Prosessor-veteran kan velte Intel

Dan Dobberpuhl designet Alpha og StrongARM. Hans nyeste prosjekt er enda mer banebrytende.

Dan Dobberpuhl arbeidet i tjue år hos en av IT-bransjens mest innovative selskaper, Digital Equipment Corporation. Der ledet han blant annet utviklingen av Alpha- og StrongArm-prosessoren. Da Compaq kjøpte selskapet, grunnla han SiByte og framstilte den første kommersielle flerkjerneprosessoren. I 2001 solgt han SiByte til Broadcom for 2,2 milliarder dollar.

I juli 2003 grunnla Dobberpuhl P.A. Semi der han er president og CEO. Han fikk med seg blant annet to tidligere kolleger fra Alpha-utviklingen: Jim Keller var gått videre til AMD og har mye av æren for Opteron-prosessoren, x86-64-utviklingen og HyperTransport, samt Pete Bannon som var gått videre til Itanium-teamet hos Intel. Til sammen teller P.A. Semi 150 utviklere med ekspertise fra Opteron, Itanium og UltraSparc.

De to siste årene har denne ekspertisen ruget på prosessorutviklernes hovedproblem: Hvordan få mest mulig ytelse for minst mulig strømforbruk.

I dag holder Keller foredraget «A Power-Efficient, Scalable Processor Family» på Fall Processor Forum i San Jose i California. Temaet er PA6T-1682M, den første brikken i det som ser ut til å være en helt banebrytende prosessorfamilie, PWRficient.

En forsmak på foredraget er gitt i denne presentasjonen fra selskapets nettsted. Der vises blant annet bildet til høyre av en prototyp framstilt etter en 65 nanometers prosess.

Utgangspunktet for PWRficient er IBMs Power-prosessor. Det vil si at PWRficient bruker instruksjonssettet til Power, og kan følgelig kjøre den samme programvaren.

Utenom det, er alt nytt.

– Den neste bølgen av fornyelser innen mikroprosessorer er betinget av at man løser problemet med det dramatisk økende strømforbruket, sier Dobberpuhl i en pressemelding. – Vi måtte starte fra scratch og tenke gjennom hvert skritt på ny for å komme fram til vår banebrytende konstruksjon med maksimal ytelse per watt.

Det Dobberpuhl og hans folk har kommet fram til, er en modulær konstruksjon som omfatter alt fra flerkjerneprosessor til cache, minnekontroller og I/O i én brikke. Underveis har de lagt inn 50 patenter. Strømforbruket skal kunne komme ned mot en tidel av tilsvarende datakraft fra AMD eller Intel.

Den første prosessoren i PWRficient-familien teller to kjerner. Avhengig av applikasjon krever den fra fem til 13 watt når den kjøres i 2 GHz. Foruten prosessoren omfatter brikken to DDR2-minnekontrollere, 2 MB cache på nivå 2, og et I/O-system med støtte for åtte PCI Express-kontrollere, to 10 Gb/s Ethernet XAUI-kontrollere og fire 1 Gb/s Ethernet SGMII-kontrollere som deler 24 serdes-baner. («Serdes» er en forkortelse for SERializer/DESerializer, det vil si kretser som konverterer mellom serielle og parallelle datastrømmer.)

Det fleksible I/O-systemet i PWRficient-arkitekturen er døpt «Envoi». Det kombinerer konfigurerbare serdes-baner med protokoll-kontrollere for ulike I/O-standarder. Envoi, prosessorkjernene, nivå 2 cache og minnekontrollene knyttes sammen med en crossbarsvitsj døpt «Conexium». Envoi er også knyttet til DMA-kanaler, en koherent I/O-cache og såkalte «offload engines» som gjør at støtte til for eksempel TCP/IP, iSCSI, kryptografi (båse IPSec og SSL) og RAID kan bygges inn i selve brikken. Blokkdiagrammet ser slik ut:

Arkitekturen er følgelig både lagdelt og skalerbar. Tallet på prosessorkjerner kan for eksempel varieres fra en til åtte, nivå 2 cache kan økes helt til 8 MB, tallet på minnekontroller kan økes til fire, klokkefrekvensen kan variere fra 1 til 2,5 GHz – og det kan realiseres brikker med nøyaktig det utvalget av cache og I/O som passer til formålet. P.A. Semi mener det bare vil ta tre måneder å framstille en brikke skreddersydd et bestemt formål, i motsetning til mange år som andre konstruksjoner krever. At alt kommer inn i én brikke bidrar til å senke kostnadene for PWRficient-baserte systemer sammenliknet med alle andre prosessor-plattformer, heter det.

For å gjøre utviklingen av anvendelser så effektiv som mulig, har P.A. Semi også definert et skalerbart system med standard sokler. I første omgang er det tre ulike sokler, for henholdsvis mindre, mellomstore og store systemer.

Målgruppen for PWRficient-familien er svært omfattende. P.A. Semi mener de setter hele prosessorverden på hodet, og problemet er bare hvor de skal starte. Enkjerneutgaver av PWRficient kan legges til rette for dedikerte apparater innen forbrukerelektronikk, som tv-bokser eller spillkonsoller. Det vil også kunne skreddersys PWRficient-prosessorer med tanke på nettverksutstyr for alt fra hjem til storbedrift og operatører. De avanserte I/O-egenskapene åpner også for svært effektive klyngebaserte supermaskiner. For servere og PC-er, kan det hende at markedet synes for mettet til at P.A. Semi prøver seg med det første, selv om strømforbruket skulle tilsi at det er store muligheter innen bærbare – dersom man overkommer utfordringen knyttet til instruksjonssettet og programvaren.

I presentasjonen tenker P.A. Semi seg en superdatamaskin på 32 teraflops, og viser denne sammenlikningen med AMD og Intel:

P.A. Semi ser for seg at de første prøveeksemplarene vil være klare i løpet av tredje kvartal 2006, med to kjerner som dagens prototyp. Volumproduksjon begynner nødvendigvis etter det. En énkjerneutgave kommer tidlig i 2007, en firekjerneutgave i slutten av 2007, og en åttekjerneutgave en gang i 2008.

Hvem som skal produsere PWRFicient-prosessorene, er ikke kjent. Foruten lisensavtalen med IBM, har P.A. Semi partnerskapsavtaler med blant andre Micron, Montavista Software, QNX Software, Terra Soft og Wind River.

På kapitalsiden støtter P.A. Semi seg på investeringsselskapene Bessemer Venture Partners, Venrock Associates og Silicon Valley Bank, ifølge Private Equity Week. Disse har bidratt med 36 millioner dollar til sammen. Selskapets finansdirektør sier til Red Herring at de trenger til sammen minst 100 millioner dollar for å få produsert noe.

Til toppen