Wielkie krzemowe plany

Procesory wielordzeniowe, układy integrujące większość funkcji komputera, sprzętowe zabezpieczenia dostępu i mniejszy pobór energii to dominujące trendy rozwoju układów mikroprocesorowych.

Tegoroczna październikowa konferencja Microprocessor Forum w San Jose w Kalifornii dowodzi niezagrożonej pozycji Intela, który jest obecny na prawie wszystkich krzemowych frontach - od palmtopów i notebooków, po serwery i urządzenia sieciowe. Targi pokazały jednak, że konkurencja (IBM, Sun, Fujitsu, ARM i Transmeta, Motorola, NEC) nie śpi i wciąż wynajduje nowe, obiecujące nisze, których Intel nie zdążył jeszcze zagospodarować.

ARM

ARM ogłosił wprowadzenie dwóch nowych serii mikroprocesorów o zmodyfikowanych rdzeniach ARM11 (modele 1176 i 1156), zawierających układy zgodne z platformą TrustZone wykorzystującą rozwiązania sprzętowe zwiększające bezpieczeństwo dostępu do danych. Rdzenie ARM1176 są przeznaczone do zastosowania w procesorach dla telefonów komórkowych, zaś ARM1156 dla systemów sterujących stosowanych w popularnych urządzeniach elektronicznych. Nowe układy wyposażono w system zarządzania poborem mocy IEM (Intelligent Energy Manager) analizujący kod przeznaczony do wykonania i odpowiednio zwiększający lub zmniejszający poziom napięcia. Regulacja napięcia w czasie zbliżonym do rzeczywistego wyróżnia ARM na tle innych producentów, którzy stosują prostsze metody obniżania poboru mocy - zwykle obniżenie częstotliwości zegara taktującego.

Technologia TrustZone umożliwia rozpoznanie przez mikroprocesor, jaki kod jest aktualnie wykonywany - czy wykonuje on standardowe operacje, czy też wymaga uruchomienia dodatkowych procedur ochrony danych. Tego typu mechanizmy mają ułatwić implementację systemów handlu elektronicznego. Przykładowo, gdy użytkownik telefonu będzie chciał dokonać zakupu, mechanizm TrustZone automatycznie uruchomi procedurę umożliwiającą mikroprocesorowi dostęp do numeru karty kredytowej lub innych danych zapisanych w specjalnie zabezpieczonej i standardowo niedostępnej dla aplikacji wewnętrznej pamięci systemu. "Mechanizmy, które zaprezentował ARM, wydają się dostatecznie skomplikowane i trudne do złamania, choć zabezpieczenia absolutnie bezpieczne nie istnieją" - powiedział Max Baron, główny analityk magazynu Microprocessor Report. Dla producentów OEM nowe rdzenie ARM11 mają być dostępne w II kwartale 2004 r.

Transmeta

Transmeta zaprezentowała na konferencji nowe, niskonapięciowe procesory TM8000 będące następcami energooszczędnych układów Crusoe- TM5800. Procesory o kodowej nazwie Efficeon są taktowane zegarem o częstotliwości 1,2 GHz i mają być konkurencją dla Pentium M. Według producenta ich wydajność jest większa niż Pentium M 900 MHz.

Gdy w 2000 r. Transmeta po raz pierwszy prezentowała modele Crusoe, zapowiedzi konkurowania z układami Intela brzmiały równie śmiało. Procesory Transmety okazały się rzeczywiście udanymi konstrukcjami pod względem poboru energii, jednocześnie jednak ich wydajność obliczeniowa była rażąco niska w porównaniu z układami Intela. Stąd też niewielka popularność układów Crusoe, które trafiły głównie do subnotebooków i komputerów typu tablet PC. Producent oczekuje, że procesory Efficeon znajdą znacznie więcej zastosowań: w standardowych notebookach, komputerach stacjonarnych PC, a nawet w kompaktowych serwerach (blades).

Przed końcem tego roku mają być dostępne Efficeon z zegarami 1 GHz, 1,1 GHz, 1,2 GHz i 1,3 GHz wytwarzane w technologii 0,13 µm, a w przyszłym roku mają się pojawić modele taktowane zegarem o częstotliwości do 2 GHz, produkowane przy wykorzystaniu procesu technologicznego 0,09 µm. Wszystkie procesory Efficeon są wyposażone w 1 MB pamięci podręcznej drugiego poziomu, interfejs obsługujący zewnętrzne pamięci DDR400 i zintegrowany kontroler szyny HyperTransport o przepustowości 1,6 GB/s. Układy te obsługują także interfejs graficzny AGP, czego nie było w poprzednich wersjach.

Ulepszenia zastosowane w nowych procesorach Transmety nie dotyczą wyłącznie ich konstrukcji, ale także oprogramowania tłumaczącego instrukcje x86 na wewnętrzny kod pośredni typu VLIW umożliwiający wykonywanie aż 8 rozkazów w jednym cyklu zegara. Układy Crusoe umożliwiały wykonanie maksymalnie 4 rozkazów. Średni pobór mocy procesorów Efficeon 1 GHz wynosi 7 W, a więc jest podobny do poboru mocy Pentium M 900 MHz. Transmeta twierdzi tymczasem, że jej układy są efektywniejsze energetycznie niż układy Intela, gdyż pobierają znacznie mniej energii w czasie spoczynku. Ta ostatnia cecha wynika z zastosowania nowej wersji oprogramowania LongRun2, które steruje napięciem zasilania i częstotliwością zegara, dopasowując je do bieżących potrzeb. We współpracy z procesorami Efficeon oprogramowanie to ma - wg producenta - umożliwić rozwiązanie problemu, z którym borykają się wszyscy producenci mikroprocesorów - strat mocy (tzw. power leakage) występujących podczas bezczynności układu. Oprogramowanie LongRun2 będzie dostępne w 2004 r., a więc nieco później niż pierwsze procesory Efficeon.