Архитектура PA-RISC (Precision Architecture-Reduced Instruction Set Computing) является одной из важных вех в развитии вычислительной техники конца XX - начала XXI века. За свою историю она прошла путь от консервативных 32-битных решений, внедренных в 1980-е годы, до мощных 64-битных многопроцессорных систем начала 2000-х. В этой статье рассмотрим подробную хронологию развития PA-RISC, ее конкурентоспособность на фоне других архитектур и эволюцию в эпоху перехода к EPIC VLIW-технологиям на примере Itanium. PA-RISC была создана компанией Hewlett-Packard для замены устаревших 16-битных стековых процессоров и стандартных Motorola CPU в системах HP 3000 и Unix-платформах. В течение 1980-х годов инженеры HP разработали полноценную RISC-архитектуру с упрощённым набором команд, что позволило увеличить производительность и упростить конструкцию процессоров.
Первым поколением стали 32-битные процессоры серии PA-RISC 1.0, выпускавшиеся с 1986 по 1990 год. Среди них были модели TS-1, NS-1, NS-2 и PCX. В это время PA-RISC конкурировала с такими процессорами, как MIPS R2000 и R3000, SPARC, i386 и Motorola 68040. Хотя в раннем периоде производительность PA-RISC была вполне сопоставима с конкурентами, она не выделялась заметно.
С началом 1990-х годов архитектура окончательно окрепла и получила развитие в версии PA-RISC 1.1. Именно в этот период появились процессоры PA-7000, PA-7100, PA-7200, а также интегрированные PA-7100LC и PA-7300LC. Они продемонстрировали значительный рост производительности, особенно в области численной и плавающей арифметики, что позволило HP закрепиться в нише высокотехнических рабочих станций и серверов под управлением Unix. В сравнении с соперниками того времени, такими как MIPS R4000, IBM POWER1, процессоры SPARC и Intel Pentium нового поколения, PA-RISC показывали высокие результаты как на основе тестов SPEC89, а позже и SPEC95.
PA-7100 и его интегрированная версия PA-7100LC стали знаковыми решениями по производительности и энергоэффективности. Последний впервые объединил ядро CPU с контроллерами памяти и ввода-вывода на одном кристалле, что ознаменовало наступление эры более компактных и эффективно интегрированных рабочих станций HP. Особенно хорошо PA-7100LC показали себя в задачах с интенсивными вычислениями с плавающей точкой, существенно превосходя таких конкурентов, как Pentium P54C и Motorola 88100, и даже превосходя некоторые решения от IBM и Sun в floating point. В середине 1990-х состоялся выпуск PA-7200 и PA-7300LC, которые закрепили статус PA-RISC как одного из лидеров производительности среди RISC-процессоров. Они были особенно сильны в области численных расчетов, конкурентоспособны с Pentium Pro, UltraSPARC и даже Digital Alpha 21164, несмотря на более высокие тактовые частоты последних.
Однако развитие производственных процессов в HP начала отставать от конкурентов. Собственные фабрики HP не смогли обеспечить выпуск процессоров на самых современных технологиях, и компания вынуждена была искать партнеров для производства новых моделей. Следующий крупный шаг в развитии PA-RISC - переход на 64-битную архитектуру с версией 2.0, реализованной в процессоре PA-8000, выпущенном в 1996 году. Эта модель принесла кардинально новое ядро с четырёхканальным superscalar и исполнением команд вне порядка, что значительно улучшило производительность.
PA-8000 превзошел многих конкурентов своего времени, включая Pentium II, UltraSPARC IIi и MIPS R10000, демонстрируя высокую эффективность при работе с числовыми вычислениями и большим набором операций с плавающей точкой. Дальнейшее развитие продолжилось процессорами серии PA-8x00 - PA-8200, PA-8500, PA-8600, PA-8700. В этот период HP продолжала наращивать тактовые частоты и совершенствовать архитектуру кэша и ввода-вывода. PA-8500 заслуженно получила признание как один из лучших RISC-процессоров своего времени, получив премии за инновации и производительность. Были предприняты попытки адаптировать процессоры для высокопроизводительных вычислительных задач и научных расчетов, что подтверждали результаты по тестам SPEC2000 и MFLOPS.
Несмотря на успехи PA-RISC, конца 1990-х стал периодом, когда RISC-архитектуры начали терять доминирование. На смену пришли более масштабируемые решения с расширенными возможностями параллельной обработки и новой философией архитектур, например EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing). Hewlett-Packard совместно с Intel начали работать над новой технологией, которая получила название IA-64 или проект Itanium. Новая архитектура предусматривала использование инструкций типа VLIW (Very Long Instruction Word), что требовало кардинального пересмотра подходов к программированию и компиляции. Первый процессор Itanium (Merced), выпущенный в 2001 году, показал себя как экспериментальное решение - несмотря на амбициозные планы, он оказался слишком медленным и сложным для массового применения.
Следом за ним вышли Itanium 2 (McKinley), которые в значительной степени получили влияние HP в плане архитектуры и оптимизаций. Тем не менее, PA-RISC оставалась в строю еще несколько лет, поддерживая специализированные рынки и ниши, где ее производительность и стабильность были востребованы. Последним этапом развития PA-RISC стали двухъядерные процессоры PA-8800 и PA-8900, появившиеся в середине 2000-х. Они являлись совершенствованной эволюцией PA-8x00, интегрируя на одном кристалле два процессорных ядра с большими кэш-памятями и рядом новых технологий, включая производство с использованием SOI (Silicon-on-Insulator) на заводах IBM. Несмотря на то, что данные процессоры уступали по тактовой частоте современным x86-решениям, их архитектура и производительность позволяли конкурировать в ряде технологических задач, особенно требующих высокой точности и специфических вычислений.
В конечном счете, PA-RISC сделала значительный вклад в развитие серверных и рабочих станций HP, сохраняя репутацию мощной и надежной архитектуры с высокоэффективным исполнением. В течение почти двух десятилетий PA-RISC пережила множество архитектурных и технологических изменений, что позволило ей конкурировать на рынке с такими гигантами, как SPARC, MIPS, POWER, Intel и Digital Alpha. Помимо технических достижений, PA-RISC отличается уникальной историей производства и разработки, практически полностью осуществляемой внутри HP до конца 1990-х. Это включало проектирование, производство чипов, создание системных наборов чипов, интеграцию в аппаратные платформы. Традиция HP выпускать свежее оборудование для высоконагруженных задач на базе собственных технологий имела большое влияние на индустрию компьютерных систем.
PA-RISC также оказалась значимой платформой для исследователей, разработчиков и энтузиастов, благодаря обширному числу техдокументации, спецификаций и архивных материалов, которые до сих пор активно используются для изучения архитектурных принципов. В последнее время независимые проекты, такие как OpenPA, способствуют сохранению и популяризации знаний о PA-RISC, делая их доступными для новых поколений специалистов. В современном контексте PA-RISC можно рассматривать как важный этап в эволюции процессорных архитектур, демонстрирующий путь развития от классических RISC до сложных многоядерных систем и нового поколения VLIW-подходов. Несмотря на то что архитектура уступила место Itanium и в дальнейшем более универсальным и масштабируемым процессорам, ее наследие имеет большое значение как пример успешной интеграции аппаратных и программных решений для профессиональных вычислительных платформ. Таким образом, PA-RISC - это история технического поиска и инноваций, показывающая, как одна компания смогла создать эффективную процессорную архитектуру, конкурировавшую с лучшими мировыми решениями, при этом способствуя развитию целых направлений в области вычислительной техники и архитектур процессоров.
.
