Fall Processor Forum 2004: процессоры завтрашнего дня / Процессоры и память

Transmeta: Efficeon 2 и мечты о третьем поколении

Третьим докладчиком, рассказавшей о своем процессорном детище с поддержкой инструкций x86, стала компания Transmeta с ее 90 нм процессорами Efficeon TM8800. Увы и ах, говоря грубо (именно так и хочется говорить после знакомства с деталями презентации), "обломались" все, кто жаждал узнать в дни FPF 04 что-нибудь действительно существенное по новой архитектуре. Помнится, в прошлом году Transmeta разоткровенничалась по полной программе, и тогда рассказ о ее новой концепции Efficeon был свеж и интересен. В этот раз мы получили значительно меньше, в основном, некоторые детали об архитектурных усовершенствованиях и сам факт перехода на 90 нм нормы, о котором до этого не слышал только ленивый. Ладно уж, в сторону досаду, попробуем просуммировать факты.

В отличие от своих "друзей по работе с кодом x86", нынешнее процессорное ядро Efficeon TM8800 второго поколения, которое на каком-то этапе, не замеченном мной, вдруг превратилось в Efficeon 2, совершенно не претендует на поддержку режимов SMP в целом и на многоядерность в любом виде в частности. По-прежнему, речь идет о внутреннем 256-битном VLIW ядре, обрабатывающем за такт до восьми инструкций x86, которые для него перекомпилирует на лету программная часть процессора, так называемое кодоморфное программное обеспечение (CMS, Code Morphing Software), работающее, упрощенно говоря, там, где у обычного x86 процессора находится "стык" аппаратной части и BIOS.

Соответственно, само по себе ядро лишено "эмоций" и оперативно "прокручивает" в своей мясорубке все, что ему дадут, а вся суета и "нервная работа" по набивке 256-битных VLIW-молекул x86-атомами ложится на кодоморфное ПО: получилось перекомпилировать восемь команд в одно слово - аллилуйя, не получилось - "пустые" сегменты набиваются холостыми командами. На деле все несколько сложнее, однако, схематически процесс выглядит примерно так.

Соответственно, от качества работы CMS напрямую зависит производительность процессора в целом. Минусы процессорного ядра Efficeon очевидны - кэширование истории исполненных последовательностей команд производится в оперативной памяти, плохая организация механизма префетча может свести на нет все преимущества VLIW-ядра, оставив его без эффективной загрузки (говорят, что в нынешних версиях Efficeon в среднем обрабатывается около пяти инструкций x86 за такт). В то же время плюсы также очевидны: доработал кодоморфное программное обеспечение - и "заливай" новую версию прошивки, без малейших аппаратных изменений. Захотел, к примеру, включить поддержку SSE3 или "антивирусного" бита NX- никаких проблем, ядро остается неизменным, лишь требуется новая версия CMS.

Собственно говоря, нынешнее поколение процессоров Efficeon 2 как раз и отличается новой прошивкой кодоморфного ПО да портированием архитектуры на нормы 90 нм техпроцесса, которое состоялось на фабрике Akiruno Technology Center компании Fujitsu Electronic Devices Group еще весной, в рамках анонса TM8800. Все остальные плюсы Efficeon TM8800 в виде технологии AntiVirusNX (поддержка бита NX под Microsoft Windows XP Service Pack 2) и поддержки инструкций SSE3 произошли на уровне firmware.

В остальном, конструкция чипа осталась неизменна: интегрированный контроллер памяти с поддержкой DDR400, встроенная шина AGP 4X, "связь с внешним миром" по шине HyperTransport. Efficeon 2 обладает 1 Мб кэша L2, 128 Кб кэша инструкций L1 и 64 Кб кэша данных L1, поддерживает технологию энергосбережения LongRun2. Как раз к плюсам 90 нм Efficeon TM8800 можно отнести меньшее энергопотребление, нормируемое на уровне порядка 3 Вт для тактовой частоты 1 ГГц. Версия Efficeon TM8800 с тактовой частотой 1,6 ГГц выпускается с лета, фигурирует в ограниченных партиях ноутбуков Sharp PC-MP50G и PC-MP70G. В рамках Fall Processor Forum компания Transmeta показала Efficeon TM8800 с тактовой частотой 2 ГГц. Efficeon 22 выпускается нынче в двух видах корпуса: TM8800 (29 x 29 мм) и TM8820 (21 x 21 мм), электрически совместимыми с аналогами Efficeon первого поколения, TM8600 и TM8620.

На перспективу Transmeta декларирует для дизайна Efficeon 2 следующие нормы TDP:

1,8 - 2,0 ГГц - менее 25 Вт
1,6 - 1,8 ГГц - менее 12 Вт
1,4 - 1,6 ГГц - порядка 7 Вт
1,0 - 1,1 ГГц - около 3 Вт

Трудно сказать, хорошо это или "уже поздно", ибо на подходе новые Ultra Low Voltage версии процессоров Intel Pentium M с 90 нм ядром Dothan и сравнимыми уровнями энергопотребления. Если бы Transmeta смогла как следует развернуться с массовостью выпуска своих чипов и перестала барахтаться в пределах "ограниченных партий чипов", не исключено, что у нее появилась бы возможность отхватить более-менее значимую долу рынка x86, по крайней мере, в секторе процессоров для ноутбуков, blade-серверов и встраиваемых систем. Пока что доходы компании наполовину складываются от лицензирования технологии энергосбережения LongRun2 и в целом значительно ниже доходов, уже не первый год. Хватит ли у Transmeta силенок на массовые поставки чипов - сказать трудно, пока что относительно массово выпускаются лишь 0,13 мкм чипы Crusoe ТМ5800 на базе предыдущей архитектуры с 128-битным VLIV-ядром.

Впрочем, представители Transmeta не теряют оптимизма и демонстрируют симпатичные концепты крохотных систем на базе Efficeon 2, например, вот эту плату Stratosphere, габариты которой лишь незначительно превыщают размеры обычного PCMCIA устройства.

Что касается третьего поколения процессоров Efficeon, Transmeta пообещала раскрыть подробности о нем только в 2005 году. Этот, пока еще никак не названный Efficeon 3 будет обладать удвоенным размером кэша, улучшенной шиной памяти и обновленной архитектурой, позволяющей обрабатывать большее количество инструкций за такт. Более того, Efficeon 3 будет поддерживать расширенный 64-битный набор инструкций и даже свою собственную технологию виртуализации для одновременной загрузки нескольких операционных систем - именно то, что у Intel называется Silvervale и Vanderpool, а у AMD - Pacifica.

Что тут сказать - круто, планов громадье. Однако, сейчас хотелось бы пожелать компании все же наладить массовый выпуск нынешних Efficeon 2, например, 2 ГГц версий, которые в массовых партиях ожидаются к Новому году. В ином случае, у постоянно терпящей убытки компании мечты о третьем поколении Efficeon однажды могут с легкостью материализоваться в печальные строчки дедушки Некрасова: "жаль только жить в эту пору прекрасную уж не придется ни мне, ни тебе".