ICube UPU: procesory heterogeniczne - rewolucja czy ewolucja?

Firma ICube opracowała nowy rodzaj procesorów heterogenicznych UPU, scalających w jednolitym rdzeniu zarówno układ graficzny jak i procesor główny. Czy będzie to następny krok w ewolucji procesorów?

Każdy znawca tematu powie, że zadanie jest bardzo trudne, nawet jeśli po wdrożeniu nowej architektury i po pokonaniu wszystkich trudności technicznych, po stworzeniu całej infrastruktury oprogramowania od podstaw, BIOSu, kompilatorów, bibliotek, sterowników, czy nawet po przekonaniu niezależnych twórców oprogramowania do wsparcia nowej architektury - to wciąż dalsza droga będzie bardzo trudna. Wszystko wymaga ogromnej wiedzy z dziedziny inżynierii, dobrego marketingu, potężnych nakładów finansowych, no i oczywiście odwagi.

Od stworzenia procesora Alpha w 1991 roku, nie powstawały żadne nowe duże architektury w generalnym rynku. Tak naprawdę, w tym okresie z rynku zniknęła większość architektur innych niż x86. Pozostały jedynie x86, mimo uznania przez wszystkich tej architektury za technologicznie najsłabszą. Na placu boju pozostały, w niewielkim stopniu na rynku serwerów, układy Power i Sparc, natomiast w segmencie mobilnym bryluje ARM - która jest uznawana za najbardziej przyszłościową architekturę. W obiegu pozostają jeszcze m.in RISC i MIPS, które kilkakrotnie próbowały swoich sił w walce o hegemonię, jednak bezskutecznie.

Teraz po raz pierwszy od dwóch dekad pojawiła się firma, która otwarcie promuje nowe, własne zestawy instrukcji i nową architekturę procesora. Nie jest to zwyczajny układ, bowiem mamy tutaj do czynienia z procesorem heterogenicznym. Podobieństwa do procesorów APU Fusion AMD i Intel Core i są jak najbardziej wskazane, jednak jedynie połowicznie. Cechą wspólną jest bowiem jedynie sama idea funkcjonowania, gdyż układy Intela, nie są prawdziwymi procesorami heterogenicznymi, albowiem łączą układy GPU i CPU jedynie w jednej obudowie. Układy APU AMD mimo, iż są prawdziwymi heterogenicznymi procesorami i stanowią połączenie CPU i GPU w jednym kawałku krzemu, to pracują jako dwa osobne układy z osobnymi elementami.

ICube przygotowało więc układu UPU, którego filozofia działania stanowi połączenie po raz pierwszy w historii CPU i GPU w jeden fizyczny element, będący jednym i tym samym rdzeniem procesora. Oprócz jednego połączonego rdzenia, układ to również jeden MVP (Multi-thread Virtual Pipeline), w którym nawet plik rejestru jest wspólny dla procesora głównego i rdzenia graficznego.

Wszystkie elementy procesora jak i cała opracowana technologia jest w pełni autorska i narodziła się w Chinach, bez jakiegokolwiek wsparcia czy wzorowania się na amerykańskich rozwiązaniach. Firma ICube została założona przez Freda Chow i Simona Moy, dwóch weteranów branży komputerowej.

Simon był odpowiedzialny za pierwsze na świecie 64-bitowe procesory MIPS w firmie SGI, w późniejszym okresie przez siedem lat był głównym inżynierem NVIDIA. Natomiast Fred Chow był głównym naukowcem w SGI, jego dziełem były super wydajne stacje obliczeniowe, był również dyrektorem inżynierii odpowiedzialnym za układy MIPS, następnie pracował nad pakietami kompilatora Pathscale, które pozwoliły procesorom AMD Opteron stać się pierwszymi obsługującymi 64-bitowe instrukcje układami x86. Jest również głównym architektem open sourcowego (otwarto źródłowego) kompilatora Open64.

Wspólna praca tych dwóch osób może być wiec dobrym prognostykiem do stworzenia rewolucyjnych układów.

Układy UPU (Unified Processor Unit) wykorzystujące architekturę o nazwie "Harmony" są wiec pierwszą na świecie konstrukcją, w której połączono CPU i GPU w te same jednostki wykonawcze, rdzeń, rejestr plików i instrukcji. W pewnym sensie jest to wiec całkowita fuzja, w przeciwieństwie do procesorów AMD Fusion APU, gdzie obydwa układy są wyraźnie rozdzielone i wykonują inne zadania.

Niewątpliwą zaletą układu ICube jest niewielka powierzchnia rdzenia, która przy 65 nanometrowym procesie technologicznym wynosi zaledwie 2,7 mm², zaś po zejściu do niższej 32 nm litografii będzie wynosiła zaledwie 1 mm². Oznacza to, że będzie możliwe bardzo łatwe zwiększenie wydajności układów i dodanie do nich większej ilości rdzeni. Według twórców na średni układ zajmujący powierzchnię 200 mm², może składać się nawet 100 rzeczywistych rdzeni UPU.

Pierwsza odsłona architektury procesora IC1 połączy w sobie dwurdzeniowy CPU i sześciordzeniowy układ GPU, i będzie przeznaczona dla urządzeń mobilnych, takich jak smartfony oraz tablety. Następne wersje, zawierające więcej rdzeni, począwszy od IC2 wykonanej w 40 nm będą przeznaczone dla bardziej skompilowanych i wymagających urządzeń.

Obecna architektura obsługuje jedynie to co potrzebne urządzeniom mobilnym, następne będę rozszerzone o zestawy nowych instrukcji oraz modułów pomocnych w bardziej zaawansowanych zastosowaniach. W niedalekiej przyszłości pojawi się nawet obsługa czterokanałowych pamięci DDR3. Twórcy upatrują sukcesu swojej architektury w społeczności i oprogramowaniu Open Source, które może odegrać kluczową rolę w przyszłości projektu. Nie bez znaczenia będzie również port Androida, który powstaje i będzie mógł zostać uruchomiony na pierwszych urządzeniach z procesorami UPU.

Na pierwsze urządzenia z UPU jeszcze trochę poczekamy, nie wiadomo jak zostaną one przyjęte i czy w ogóle pojawią się na zachodnim rynku. Jednak obecnie wiadomo, że będą miałby bardzo duże poparcie i pozycję "uprzywilejowaną" w Chinach, gdzie z układami wiąże się duże nadzieje. Jednak jak to będzie w przyszłości, przekonamy się niebawem. A do tego czasu będziemy bacznie obserwować losy projektu.

Więcej o procesorach:

• AMD Vishera i Trinity: nowe informacje o procesorach
• AMD FX: wydajność procesorów po wgraniu łatek Microsoft
• AMD FX: oficjalna łatka poprawiająca wydajność w Windows
• Creative ZMS-400 StemCell Media Procesor: CPU ze stoma rdzeniami
• Intel Ivy Bridge: premiera procesorów na początku kwietnia

Źródło: Vr-Zone, icubecorp