Powerpc

Месяц назад я попытался сосчитать, сколько разных инструкций поддерживается современными процессорами, и насчитал 945 в Ice Lake. Комментаторы затронули интересный вопрос: какая часть всего этого разнообразия реально используется компиляторами? Например, некто Pepijn de Vos в 2016 подсчитал, сколько разных инструкций задействовано в бинарниках у него в /usr/bin, и насчитал 411 т.е. примерно треть всех инструкций x86_64, существовавших на тот момент, не использовались ни в одной из стандартных программ в его ОС. Другая любопытная его находка что код для x86_64 на треть состоит из инструкций mov. (В общем-то известно, что одних инструкций mov достаточно, чтобы написать любую программу.)

Я решил развить исследование de Vos, взяв в качестве эталонного кода компилятор LLVM/Clang. У него сразу несколько преимуществ перед содержимым /usr/bin неназванной версии неназванной ОС:

1. С ним удобно работать: это один огромный бинарник, по размеру сопоставимый со всем содержимым /usr/bin среднестатистического линукса;
2. Он позволяет сравнить разные ISA: на releases.llvm.org/download.html доступны официальные бинарники для x86, ARM, SPARC, MIPS и PowerPC;
3. Он позволяет отследить исторические тренды: официальные бинарники доступны для всех релизов начиная с 2003;
4. Наконец, в исследовании компиляторов логично использовать компилятор и в качестве подопытного объекта :-)

Начну со статистики по мартовскому релизу LLVM 10.0:
В прошлом топике комментаторы упомянули, что самый компактный код у них получается для SPARC. Здесь же видим, что бинарник для AArch64 оказывается на треть меньше что по размеру, что по общему числу инструкций.

А вот распределение по числу инструкций:


Неожиданно, что код для SPARC на 11% состоит из nop-ов, заполняющих branch delay slots. Для i386 среди самых частых инструкций видим и int3, заполняющую промежутки между функциями, и nop, используемую для выравнивания циклов на строки кэша. Наблюдение de Vos о том, что код на треть состоит из mov, подтверждается на обоих вариантах x86; но даже и на load-store-архитектурах mov оказывается если не самой частой инструкцией, то второй после load.

А как набор используемых инструкций менялся со временем?

Единственная ISA, для которой в каждом релизе есть официальный бинарник это i386:


Серая линия, отложенная на правой оси это число разных инструкций, использованных в компиляторе. Как мы видим, некоторое время назад компилятор компилировался гораздо разнообразнее. int3 стала использоваться для заполнения промежутков только с 2018; до этого использовались такие же nop, как и для выравнивания внутри функций. Здесь же видно, что выравнивание внутри функций стало использоваться с 2013; до этого nop-ов было гораздо меньше. Ещё интересно, что до 2016 mov-ы составляли почти половину компилятора.

Самые первые версии LLVM, до появления clang, выпускались ещё и с бинарниками для SPARC. Потом поддержка SPARC утратила актуальность, и вновь она появилась лишь через 14 лет с на порядок увеличившимся числом nop-ов:


Исторически следующая ISA, для которой выпускались бинарники LLVM это PowerPC: сначала для Mac OS X и затем, после десятилетнего перерыва, для RHEL. Как видно из графика, переход после этого перерыва к 64-битному варианту ISA сопровождался заменой большинства lwz на ld, и вдобавок удвоением разнообразия инструкций:


В бинарниках для x86_64 и ARM частота использования разных инструкций почти не изменялась:




При подсчёте инструкций ARM я отсекал суффиксы условий вместе с ними получалось около тысячи разных инструкций, но даже и без них ARM сильно опережает другие ISA по разнообразию генерируемых инструкций. Таким образом, слой b на этом графике включает и все условные переходы тоже. Для остальных ISA, где условными могут быть только переходы и немногие другие инструкции, суффиксы условий при подсчёте не отсекались.

Наконец, самая недавняя ISA, для которой публикуются официальные бинарники это AArch64. Здесь интересно то, что orr с прошлого года почти перестала использоваться:


PowerPC и AArch64 оказались единственными ISA, для которых число разных используемых инструкций всё растёт и растёт.

По нашему мнению, Apple будет осуществлять техподдержку Mac на процессоре Intel не более пяти лет

В понедельник появились новости от Apple компания отказывается от использования Intel x86 CPU в пользу собственных чипов ARM. В результате для всех, кто не хочет остаться за бортом, это означает лишь одно: не покупайте Mac.

Вы можете подумать, что это очередной спор по поводу того, что лучше x86 или ARM. Или вы можете решить, что тут что-то не сходится, и что Apple несмотря на почти бесконечные ресурсы и деньги не сможет обогнать AMD, Intel и Nvidia.

Однако есть ещё и практическая, реальная причина того, почему вы не должны тратить на новый Мас от $1500 до $4500 вас просто оставят за бортом.

Делая анонс, Тим Кук сказал, что Apple будет продолжать поддержку Мас на Intel годами. Но, зная Apple, мы можем предположить, что это может означать и два года, и две сотни лет.

Если прошлое это лишь пролог, то можно изучать вопрос последнего большого перехода Apple, с PowerPC на Intel x86. В Вики указано, что о переходе объявили 6 июня 2005. Мас на базе Intel представили в феврале 2006, а первый MacBook на базе Intel в апреле 2006. Позднее в 2006 году Apple объявила об окончании перехода.

Последний релиз OS X 10.5 с поддержкой PowerPC вышел в октябре 2007. Через два года спустя, когда в августе 2009 вышла OS X 10.6 Snow Leopard, она уже не поддерживала Мас на PowerPC.

К 2011 году Apple отказалась от проекта Rosetta, переводившего код старых приложений PowerPC с тем, чтобы их можно было запускать на Intel. Apple закончила всю поддержку для Мас на PowerPC. В итоге получается четыре года поддержки ОС и шесть лет поддержки в принципе для PowerPC перед тем, как Apple всё прекратила.


Вот так, возможно, будет выглядеть ваше любимое приложение для x86, если его постигнет та же судьба, что и у PowerPC после того, как Apple отключила проект Rosetta.

Будете ли вы использовать свой компьютер дольше пяти лет?

Любой пользователь винтажного PowerPC PowerBook знает, что через пять лет после анонса Apple они стали практически бесполезными. Не знаю, как вы, но мне хочется использовать компьютер дольше пяти лет я не люблю увеличивать свалки. Я знаю многих людей, продолжающих использовать, допустим, семилетние MacBook Air 13, и не собирающихся покупать новый.

Вы, конечно, скажете, что Мас на базе Intel будет прекрасно работать и по окончанию перехода. Однако ситуация для пользователей устаревших Intel MacBook ещё хуже (да, они теперь устаревшие), чем была при переходе от PowerPC к Intel. В 2010 году атаки вредоносных программ, направленные специально на OS X, были редким событием. Сегодня MacOS является лакомым кусочком для киберпреступников. Без постоянного обновления безопасности в ОС и UEFI эти Мас на Intel превратятся в дома с выбитыми дверями и окнами во время зомби-апокалипсиса.

И, нет если вы думаете, что Apple уж наверно продолжит поддержку моего нового Мас за $3000, то вы явно не следили за историей компании. Apple уже перенесла Mac Pro 2012 года в раздел винтажных, и текущая Mac OS Catalina их уже не поддерживает.

8-летний компьютер кажется древним, однако в Mac Pro 2012 года стояли процессоры Intel Core i7 6-core Nehalem/Westmere. Это до сих пор приличная платформа, мой сын использует её для игр. На его компьютере работает Windows 10, и обновления ОС приходят до сих пор.

Apple могла бы предложить поддержку ОС для всех старых Мас на базе x86, но не хочет. Кроме расходов на поддержку старого железа, вся история компании подтверждает тот факт, что Apple любит выкидывать более старое оборудование, чтобы освобождать место для нового. И эта судьба постигнет и ваш новенький блестящий Мас, если вы решите приобрести его сегодня.

Компания Apple одна из самых заметных на компьютерном рынке, она же одна из самых противоречивых. Равнодушных к ее продукции и рыночной стратегии исчезающе мало ее либо любят, либо критикуют бывает и вовсе ненавидят. Ее продукты хорошо известны многим, интересующимся компьютерной техникой.

Но есть одно направление, присутствие в котором предложений от Apple многими будет воспринято с удивлением. Это рынок серверов. Сейчас де-юре компания не предлагает покупателям серверные системы, де-факто Mac Mini с установленной macOS Server вполне успешно используется как в on-premise инсталляциях, так и предлагается в аренду некоторыми облачными провайдерами, в том числе и Selectel в рамках предложения Selectel.Lab.

Но полноценными серверами назвать этих трудолюбивых малышей сложно нет привычных возможностей расширения и обеспечения отказоустойчивости, нет уже давно ставших стандартом возможностей управления через IPMI. Предвидим вполне резонный вопрос а кому это вообще нужно, кроме, может быть разработчиков под соответствующую экосистему, когда есть множество других вариантов построения сервера.

Ответ также прост с давних пор у фруктовой компании есть свои решения для построения корпоративных сетей, а коль скоро macOS (и, соответственно OS X) вполне себе Unix-совместимая система, значит, что компания, выбравшая Mac в качестве корпоративного стандарта, может пожелать и серверные потребности решать с использованием привычной техники и операционной системы.

В течение долгого времени, с 1993 по 2003 годы, Apple выпускала серверы, основанные на современных рабочих станциях Apple Workgroup Server. Эти машины логически были близки к современной идее использования Mac Mini в качестве сервера и были рассчитаны на обслуживание нужд небольших команд рабочих групп. Работали они сначала под управлением A/UX собственной реализации Unix с графическим интерфейсом, аналогичным System 7 и совместимой с программами для нее. Последняя версия ее вышла в 1995 году и лишь в 1999 ее заменила OS X Server.

Но были в ее линейке и полноценные серверные машины, созданные изначально для работы в этой роли. Первой попыткой были Apple Network Server на базе ранних PowerPC и работавшие под AIX реализации Unix от IBM. Просуществовала эта линейка недолго с февраля 1996 по апрель 1997 года. Вторая попытка была более успешной, и именно о ней и пойдет речь в сегодняшней статье.

Встречаем по одежке и спецификации

И так, разрешите представить первенец нового семейства Apple Xserve, представленная в мае 2002 года модель Xserve G4 (внутреннее обозначение RackMac1,1) в практически максимальной комплектации:

• два процессора PowerPC G4 1.0 ГГц с 256 Кбайт кэша второго уровня и 2 Мбайта внешнего кэша третьего уровня каждый;
• 2 Гбайта ОЗУ DDR266(установлен максимальный поддерживаемый объем, в оригинальной комплектации было 512 Мбайт) ;
• жесткий диск 60 Гбайт с поддержкой горячей замены;
• два гигабитных сетевых адаптера (один установлен на системной плате, другой выполнен в виде платы расширения PCI64).

Стоимость сервера составляла $2999 за однопроцессорную версию и $3999 за двухпроцессорную. Подробнее начинку рассмотрим позже, а пока обещанная одежка!

Большинство читателей, полагаю, привыкли видеть сервер как некий утилитарный девайс со исключительно функциональным дизайном максимальное использование передней панели для размещения жестких дисков, россыпь кнопок и защелок, многочисленные разноцветные индикаторы и, главное сплошные решетки и сеточки для вентиляции. Классический черный или бежевый цвет, реже матовый серый. Строго, эффективно, утитарно да. Красиво на любителя, особенно если ваш любимый авто Defender или Gelandewagen, а любимый самолет Skyvan. Стильно смотрите предыдущий пункт, но как правило не тот случай.

Apple удалось сделать функциональное устройство красивым и стильным по общепризнанным канонам красоты. Передняя панель царство шлифованного алюминия. Аккуратная линия панели управления с круглыми блестящими кнопками из полированного металла, установленными с незаметным глазу зазором и породистым нажатием. Порт FireWire для быстрого подключения внешнего диска.


Шестигранная скважина ключа блокировки отсека накопителей и устройств ввода. Две полоски светодиодов, отображающих загрузку процессоров. Собственно индикаторы красивых сочных оттенков:

• голубые для индикатора нагрузки,
• зеленые для главного сетевого интерфейса,
• желтые для отображения состояния системы и блокировки,
• белый главный индикатор включения.

Справа оптический привод с лицевой панелью из такого же толстого куска алюминия и аккуратной блестящей кнопкой.

Ниже отсеки для четырех жестких дисков со сплошной, как вы уже догадались, алюминиевой лицевой частью. Защелок или рукояток нет, только два маленьких глазка индикаторов. Чтобы извлечь диск, нужно нажать на мордочку плавно выедет удобная ручка прямо как с ультрасовременном электромобиле Jaguar I-Pace. Диски с горячей заменой, но, что немало удивляет с интерфейсом IDE.

В корзинках расположен короткий шлейф, а сам разъем, соединяющий их с бекплейном позаимствован у SCA (SCSI Configured Automatically), но самого SCSI в сервере не предусмотрено совершенно. Контроллер дисков реализован на базе двух чипов Promise PDC20270 и поддерживает только программные RAID-массивы, созданные средствами операционной системы.

Впрочем, дисковую подсистему нельзя назвать слабой в феврале 2003 года на рынок вышла внешняя дисковая полка Xserve RAID на 14 IDE дисков, снабженная двумя независимыми контроллерами с аппаратной поддержкой массивов уровня 0, 1, 3(!), 5 и 10 и подключаемая к серверу с помощью FibreChannel. Чуть позже в 2003 году вышло и первое обновление новая версия RackMac1,2 c 1.33 ГГц чипами и CD-ROM со слотовой загрузкой вместо привычного выдвижного лотка. На его базе выпускалась версия Cluster Node с одним отсеком для диска и одной сетевой картой, без CD-ROM и видеоадаптера, но всегда с двумя процессорами.

Вынем внутренности!

Да, именно так. Не снимем крышку, а вынем из нее шасси. Apple и тут нашла необычное решение: к стойке жестко фиксируется крышка корпуса, а если открутить два винта с накатанной головкой основное шасси выедет на встроенных направляющих.


И вот, она начинка! Плата передней панели, отсеки жестких дисков с механизмом блокировки, бекплейн, мостиком с парой IDE контроллеров соединенный с системной платой (в терминах Apple Logic Board). Системах охлаждения представлена парой вентиляторов-турбин, вращающихся с частотой около 5000 оборотов в минуту одна турбина через воздуховод охлаждает процессорную плату, другая карты в PCI-слотах в левой части сервера. В правой расположен единственный блок питания.

Сама системная плата непривычно пустая, на ее поверхности расположен только один крупный чип PCI64 мост Intel 21154BE. Дополняют пейзаж 4 слота DIMM и два разъема для райзеров PCI64 для подключения двух слотов и универсальный слот AGP/PCI64 да, в сервер можно установить производительную видеокарту и использовать его как стоечную рабочую станцию.


В комплект входят два устройства расширения гигабитная сетевая карта производства Apple на чипе Broadcom BCM5701 с интерфейсом PCI64 и PCI-видеокарта ATi Radeon DDR с 32 МБайт видеопамяти на борту. Шина для видеокарты работает на 66 МГц (редко используемая в 32-битном варианте шины возможность), что обеспечивает производительность шины на уровне ранней AGP. Интерфейс подключения монитора обычный D-SUB VGA.

На задней панели, помимо привычных USB (пока еще версии 1.1), присутствует COM-порт для управления, разъем встроенного Ethernet-адаптера (также до 1 Гбит/сек) и пара портов FireWire 400 (для подключения внешних накопителей).

Внимательный читатель спросит а где же чипсет? Все верно, он никуда не делся на обратной стороне платы расположен еще один мост Intel 21154BE, а также неизвестная микросхема, скрытая под накладкой и чип Agere 1258AK5 составляющие системный контроллер (чипсет в более привычных терминах).


А вот чего нет на плате это сокета для установки процессора. Вместо него разъем для установки процессорной платы (похожий, только меньших размеров использовался в мобильных процессорах Intel Pentium II в упаковке MMC-2). На процессорной плате в традициях Apple тех времен процессоры распаяны оба друг рядом с другом. Возле каждого микросхема внешнего кэша.

Сами процессоры PowerPC 7455 (Apollo 6, относятся к семейству G4, выпущены Motorola с использованием 180 нм техпроцесса), выполнены в керамической упаковке типа FCBGA кристалл на поверхности керамической подложки, шариковые выводы для пайки. Кроме процессоров и кэша, на плате расположен модуль преобразователя питания (VRM).

Через пыль, снега и почтовую службу

Это не будет история о долгом безуспешном поиске или щедром донате, все получилось намного проще. Основатель коллекции искал что-нибудь интересное. Один из его друзей посоветовал:

Купи себе Mac.
Хочу сервер ответил основатель.
Так и купи себе Xserve ответ друга и определил вектор поиска.

Поиск занял всего 10 минут среди пачки предложений относительно свежих x86 моделей попалось лишь одно, только что появившееся Старый Xserve G4 включается. Цена была весьма интересна, так что машина была тут же оплачена не глядя и спустя несколько часов отправилась в увлекательное путешествие по России.

Путешествие заняло почти неделю, что довольно быстро, но не прошло бесследно. К сожалению, сложились три фактора невнимательность продавца к упаковке, непредусмотрительность покупателя (обычно тип упаковки оговаривается и контролируется ее качество) и не доведенные до ума процессы у перевозчика (хотя будет честным отметить, что за последний год виден значительный прогресс!). Сервер прибыл обернутым в картонку и зашитым в мешковину. В итоге, сильно досталось крепежным ушам они просто сложились вдоль корпуса. Что сказать урок коллекционеру!

Серверу, впрочем, повезло после пары часов кропотливой работы, уши были выпрямлены: на шасси полностью в прежнее положение, на крышке остались небольшие, но заметные следы повреждений. Крышка была и до отправки немного помята, это и сказалось. Хотя сервер закрывается и открывается нормально, для идеального вида стоит посетить кузовной сервис, специализирующийся на ремонте Cybertruck или на худой конец DeLorean.

Судя по всему, большую часть жизни наш экземпляр провел не в солнечной Калифорнии, а крупном индустриальном городе близ Урала. И жизнь провел насыщенную не в крупном, спокойном и чистом дата центре, а в обычной серверной. И относились к нему не как к породистой редкой технике, а как к рядовому серверу локальной сборки за время жизни изрядно досталось фиксаторам плат расширения, один вентиляторов был безвозвратно утерян, а чистки машина не видела полжизни.

В плюсах вместо штатных 512 Мбайт памяти, установлен 1 Гбайт. При пристальном изучении, были обнаружены повреждения механизма запирания отсеков накопителей. К счастью, были повреждены лишь лепестки, фиксирующие салазки пять минут работы и механизм приведен в первозданное состояние. Все это звучит страшно, но, на самом деле, это очень хорошее состояние передняя панель в отличном косметическом состоянии, даже без царапин, а сама машина практически комплектна.

Следующий шаг тестовое включение. И тут возникли проблемы машина включается, по индикаторам видно, что идет инициализация, но вывода ни на экран, ни на последовательную консоль не было. После передергивания всех разъемов на плате, картинка появилась. Казалось бы, успех теперь можно разобрать и почистить. Но не тут то было после извлечения кучи пыли, машина вернулась к прежним симптомам.

При этом, машина точно пыталась стартовать помимо работы индикаторов, была реакция на клавиатуру, которая пропадала при удалении оперативной памяти. Странный способ диагностики? Но имеющаяся в наличии пост-карта не подошла оказалась несовместима по напряжению питания, поэтому оставался только метод тыка и советы опытных маководов.

Первым делом была заменена батарея CMOS, здесь используется литиевый бочонок на 3.6 В, а установленная показывала еле-еле 3 В. Не помогло и это, равно как многократный сброс настроек. Помогла неожиданная и, на самом деле, абсолютно очевидная идея очистить контакты спиртом. Обычно проблемы создает память, да и то в очень старых машинах. Здесь же слабым звеном оказалась видеокарта два прохода спиртовой салфеткой и сервер снова готов общаться с администратором.

При покупке, конфигурацию сервера выяснить возможности не было. То, что наш экземпляр относится к старшей модели с двумя процессорами оказалось крайне приятным сюрпризом. По традиции, был увеличен до максимального объем памяти установлены 4 модуля по 512 Мбайт, что интересно использование ECC памяти не предполагалось. Также пришлось заменить диск комплектный был в удручающем состоянии. Удалось найти диск родной емкости 60 Гбайт, свободными остались две дисковых корзины, в четвертом отсеке даже сохранилась оригинальная заглушка.

Осталось только установить недостающий кулер. На удивление, идеально подошел вентилятор от серверной платформы Intel SR1530, пришлось только перепиновать разъем Apple не была бы собой, если бы не поменяла местами плюс и минус в разъеме. Так как родной кулер уже имел заметный люфт подшипника, заменили оба. На этом реставрация сервера была успешно окончена.

На лицо гуёвая, консольная внутри

История серверных ОС Apple восходит к проекту A/UX UNIX-подобной ОС с графическим интерфейсом в стиле современной ей System 7. Точкой отсчета же для OS X Server является 1999 год, когда была представлена версия 1.0, основанная на идеях проекта Rhapsody. Как и у A/UX под капотом был UNIX, точнее BSD-совместимое окружение поверх микроядра Darwin. Интерфейс же был позаимствован у NextSTEP Workspace Manager, дополненный некоторыми нюансами из Mac OS 8.

Два года спустя, на этой же основе, но с новым интерфейсом Aqua вышла первая Mac OS X версия 10.0, поставлявшаяся в клиентской и серверной версиях. По сей день Mac OS основывается на тех же принципах и считается одной из самых удобных и надежных операционных систем для персональных компьютеров и рабочих станций. Серверная версия выпускается по сей день, но так и осталась в тени более популярного клиентского варианта.

На Xserve было решено установить Mac OS X Server 10.2, версию соответствую времени выпуска данного экземпляра (сервер выпущен в октябре 2002 года). Установка принципиально не отличается от прочих (в том числе десктопных) версий Mac OS X, за исключением выбора набора сервисов, среди которых есть как фирменные яблочные, так и стандартные опенсорсные, и ввода серийного номера. После установки, система встречает окном входа, где нужно ввести логин и пароль, а не выбрать пользователя из списка.


В комплект поставки входят утилиты настройки и аппаратного мониторинга сервера как локального, так и удаленных. Для фирменных сервисов Apple имеются удобные графические средства администрирования, при этом большинство возможностей, реализованных в графических утилитах не дублируются консольными командами или возможностью правки конфигов.

И наоборот для настраиваемых из консоли опенсорс-сервисов, например Apache или MySQL, входящих в поставку, графических утилит не предоставляется. В результате, администратору требуется привыкнуть к обоим подходам к управлению. И все же, в целом, управление системой можно назвать удобным. А интерфейс безусловно красивым, одним из лучших созданных для операционных систем по сей день.

Продолжение следует?

Обязательно. Тема винтажного яблочного железа будет раскрыта более подробно в ближайшее время, пожалуй, это будет одним из важных направлений развития коллекции Digital Vintage. Обязательно будет и продолжение темы обзоров линейки Xserve, но, к сожалению, оно не будет обширным линейка просуществовала сравнительно недолго.

После модели Xserve G5 (RackMac3,1) серверная линейка, вслед за остальными компьютерами Apple перешла на процессоры Intel, сразу начав с 64-битных Xeon серии 5100. На Xeon вышло всего три серии Xserve две на базе процессоров с микроархитектурой Core Xeon 5100 (Xserve1,1) и Xeon 5400 (Xserve2,1) и одно на базе процессоров Nehalem Xeon 5500 (Xserve3,1).

Последняя модель не получила даже обновления для поддержки линейки Xeon 5600, проект Xserve был свернут. К тому времени, Apple уже вовсю строила свое облако, iCloud. Серверы собственного производства в нем применения не нашли

Да, Xserve не были лучшими серверами на рынке они поздно получили поддержку IPMI, слишком рано перешли на IDE/SATA диски и никогда не использовали SCSI/SAS. Их модельный ряд был весьма ограниченным, а цена достаточно высокой. И все же этот тот редкий случай, когда сервер был не только инструментом, но и действительно красивой вещью.

Решение Apple свернуть проект, скорее всего, было стратегически верным, но мы будем скучать по этим необычным машинам. До новых встреч!