Alfa işlemcisi

Alfa işlemcisi, 64 bitlik RISC tasarım mimarisi kullanan mikroişlemciler grubundandır. DEC Alfa veya Alfa AXP olarak da bilinir. Digital Equipment Corporation tarafından üretilmiştir. İşlemcilerindeki "DEC" kısaltması da şirketin baş harflerinden gelmektedir."AXP" ise nereden geldiği bilinmemekte, sadece şirket yöneticileri tarafından bulunduğu düşünülmektedir. Bilgisayar sektöründe ise bu kısaltma şakayla karışık "Almost Exactly PRISM" (Neredeyse tamamen PRISM) olarak yer almaktadır.
DEC firmasının diğer bir işlemcisi olan 32 bitlik VAX işlemcilerinin yerine tasarlanmıştır. İlk olarak DEC iş istasyonlarında ve sunucularda kullanılmıştır. Daha sonra anakartlara ve masaüstü bilgisayarlara uyarlı hale getirilmiştir. Alfa işlemcileri UNIX ve Linux işletim sistemlerini desteklemekle birlikte Microsoft'un Windows NT ve Windows NT 4.0 da Alfa işlemcileri ile kullanılabilmektedir. Windows'un daha sonra çıkan işletim sistemleri Alfa tarafından desteklenmemektedir.
Alfa işlemcileri 1998 yılında Compaq'a satılmıştır. Daha sonra da Compaq'ın Intel tarafından satın alınması ile Alfa işlemcileri geri plana atılarak yavaş yavaş ortadan kalkmıştır. Intel firması Alfa işlemcilerini satın almasıyla Alfa işlemcilerinde bulunan iyi özellikleri o tarihlerde üretmiş olduğu IA-64 Itanium mimarisine katmıştır. Aynı dönemde Hewlett-Packard'ın Compaq'ı satın alarak, Alfa'nın var olan ürünlerini 2004 yılına kadar geliştirmiştir. Hewlett-Packard Ekim 2006 ya kadar Alfa tabanlı sistemleri satmaya devam etmek için bir anlaşma imzalamıştır. Kasım 2006 da ise bu anlaşmayı uzatarak 27 Nisan 2007 ye kadar ürünleri satacağını duyurmuştur.


Tarihçe 
DEC firmasının üretmiş olduğu Alfa işlemcileri RISC mimarisinden önce yaratılmıştır. O zamanki ilk ismi de PRISM olarak belirlenmiştir. Firmanın o zamanki üretmiş olduğu DEC istasyonları MIPS mimarisi kullanmaktaydı. Bu sebeple yeni olan PRISM projesinde de MIPS mimarisi ile aynı özellikleri paylaşmaktadır. Ancak PRISM'in MIPS ile aynı özelliklerini paylaşmasının yanı sıra birçok farklı özellikleri de bulunmaktaydı. Bu özelliklerden bir tanesi mikro kod olarak bilinen epicode'un PRISM'de kullanılmış olmasıydı. Proje çalışmaları sürerken DEC yönetimi ani bir kararla 1988 yılında PRISM projesini sona erdirmiştir. Bu kararı mevcut olan VAX ve DEC istasyon mimarilerinin gelecekte yeni bir mimari ile yer değiştireceğini öngördükleri için verdiklerini açıklamışlardır.
Projenin iptal edilmesinden sonra geliştirilen ikinci nesil RISC mimarisi kullanan yongalar(SPARC) VAX' a göre daha iyi bir fiyat performans oranı sağlamıştır. Daha sonra üçüncü nesil RISC mimarisi ile tasarlanan yongalar tamamı ile VAX'dan daha iyi bir performansa sahip olacağına kesin gözü ile bakılmaktaydı. Ancak fiyat performans oranının çok fazla yükselmesinden dolayı bu proje tamamlanmamıştır. Eğer proje tamamlanabilseydi, VMS işletim sistemini destekleyebilecekti. Daha sonra VMS ve VMS programlarının çalıştırılabilmesi için PRISM kavramına uygun yeni tasarımlar denenmiş olsa da girişimler başarısızlıkla sonuçlandı. Bu başarısızlıktan sonra 32 bitlik olan PRISM projesi 64 bitlik olarak yeniden tasarlanmaya karar verilmiştir. Bu değişim RISC sağlayıcıları tarafından da desteklemiştir. Ve bu dönüşüm sonucunda Alfa işlemcisi meydana gelmiştir.
Alfa komutlarının mimarisi Dick Sites ve Rich Witek tarafından geliştirilmiştir. Bu tasarımda PRISM'de yer alan epicode ları Alfa'nın PALcode ları ile yeniden geliştirmişlerdir. Bu durum işlemciye yeni birçok özellik kazanmıştır. Alfa işlemcilerinin işlemci sanayisine ana katkısı kullanıcılar mükemmel bir performansa sunmasıdır. Ancak bunun nedeni mimarisinden değil, mükemmel bir uyarlamanın(implementation) sonucunda yaratılmış oluşudur.

Alfa İşlemcileri 

Alfa işlemcilerinin serileri DECchip 21x64 olarak isimlendirilmiştir. Serilerde "21" 21.yüzyıl, "64" ise 64 bitlik anlamına gelmektedir. Ortada bulunan "x" ise işlemcinin kaçıncı nesil Alfa işlemcisi olduğunu göstermektedir. Ayrıca Alfa işlemcileri EV numaraları ile de tanımlanmaktadır. Serilerde bulunan EV ise "Extended VAX" (Genişletilmiş VAX) anlamına gelmektedir. Alternatif olarak "Electric Vlasic" olarak da adlandırılmıştır.
İlk birkaç Alfa yongası döneminin en yenilikçi yongası unvanına sahipti. Alfa'nın ilk sürümü olan 21064 veya EV4 ilk CMOS mikroişlemcisidir. İşlemcide yer alan yeni teknoloji ile o dönemdeki mini bilgisayarlar ve süper bilgisayarlar ile rekabet etmiştir. İkinci nesil olarak piyasaya sürülen 21164 veya EV5 de bir önceki nesil kadar yenilikçi olup, ikinci bir ön belleke sahip olan ilk mikroişlemcidir. Üçüncü sürüm olan 21264 veya EV6 karmaşık ve düzensiz işleri yüksek hızla gerçekleştiren ilk işlemcidir. 21364 veya EV7 olarak adlandırılan dördüncü sürüm, yüksek bir performansa sahip olmakla beraber "Integrated Memory Controller" içermektedir. Daha sonra üretilecek olan EV8 sürümü eş zamanlı çoklu kullanım sağlaycaktı. Ancak işlemcinin geliştirilme aşamasında şirketin Compaq'a satılmasıyla proje sona ermiştir. Daha sonra bir araştırma olan Tarantula Araştırma Projesinde bir araya gelen ekip EV9 işlemcisi üzerinde çalışmalarını sürdürmüşlerdir ve ilk güçlü vektörel çekirdekli işlemciyi meydana getirmişlerdir.

Alfa işlemcilerinin sürümleri arasındaki gelişim süreci tahmin edildiği kadar uzun değildir. Alpha 21064 1992 yılında piyasaya sürüldüğünde ve saat sıklığı 192 MHzdir. İşlemci tasarımcıları birkaç ay içerisinde işlemciyi 0.75 µm den 0.675 µm ye küçülterek 200 MHz'e ulaşarak EV4S'i geliştirmişlerdir. 64 bitlik olan bu işlemcide kullanılan superscalar ve superpipelined tasarım ile dünyanın en hızlı(en yüksek saat sıklığı olan) işlemcisini üretmişlerdir. Bu işlemciden daha sonra işlemci pazarına giren Intel Pentium işlemcisi ise 66 MHz de çalışmaktaydı.
1995 yılında Alpha 21164 (EV5) ile işlemci saat sıklığını 333 MHz e çıkarmıştır. Bu işlemci tasarımcılar tarafından Haziran 1996 da 500 MHz saat sıklığına ulaşmıştır. Daha sonra 1998 yılında 666 MHz'e çıkarılmıştır.
Alfa 21264 (EV6) 1998 yılında üretildiğinde saat sıklığı 450 MHz idi. 2001 yılında bu sayı 21264C/EV68CB sürümü ile 1.25 GHz'e yükselmiştir. 2003 yılında piyasaya sürülen EV7, sistem performansını arttırmak için bir adet EV68 çekirdeği ile işlemci iletişimi kurmak için 4 adet 1.6 Gigabayt/s lik bağlaçlar kullanılmaktadır ve işlemcinin saat sıklığı 1 ile 1.15 GHz arasında çalışmaktadır. 2000 yılının sonuna kadar yaklaşık 500.000 adet Alfa tabanlı sistem satılmıştır.
1999 yılında Alfa yongalarının lisansı Samsung Electronic Company tarafından alınmıştır. Daha sonra DEC'in Compaq tarafından satın alınmasıyla Alfa'nın birçok ürünü Samsung ile Compaq'ın ortaklaşa kurduğu API Network şirketi bünyesinde yer aldı. 2001 senesinin ekim ayında Microway şirketi API Network'ün Alfa tabanlı ürünlerinin satışlarını ve servis sağlayıcılığını devralmıştır.
Compaq 25 Haziran 2005 tarihinde yaptığı açıklamada Intel'in Itanium işlemcisi ile yarışamadıklarını belirterek Alfa işlemcilerini yavaş yavaş sona erdireceklerini belirtti. Ve EV8 işlemcinin geliştirilmesini iptal etti. Intel firması bu fırsattan yararlanarak Alfa işlemcisinin geliştirme ekibini kendi takımına transfer etti. Aynı yıl Hewlett-Packard Compaq'ı satın alarak Alfa işlemcilerini geliştirmeye devam edeceğini açıkladı. Hewlett-Packard en son üretilen Alfa işlemcisi olan EV7'yi geliştirerek 1.3 GHz e çıkartarak EV7z olarak piyasaya sundu. Alfa işlemcilerin en son sürürümü olan 0.13 µm ile üretilen EV79 ise üretim aşamasında iptal edilmiştir. Hewlett-Packard 27 Nisan 2007 tarihine kadar OpenVMS ile Alfa sunucularını ve Tru64 UNIX'i satmıştır. 2012 yılına kadar teknik destek sağlayacağını açıklamıştır.

Alfa İşlemcilerinin Özellikleri

Kaynakça 
1. Matt Reilly (1999). Designing an Alpha Microprocessor  Computer
Volume 32, Issue 7, July 1999 Page(s):27 - 34.

Dış bağlantılar 
 Alfa İşlemcisinin Tarihçesi
 DEC Alfa Dokümantasyon Arşivi 
 Alfa İşlemcisi Üzerinden Çalışan OpenVMS İşletim Sistemi Hakkında

Mikroişlemciler