Itanium

Kõrgemat järku võimsusega serverite turg

Esmase müüki laskmise ajal 2001. aastal oli Itaniumi jõudlus võrreldes RISC ja CISC protsessoritega väga pettumust valmistav. Olemasoleva tarkvara ja operatsioonsüsteemide emuleerimine oli väga halb, kusjuures üks benchmark 2001. aastast teatas, et esimene Itaniumi protsessor oli 100 MHz Pentiumiga umbes samaväärne. Itanium jättis halva esmamulje ega suutnud konkureerida uute x86-l põhinevate protsessoritega, mis hakkasid turule ilmuma. Artiklis "How the Itanium Killed the Computer Industry" ajakirjanik John C. Dvorak, kommenteerides Itaniumi ajalugu, ütles: "See on jätkuvalt üks suurematest fiaskodest viimase 50 aasta jooksul". Tehnoloogiakolumnist Ashlee Vance kommenteeris, et viivitused ja kehv jõudlus "muutsid selle toote naljaks protsessorite turul".

Arendus: 1989–2000

1989. aastal jõudis HP järeldusele, et vähendatud käskude kogumiga arvuti (reduced instruction set computer ehk RISC) arhitektuurid lähenesid töötlemise kiiruse piirile, milleks peeti sagedust: üks käsk tsüklis. HP teadlased uurisid uut arhitektuuri, mis hiljem sai nimeks explicitly parallel instruction computing (EPIC), mis lubas protsessoril täita mitut käsku igas tsüklis. EPIC rakendab ühte VLIW arhitektuuri tüüpi, milles iga käsu sõna sisaldab mitut käsku. EPIC arhitektuuriga, kompilaator määrab eelnevalt millised käsud saab täita samaaegselt. Seetõttu ei vaja protsessor keerulisi mehhanisme, et määrata millised käsud täita paralleelselt. Sellisel lähenemisel on kaks eesmärki: võimaldada paremat koodi uurimist, et avastada lisavõimalusi paralleelse käivitamise jaoks, ja lihtsustada protsessori disaini ning vähendada energia tarbimist, elimineerides vajadust runtime plaanimise järgi.
HP uskus, et ainult ühe firma oma mikroprotsessorite arendamine polnud enam kulutõhus ning seetõttu astus partnerlusse Inteliga, et arendada IA-64 arhitektuuri, mis pärines EPIC-st. Intel oli valmis IA-64 arendamisega palju vaeva nägema, lootes, et tulemuseks saadud mikroprotsessor läheb enamikus ettevõtete süsteeme tootvates firmades kasutusse. HP ja Intel algatasid suure ühise arendusprojekti, mille eesmärgiks oli 1998. aastaks valmistada nende esimene toode, Merced.
Arenduse ajal prognoositi, et IA-64-st saab serverites, tööarvutites ja võimsamates lauaarvutites dominantne protsessor ning lõpuks ületab see ka RISC ja CISC arhitektuure üldotstarbelises kasutuses. Compaq ja Silicon Graphics otsustasid katkestada Alpha ja MIPS arhitektuuride arenduse vastavalt, et valmistuda IA-74'le migreerumiseks.
Mitmed ettevõtted arendasid Itaniumi jaoks operatsioonisüsteeme, sealhulgas ka Microsoft Windows, Linux ja mõned UNIX-i variandid (nt HP-UX, Solaris, Tru64 UNIX ja Monterey/64). 1997. aastaks selgus, et IA-64 arhitektuuril kompilaatori rakendamine oli palju keerulisem kui algul arvatud ning Mercedi väljastamist lükati edasi. Üheks tehniliseks raskuseks oli suure transistorite arvu vajadus, et toetada laiu käsusõnu ja suuri vahemälusid. On olnud ka struktuurilisi probleeme, kuna kaks gruppi kasutasid erinevaid metoodikaid ja omasid natuke erinevaid prioriteete. Kuna Merced oli esimene EPIC protsessor, siis arendusmeeskond ei osanud eeldada nii palju ootamatuid probleeme, kui neid tegelikult tekkis. Lisaks tugines EPIC lähenemisviis sellistele kompilaatori võimetele, mida polnud kunagi varem rakendatud, seetõttu vajas projekt veelgi rohkem uurimist.
Intel kuulutas Itaniumi protsessori ametliku nimena välja 4. oktoobril 1999. Juba mõne tunniga anti protsessorile uus hüüdnimi – "Itanic" (viidates Titanicule – "uppumatule" laevale)). Paljud kasutavad seda hüüdnime, et vihjata mitmemiljardilisele investeeringule Itaniumisse ja selle varasele ülekiitmisele, millele järgnes selle suhteliselt kiire allakäik.

Itanium 2: 2002–2010

Itanium 2 protsessor lasti müüki 2002. aastal. Erinevalt Mercedist suunati Itanium 2 pigem firmade serverarvutitele müügiks, kui kogu võimsate protsessorite turgu. Esimese mikroprotsessori Itanium 2 seeriast, koodnimega McKinley, arendasid taas Intel ja HP koostöös. Selle arenduse käigus parandati palju jõudlusega seotud vigu, mis olid originaalsel Itaniumi seerial. Enamiku vigadest põhjustas ebaefektiivne mälu alamsüsteem. McKinley koosnes 221 miljonist transistorist, mõõtmed olid 19,5 × 21,6 mm (421 mm²) ja seda valmistati 180 nm CMOS protsessis kuue alumiiniumikihiga.
2003. aastal tuli müüki AMD Opteron seeria, mis rakendas 64-bitist arhitektuuri(x86-64). Opteron sai kiiresti ettevõtete serverite piirkonnas kuulsaks, sest see pakkus kerget uuendust x86'st. Intel vastas, rakendades x86-64 arhitektuuri oma Xeon protsessorite seerias aastal 2004.
2003. aastal valmis ja läks müüki Itanium 2 seeria uus liige, koodnimega Madison. Madisonist sai alus kõikidele uutele Itanium protsessoritele kuni Montecito valmimiseni 2006. aastal.
Märtsis 2005 teatas Intel, et arenduses oli uus Itanium protsessor koodnimega Tukwila, mida plaaniti müüki lasta 2007. aastal. Tukwilal pidi olema 4 protsessori tuuma ja see pidi asendama Itaniumi siini uue ühtse süsteemiliidesega (Common System Interface e CSI), mis pidi minema kasutusse uues tulevases Xeoni protsessoris. Hiljem samal aastal lükkas Intel tähtaja edasi 2008. aastale.
Novembris 2005 liitusid peamised Itaniumil baseeruvate serverite tootjad Inteliga ja mõnede tarkvara müüjatega, et luua Itaniumi-lahenduste ühing (Itanium Solutions Alliance) eesmärgiga edendada Itaniumi arhitektuuri ja kiirendada tarkvara portimist. Ühing teatas, et selle liikmed investeerivad aastakümne lõpuni Itaniumi lahendustesse 10 miljardit dollarit.
2006. aastal valmis uus Itaniumi seeria liige, nimega Montecito (müügil Itanium 2 9000 seeria nime all). See protsessor oli kahetuumaline, umbes kaks korda parema jõudlusega ja 20% väiksema energiatarbega.
2007. aasta novembris lasi Intel müüki Itanium 2 9100 seeria koodnimega Montvale

Itanium 9300 (Tukwila): 2010

Itanium 9300 protsessor, koodnimega Tukwila, ilmus müüki 8. veebruaril 2010. Tukwila kasutab 65 nm protsessi, sisaldab 2–4 tuuma, kuni 24 MB vahemälu, Hyper Threadingu tehnoloogiat ja integreeritud mälukontrollereid. See rakendab double-device data correction tehnoloogiat, mis aitab parandada mäluvigu. Tukwila rakendab ka Intel QuickPath Interconnect (QPI) tehnoloogiat, et asendada Itaniumi siinil põhinevat arhitektuuri. Selle interprotsessori ribalaius on 96 GB/s ja mälu ribalaius 34 GB/s. Tänu QuickPath tehnoloogiale on protsessoril integreeritud mälukontrollerid ja see suudab mälu otseselt juhtida. Quickpath on samuti kasutusel Inteli protsessorites, mis kasutavad Nehalemi mikroarhitektuuri, mis võib võimaldada nii Tukwilal kui ka Nehalemil kasutada samu kiibistikke. Tukwila sisaldab 4 mälukontrollerit. Iga neist toetab mitut DDR3 DIMM-i teise mälukontrolleri kaudu.

Mälu arhitektuur

Aastatel 2002–2006 oli Itanium 2 protsessoritel samasugune vahemälujaotus. Neil oli 16 kB esimese taseme vahemälu käskude jaoks + 16 kB andmete jaoks. Teise taseme vahemälu oli käskudel ja andmetel ühine – 256 kB. Kolmanda taseme vahemälu oli samuti käskudel ja andmetel ühine ning varieerus vahemikus 1,5–24 MB. 256 kB teise taseme vahemälu sisaldab küllalt loogikat, et käitleda semafoorseid operatsioone ilma, et tuleks segada peamist aritmeetilise loogika seadet.
Põhimälule käib juurdepääs siini kaudu. Algul nimetati Itanium 2 siini McKinley siiniks, kuid nüüd viidatakse sellele enamasti nimetusega "Itanium bus". Viimaste protsessorite väljalaskmisega kasvas Itaniumi siini kiirus püsivalt. Siin kannab üle 2×128 biti tsükli kohta. See tähendab, et 200 MHz McKinley siin kandis üle 6,4 GiB/s ja 533 MHz Montecito siin 17,056 GiB/s.

Süsteemid

Alates 2009. aastast pakuvad Itaniumil põhinevaid arvuteid mitmed tootjad, sealhulgas HP, SGI, NEC, Fujitsu ja Hitachi. Suurematest serveritootjatest toodab HP tänapäeval vähemalt 80% Itaniumi-põhistest süsteemidest. HP 2006. aasta esimese kvartali müük oli 7200 arvutit. Lõviosa müüdavatest arvutitest moodustavad suurfirmade serverid ja arvutid, mille eesmärk on mahukate tehniliste arvutuste sooritamine. Tüüpiliselt kasutab üks süsteem kaheksat või enamat Itaniumi protsessorit.

Kiibistikud

Itaniumi siin on ühenduses ülejäänud süsteemiga läbi kiibistiku. Serveritootjate süsteemid eristuvad kiibistikus kasutatavate ühenduste (mälu, vaheühendused ja lisaseadmete kontrollerid) poolest. Kiibistikku võib lugeda süsteemi-tasandil süsteemi arhitektuuri südameks. Kiibistiku väljatöötamine ja tootmisse toomine on kulukas protsess, millega Itaniumi puhul tegelevad tänapäeval HP, Fujitsu, NEC ja Hitachi.