AltiVec — «яблочные» мультимедийные расширения или что-то другое?

Не исключено, что в скором времени архитектуру PowerPC, продвигаемую совместными усилиями компаний Apple, IBM и Motorola, ждет раскол.

На проходившей недавно выставке Networld+Interop подразделением Motorola Networking and Computing System Group было объявлено о том, что ядро процессора PowerPC G4, опытные образцы которого должны появиться уже в этом году, планируется дополнить новым ММХ-подобным набором из 162 команд, получившим название AltiVec. В то же время прототип G4, продемонстрированный ранее IBM, никаких дополнительных команд не поддерживает. По заявлениям представителей компании, она участвовала в обсуждении возможности дополнения процессоров PowerPC мультимедийными расширениями, однако здесь пришли к выводу, что пользователей интересует повышение производительности процессора прежде всего за счет увеличения его тактовой частоты" нежели за счет расширения набора команд. Иными словами, в IBM решили не отступать от принципа RISC. Ну и раз уж речь зашла о тактовой частоте, то стоит, наверное, упомянуть о том, что у новых процессоров IBM она будет составлять около 400 MHz, а у процессоров Motorola около 300 MHz.

В остальном же версии G4 от обеих компаний немногим различаются; в частности, и та, и другая планирует использовать в своих новых процессорах медь в качестве проводника, причем Motorola собирается производить AltiVec PowerPC по 0,22-микронной технологии.

Таким образом, отношения Apple с IBM и Motorola оказались под угрозой, и в ближайшее время ей предстоит каким-то образом отреагировать на создавшуюся ситуацию, в частности, решить, какой процессор — поддерживающий технологию AltiVec или нет — она будет использовать в своих будущих компьютерах. Специалисты отмечают, что если Apple выберет первый вариант, то ей придется договариваться еще и с разработчиками программного обеспечения, чтобы те поддержали оба набора команд. Есть также мнение, что компания в конце концов начнет выпускать системы на базе процессоров обоих типов, но под разными марками. Правда, пока еще сложно утверждать, какие машины в этом случае будут цениться выше.

Однако достаточно велика вероятность того, что никакого раскола не произойдет, поскольку сама Motorola рассматривает свою новую разработку не как продолжение ряда процессоров для настольных систем, а как средство для атаки на зарождающийся рынок цифровых сигнальных процессоров высокого уровня. Здесь основными конкурентами AltiVec G4 будут процессоры семейства 320С6Х компании Texas Instruments, чипы Shark компании Analog Devices и 16000 DSP компании Lucet Microelectronics. По утверждениям представителей Motorola, AltiVec PowerPC, скорее всего, найдут свое применение там, где необходима одновременная быстрая обработка нескольких потоков данных. При этом уже существующее 24-разрядное ядро Onyx DSP будет и дальше использоваться в одноканальных клиентских устройствах, таких, как кодеки сотовых телефонов и аналоговые модемы.

Что же представляет собой набор команд AltiVec? Он очень похож на подобные наборы, используемые в процессорах компаний Sun Microsystems и Intel, а также в MIPS. AltiVec реализуется использующим 128-разрядные регистры дополнительным модулем процессора и включает в себя как достаточно традиционные команды, служащие для выполнения параллельных арифметических и логических операций с данными, так и команды перестановки, которые, по мнению специалистов, являются одними из наиболее важных. Эти команды позволяют в произвольном порядке переставлять за один цикл байты и обычные и двойные слова в пределах 128-разрядного регистра. Таким образом, за один единственный цикл можно, например, извлечь или заменить заголовок коммуникационного пакета; кроме того, использование новых команд позволяет сократить время перестановки пикселов, необходимой, скажем, при декодировании информации по методу MPEG-2.

В Motorola уверены, что благодаря дополнительному набору команд AltiVec в сочетании с тактовой частотой более 300 MHz ее новый процессор может стать претендентом на звание наиболее мощного среди всех цифровых сигнальных процессоров. Так, представители компании подчеркнули, что для работы системы, которой сейчас необходимы три десятка подобных процессоров, в скором времени достаточно будет двух-трех процессоров AltiVec PowerPC.

Правда, один серьезный конкурент у процессора от Motorola все таки есть — это представленный недавно компанией Texas Instruments новый цифровой сигнальный процессор С6Х, который построев на базе архитектуры очень длинных команд (Very Long Instruction Word, VLIW). В Motorola же отказались от использования этой архитектуры, поскольку она, во-первых, очень сложна с точки зрения программирования, а во-вторых, не «вписывается» в суперскалярную архитектуру PowerPC. В компании остановили свой выбор на схеме одна команда — много данных (Singleinstruction, multiple-data — SIMD).

По заявлениям ее представителей, обеспечение процессору возможности одновременного управления выполнением традиционных команд PowerPC и команд AltiVec позволяет использовать для вычисления адресов операндов, считывания и сохранения регистров и выполнения векторных операций одни и те же аппаратные ресурсы.

Ну и, наверное, стоит упомянуть о том, что в настоящее время Motorola в сотрудничестве с другими производителями работает над созданием средств на базе языков С, С++ и ассемблера, поддерживающих новый набор команд.

Ждать, чем же закончится вся эта история с реализацией мультимедийных расширений на платформе PowerPC, осталось совсем недолго: опытные образцы процессора AltiVec появятся, как отмечалось выше, уже в этом году. Если же говорить о начале массового их производства, то оно запланировано на следующий год.

Технология AltiVec расширяет существующую архитектуру процессоров PowerPC посредством добавления 128-разрядного исполнительного модуля для векторных операций. Он работает параллельно с имеющимися модулями целочисленных операций и операций с плавающей точкой. Высокий уровень параллелизма обеспечивается архитектурой SIMD, реализация которой в данном случае допускает одновременное выполнение вплоть до 16 операций за один цикл. В зависимости от величины данных векторы могут иметь 4, 8 или 16 координат. Это, конечно, более чем скромно по сравнению с векторными суперкомпьютерами, которые оперируют с векторами, насчитывающими сотни координат, однако вполне достаточно для коммуникационных, мультимедийных и других приложений, требующих высокой производительности процессора. Исполнительный модуль включает также отдельный файл регистров, насчитывающий 32 элемента, каждый длиной 128 разрядов. На этих регистрах хранятся исходные данные. Запись и чтение выполняются с помощью специальных векторных инструкций.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365