этом сегменте рынка наблюдается интерес к новым системам на базе AMD Opteron”.

Двухъядерный 64-битный AMD Opteron изначально проектировался для параллельной поддержки 32-и 64-битных приложений, в отличие от решений Intel, где поддержка 64-разрядных инструкций добавлялась к уже существующему 32-битному ядру

Сегодня в процессе распространения 64-битных технологий в рамках архитектуры x86 наблюдается опережение развития аппаратной части над программной. Для полного завершения процесса внедрения 64-битных вычислений необходим перевод программного обеспечения всех уровней на новую 64-битную основу. Этот процесс требует значительных затрат. Однако ситуация должна измениться с выходом 64-разрядных версий ОС Microsoft Windows Server 2003 и Windows XP. Теперь не только серверные системы, но даже настольные ПК легко смогут перейти на 64-разрядную платформу. При этом Microsoft и производители CPU уделяют большое внимание преемственности архитектур, на новых 64-разрядных платформах прорабатывается поддержка старых 32-битных приложений.

Многие разработчики прикладного ПО уже заявили о выходе 64-битных версий своих продуктов. Ожидается, что массовое внедрение 64-битного программного обеспечения станет катализатором начала экспансии 64-разрядных систем среднего и начального уровня. Хотя специалист E-Consulting высказывается по этому поводу не слишком оптимистично: “До массового появления 64-разрядного ПО не следует ожидать активного перехода на 64-разрядные системы. Хотя всегда найдутся энтузиасты, которые на “десктопных” системах перейдут на использование 64-разрядных приложений. Корпоративный рынок, который до настоящего времени “жил” на 32-разрядных процессорах, перейдет на использование 64-разрядных систем не раньше, чем через 2—3 года”.

В том, что будущее — за 64-битными вычислениями, не приходится сомневаться. Однако революционных изменений рынка в процессе перехода на 64-битный уровень не наблюдается. Ожидается, что переход на новую архитектуру будет плавным и постепенным, по возможности исключающим болезненные процессы. Уже сейчас есть возможность использовать 64-разрядные инструкции в процессорах, и многие популярные CPU, например AMD Athlon 64 и Opteron, поддерживают такую возможность. Уже сейчас доступны 64-разрядные версии популярных ОС Microsoft семейств Windows Server 2003, Windows XP, которые активно тестировались на протяжении последних двух лет. Но при этом не обязательно осуществлять полный переход на 64-битные приложения, так как существующие 64-разрядные микропроцессоры и ОС поддерживают большинство 32-разрядных приложений без заметной потери в производительности. По мере того как будут выходить 64-разрядные версии рабочего ПО, а массовое появление таковых ожидается в ближайшей перспективе, основная платформа будет готова принять новое, более эффективное программное обеспечение.

В течение ближайших двух лет не имеет смысла полностью обновлять существующий парк машин, построенных на основе 32-разрядных процессоров. Однако, если запланированы инвестиции в новое оборудование, стоит обратить внимание на платформы, созданные на базе процессоров, поддерживающих выполнение 64-битных инструкций, даже если первое время их придется эксплуатировать в среде 32-разрядных приложений. Перспективность 64-разрядной техники архитектуры x86 при умеренной цене уже сегодня позволяет корпоративному заказчику строить доступные и масштабируемые серверные системы.