Procesory opanowały świat

Jednak żadna architektura nie może być pewna,że przetrwa kolejne dziesięciolecia.

Jednak żadna architektura nie może być pewna,że przetrwa kolejne dziesięciolecia.

Intel Atom ma rozszerzyć zastosowania architektury x86 na małe urządzenia mobilne.Kiedyś było ich wiele - Zilog, Mips, Motorola 68k. Dzisiaj na rynku masowym dominują Intel i AMD, a dokładniej architektura x86, choć pozycję w niektórych segmentach starają się utrzymać VIA, IBM i Sun. Z kolei w urządzeniach przenośnych broni się ARM. Mianem x86 i ARM określamy najczęściej architekturę rdzenia procesora, mając na myśli zestaw instrukcji i sposób pisania niskopoziomowego kodu. Architektura x86 wygrała dzięki utrzymywanej wysokim wysiłkiem kompatybilności wstecz, dzięki której procesory Intela dysponowały nieporównywalną z innymi układami bazą kodu, czyli ilością dostępnych aplikacji. ARM z kolei czerpie rodowód z zastosowań stawiających oszczędność energii na pierwszym miejscu. Podczas gdy Intel próbował doprowadzić x86 do poziomu pozwalającego uzyskać czas pracy z baterii porównywalny z ARM, jego rywal zdążył dorobić się odpowiednio szerokiej bazy kodu, dzięki czemu raczej trudno jest wyrokować zawładnięcie rynkiem urządzeń mobilnych przez x86, choć Intel podjął ostatnio taką próbę wprowadzając procesory Atom.

Architektury x86 i ARM różnią się znacząco. Pierwsza to CISC, czyli procesor o rozbudowanej liście instrukcji, druga - RISC, czyli podejście odwrotne - mało skomplikowana lista instrukcji. Dzisiaj sama konstrukcja CISC czy RISC ma coraz mniejsze znaczenie. Liczy się powszechna dostępność platformy, na której działa tworzone oprogramowanie. Równocześnie coraz mniej programistów zdaje sobie sprawę z tego, co się dzieje w procesorze "pod maską". Tworzą swój kod w wysokich warstwach abstrakcji, jak.NET i Java, nie zastanawiając się nawet, w jaki sposób jest on zamieniany na elektryczne impulsy zapalające i gaszące piksele, układające się w formie widocznych na ekranie liczb, filmów, czy jak są zamieniane przez przetworniki D/A na płynący ze słuchawek dźwięk. I ktoś mógłby pomyśleć, że w zasadzie nie ma już potrzeby tworzenia kolejnych nowych architektur procesorów. Przecież do rozwiązania dowolnego problemu wystarczy wziąć odpowiednio szybki układ Intela lub kilka takich procesorów...

Okazuje się jednak, że istnieje wiele obszarów, które nie dają się efektywnie ujarzmić przez standardowe podejście, bazujące na najbardziej rozpowszechnionych procesorach. Na przykład karty graficzne - nisza opanowana historycznie przez firmy ATI i NVidia. Ta pierwsza już formalnie nie istnieje, została wchłonięta przez AMD upatrującej w jej przejęciu szansę wyrwania Intelowi kolejnego kawałka rynku. Druga jest nadal niezależna i ma się bardzo dobrze. W ostatnim raporcie giełdowym wykazała podwojenie zysku względem wyników osiągniętych rok wcześniej. Świat zrozumiał, że procesory strumieniowe, stosowane w kartach graficznych świetnie nadają się do wykonywania intensywnych obliczeniowo algorytmów i robią to o rzędy wielkości szybciej niż nawet najszybsze Intel Core. Zrozumiał to Google przejmując niedawno PeakStream, rozumie to również RapidMind, jego "pozostający na wolności" rywal. Rozumieją to również firmy takie jak Otoy, specjalizujące się w zastosowaniu kart graficznych w serwerach syntezujących wirtualną rzeczywistość.

Drugim dużym obszarem, do którego wkracza technologia programowalnych podzespołów, jest sprzęt sieciowy, np. przełączniki i routery z wysokiej półki, tzw. CESR's (Carrier Ethernet Switches and Routers). Urządzenia te były do tej pory produkowane w oparciu o specjalizowane układy scalone ASIC's (Application Specific Integrated Circuits). Analiza pakietów, ich klasyfikacja, routing, podział pasma i wiele innych funkcji sprzętu CESR muszą być wykonywane z prędkością, przy której pracują interfejsy sieciowe. Kiedyś to było 100 Mb/s, potem 1 Gb/s, teraz najczęściej mówi się o 10 Gb/s i więcej, bo już wkrótce pojawią się interfejsy Ethernet o wydajności 40 Gb/s, a nawet 100 Gb/s. Dla nikogo nie jest zaskoczeniem, że apetyt na dużą przepustowość sieci mamy nieograniczony. Popyt na zwiększanie funkcjonalności urządzeń sieciowych rośnie równie szybko. Układy ASIC przestały nadążać z zaspokajaniem tego apetytu, gdyż tam praktycznie każda nowa funkcja wymaga przeprojektowania układu i przejścia kompletnego cyklu produkcyjnego trwającego 2-3 lata. A gdyby tak mieć procesor, który potrafi pracować z prędkością 10 Gb/s? Wtedy nowe funkcje byłyby "tylko" kwestią oprogramowania.

Potrzebę przejścia od konstrukcji bazujących na układach ASIC do konstrukcji bazujących na specjalnych procesorach sieciowych przewidziało wiele firm, w tym Intel, który przed laty zaczął inwestować w rozwój procesorów Xscale, choć w ubiegłym roku firma zrezygnowała z tego projektu. Jeszcze niedawno rynek procesorów sieciowych był dość podobny do rynku uniwersalnych mikroprocesorów w latach 80. XX wieku. Wiele firm, wiele architektur, różne zastosowania. Niemniej w ciągu kilku lat sytuacja bardzo się spolaryzowała. Mamy do czynienia praktycznie z dwoma liderami: EZchip i Netlogic. Netlogic specjalizujący się głównie w tzw. układach CAM (Content Addressable Memory), będących integralnym składnikiem niemal każdego dużego routera, idzie w kierunku obsługi warstwy 7, ze szczególnym naciskiem na obszary bezpieczeństwa. EZchip z kolei na dobre zakorzenił się w pozostałych sześciu niższych warstwach, zdobywając w ostatnim czasie serca inżynierów, takich firm jak Juniper, Cisco, Nortel, Ericsson, Huawei, NSN czy Ciena.

Dostępne obecnie na rynku procesory EZchip serii NP-2 nie są demonami szybkości w wymiarze taktowania zegarem, ale dzięki unikalnej konstrukcji - 64 rdzenie TOP's (Task Optimized Processors) - osiągają przepustowość 20 Gb/s. Dzisiaj procesory wielordzeniowe nie są niczym dziwnym, niemniej warto pamiętać, że NP-1 powstał już w 2000 r., kiedy to wielcy tego świata ścigali się jeszcze w prowadzących w ślepy zaułek gigahertzach taktujących pojedynczy rdzeń. EZchip jest przykładem wykazującym, że innowacyjność jest domeną małych. Zatrudniająca 80 osób firma od 10 lat podąża za wizją, zgodnie z którą ich procesory mają być sercem każdego routera na świecie. W znacznym stopniu firmie tej już się to udało, biorąc pod uwagę, że z wiodących producentów sprzętu tylko Alcatel-Lucent nie bazuje swoich nowych rozwiązań na jej procesorach.

Szymon Słupik jest prezesem Wind Mobile. Pod adresem headworx.slupik.com prowadzi blog dla miłośników gadżetów i telekomunikacji.