Ambiciózus processzorral rukkol elő a VIA nyáron

Alig néhány hete, hogy beszámoltunk a VIA Technologies hányatott sorsáról. A tajvani vállalat az ezredfordulót követően a számítógépipar nagy reménységének számított, chipsetjeivel, energiahatékony processzoraival valamint kompakt platformjaival dollármilliárdos globális nagyvállalattá kívánt válni. Jelenléte mára azonban marginalizálódott a piacon, forgalmának nagy része pedig elolvadt. Iparági pletykák szerint a VIA visszavonul a kereskedelmi chipsetek piacáról, kizárólag teljes platformokat fog kínálni a jövőben.

Ilyen körülmények közé érkezve az amerikai tervezőközpontban kifejlesztett Isaiah nagyban meghatározhatja a VIA későbbi sorsát. A vállalat riválisaihoz képest erősen korlátozott pénzügyi és mérnöki erőforrásai, valamint a saját félvezetőgyártás jelentette műszaki hátránya ellenére az új mikroarchitektúra feltűnően ambiciózus. Az Isaiah kifejezetten modern x86-os processzor benyomását kelti: a chip egy 64-bites, soronkívüli végrehajtással és gazdag erőforrásokkal rendelkező processzormagot implementál 65 nanométeres gyártástechnológián, mely vélhetően az IBM nagyteljesítményű eljárását takarja. Az órajel a 2 gigahertzet is meghaladhatja. A cikk korábban tévesen állította, hogy az Isaiah kétmagos lenne, a kétmagos változat fejlesztése még folyamatban van.

Az Isaiah fejlesztéseinek célja nem a csúcsteljesítmény felmutatása, hanem a leghatékonyabb x86-os processzor létrehozása volt, írja Glenn Henry, a VIA amerikai processzortervező leánya, a Centaur Technology alapítója és vezetője az Extremetechen publikált bemutató cikkében. A mainstream felhasználókat megcélzó hatékonyság a chip felépítésén keresztül a gyártási költségben és energiahatékonyságban egyaránt megmutatkozik az ígéretek szerint. Az Isaiah a VIA első soronkívüli végrehajtású processzora, a jelenlegi és korábbi mikroarchitektúrák mellőzték azt annak komplexitása miatt, mely a fejlesztési erőforrások mellett jelentős tranzisztorszámot és energiabüdzsét emészt fel.

A hatékonyság mellett cél volt a legújabb utasításkészletek, így a 64-bites és SSE-kiterjesztések támogatása is, mellyel legújabb szoftverek is probléma nélkül futtathatóak. A tervezőcsapat koncepciója az volt, hogy a processzorkutatási terület legújabb vívmányaira alapozva hozzanak létre egy teljesen új mikroarchitektúrát, maguk mögött tudva az előző generációk örökségeit, miközben az új chip platformszinten kompatibilis marad. Az Isaiah C7-nél azonos órajel és fogyasztás mellett 2-4-szer nagyobb teljesítményt ígér.

Ígéretes architektúra

A hatékonyság szem előtt tartása és a pazarlás kerülése az egész designt áthatni látszik. Az órajelenként három utasítás dekódolására képes Isaiah mindegyik dekódere képes kettő kombinálható x86-os utasítás összeolvasztására (macrofusion), továbbá a mikroutasításokkal is képes ugyanezt megtenni, csökkentve az utasítások számát, spórolva a processzor belső feldolgozási kapacitásával. A kidobott végrehajtási idő és energia minimalizálása érdekében a fejlesztők több specializált, összesen 8 elágazásbecslő alkalmazása mellett döntöttek a feldolgozás két fokozatában. A különböző becslők közös szavazásokkal határozzák meg az elágazás irányát.

A szilícium kihasználtságának maximalizálása érdekében az Isaiah exkluzív (az L1 adatait nem tartalmazó) 1 megabájt, 16-utasan asszociatív L2 cache-t alkalmaz 64 kilobájt 16-utas L1 cache-ek mellett -- az Intel Core L1 cache mérete és asszociativitása fele akkora, míg az L2 bár 4 megabájt, csak 8-utasan asszociatív, amivel relatíve alacsonyabb hatékonyságú.

A multimédia végrehajtóegység 2 órajeles késleltetéssel rendelkezik bármilyen lebegőpontos összeadás, és egy órajeles késleltetéssel a legtöbb SSE-utasítás esetében. A memóriaegyégek mellett az Isaiah két egészpontos végrehajtó blokkal bír. Az Isaiah megörökli az elődök hardveres kriptográfiai gyorsító blokkját, a PadLock motort, valamint immár hardveresen támogatja a virtualizációt is, mégpedig az Intel kezelésével kompatibilis módon.

A hatékony felépítés mellett a design kifinomult dinamikus energiagazdálkodással bír. A modern processzorok a terhelés függvényében képesek különböző állapotokat felvenni, melyekhez különböző feszültség-órajel szintek tartoznak. Az Isaiah mindezt ugyanakkor teljesítményveszteség nélkül, \"ingyen\" produkálja azáltal, hogy két független órajelgenerátor áramkört alkalmaz, melyek összedolgoznak. A processzor órajelének változásakor a szabadon álló áramkör veszi fel a kívánt állapotot, majd veszi át az órajel generálását, majd a felszabaduló másik készen áll az újabb változásra -- az iteráció a kívánt állapot eléréséig tart, mindeközben a processzor végrehajtása és a busz továbbra is üzemel, míg például az Intel chipek esetében felfüggesztésre kerülnek.

Az órajel és feszültség a terhelés függvényében történő szabályozása mellett az Isaiah képes további szempontokat figyelembe venni. A processzor energiagazdálkodási logikája a hőmérséklet változásával is kalkulál, így egy bizonyos, a \"vártnál\" alacsonyabb hőmérséklet követően az üzembiztos működéshez szükséges feszültséget is redukálja, jelentősen csökkentve a fogyasztást. Ugyanezt megfordítva, teljes terhelésen képes a nominális értéken túl hajtani a processzort, ha azt a hőmérséklet lehetővé teszi. A hűtésben korlátozott rendszerek érdekében a maximális elfogadott maghőmérséklet szoftveres úton csökkenthető.

Készülnek a fejlettebb utódok is

Az Isaiah a VIA ígérete szerint első implementációja csak az új családnak, az utódok fejlesztései már megkezdődtek. Az Isaiah-családdal a VIA vélhetően az olcsó vagy rendkívül alacsony fogyasztást megkövetelő területek célozza meg, miközben teljesítménye megfelelő lehet a mindennapi használat során. Az ígéretek szerint idén nyáron kezdi meg a chip szállításait a VIA. Henry cikke az Extremetech oldalain itt olvasható.