高端服务器CPU详细图解

高端服务器 CPU 详细图解 --HP 、 IBM 、 SUN 篇

　　目前，在中高档服务器 / 工作站中采用 RISC 架构的服务器 CPU 除了 IBM 和 SUN 两家外，还有 HP 的 PA-RISC 服务器处理器和康柏（现在也属于 HP ）的 Alpha 处理器以及 MIPS 公司的 MIPS 处理器。本文就来先来讨论 HP 服务器 CPU 产品。

HP 的 PA-RISC 服务器 CPU

总部位于美国加州 Palo Alto 的 HP 公司创建于 1939 年。当时，在一间狭窄的车库里，两位年轻的发明家比尔 ・ 休利特和戴维 ・ 帕卡德，怀着对未来技术发展的美好憧憬和发明创造的激情，开始了硅谷的创业之路。在经过了 65 年的发展过程后， HP 公司现已成为全球领先的面向大中小型企业、研究机构和个人用户的技术解决方案提供商。 Compaq 计算机公司是 1982 年在美国德州休斯顿的一家饼店里成立的， 2002 年与 Compaq 计算机公司的合并铸造了一个新 HP 拥有 14 万员工、可以在 178 个国家用 40 多种货币及十几种语言进行商业活动的强大且具有生命力的团队。
　　 PA-RISC 架构是 HP 早期学习与设计，从 FOCUS CPU 发展而来的世界上最早的 32 位微处理器。 FOCUS CPU 是在 1984 年之前本身建立指令组合而堆叠的一枚极大的薄片 (450.000 FETs) ；有关 FOCUS 架构可参考 HP 9000 资料中说明。寄存器结构的 PA-RISC 处理器指定是为了代替在 HP 3000 服务器使用早期的 16 位堆栈结构处理器和在 HP Unix 工作站和服务器使用的 Motorola 680x0 CPU 。
　　最早的 HP RISC PA-7000 CPU 是 32 位的，具有 14.2 x 14.2 mm2 ， 580000 FETs ， 1.0 micron ， 2-layer CMOS ， off-chip caches 可以达到 256KB/256KB I/D ；采用 5.0 V 核心电压 66 MHz 频率。
　　 PA-7100 是一个发行超过指令的 superscalar 处理器。它是第一个集成在 ALU 和 FPU 板单一钢模上，而且具有较低的制造价格； PA-7100 和它的指令隐藏所之间的频道已经达到两倍，使这一个处理器能够当做在上面描述指令水平；多样的连续指令被处理器接受并且同时地派遣到独立的完整事物和漂浮的点单元。
　　也有一个 PA-RISC 处理器称做 7150 ，它基本上是相同于 7100 ，但是由于对核心和隐藏所次要系统的允许时钟频率达到 125 MHz 。

　　 PA-7100 LC 整合 FPU 和 MIOC(memory and I/O controller) 一枚 VLSI 芯片 cache 上的处理器， 处理器和 FPU 支援 PA-RISC 1.1 版本 3 ISA 。 PA-7200 从最初的 PA-7100 基础上设计而来，核心部分采用 0.55 个微米处理器，有较大的 cache ；它不仅适用于高速目的应用而且还可以采用高带宽接口的大型网络专门应用。

　　 PA-7300 LC 是 PA-7100 LC 的直接后裔并且同样地设计来作为廉价的系统。 它是一个 PA-RISC 1.1 3rd 32 位处理器，与我们后面介绍的 64 位 PA-8000 架构相反。这是最后一个 PA- RISC 1.1 版处理器，以后所有的工作站和处理器都转变为 PA2.0 处理器。具体的性能参数在下面的表中有所说明。

　　上面介绍的 PA-7000 系列 RISC 服务器 CPU 都是 32 位。 1986 年， HP 发布了代号为 PA-8000 的第一款 64 位芯片，主频为 180MHz 。这款芯片在原来芯片系列的基础上增加了寄存器的个数，并实现了 5 个指令的无序处理，处理机被设计来作高消费阶层的系统和支援新的 64 个位元的 PA-RISC 2.0 架构。芯片在一个 0.5 微米， 3.3 V 互补型金属氧化半导体程序中被制造，造成 17.68 x19.mm 和 380 万个电晶体的钢模； CPU 可以达到 768 MB/s 系统总线，执行处理器指令和数据，而且是为多重处理提供。
　　 PA-8200 芯片设计时就考虑过已经存在 PA-8000 的架构，吸取它的优势兼容应用程序，并且很快就上市销售；采用较快速的新 4 Mb SRAM 和增加处理器时钟， PA-8200 绩效重要地可能被提高，在等候指令和数据执行的时间被减少；这主要一般是芯片增加了 BHT ， TLB 和 caches ，是 “ 高利益，低危险 ” 一大进步。 PA － 8200 具有向上的应用程序二进兼容性，可最大限度保护用户 投资。

　　当一个极大的 L1 高速缓冲存储器已经在处理器一钢模上被直接地整合的时候， PA-8500 是 PA-8000 和 PA-8200 处理器的直接优化；很大程度上打破了 HP 传统芯片的研发方式（主要是在芯片中增加 1.5Mb L1 缓存）。其他的优点包括较大的 TLB 和 BHT 身为 PA-RISC 2.0 版系列产品的一个成员， PA-8500 是有内定的 64 个位元的整数算术的一个真实的 64 位元芯片。它支持 64 个位元的虚地址空间， 虽然芯片输出 40 实际的位址位元。这符合直接可寻址的存储器的一个兆位元 (240 个字节 ) 。芯片也支援 32 个位元的定址，提供向后的 PA-7100 和 PA-7200 处理机的兼容。

　　 PA-8600 基本上只是有要使它适宜在一种新的制造业程序之上的较小修改的 PA-8500 ， 为了要达成较高的时钟速度。对最初的设计被应用的唯一真正的变化之一是指令的一个类似的 LRU 替换策略存贮。 而且总线的介面显然地被稍微地修改以及被重做的总线处理的命令。

　　 PA-8700 芯片采用 0.18 微米的制造工艺，其主频已经达到了 800MHz 以上。 PA-8700 也基本上是对 PA-8500 核心做了微小的的修改，就如同以前所有的 PA-8x00 处理器一样，逻辑地非常接近 1997 年最初的 PA-8000 核心；当推出基本的 PA-RISC 2.0 版核心的时候， 以至于所有后来 HP 的的新处理器，都是以这一个设计为基础而且增加了一些功能和一些针对的微小修正它。

　　当出现新的 CMOS 处理器的时候， PA-8700 则重要地提高了通用芯片 L1 caches 和 TLB 推进时钟频率。 PA-8700 处理器是被 IBM 制造生产出来的，与 PA-8500 和 PA-8600 一样，就如同它们是被 Intel 生产出来的，因为 HP 很早就放弃它的 CPU 生产工厂。
　　新一代的 PA-RISC 8800 工作频率 800MHz 或是 1GHz ，系统带宽 6.5GB/s ，可以支持最大 24GB DDR 内存。处理器内部则具有 1.5MB 的 L1 缓存，以及惊人的 32MB L2 缓存。这款处理器需要惠普的 ZXT 芯片组支持， ZXT 芯片组比起之前的产品不仅降低了内存延迟，同时也提高了内存容量以及带宽。新款处理器 PA-RISC 8800 已经应用到 HP 的高端的服务器产品中。

　　对于新一代 HP 9000 服务器用户来说，未来既可以升级到 HP Integrity 动能服务器，也可以在下一代 PA-RISC 处理器 PA-8900 （双核心）投入使用时升级到基于 PA-8900 处理器的 HP 9000 服务器上，而且都可以全面采用 “ 箱内升级 ” 的方式。原本预定中的 PA-8900 处理器应该就是 HP PA-RISC 的绝响。

　　作者点评：根据惠普 RISC 处理器的发展蓝图， HP PA-8800 和 PA-8900 将分别与 IA-64 构架的 Itanium 2 （ McKinley ）和 Itanium 3 （ Deerfield ）同期上市。在它们之后，惠普的 PA-RISC 处理器家族将从市场上撤退，来给 IA-64 构架的新处理器让路。

　　自从 2002 年惠普收购康柏，惠普成为了 Alpha 芯片的新主人。惠普将要面对这个棘手的问题，即在扩展基于新的 64 位构架（ IA64 ）系统生产线的同时，是否还要生产正在走下坡路的另外两个系列的产品（ PA-RISC 和 Alpha ）。目前惠普公司正在逐步地淘汰 Alpha 处理器，并将现有的 Alpha 系统用户转移到安腾平台上。 HP 已经不打算再做 CPU 了，转而与 Intel 合作，原因就在于 PA-RISC 和 Alpha 的规模难以上去，研发和制造成本太高。

　　大家知道，自从 20 世纪 70 年代 RISC （ Reduced Instruction Set Computing ，精简指令集计算）技术推出以来，高性能微处理器设计的中心从半导体厂商转向了系统厂商。由于其优化的指令系统带来的运算速度的提高等优势，使得 RISC 技术在 80 年代后期，逐渐在高端服务器和工作站领域中取代了 CISC （ Complex Instruction Set Computing ，复杂指令集计算）成为主流的微处理器设计架构之一（见下表）。   

　　随着 RISC 架构的提出，各个具备一定技术实力的厂家开始在这个架构的基础上研发出自己的处理器，经过近二十年的发展，生产芯片的厂家经历了各种分分合合，到目前为止，我们见到的主流 RISC 芯片主要有 PowerPC 、 SPARC 、 PA-RISC 、 MIPS 等，这些芯片分别由重要的服务器厂商用来作为其高端服务器产品和工作站的核心。几乎无一例外地，各种大型计算机和超级服务器都采用 RISC 架构的处理器， RISC 处理器已经逐渐成为高性能计算机的代名词，这也就是我们平时所指的 Unix 服务器阵营。

　　本文主要介绍服务器 CPU 之一 ――IBM 的 Power 系列 CPU 。

　　 IBM ，即国际商业机器公司， 1914 年创建于美国，是世界上最大的信息工业跨国公司，目前拥有全球雇员 20 多万人，业务遍及 150 多个国家和地区。

　　 IBM 拥有综合先进技术与结构的全系列产品，包括新一代基于 CMOS 的并行企业服务器、首次采用 64 位 RISC 技术的 AS/400 高级系列、基于高性能 PowerPC604 微处理器的新 RS/6000 系列以及广泛的软件和网络产品等。在复杂的网络管理、系统管理、密集型事务处理、庞大数据库、强大的可伸缩服务器、系统集成等方面， IBM 具有强大的优势。

　　 PowerPC 中的 PC 代表 performance computing 。 PowerPC 源自于 POWER 体系结构，在 1993 年首次引入。与 IBM 801 类似， PowerPC 从一开始设计就是要在各种计算机上运行：从靠电池驱动的手持设备到超级计算机和大型机。

　　 20 世纪 90 年代， IBM 、 Apple 和 Motorola 共同开发了 PowerPC ，这款 RISC 架构的芯片的主要特点是可伸缩性好、方便灵活。第一代 PowerPC 代号为 601 ，采用了 0.6 微米的生产工艺，晶体管的集成度接近 300 万个。 1998 年，铜芯片问世，开创了一个新的历史纪元。 2000 年， IBM 开始大批推出采用铜芯片的产品，如 RS/6000 的 X80 系列服务器产品等。铜技术的诞生使 CPU 的生产工艺达到了 0.2 微米的水平，单芯片集成度达到 2 亿，大大提高了服务器产品的运算性能。

　　 PowerPC 600 系列
　　 PowerPC 601 是第一代 PowerPC 系列中的第一个芯片。它是 POWER 和 PowerPC 体系结构之间的桥梁，其与 POWER1 的兼容性比以后的 PowerPC 都要好（甚至比 POWER 同一系列的芯片还要好），同时它还兼容 Motorola 88110 总线。 PowerPC 601 的首次面世是在 1994 年最早的 PowerMac 6100 中，其主频为 66 Mhz 。这条产品线中的下一个芯片是 603 ，它是一个低端的核心，通常在汽车中可以找到。它与 PowerPC 603 同时发布，当时 PowerPC 604 是业界最高端的芯片。 603 和 604 都有一个 “e” 版本（ 603e 和 604e ），该版本中对性能进行了改善。最后，第一个 64 位的 PowerPC 芯片，也是很高端的 PowerPC 620 于 1995 年发布。

　　 PowerPC 700 系列
　　首次面世是在 1998 年， PowerPC 740 和 PowerPC 750 与 604e 非常类似 ，有些人会说他们是同一个 600/700 系列的成员。 PowerPC 750 是世界上第一个基于铜的微处理器，当它用于 Apple 计算机时，通常称为 G3 。它很快就被 G4 （或称为 Motorola 7400 ）所取代了。 32 位的 PowerPC 750FX 在 2002 年发布时其速度就达到了 1GHz ，这在业界引起一片哗然。 IBM 随之在 2003 年又发布了 750GX ，它带有 1MB 的 L2 缓存，速度是 1GHz ，功耗大约是 7 瓦。

　　 PowerPC 900 系列
　　 64 位的 PowerPC 970 ，这是 POWER4 的一个单核心版本，可以同时处理 200 条指令，其速度可以超过 2GHz ，而功耗不过几十瓦。低功耗的优势使其一方面成为笔记本和其他便携式系统的宠儿，另一方面又成为大型服务器和存储设备的首选品。它 64 位的处理能力和单指令多数据（ SIMD ）单元可以加速计算密集型的应用，例如多媒体和图形。这种芯片用于 Apple 的桌面系统、 Xserve 服务器、图像系统以及日益增长的网络系统中。 Apple Xerve G5 是第一个装备 PowerPC 970FX 的机器，这是第一个采用应变硅和绝缘硅技术制造的芯片，可以只需更低的功耗就实现更高的速度。
　　 PowerPC 400 系列
　　这是 PowerPC 处理器中的嵌入式系列产品。 PowerPC 的灵活性体系结构可以实现很多的专用系统，但是从来没有其他地方会像 400 系列一样灵活。从机顶盒到 IBM 的 “ 蓝色基因 ” 超级计算机，到处都可以看到它的身影。在这个系列的一端是 PowerPC 405EP ，每个嵌入式处理器只需要 1 瓦的功耗就可以实现 200 MHz 的主频；而另一端是基于铜技术的 800 MHz 的 PowerPC 440 系列，它可以提供业界最高端的嵌入式处理器。每个子系列都可以专用，例如， PowerPC 440GX 的双千兆以太网和 TCP/IP 负载加速可以减少报文密集型应用对 CPU 的占用率 50% 以上。大量的产品都是在对 PowerPC 400 系列的核心进行高度修改而构建的，其中 “ 蓝色基因 ” 超级计算机就在每个芯片中采用了两个 PowerPC 440 处理器和两个 FP （浮点）核心。

　　 POWER 是 Power Optimization With Enhanced RISC 的缩写，是 IBM 的很多服务器、工作站和超级计算机的主要处理器。 POWER 芯片起源于 801 CPU ，是第二代 RISC 处理器。 POWER 芯片在 1990 年被 RS 或 RISC System/6000 UNIX 工作站 （现在称为 eServer 和 pSeries ）采用， POWER 的产品有 POWER1 、 POWER2 、 POWER3 、 POWER4 ，现在最高端的是 POWER5 。 POWER5 处理器是目前单个芯片中性能最好的芯片。

　　 801 的设计非常简单。但是由于所有的指令都必须在一个时钟周期内完成，因此其浮点运算和超量计算（并行处理）能力很差。 POWER 体系结构就着重于解决这个问题。 POWER 芯片采用了 100 多条指令，是非常优秀的一个 RISC 体系结构。下面对每种 POWER 芯片简单进行一下介绍：

　　 Power 1
　　发布于 1990 年，每个芯片中集成了 800,000 个晶体管。与当时其他的 RISC 处理器不同， POWER1 进行了功能划分，这为这种功能强大的芯片赋予了超量计算的能力。它还有单独的浮点寄存器，可以适应从低端到高端的 UNIX 工作站。最初的 POWER1 芯片实际上是在一个主板上的几个芯片；后来很快就变成一个 RSC （ RISC 单一芯片），其中集成了 100 多万个晶体管。 POWER1 微处理器的 RSC 实现被火星探险任务用作中央处理器，它也是后来 PowerPC 产品线的先驱。

　　 Power 2
　　发布于 1993 年，一直使用到 1998 年：每个芯片中集成了 1500 万个晶体管。 POWER2 芯片中新加了第二个浮点处理单元（ FPU ）和更多缓存。 PSSC 超级芯片是 POWER2 这种 8 芯片体系结构的一种单片实现，使用这种芯片配置的一个 32 节点的 IBM 深蓝超级计算机在 1997 年击败了国际象棋冠军 Garry Kasparov 。

　　 Power 3
　　发布于 1998 年，每个芯片中集成了 1500 万个晶体管。第一个 64 位对称多处理器（ SMP ）， POWER3 完全兼容原来的 POWER 指令集，也可以与 PowerPC 指令集很好地兼容。 POWER3 设计用来从事从太空探测到天气预报方面的科技计算应用。它特有一个数据预取引擎，无阻塞的交叉数据缓存，双浮点执行单元，以及其他一些很好的设计。 POWER3-II 使用铜作为连接介质重新实现了 POWER3 ，这样以相同的价格可以获得两倍的性能。

　　 Power 4
　　发布于 2001 年，每个芯片中集成了 1 亿 7400 万个晶体管。采用 0.18 微米的铜和 SoI （绝缘硅）技术， POWER4 是目前市场上单个芯片功能最强大的芯片。 POWER4 继承了 POWER3 芯片的所有优点（包括与 PowerPC 指令集的兼容性），但是采用的却是全新的设计。每个处理器都有 2 个 64 位的 1GHz+ 的 PowerPC 核心，这是第一个单板上具有多核心设计的服务器处理器（也称为 “ 片上 CMP” 或 “ 片上服务器 ” ）。每个处理器都可以并行执行 200 条指令。 POWER4+ （也称为 POWER4-II ）功能与之类似，但是主频更高，功耗更低。现在， 1GHz 的 Power4 处理器已经推出，该产品率先采用 0.11 微米工艺，晶体管集成度达到 1.7 亿。

　　 Power 5
　　于 2004 年 4 月发布。与 POWER3 和 POWER4 芯片类似， POWER5 是 POWER 和 PowerPC 体系结构的一种综合体。这种芯片具有很多特性，例如通信加速、芯片多处理器、同步多线程等等，新研发的 POWER 5 微处理器是一款新一代的 64 位微处理器，它除了在性能方面得到明显提高外，在可扩展性、灵活性和可靠性方面也有所加强。基于 Power 4 及 Power 4+ 的设计， POWER 5 增加了并发多线程能力（ SMT ），可以将一个处理器转变为两个处理器，从而允许一个芯片同时运行两个应用，由此大大降低了完成一项任务所需要的时间。一个 POWER5 系统最终将支持多达 64 个处理器，这样从软件运行角度来看，就好像是 128 个处理器在工作。

　　 POWER5 芯片具有 27,600 万个晶体管，比最初的 POWER4 芯片（具有 17,400 万个晶体管）多 10,000 万个。 芯片面积为 389 平方毫米，包括 2313 个信号 I/O 和 3057 个电源 I/O 。 POWER5 的设计是 IBM 系统设计师、芯片架构设计师、软件工程师和技术人员紧密协作的成果。它所采用的基础技术有效保证了 IBM eServer 服务器在占用更小的空间（通过逻辑分区实现）的条件下为客户提供更高的性能。

Power 处理器及高端 RISC 服务器如下：

　　 Power4 和 Power5 特性的对比如下：

　　 POWER5 和 Itanium 及 Opteron 规格对比如下：

　　说明： Power 系列处理器的未来路线图 ---- 现在占市场主流的是 Power4 ，今年推出 Power5 ， 2005 年是速度更快的 Power5+ ； 2006 年和 2007 年将推出 Power6 和 Power6+ ； 2008 年推出 Power7 ，之后是 Power7+ 。系统方面也随之升级，从 AIX 的 4.3 版本到 5.1 、 5.2 ，一直到今天的 5.3 版本。

　　下面是 IBM 在半导体领域所取得的最新突破：

　　铜介质
　　半导体业界一直有梦想能使用铜作为介质，这样可以获得比铝好 40% 以上的电流传输效率。但是直到最近制造流程才实现了这个目标。让我们从 Edison 的笔记本中翻出一页： IBM 的研究人员使用钨来生产基于铜的芯片，其速度比铝快 25 倍到 30 倍。科技界采用了这种技术，通常称之为 CMOS XS （其中 X 是一个数字）。

　　 low-k 绝缘体
　　这种技术使用 SiLK 来防止铜线 “ 串扰 ” ， SiLK 是来自 Dow Chemical 的一种商业材料。

　　硅锗合金（ SiGe ）
　　在二极管芯片制造中用来代替功耗更高的砷化镓， SiGe 可以显著地改善操作频率、电流、噪音和电源容量。

　　绝缘硅（ SoI ）
　　在硅表面之间放上很薄的一层绝缘体，可以防止晶体管的 “ 电子效应 ” ，这样可以实现更高的性能和更低的功耗。

　　应变硅
　　这种技术对硅进行拉伸，从而加速电子在芯片内的流动，不用进行小型化就可以提高性能和降低功耗。如果与绝缘硅技术一起使用，应变硅技术可以更大程度地提高性能并降低功耗。

　　作者点评：在最近 10 年中， IBM 在半导体领域实现了一个又一个的突破：铜技术，绝缘硅，硅锗合金，应变硅和 low-k 绝缘体，这些新技术给它的服务器 CPU 发展奠定了扎实的基础。 IBM 的 Power 结构体系为广泛的处理器提供了技术基础，包括 IBM 的高端服务器芯片，以及到为计算机，服务器，手持设备和网络产品设计的 PowerPC 处理器。

　　 Power4 处理器主要用于高端 Unix 服务器， Power5 处理器用途更加广泛，可用于刀片式服务器。分区的功能也得到了改善， Power4 处理器允许将分区设置为单个处理器的大小， Power5 处理器允许进行数百个分区。目前 POWER5 由于很好地解决了自身的发热问题，使得应用范围可以延伸到从低端到高端的所有系列服务器当中，中小企业无疑将成为最大的受益者。

　　随着 POWER5 的发布，该产品将直接面对 Itanium 和 Opteron 的市场竞争， IBM 则认为： “POWER5 绝对比 Itanium-2 更有效率。至于 Opteron ，经过 power5 在缓存和核心结构的成功改良，没人能够阻挡 POWER5 的进攻 ” 。

SUN 篇

　　 Sun 公司成立于 1982 年，总部设在美国加州硅谷。 Sun 公司于 1986 年上市，在 NASDAQ 的标识为 SUNW 。

　　 Sun 公司是世界上最大的 Unix 系统供应商，产品有 UltraSPARC 系列工作站、服务器和存储器等计算机硬件系统， Solaris 操作环境和 Java 系列开发工具和应用软件，以及企业服务等，并以其灵活性、高缩放性、可靠性和可用性等性能赢得各行业客户的青睐。

　　下面还是让我们来看一看 SUN 服务器 SPARC （ UltraSPARC ）处理器产品。

　　 1987 年， Sun 和 TI 公司合作开发了 RISC 架构的微处理器 ----SPARC ，这是业界出现的第一款有可扩展性功能的微处理器。 SPARC （ Scalable Processor ARChitecture ），即可扩展性处理架构， SPARC 处理器为 SUN 的产品提供了强劲的动力。

　　 SPARC 是基础架构的之中一个， SPARC 国际公司在 1989 成立，作为一个独立非盈利性组织，监督和引导 SPARC 演变。 SPARC 架构是开放标准技术，在计算机行业以 SPARC 商标登记在全世界有 160 个国家。 SPARC 架构被证明是广泛被接受的技术为系统在财政、学术、工业、 使命重要和一定互联网市场上。

　　 SPARC 是逻辑选择为简单地要求， 嵌入应用因为 SPARC 开发环境简化了复杂设计的创作在短时间线。以超过二百万位开发商和 30000 种应用， SPARC 社区等级在世界之中的最大当 SPARC 定义连续展示这个开放式体系结构的例外通用性。

　　基于 RISC 的 Scalable Processor ARChitecture 处理器在功能从小数字照相机对大计算机主机类 UNIX 服务器的功率设备，这微处理器架构是由 SPARC 国际（ SI ）来负责的。

　　 Sun Microsystems 出版版本 7 的 SPARC Architecture 和提出第一个 SPARC 处理器的世界。这个 16MHz ， 32 位 SPARC 86900“Sunrise” 处理器被实施了在一对 20000 门 Fujitsu gate-array 芯片，使用供给 Sun 4/260 工作站动力。

　　 1990 年 SPARC 国际出版版本 8 的 SPARC Architecture ， 以几种关键改进譬如硬件 multiply/divide 的 MMU 作用，支持对于 128 位浮点运算

　　出版版本 9 规格，于 1993 年被推出， 增加了支持对于 64 位地址和数据类型，包括处理器从 Sun(UltraSPARC) 到 Fujitsu(SPARC64) 。多年来， 主导产业的 SPARC Architecture 供给各种各样的系统动力包括服务器、工作站、膝上计算机、 VME/PCI 委员会、存贮系统、网络开关、设置上面箱子和数字照相机。

　　基于 RISC 的 SPARC Architecture 的建立的架构，提供足够的 “ 净空高度 ” ，产生对集会未来的计算的要求巨型的处理器可测量性的视觉。现在， 某一基于 SPARC 的系统标度每系统可以在 100 个处理器之外。微处理器在下一个十年将面对许多挑战，有效地处理被期望的工作量在区域譬如多媒体、安全和通信。 SPARC 微处理器合并朴实和可测量性的独特的组合， 很好地被安置接受这些挑战；当需要维护二进制兼容性时，能很好地保护客户的软件投资。

 

　　在 SPARC 处理器之后不久，随后出现了 64 位高性能的 UltraSPARC 处理器，为 Sun 公司的工作站和服务器提供了发展原动力。 Sun 的系统架构提供了一种非常平衡的性能，系统部件（和内存）组合起来加速了应用序列的每个部分；高速 I/O 和网络，与高速互连部件一起提高了数据获取速度。 UltraSPARC CPU 提供了超级计算能力，并驱动数据流通过互连部件 （ UPA ， Gigaplane Bus 和 Fireplane Interconnect ）维持高速处理。

　　上图显示了系统的各部分如何在一个平衡的架构内全速工作，保证应用运行得更好：它们不会在系统的某个部分遇到瓶颈。
　　对于要求高级图形和多媒体能力的系统， Sun 的 UltraSPARC 是第一种集成了 2-D 和 3-D 影像和图形的处理器。 VIS 是一组加速多媒体、影像处理和网络应用的指令集，这使得 UltraSPARC 处理器与众不同。 VIS RISC 指令集扩展了 SPARC-v9 架构。 VIS 是嵌入于 UltraSPARC 处理器中的单指令多数据 (SIMD:Single Instruction Multiple Data) 代码 。 UPA 连接 UltraSPARC 处理器、内存、 I/O 子系统和图形卡。为多任务、多处理器环境特别设计， UPA 连接适用于大量数据的在系统中高速流动，增强了整个系统的性能。

 

　　 UltraSPARC IIe 微处理器采用 0.18μm 6 层金属连线工艺， 370 引脚、 49.5mm CPGA 封装 ; 内部集成了 256-KB 二级高速缓存、 32 位标准 66MHz PCI 总线、高性能 SDRAM 控制器和内存接口。该处理器的功耗性能是专为嵌入应用而优化的，对 1.5 伏的 400MHz 处理器来说，其功耗估计最多为 8 瓦，而 1.7 伏的 500MHz 处理器，功耗最多则为 13 瓦。此外，附加的内置功率管理功能使休眠状态时最多耗能 3 瓦，符合 Energy Star 的要求。

　　 UltraSPARC IIe 处理器现有 400MHz 和 500MHz 两种频率，与 UltraSPARC 处理器全系列产品实现完全的应用软件二进制兼容。为了帮助用户快速设计嵌入产品， Sun 还提供设计套件和全套文本资料。设计套件不仅提供参考指南，可评估性能，还为软件移植和定制应用提供了平台。

　　它是首个服务于嵌入应用系统的高度集成的 64 位产品，适用于电信、网络基础设施和 ISP 市场，为它们提供 SPARC 结构所具备的可靠性、可用性和可扩展性，可降低系统整体成本、缩短产品面市时间并增强系统整体性能。

　　 SUN 推出的 UltraSPARC IIi 处理器是为了解决 64 位计算和低端的工作站系统。此款处理器给人一个高度集成鲜明感觉，采用高效和低价系统设计；在许多英特网和企业服务器里使用的 UltraSPARC IIi 处理器也是基于 64 位版本 9 的 SPARC Architecture ；它以低能耗，高可靠性和可扩展性，广泛用于运用在数据中心、英特网、电信和企业的网络环境中。

　　 Sun 的 UltraSPARC Ⅲ 微处理器可提供更加灵活的扩展方法。芯片可从两路处理扩展到数百路的处理操作，而无需重新设计大量的硬件及软件。 UltraSPARC Ⅲ 处理器采用 Sun 的独特设计方法，无需使用外部的存储器控制器。独立的控制器为系统总线增添了额外的负载，而 UltraSPARC Ⅲ 处理器与存储器直接对话，从而减少了这一负载。因此，存储器容量及性能可随着处理器的增加自然扩展。

　　 UltraSPARC Ⅲ 处理器就是针对新兴网络计算设计的，处理器具有更高的时钟频率，更少的延误时间，可提供因特网要求的极高性能。 UltraSPARC Ⅲ 处理器还支持高度灵活的多处理环境，因此，选择它作为新兴因特网业务的处理器，可快速扩展，满足不断增长的计算要求。 Ultra SPARC Ⅲ 的工作频率有 900MHz 、 750MHz 和 600MHz 三种。与以前的 UltraSPARC Ⅱ 相比， UltraSPARC Ⅲ 运行程序的速度要快一倍。

　　 UltraSparc IIIi 为每个处理器配备 1MB 的 2 级缓存， SPARC IIIi 这个代号中的 “i” 所隐含的意思是 “ 集成（ Integration ） ” 。也就是说，这个处理器具有极高的集成性，其中包括了存储及 I/O 控制器、大量的芯片内缓存以及有效降低系统复杂度的系统总线。对于某些特定的应用， SPARC IIIi 在降低成本方面效果十分显著。 Sun 公司的中低端服务器采用专用处理器 SPARC IIIi ，它是针对 1 ～ 4 个处理器的环境而专门设计的，同时确保了最高标准的 RAS 能力。因此， Sun UltraSPARC IIIi 处理器仍然是低端 Unix 服务器的上好之选。