معمولاً اولین قدم در طراحی پردازنده، انتخاب مجموعه دستورالعمل مثل X86، ARM یا RISC-V است. اما گروهی از طراحان باسابقه صنعت تراشه معتقدند با معکوس کردن این فرایند می‌توان CPUهای بهتری ساخت. در ادامه این خبر با رویکرد جدید استارتاپ Nuvacore در طراحی پردازنده آشنا شوید.
استارتاپ Nuvacore که توسط طراحان مشهور پردازنده، جرارد ویلیامز(Gerard Williams)، جان برونو (John Bruno) و رام سرینیواسان (Ram Srinivasan) بنیان‌گذاری شده، اوایل امسال وعده داده بود «قوانین سیلیکون را بازنویسی می‌کند»، اما توضیح نداده بود این کار را چگونه انجام می‌دهد. پنجشنبه گذشته این شرکت سکوت خود را شکست و از رویکرد غیرمعول خود پرده برداشت.
وارونه‌کردن روال سنتی طراحی CPU
شرکت‌های طراح پردازنده تقریباً همیشه پروژه را با انتخاب مجموع دستورالعمل‌ها یا ISA مثل Arm، RISC-V یا x86، آغاز می‌کنند. هرچند پردازنده‌های امروزی دستورالعمل‌ها را به ریزعملیات داخلی ترجمه می‌کنند و بخش زیادی از پایپلاین اجرا ربط چندانی به ISA ندارد، اما مجموعه دستورالعمل همچنان بر تصمیم‌های معماری متعددی از جمله رمزگشایی دستورالعمل‌ها، مدیریت رجیسترها، سلسله مراتب حافظه و البته سازگاری نرم‌افزاری اثر می‌گذارد.
Nuvacore می‌گوید رویکرد «اول هسته» یا «Core First» بخشی از این فرایند را معکوس می‌کند. مهندسان این شرکت به جای طراحی هسته «WarpCore» حول الزامات و محدودیت‌های یک ISA خاص، بخش عمده‌ای از IP پایه پردازنده را مستقل از آن توسعه می‌دهند.
تمرکز بر دیتاسنترها و هوش مصنوعی
به این ترتیب تیم Nuvacore می‌تواند بیشتر روی ریزمعماری هسته تمرکز کند و آن را برای عملکرد، بهره‌وری انرژی و بارهای کاری خاص مثل مراکز داده هوش مصنوعی بهینه کند. انتخاب ISA نیز بعداً و بر اساس نیاز سیستم‌هایی که خود شرکت و شرکایش قصد ساخت آن‌ها را دارند انجام خواهد شد.
البته استقلال از ISA محدودیت‌هایی دارد. WarpCore در نهایت به منطق Front-End متناسب با ISA انتخابی نیاز دارد و این الزامات ناگزیر بر بخش‌های دیگر پردازنده هم اثر می‌گذارد. با این حال، بخش‌های مهمی از یک پردازنده مدرن، از جمله واحدهای اجرا، واحدهای پیش‌بینی انشعاب، مسیرهای داده، کش‌ها و بخشی از زیرسیستم حافظه را می‌توان پیش از نهایی شدن ISA ساخت.
تکرار راه AMD؟
رویکرد Nuvacore البته کاملاً بی‌سابقه نیست. AMD در نیمه اول دهه ۲۰۱۰ و در دوران مدیرعاملی روری رید (Rory Read) و لیزا سو، راهبردی بلندپروازانه به نام Ambidextrous را دنبال می‌کرد که هدفش پاسخگویی هم‌زمان به مشتریان x86 و Arm از طریق اشتراک بخش عمده‌ای از IP پردازنده و پلتفرم بود.
مشهورترین محصول این پروژه، پلتفرم SkyBridge بود که در سال ۲۰۱۴ معرفی شد. AMD برای این پلتفرم تراشه‌های ۶۴ بیتی Arm و x86 با سوکت مشترک را پیش‌بینی کرده بود که با هسته‌های x86 مدل Puma+ یا هسته‌های Cortex-A57 شرکت Arm ساخته می‌شدند. جدا از آن، AMD زیر نظر جیم کلر (Jim keller) هسته اختصاصی ۶۴ بیتی Arm با نام K12 را توسعه داد که قرار بود ویژگی‌های مشترک زیادی با ریزمعماری Zen داشت.
اما به دلیل اوضاع مالی بد AMD در آن سال‌ها پروژه SkyBridge لغو شد، K12 هرگز به بازار نیامد و AMD تنها توسعه هسته‌های Zen مبتنی بر x86 را ادامه داد. تفاوت اصلی Nuvacore این است که این شرکت در حال توسعه پردازنده برای دو ISA مختلف نیست، بلکه قصد دارد به طور کلی تصمیم‌گیری درباره ISA را تا جای ممکن به تعویق می‌اندازد.
در همین رابطه بخوانید:
- تفاوت معماری پردازنده RISC و CISC
- دو معماری در یک هسته؛ پردازنده جدید IBM دستورالعمل‌های ARM و z/Architecture را با فرکانس 5.7 گیگاهرتز اجرا می‌کند
پردازنده‌ای برای تمام فصول!
از آنجا که Nuvacore هنوز استارتاپی نوپاست، مشخص نیست برنامه کسب‌وکارش فروش پردازنده را هم شامل می‌شود یا نه. استارتاپ Nuvia که ویلیامز و برونو به همراه مانو گولاتی آن را تأسیس کرده بودند، در نهایت توسط کوالکام خریداری شد و به شکل‌گیری تراشه‌های Snapdragon X Elite انجامید. از این منظر، رویکرد جدید می‌تواند انعطاف تجاری قابل‌توجهی برای این استارتاپ فراهم کند.
با توسعه بخش عمده WarpCore بدون وابستگی به یک ISA، این فناوری می‌تواند با نیازهای مشتری یا شریک آینده تطبیق داده شود. دارنده مجوز Arm می‌تواند از فناوری هسته برای پیاده‌سازی Arm استفاده کند، مشتری دیگری ممکن است RISC-V یا ISA دیگری را برگزیند و یک شرکت x86 هم در صورت نیاز می‌تواند ریزمعماری را خریداری کند و پردازنده‌های x86 خودش را بسازد.
صنعت CPU مدت‌هاست به بلوغ رسده و همین موضوع موفقیت ایده‌های جدید در آن را بسیار دشوار می‌کند. اما با توجه به سابقه بنیان‌گذاران Nuvacore، شاید این بار با تغییری واقعی در دنیای طراحی پردازنده مواجه باشیم.
نظر خود را اضافه کنید.
برای ارسال نظر وارد شوید
ارسال نظر بدون عضویت در سایت