Fall Processor Forum 2004: одним взглядом

25 октябрь, 2004 - 23:00Сергей Митилино
Столкнувшись в прошлом году с проблемой наполняемости экспозиций и даже провалом части форума, связанной с конференциями, компания In-Stat/MDR, организатор этой крупнейшей микропроцессорной выставки в мире, решила подстраховаться. В нынешнем году она объединила оба своих мероприятия: Microprocessor Forum и Embedded Processor Forum. Теперь специалисты, посетив дважды в год осенний (Fall) и весенний (Spring) форумы, могут почти с полной уверенностью сказать, что они знают практически все о текущих тенденциях в области процессоростроения.

Начнем с почти предсказуемого известия: Intel в очередной раз не появилась на Processor Forum, мотивируя это близостью во времени ее собственного Intel Developer Forum. Зато другой гигант информационных технологий, IBM, получила львиную долю внимания. Вице-президент ее подразделения Microelectronics Systems and Technology Group доктор Бернард Мейерсон (Bernard Meyerson) сделал впечатливший многих доклад, в котором попытался нащупать дальнейший путь и потенциальные проблемы в развитии микропроцессорных технологий. Сенсационность его высказываний заключалась в утверждении о невозможности продолжать следовать закону Мура вследствие резкого роста теплового рассеяния напичканных миллионами транзисторов изделий. По его мнению, сегодня все усилия должны быть направлены не на еще большее уплотнение микросхем, а на снижение тепловыделения и стоимости производственного процесса.

Кевин МакГрат из AMD сообщил к удивлению слушателей, что двухъядерные Opteron/Athlon 64 получат более низкую тактовую частоту, нежели ныне выпускающиеся чипы

Глава компании Transmeta Дэвид Дитцель (David R. Ditzel) рассказал о новом поколении процессоров этого производителя Efficeon 2 (TM8800) и продемонстрировал устройства, его использующие

Гленн Хенри (Glenn Henry), президент подразделения Centaur компании VIA, на форуме сообщил, что уже в 2006 г. продукты и этого производителя будут двухъядерными и 64-битными

Так выглядит новый чип Efficeon 2 (TM8800), который Transmeta производит по технологии 90 нм

Мейерсон предсказал большие трудности при массовом изготовлении современных нанотранзисторов, в которых толщина изоляционного слоя между базой и каналом уменьшилась до считаных атомов. На таком уровне влияние на работоспособность изделия оказывают даже единичные дефекты кристаллической решетки. С другой стороны, ученый обратил внимание на возможность достижения более высокого быстродействия процессоров за счет других, нежели простое уменьшение масштабов, инноваций. Например, использование напряженного кремния при технологическом процессе 90 нм позволяет увеличить производительность до 15%. В целом, Мейерсон считает, что 50% повышения быстродействия обеспечивается за счет архитектурных решений, не связанных с переходом на новые технологические нормы. Среди перспективных нововведений в его докладе, конечно, фигурировали и многоядерные системы.

Сама IBM отводит таким системам одну из центральных ролей в своих будущих планах. Впечатляющий пример -- BlueGene/L. Этот сверхмощный суперкомпьютер, проектная пиковая производительность которого может достигать 360 TFLOPS, будет построен на 65 536 двухъядерных чипах класса System-On-Chip, базирующихся на архитектуре PowerPC. Каждый процессор должен содержать кэши L1 по 32 KB для команд и данных, кэш L2 размером 2 MB и внушительный, общий для обоих ядер, L3 емкостью 4 MB.

Freescale Semiconductor, которая некогда была известна как Motorola Semiconductor Products Sector, представила свой первый двухъядерный PowerPC с общим кэшем L2 объемом 1 MB, поддержкой внеочередного исполнения инструкций Altivec и возможностью установки в многопроцессорные системы.

Sun не преминула подробнее рассказать посетителям форума о своем процессоре UltraS-PARC IV+, известном под кодовым именем Panther. Главным его отличием от предшественника стал увеличенный внутренний кэш. Если объем кэша для инструкций остался неизменным, то кэш данных стал вдвое больше -- 64 KB. Любопытным образом изменилось соотношение кэшей второго и третьего уровней: L2 был уменьшен с 16 до 2 MB, зато появился первоначально отсутствующий L3 объемом 32 MB. По словам Дейла Гринли (Dale Greenley), директора инженерного департамента Sun Microsystems, чип получился в два раза более быстродействующим, нежели его предшественник. Несмотря на увеличение всех количественных показателей, размер подложки Panther оказался на 20 мм² меньше (стала 336 мм²), чем у предыдущей модели, а потребление энергии снизилось на 18 Вт (теперь 90 Вт). Заметим, что UltraSPARC IV+ -- это последний из серии процессоров, разработанных в лабораториях Sun. На следующем форуме мы должны увидеть плоды совместной деятельности корпорации с японцами из Fujitsu.

AMD подтвердила свое намерение играть на рынке мультиядерных процессоров и заявила, что ее первые двухъядерные Opteron и Athlon 64 появятся уже в следующем году (в середине года Opteron, а чуть позже его ориентированная на ПК версия). При этом они сохранят совместимость с нынешним 939 контактным процессорным разъемом. Каждое ядро будет содержать около 205 млн транзисторов и кэш L2 объемом 1 MB, но благодаря переходу на технологию 90 нм размер подложки должен остаться на уровне процессоров Opteron, выпускающихся с использованием процесса 130 нм. За коммуникации с остальными компонентами системы будут отвечать три шины стандарта HyperTransport. Однако аналитики все же предвидят узкое место в тандеме -- общий контроллер памяти. Презентовавший новинку Кевин МакГрат (Kevin McGrath) пообещал, что в будущем AMD добавит процессору еще один контроллер. И наконец, он сообщил удивительную по нынешним временам новость -- двухъядерная система получит более низкую тактовую частоту, нежели ныне выпускающиеся чипы Opteron/Athlon 64. Правда, с графиками в руках МакГрат сумел доказать присутствующим, что все равно производительность новинки значительно превзойдет одноядерное решение.

Не отстает от современных тенденций и VIA Technologies, сообщившая о своих намерениях в будущем представить собственную двухъядерную систему. Пока же ее сотрудники ограничились смутными намеками на выход в 2006 г. 64 битного чипа CN, известного также под кодовым именем Isaiah, совместимого с предыдущими процессорами VIA и поддерживающего набор команд AMD X86 64. Были обещаны удвоение быстродействия в операциях с плавающей точкой (128 битный конвейер), новая команда в наборе SSE, и вообще, максимальное внимание к обработке мультимедийных данных. Размер кэша L2 будет увеличен, и в состав чипа войдет контроллер памяти. Что касается ближайшего будущего, то на четвертый квартал текущего года запланирован выпуск процессора C5J Esther, работающего на частоте 2 GHz. Он будет производиться по технологическому процессу 90 нм.

В области DSP всех удивила Broadcom со своим четырехъядерным чипом класса System-On-Chip BCM-1480 и его двухъядерным собратом BCM-1280. Микросхемы основываются на общей архитектуре, различаясь только количеством ядер, созданных на базе MIPS64. Они производятся по процессу 90 нм и функционируют на частотах от 800 MHz до 1,2 GHz. Каждое ядро имеет встроенные кэши L1 для инструкций и данных по 32 KB каждый. В целом, BCM-1480/1280 имеет общий L2 кэш, интегрированный контроллер памяти, связанный с DRAM шиной с пропускной способностью 100 Gbps, а также Memory Bridge, поддерживающий протокол ccNUMA и три канала HyperTransport -- шины, обеспечивающей коммуникацию между чипами в четырехпроцессорной конфигурации (анонсированная 16 Way CPU System), подсистему ввода/вывода, включающую четыре контроллера Gigabit Ethernet и 64-битный контроллер PCI-X. Все компоненты системы связаны сверхпроизводительной шиной ZBbus с пропускной способностью 128 Gbps.

Texas Instruments презентовала на форуме новый чип DSP C5000, замечательный своей системой сбережения энергии, способной отключать отдельные подсистемы внутри микросхемы. В тестах он продемонстрировал низкое энергопотребление, которое варьируется от 462,5 мВт в рабочем режиме до 1 мВт в режиме холостого хода.

Transmeta объявила об успешно завершенном деле: в сентябре чипы Efficeon 2 (TM8800) с частотами 1,6 и 2 GHz появились в ноутбуках Sharp PC-MP50G/70G, ориентированных пока на японский рынок. Это первая микросхема, которую компания собирается перевести на технологический процесс 90 нм. Диапазон частот выпускаемых изделий 1--2 GHz, что позволит удовлетворить все нужды производителей мобильной техники. Модели, потребляющие менее 7 Вт, будут инсталлироваться без вентилятора. И это более чем внушительный запас -- гигагерцевый Efficeon 2 рассеивает всего 3 Вт. Микросхема обрабатывает до восьми команд за такт и содержит контроллеры DDR400 и AGP 4X. Однако будущее выглядит более чем туманно. Неназванный следующий процессор обещано сделать 64 разрядным с удвоенным объемом кэша и процессорной шиной, работающей в четыре раза быстрее при трехкратном ускорении обмена с памятью. Была анонсирована и собственная технология виртуализации -- аналог нашумевшей и хорошо знакомой нашим читателям разработки Intel под кодовым названием Vanderpool (напомним, что у AMD тоже есть планы в этой области -- Pacifica).

Cavium Technologies рассказала на форуме о своей многоядерной разработке, которая вот-вот должна появиться из цехов -- Octeon Network Services. Данная система на чипе в состоянии взять на себя массу сетевых функций: аутентификацию, обработку почты, сетевого экрана, Vo-IP-коммуникаций, шифровку согласно стандарту IP-sec/SSL, балансировку нагрузки и т. п. Получилось некое Универсальное Сетевое Устройство. Микросхема может содержать до 16 ядер cnMIPS. За аббревиатурой скрывается ядро, построенное на базе MIPS64 и работающее на частоте 600 MHz, с пятиступенчатым конвейером, обрабатывающим до 19,2 млрд инструкций в секунду. Объем кэша L1 ядра распределяется следующим образом: 32 KB для команд, 8 KB для данных и 2 KB для операций записи. Есть поддержка многопроцессорных конфигураций.

ClearSpeed, молодая компания, ориентирующаяся на выпуск процессоров для суперкомпьютеров, анонсировала CSX600 -- свой новый 64 разрядный чип. Официальные лица фирмы обещают двукратный рост производительности по сравнению с CS301 -- до 50 GFLOPS. Это было достигнуто за счет увеличения количества процессорных элементов (PE) чипа с 64 до 96 и повышения их рабочей частоты на 50 MHz -- до 250 MHz. CSX600 способен выполнять умножение матриц с двойной точностью с производительностью 25 GFLOPS, что, по утверждению компании, в три раза превышает показатели Itanium 2, работающего на частоте 1,5 GHz. За прошедшее время ClearSpeed также достигла определенных успехов в области привлечения разработчиков ПО, и под ее платформу была портирована система моделирования молекулярной динамики GROMACS, распространяющаяся как Open Source.

Наш краткий обзор событий и анонсов, которые происходили в течение Fall Processor Forum, подошел к концу. Можно с удовлетворением сказать, что впервые удалось наблюдать ситуацию, когда большинство ведущих игроков на рынке микропроцессоров четко заявили о приоритете инноваций над мегагерцами. AMD, например, вообще собирается заняться underclocking'ом своих изделий. Индустрия стоит сейчас на пороге перемен, и форум это только подтвердил.