هنگامی که شرکت نوواکور (Nuvacore)، یک استارتآپ جدید در زمینه پردازنده که توسط معماران افسانهای پردازنده و سیستم یعنی جرارد ویلیامز (Gerard Williams)، جان برونو (John Bruno) و رام سرینایسان (Ram Srinivasan) تأسیس شده است، در اوایل سال جاری از سایه خارج شد، وعده داد که «قوانین سیلیکون را بازنویسی کند»، اما نگفت که چگونه قصد دارد این کار را انجام دهد. روز پنجشنبه، این شرکت بالاخره سکوت خود را شکست و فاش کرد که رویکرد توسعه غیرمعمولی را در پیش گرفته است که به آن اجازه میدهد بخش قابلتوجهی از IP هسته پردازنده خود را قبل از متعهد شدن به یک معماری مجموعه دستورالعمل (ISA) خاص طراحی کند.
به طور سنتی، توسعهدهندگان پردازنده، توسعه یک پروژه پردازنده جدید را با انتخاب قبلی یک ISA خاص — مانند آرم (Arm)، ریسکی-وی (RISC-V) یا ایکس۸۶ (x86) — آغاز میکنند. اگرچه پردازندههای مدرن با کارایی بالا دستورالعملها را به میکروعملیاتهای داخلی ترجمه میکنند و بنابراین ISA را ازبخش عمدهای از پایپلاینهای اجرای زیرین جدا میکنند، اما مجموعه دستورالعمل همچنان بر تصمیمات معماری متعددی از جمله دیکد کردن دستورالعمل، مدیریت رجیستر، ترتیب حافظه و البته سازگاری نرمافزاری تأثیر میگذارد.
شرکت نوواکور (Nuvacore) میگوید که رویکرد «هسته اول» (Core First) حداقل بخشی از این فرآیند را معکوس میکند. مهندسان این شرکت به جای طراحی وارپکور (WarpCore) پیرامون الزامات و محدودیتهای یک ISA از پیش تعیینشده، در حال توسعه بخش قابلتوجهی از IP بنیادی پردازنده مستقل از یک ISA خاص هستند. تا حد زیادی، میتوان چنین رویکردی را با توسعه یک خودرو حول محور موتور آن مقایسه کرد، نه تلاش برای قرار دادن یک موتور در داخل یک پلتفرم از پیش توسعهیافته.
این شرکت در بیانیه خود اعلام کرد: «به جای شروع با محدودیتهای یک معماری موجود و تکرار از آنجا، ما با خود هسته شروع میکنیم.»
در نتیجه، تیم ممکن است بتواند تمرکز بهتری روی ریزمعماری هسته داشته باشد و آن را برای کارایی، بهرهوری توان و بارهای کاری پایدار که معمولاً در مراکز داده مدرن و زیرساختهای هوش مصنوعی (کاربرد هدف این شرکت) رایج است، بهینهسازی کند. نوواکور (Nuvacore) قصد دارد بعداً یک مجموعه دستورالعمل را بر اساس آنچه برای سیستمهایی که خود و شرکایش قصد ساختن دارند، بهترین کارایی را دارد، انتخاب کند.
محدودیتهای آشکاری وجود دارد که تا چه حد یک طراحی پردازنده میتواند مستقل از ISA باشد. در نهایت، وارپکور (WarpCore) به منطق فرانتاند نیاز خواهد داشت که پیرامون مجموعه دستورالعمل انتخابشده1 طراحی شود و آن الزامات معماری بهطور اجتنابناپذیری بر سایر بخشهای پردازنده تأثیر خواهد گذاشت. با این وجود، بخشهای اساسی یک پردازنده مدرن — مانند واحدهای اجرا، واحدهای پیشبینی انشعاب، مسیرهای داده، کشها و بخشهایی از زیرسیستم حافظه — را میتوان قبل از نهایی شدن هر تصمیم پیادهسازی مرتبط با ISA، توسعه و ارزیابی کرد.
علاوه بر فاش نکردن ISA خود که مسلماً بزرگترین سوال بیپاسخ پیرامون این پروژه است، نوواکور (Nuvacore) همچنین برنامه زمانی، پیکربندی، فرآیند ساخت، توان یا اهداف عملکردی پروژه را فاش نکرده است، البته با توجه به عدم تعهد به ISA، میتوان گفت که جزئیات باقیمانده چندان مهم نیستند.
در حال حاضر، تنها چیزی که نوواکور (Nuvacore) درباره وارپکور (WarpCore) فاش میکند این است که این پردازنده «یک کلاس جدید از پردازندههای عمومی است که بهطور خاص برای الزامات عملکرد پایدار و بهرهوری توان زیرساختهای هوش مصنوعی و مراکز داده معاصر طراحی شده است.»
آیا استراتژی دودستوار (Ambidextrous) ایامدی بازمیگردد؟
رویکرد نوواکور (Nuvacore) کاملاً بدون سابقه نیست. تحت مدیریت مدیران عامل روری رید (Rory Read) و لیزا سو (Lisa Su)، شرکت ایامدی (AMD) بخشی از دهه ۲۰۱۰ را صرف پیگیری یک استراتژی «دودستوار» کرد که قصد داشت به آن اجازه دهد با به اشتراک گذاشتن IP قابلتوجه پردازنده و پلتفرم، به مشتریان ایکس۸۶ (x86) و آرم (Arm) خدمات ارائه دهد.
مسلماً دقیقترین بخش این ابتکار، پلتفرم اسکایبریج (SkyBridge) شرکت ایامدی (AMD) بود که در سال ۲۰۱۴ معرفی شد. تحت اسکایبریج (SkyBridge)، شرکت ایامدی (AMD) سیستم-روی-چیپهای ۶۴ بیتی سازگار با پایه را برای آرم (Arm) و ایکس۸۶ (x86) پیشبینی کرده بود که قرار بود از هستههای پوماپلاس (Puma+) ایکس۸۶ (x86) خود شرکت ایامدی (AMD) و هستههای کورتکس-ای۵۷ (Cortex-A57) شرکت آرم (Arm) با زیرساخت پلتفرم مشترک استفاده کنند. به طور جداگانه، ایامدی (AMD) هسته سفارشی ۶۴ بیتی آرم (Arm) به نام کی۱۲ (K12) را تحت نظر جیم کلر (Jim Keller) توسعه داد که قرار بود ویژگیهای ریزمعماری را با زن (Zen) به اشتراک بگذارد. در نهایت، به دلیل کمبود منابع، اسکایبریج (SkyBridge) کنار گذاشته شد، در حالی که کی۱۲ (K12) هرگز به یک محصول تجاری تبدیل نشد زیرا ایامدی (AMD) فقط هستههای زن (Zen) مبتنی بر ایکس۸۶ (x86) را دنبال کرد. تفاوت این است که البته به نظر میرسد نوواکور (Nuvacore) با به تعویق انداختن عمدی تصمیم ISA برای وارپکور (WarpCore)، این ایده را فراتر میبرد.
از آنجایی که نوواکور (Nuvacore) هنوز فقط یک استارتآپ است، ما فقط میتوانیم تعجب کنیم که آیا طرح کسبوکار آن اصلاً شامل بازاریابی پردازندهها میشود یا خیر. شرکت نوویا (Nuvia) که آن نیز توسط ویلیامز (Williams) و برونو (Bruno) به همراه مانو گولاتی (Manu Gulati) تأسیس شد، توسط کوالکام (Qualcomm) خریداری شد و در نهایت شکلدهنده سیستم-روی-چیپهای اسنپدراگون ایکس الیت (Snapdragon X Elite) این شرکت شد. در این روشنی، رویکرد آن میتواند انعطافپذیری تجاری قابلتوجهی به شرکت بدهد.
با توسعه بخش زیادی از طراحی وارپکور (WarpCore) بدون گره زدن آن به یک ISA خاص، این شرکت میتواند به طور بالقوه فناوری را با الزامات یک مشتری یا شریک آینده سازگار کند. یک دارنده مجوز آرم (Arm) میتواند از فناوری هسته زیرین برای یک پیادهسازی آرم (Arm) استفاده کند؛ مشتری دیگری میتواند ریسکی-وی (RISC-V) یا یک ISA دیگر را انتخاب کند. یک فروشنده مستقر ایکس۸۶ (x86) میتواند به طور بالقوه ریزمعماری زیرین را خریداری کرده یا برای آن مجوز صادر کند و در صورت نیاز، پردازندههای ایکس۸۶ (x86) خود را ایجاد کند.
البته نوواکور (Nuvacore) نشان نداده است که چنین معاملهای هدف آن است، اما نگه داشتن وارپکور (WarpCore) به صورت مستقل از ISA تا زمانی که ممکن است، به طور بالقوه تعداد شرکتهایی را که فناوری پردازنده آن میتواند برایشان ارزشمند باشد، افزایش میدهد.
در مجموع، اطلاعیه «هسته اول» (Core First) به ما بسیار بیشتر میگوید که نوواکور (Nuvacore) چگونه قصد دارد وارپکور (WarpCore) را توسعه دهد تا اینکه خود پردازنده در نهایت چه شکلی خواهد بود. اما اگر این شرکت واقعاً گزینههای ISA خود را تا نسبتاً اواخر توسعه باز نگه دارد، وارپکور (WarpCore) نشاندهنده تلاشی غیرمعمول برای جداسازی توسعه ریزمعماری پردازنده با کارایی بالا از یکی از تصمیماتی است که معمولاً یک پروژه پردازنده را از نخستین مراحل آن تعریف میکند.
منبع: tomshardware.com