Когда Nuvacore, новый стартап в области ЦПУ, основанный легендарными архитекторами ЦПУ и систем Джерардом Уильямсом, Джоном Бруно и Рамом Шринивасаном, вышел из тени в начале этого года, он обещал «переписать правила кремния», но не уточнил, как именно планирует это сделать. В четверг компания наконец нарушила молчание и раскрыла, что применяет необычный подход к разработке, позволяющий ей спроектировать значительную часть своего IP-ядра ЦПУ до выбора конкретной архитектуры набора инструкций (ISA). Традиционно разработчики ЦПУ начинают разработку нового проекта процессора с уже выбранной конкретной ISA — такой как Arm, RISC-V или x86. Хотя современные высокопроизводительные процессоры транслируют инструкции во внутренние микрооперации и, следовательно, отделяют ISA от большей части базовых конвейеров выполнения, набор инструкций по-прежнему влияет на многочисленные архитектурные решения, включая декодирование инструкций, обработку регистров, упорядочивание памяти и, конечно же, совместимость с программным обеспечением.
Nuvacore заявляет, что ее подход Core First обращает вспять, по крайней мере, часть этого процесса. Вместо того чтобы проектировать WarpCore с учетом требований и ограничений заранее определенной ISA, инженеры компании разрабатывают значительную часть базового IP-ядра ЦПУ независимо от конкретной ISA. В значительной степени такой подход можно сравнить с разработкой автомобиля вокруг его двигателя, а не попыткой вписать двигатель в уже разработанную платформу. «Вместо того чтобы начинать с ограничений существующей архитектуры и итеративно развиваться оттуда, мы начинаем с самого ядра», — говорится в заявлении компании. В результате команда может лучше сосредоточиться на микроархитектуре ядра и оптимизировать ее для производительности, энергоэффективности и устойчивых рабочих нагрузок, типичных для современных центров обработки данных и инфраструктуры искусственного интеллекта, целевого применения для компании. Nuvacore намерена выбрать набор инструкций позже, исходя из того, что лучше всего подходит для систем, которые она и ее партнеры планируют построить.
Существуют очевидные пределы того, насколько ISA-независимой может быть конструкция ЦПУ. В конечном итоге WarpCore потребует логики фронтенда, разработанной с учетом выбранного набора инструкций, и эти архитектурные требования неизбежно повлияют на другие части процессора. Тем не менее, существенные части современного ЦПУ — такие как блоки выполнения, блоки предсказания ветвлений, пути данных, кэши и части подсистемы памяти — могут быть разработаны и оценены до того, как будут финализированы все решения по реализации, связанные с ISA.
Помимо того, что Nuvacore не раскрывает свою ISA, что, возможно, является самым большим неразрешенным вопросом, окружающим проект, компания также не раскрывает график проекта, конфигурацию, производственный процесс, целевые показатели энергопотребления или производительности, хотя, учитывая отсутствие привязки к ISA, можно сказать, что оставшиеся детали не так важны. На данный момент единственное, что Nuvacore раскрывает о WarpCore, это то, что это «новый класс универсальных ЦПУ, разработанных специально для обеспечения устойчивой производительности и энергоэффективности, требуемых инфраструктурой ИИ и современными центрами обработки данных».
Подход Nuvacore не является совершенно беспрецедентным. Под руководством генеральных директоров Рори Рида и Лизы Су, AMD в 2010-х годах придерживалась «амбидекстерной» стратегии, призванной позволить ей работать с клиентами x86 и Arm, разделяя значительную часть IP-адресов процессоров и платформ. Пожалуй, самой детальной частью инициативы была платформа AMD SkyBridge, анонсированная в 2014 году. В рамках SkyBridge AMD предполагала создание совместимых по выводам 64-битных систем на кристалле Arm и x86, которые должны были использовать собственные ядра x86 Puma+ от AMD и ядра Arm Cortex-A57 с общей инфраструктурой платформы. Отдельно AMD разработала свое собственное 64-битное ядро Arm K12 под руководством Джима Келлера, которое должно было иметь общие черты микроархитектуры с Zen. В конечном итоге, из-за нехватки ресурсов, SkyBridge был отменен, а K12 так и не стал коммерческим продуктом, поскольку AMD сосредоточилась только на ядрах x86 Zen. Разница, конечно, в том, что Nuvacore, по-видимому, продвигает эту идею дальше, намеренно откладывая решение об ISA для WarpCore.
Поскольку Nuvacore все еще является стартапом, мы можем только гадать, включает ли ее бизнес-план вообще маркетинг ЦПУ. Nuvia, также основанная Уильямсом и Бруно вместе с Ману Гулати, была приобретена Qualcomm и в конечном итоге сформировала SoC Snapdragon X Elite компании. В этом свете ее подход может дать компании значительную коммерческую гибкость. Разрабатывая значительную часть своего дизайна WarpCore, не привязывая его к конкретной ISA, компания потенциально может адаптировать технологию к требованиям будущего клиента или партнера. Лицензиат Arm мог бы использовать базовую технологию ядра для реализации Arm; другой клиент мог бы выбрать RISC-V или другую ISA. Устоявшийся поставщик x86 мог бы потенциально приобрести или лицензировать базовую микроархитектуру и создать свои собственные ЦПУ x86, если ему это потребуется.
Nuvacore, конечно, не указывала, что такая сделка является ее целью, но сохранение ISA-агностицизма WarpCore как можно дольше потенциально расширяет число компаний, для которых ее технология ЦПУ может быть ценной. В целом, объявление Core First говорит нам значительно больше о том, как Nuvacore намерена разрабатывать WarpCore, чем о том, как сам процессор будет выглядеть в конечном итоге. Но если компания действительно сохранит свои варианты ISA открытыми до относительно поздних стадий разработки, WarpCore представляет собой необычную попытку отделить разработку высокопроизводительной микроархитектуры ЦПУ от одного из решений, которое обычно определяет проект процессора с самых ранних этапов.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Anton Shilov
