Bei den Alpha-Prozessoren handelt es sich um eine 64-Bit-Mikroprozessorfamilie von Digital Equipment ( DEC) mit den Produktbezeichnungen 21x64: 21064, 21164, 21264 und 21364.
Die Historie der Alpha-Prozessoren
Der erste Mikroprozessor dieser Familie war der 21064 mit Taktfrequenzen von 150 MHz bis 275 MHz. Der 21064 hat eine Strukturbahnbreite von 0,5 µm, 1,6 Millionen Transistoren und eine nach SPEC definierte Rechenleistung für SPECint von 2 (A-Version: 4) und für Gleitkomma-Berechnungen SPECfp von 2 (5). Die Level-1-Caches für Daten und Adressen waren 8 KB groß, bei der A-Version jeweils 16 Kilobyte (KB).
Der 1994 vorgestellte 21164 hatte bereits 9,3 Millionen Transistoren in 0,35-µm-Technik. Er besteht aus einer Instruktions-, Integer-, Fließpunkt- und Speichereinheit. Die Rechenleistung wurde für Integer-Berechnungen SPECint auf 13, in der A-Version auf 18, und die für Fließpunktberechnungen SPECfp auf 18, bzw. 27 erhöht. Das entspricht einer Rechenleistung von 1700 (2400) MIPS. Der 21164 ist ein superskalarer Prozessor mit Taktfrequenzen von 266 MHz bis 600 MHz (A-Version), Level-1-Caches von 2 x 8 KB und einen Level-2-Cache von 96 KB.
Bei der Weiterentwicklung, dem 21264, sorgen 156 Register und Level-1-Caches mit jeweils 64 KB für Daten und Adressen, Taktraten von 600 MHz und 1 GHz und 15,2 Millionen Transistoren in Verbindung mit dem Pipelining für Rechenleistungen von 30 für SPECint und von >50 für SPECfp. Von der Integrationsdichte her realisiert der 21264 mit einer Strukturbahnbreite von 0,18 µm und den 15,2 Millionen Transistoren die ELSI-Technik. Die Durchsatzraten auf die Level-2- und Level-3-Caches liegen mit dem EV68- Protokoll bei 4 GB/s bis 5,5 GB/s. Der 21264 EV68 hat 590 Anschlusspins.
Die späteren Generationen an Alpha-Prozessoren
Die folgende Generation der 21364/EV7 basiert auf einer Strukturbahnbreite von 0,18 µm und aht über 100 Millionen Transistoren. Die Taktrate beträgt 1,3 GHz, der Datendurchsatz bringt es auf 16 GB/s. Der 21364 hat ein Level-1-Cache von 128 KB, ein Level-2-Cache von 1,5 Megabyte ( MB) und 1440 Anschlüsse. Er benötigt eine Leistung von 100 W. Die Leistungswerte liegen bei 70 für SPECint95 und 120 für SPECfp95.
Alpha-Prozessoren arbeiten auf dem Systembus mit eigens entwickelten Protokollen, den EV-Protokollen (EV5, EV6, EV7, EV56, ...), die auch Multiprozessorsysteme unterstützen. Die EV- Protokolle bieten Point-to-Point-Verbindungen und übertragen die 64 Bit auf jeder Flanke, wie beim DDR-Verfahren, oder auch viermal pro Taktimpuls, wie beim QDR-Verfahren. Das ergibt beispielsweise bei EV7 mit zwei Übertragungen pro Taktimpuls bei einer Taktfrequenz von 100 MHz einen Datendurchsatz von 1,6 GB/s.
Alpha-Prozessoren eignen sich besonders für geschäftskritische Anwendungen wie Customer Relationship Management ( CRM), Data Mining und Data Warehouse, E-Commerce und für den technisch-wisssenschaftlichen Einsatz.