Εισαγωγικά
Η ανακοίνωση της Apple στο φετινό WWDC ότι στραφεί προς τους επεξεργαστές της Intel δημιούργησε πολλές συζητήσεις και έντονες φημολογίες. Όπως πάντα σε τέτοιες περιπτώσεις, πολλά λέγονται αλλά λίγα είναι αυτά που έχουν πραγματική βαρύτητα, έλλειψη συναισθήματος και ουσιαστική τεχνική ανάλυση.
Το παρόν άρθρο, περιλαμβάνει μια σειρά από προσωπικές σκέψεις σε τεχνικό επίπεδο σχετικά με το αν όντως η απόφαση της Apple να εγκαταλείψει την Power αρχιτεκτονική ήταν καλή. Θα παρουσιαστούν οι πρόσφατες και μελλοντικές εξελίξεις στην Power πλατφόρμα και με βάση αυτές θα γίνει μια προσπάθεια να κριθεί η απόφαση της Apple. Έχω προσπαθήσει να υποστηρίξω όσο το δυνατόν περισσότερο τα γραφόμενα μου, παρόλα αυτά αρκετά παραμένουν προσωπικές απόψεις και υποθέσεις. Συνεπώς, αναμένω κριτικές και ελπίζω σε μια επικοδομοιτική συζήτηση!
Η παρούσα κατάσταση της Power αρχιτεκτονικής
Η Power αρχιτεκτονική μπορεί να ειπωθεί ότι διανύει την καλύτερη περίοδο της τα τελευταία χρόνια.
Το 2001 η IBM παρουσίασε τον επεξεργαστή Power4, ο οποίος και αποτέλεσε ένα σημαντικό βήμα εμπρός για την πλατφόρμα. Πολλές καινοτομίες εισήχθησαν με την παρουσίαση του επεξεργαστή αυτού : multicore σχεδιασμός (περιλάμβανε 2 πυρήνες με διαμοιραζόμενη L2 cache και εξωτερική L3 cache ενώ περιελαμβανόταν και το απαιτούμενο h/w για την διασύνδεση με άλλους επεξεργαστές), βελτιώσεις σε επίπεδο αρχιτεκτονικής συνόλου εντολών (ISA - Instruction Set Architecture), 64-bit επεξεργασία, χαμηλή κατανάλωση, νέα μικροαρχιτεκτονική για την επίτευξη υψηλότερων συχνοτήτων ρολογιού σε σχέση με τους προκατόχους του, κ.ά...
Περίπου την ίδια περίοδο (2001), μαζί με τις Sony και Toshiba, η IBM ξεκίνησε τον σχεδιασμό μιας εντελώς νέας πλατφόρμας η οποία βασιζόταν στην Power αρχιτεκτονική. Το αποτέλεσμα αυτής της προσπάθειας είναι ο επεξεργαστής CELL, που παρουσιάστηκε πρόσφατα (www.research.ibm.com/cell/, www.research.scea.com/research/).
To 2002 ο επεξεργαστής PowerPC970 παρουσιάστηκε και έτυχε πολύ θερμής αποδοχής (στο site του
Microprocessor Report μπορείτε να βρείτε ένα άρθρο με τον τίτλο "IBM Trims Power4, Adds AltiVec" για να δείτε το πώς οι ειδικοί του χώρου έκριναν τον νέο επεξεργαστή). O PPC970 είναι βασική μια "περιορισμένη έκδοση" του Power4 στην οποία έχει προστεθεί μια μονάδα SIMD (Simple Instruction Multiple Data). Αυτή η SIMD μονάδα έχει αναπτυχθεί από τις IBM, Motorola (νυν Freescale) και Apple και είναι πιο ευρέως γνωστή με το όνομα AltiVec (Apple/Motorola) ή VMX (IBM). Ο PPC970 (ή σύμφωνα με την Apple G5) είναι ένας 64-bit επεξεργαστής , ο οποίος διατηρεί native συμβατότητα με τον προηγούμενης γενιάς 32-bit G4 επεξεργαστή (ή πιο σωστά με τους επεξεργαστές PPC7xxxx), καθιστώντας με αυτόν τον τρόπο την μετάβαση στο 64-bit computing πολύ ομαλή. Εξέλιξη του PPC970 ήταν ο PPC970FX, ο οποίος σηματοδοτεί την μετάβαση στην κατασκευαστική διαδικασία των 90nm από τα 130nm.
Αυτό που θα πρέπει να σημειωθεί για τον PPC970 είναι ότι είναι ένας αρκετά μικρός επεξεργαστής, αν κάποιος τον δει από την πλευρά του μεγέθους του die και του αριθμού των τρανζίστορ που περιλαμβάνει (έχει περίπου 58 εκατομμύρια τρανζίστορ την στιγμή που οι ανταγωνιστικοί x86 επεξεργαστές όπως ο P4 και ο A64 έχουν σχεδόν διπλάσια). Αυτό σημαίνει ότι το κόστος κατασκευής του επεξεργαστή αυτού μπορεί να διατηρηθεί σε χαμηλά επίπεδα, καθώς μικρό μέγεθος συνεπάγεται περισσότερους επεξεργαστές ανά wafer και υψηλότερα yields.
Μέσα στο 2004, η ΙΒΜ παρουσίασε την επόμενη εξέλιξη στους Power επεξεργαστές, τον Power5. O επεξεργαστής αυτός είναι το λιγότερο εντυπωσιακός : multicore σχεδιασμός (αρχικά 2 πυρήνες με πρόβλεψη για περισσότερους), προς τα πίσω binary συμβατότητα, υποστήριξη για virtualization, υψηλότερες συχνότητες χρονισμού σε σχέση με τον Power4, SMT (Simultaneous MultiThreading - αρκετά όμοιο σε σύλληψη με το HyperThreading της Intel αν και λέγεται ότι είναι μια καλύτερη υλοποίηση), on-die ελεγκτή μνήμης (DDR), χαμηλότερη κατανάλωση, ειδικά χαρακτηριστικά για εξασφάλιση της αξιοπιστίας, κτλ... Κάποιος μπορεί να αναζητήσει το paper "ΙΒΜ Power5 Chip: A Dual-Core Multithreaded Processor" δημοσιευμένο στο IEEE Micro, για περισσότερες πληροφορίες. Δεν ξέρω κατά πόσο το paper αυτό διανέμεται ελεύθερα, για αυτό και δεν μπορώ να δώσω κάποιο link για να το κατεβάσει κάποιος.
Το ίδιο χρονικό διάστημα, αν και ήταν γνωστό ότι η IBM είχε αναλάβει την σχεδίαση του επεξεργαστή του επερχόμενου XBox 360, μόλις τον προηγούμενο μήνα αποκαλύφθηκαν λεπτομέρειες για αυτόν τον Power επεξεργαστή. Ο επεξεργαστής αυτός φέρει το κωδικό όνομα XENON και περιλαμβάνει 3 πυρήνες βασισμένους στην PowerPC αρχιτεκτονική. Οι πυρήνες αυτοί αποτελούν 2-way in-order execution πυρήνες και λέγεται ότι η αρχιτεκτονική/σχεδίαση τους είναι πολύ κοντά στο Power Processing Element που περιλαμβάνεται στον CELL.
Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον τελευταίο ανακοινώθηκαν νωρίτερα φέτος, όταν παρουσιάστηκε ο επεξεργαστής στο ISSCC 2005 συνέδριο. Η STI (Sony Toshiba IBM) αναφέρουν τον CELL σαν ένα System-on-Chip, όπου ο βασικός Power πυρήνας κυκλώνεται από 8 Synergistic Processing Elements (SPEs). Κάθε SPE είναι μια SIMD μονάδα επεξεργασίας. Παρουσιάσεις για τον CELL μπορούν να βρεθούν με ευκολία στο δίκτυο και εγώ προσωπικά θα συνιστούσα αυτές στο anandtech.com (http://www.anandtech.com/cpuchipsets/showdoc.aspx?i=2379) και στο ArsTechnica (http://arstechnica.com/articles/paedia/cpu/cell-1.ars, http://arstechnica.com/articles/paedia/cpu/cell-2.ars).
Υπάρχει ένα κοινό στοιχείο ανάμεσα στους XENON και CELL επεξεργαστές που αξίζει να σημειωθεί. Και οι δύο έχουν σχεδιαστεί με στόχο να επιτευχθούν υψηλές συχνότητες λειτουργίας. Και τα δύο ολοκληρωμένα έχουν ως αρχική συχνότητα λειτουργίας τα 3.2 GHz και οι φήμες αναφέρουν ότι πολύ υψηλότερες συχνότητες μπορούν να επιτευχθούν. Αν και δεν έχω το ακριβές link (νομίζω ότι ήταν άρθρο του eWeek.com), η ΙΒΜ φέρεται να έχει δηλώσει ότι υπάρχουν working prototypes του CELL επεξεργαστή που έχουν επιτύχει συχνότητες λειτoυργίας της τάξης των 4 GHz.
Και οι τρεις επεξεργαστές που αναφέρθηκαν παραπάνω (Power5, XENON, CELL) είναι απλά τεράστια ολοκληρωμένα. Για παράδειγμα, ο CELL περιλαμβάνει περισσότερα απο 200 εκατομμύρια τρανζίστορ! Επιπλέον τα ολοκληρωμένα αυτά λειτουργούν σε πολύ υψηλές συχνότητες. Υπάρχει μια βασική εξίσωση που σχετίζει την δυναμική κατανάλωση ισχύος σε ένα ολοκληρωμένο με τα μεγέθη αυτά :
P = C * V2 * F
όπου C είναι η συνολική χωρητικότητα (μέγεθος ευθέως ανάλογο με τον αριθμό των τρανζίστορ που περιλαμβάνει το ολοκληρωμένο), V είναι η τάση λειτουργίας και F η συχνότητα λειτουργίας.
Με βάση λοιπόν τα προαναφερθέντα γίνεται προφανές ότι για να μπορούν να έχουν αυτά τα ολοκληρωμένα έναν αποδεκτό power envelope (μην ξεχνάτε ότι ο CELL και ο ΧΕΝΟΝ προορίζονται για χρήση σε καταναλωτικές ηλεκτρονικές συσκευές όπου δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν εξεζητημένες λύσεις ψύξης και το κόστος του συστήματος ψύξης πρέπει να παραμένει σε πολύ χαμηλά επίπεδα), πρέπει να έχουν χρησιμοποιηθεί κατά την σχεδίαση τους μια σειρά από τεχνικές για χαμηλή κατανάλωση. Συνεπώς, όταν η IBM δηλώνει ότι η θερμική συμπεριφορά και η συνολική κατανάλωση των ολοκληρωμένων έχει ληφθεί σοβαρά υπόψη κατά την διάρκεια του σχεδιασμού, πιστεύω ότι κάποιος πρέπει να εκλάβει την δήλωση αυτή ως αληθή.
Εφόσον η κατανάλωση ισχύος αναφέρθηκε, θα πρέπει να υποδειχθεί ότι όπως η Intel και η AMD, έτσι και η IBM έχει ενσωματώσει στους επεξεργαστές της μηχανισμούς μείωσης της κατανάλωσης ισχύος ελεγχόμενους από s/w. Για παράδειγμα, στον επεξεργαστή PPC970FX έχει ενσωματωθεί η τεχνολογία PowerTune, η οποία επιτρέπει την δυναμική ρύθμιση της τάσης/συχνότητας λειτουργίας του επεξεργαστή χρησιμοποιώντας 2 PLLs (Phase Locked Loops) που μπορούν να αλλάξουν την κατάσταση του επεξεργαστή σε χαμηλής κατανάλωσης σε μόνο 3 κύκλους ρολογιού (http://www.eweek.com/article2/0,1759,1616985,00.asp, περισσότερες τεχνικές λεπτομέρειες στο http://www.ibm.com/developerworks/library/pa-powerenv/). Η αντίστοιχη τεχνολογία της Intel στον Pentium-M απαιτεί πολύ περισσότερους κύκλους ρολογιού - γύρω στους 15Κ, http://www.theinquirer.net/?article=23788. Η τεχνολογία αυτή επέτρεψε την παρουσίαση του iMac G5 την προηγούμενη χρονιά.
Από την άλλη, αν και συχνά παραβλέπεται, η Power αρχιτεκτονική δεν περιορίζεται μόνο σε επεξεργαστές για PCs, servers ή κονσόλες... Οι επεξεργαστές της σειράς PPC4xx και PPC7xx (από την IBM) και PPC7xxx (από την Freescale) αποτελείται από επεξεργαστές βασισμένους στην αρχιτεκτονική αυτή και προορισμένους για embedded εφαρμογές οπως set-top boxes, routers, καταναλωτικές συσκευές, συστήματα ελέγχου, avionics, ιατρικό εξοπλισμό κτλ. Αν κάποιος παραβλέψει την σημασία αυτών των επεξεργαστών, τότε θα πρέπει να καταλάβει ότι οι embedded επεξεργαστές αριθμούν το 98% του συνόλου των επεξεργαστών που πωλούνται κάθε χρόνο!
Στον κατασκευαστικό τομέα, η IBM παρουσιάζει πολλά χαρακτηριστικά πλεονεκτήματα. Είναι από τους κυριότερους ερευνητές στον χώρο και πολύ σημαντικές τεχνολογίες έχουν προέλθει από τα εργαστήρια της. Copper interconnections, Silicon-On-Insulator (SOI), Strained Silicon, απλά για να αναφερθούν μερικές... Η AMD για να αναπτύξει την δικιά της 90nm τεχνολογία έχει αγοράσει τεχνολογία και συνεργαστεί με την IBM και είναι γνωστό ότι η 90nm κατασκευαστική διαδικασία της έχει αποδεχθεί καλύτερη από εκείνη της Intel. Και βέβαια η έρευνα στον τομέα δεν σταματάει, καθώς αναμένεται η εισαγωγή της 65nm κατασκευαστικής διαδικασίας (η IBM/Sony/Toshiba μην ξεχνάτε ότι έχουν δηλώσει ότι ο CELL προορίζεται βασικά να είναι ένα 65nm part) ενώ πρόσφατες ανακοινώσεις από την IBM αναφέρουν διάφορες ερευνητικές προσπάθειες για την 45nm τεχνολογία.
Εκτός από την έρευνα στον κατασκευαστικό τομέα, η IBM διαθέτει και μερικά από τα πιο εξεζητημένα foundries, όπου πολλά γνωστά ολοκληρωμένα κατασκευάζονται. Εκτός από τα προφανή (τα ολοκληρωμένα Power και PowerPC), η IBM κατασκευάζει τους επεξεργαστές XENON και CELL (o CELL κατασκευάζεται και σε foundries των Sony και Toshiba), τους επεξεργαστές Gecko (ο επεξεργαστής του Nintendo Gamecube που είναι και αυτός ένα παράγωγο της Power αρχιτεκτονικής), τις GPUs της σειράς 6800 της nVidia καθώς και εκείνες που προορίζονται για το PS3, τους νέους επεξεργαστές χαμηλής κατανάλωσης της VIA (C7-m), τα επεξεργαστικά στοιχεία X1 για την Cray και πάει λέγοντας.
Κοιτάζοντας το θέμα της Power αρχιτεκτονικής από μια διαφορετική πλευρά, η ΙΒΜ κάνει πολύ καλή δουλειά όσον αφορά το θέμα της υποστήριξης της πλατφόρμας αυτής. Ήδη από το 2000, η πλατφόρμα Power έχει ανοιχθεί και μπορεί οποιοσδήποτε να αναπτύξει επεξεργαστές που να είναι συμβατοί σε επίπεδο ISA με τους Power επεξεργαστές. Ως κομμάτι της υποστήριξης της IBM στο ανοιχτό λειτουργικό σύστημα Linux, άφθονο υλικό έχει δοθεί για να βοηθηθεί η ανάπτυξη του λειτουργικού αυτού για την πλατφόρμα Power (Linux on Power). Μία επίσκεψη στο site developerWorks της ΙΒΜ (http://www-136.ibm.com/developerworks/) μπορεί να σας πείσει. Και η προσπάθεια αυτή ενισχύεται και με άλλους τρόπους... Για παράδειγμα, η IBM προσφέρει βραβεία για την ανάπτυξη λογισμικού ανοικτού κώδικα για την πλατφόρμα Power (www.linuxonpower.com), ενώ η Power αρχιτεκτονική προωθείται και σε συνεργασία με ηχηρά ονόματα του χώρου σε μια συνεργασία κάτω από το όνομα Power.Org (http://www.power.org/home/). Επίσης, τις μέρες αυτές διεξάγεται και το πρώτο Power.Org Community Conference στο Supercomputing Center της Βαρκελώνης.
Από όλα τα παραπάνω, πώς θα μπορούσε να χαρακτηρίσει κανείς το μέλλον της Power αρχιτεκτονικής;
Η ερώτηση είναι μάλλον ρητορική για εμένα, αλλά κάποιος θα ήταν καλό να την επεξεργαστεί στο μυαλό του καθώς θα διαβάζει την συνέχεια του άρθρου αυτού...
Τι προσφέρει η Intel και πώς στέκεται απέναντι σε αυτό η πλατφόρμα Power;
Δεν είναι δύσκολο για κάποιον να παρατηρήσει ότι οι εταιρείες σχεδίασης επεξεργαστών στρέφονται προς την παραγωγή Multi-core / multithreading σχεδιασμών... Όμως, μια πολύ απλή ερώτηση προκύπτει στο σημείο αυτό : όταν η συζήτηση έρχεται στο multi-core/multithreading σχεδιασμό ποιος διαθέτει το ισχυρότερο portfolio, η IBM ή η Intel; H ΙΒΜ έχει σχεδιασμούς που παρουσιάζουν λύσεις που αποδεδειγμένα δουλεύουν εδώ και καιρό. Η Intel από την άλλη, τουλάχιστον στην παρούσα φάση, δεν έχει να παρουσιάσει κάτι πειστικό. O Pentium-D είναι απλά 2 Prescott πυρήνες κολλημένοι ο ένας με τον άλλο και αυτό αποδεικνύεται ότι είναι μια υπο-βέλτιστη λύση, ειδικά αν κάποιος λάβει υπόψη του την ανταγωνιστική υλοποίηση της AMD. Η τελευταία, έχει παρουσιάσει μια πολύ πιο καλοδουλεμένη και αποδοτική πλατφόρμα που δείχνει ότι η εταιρεία αυτή έχει μια καθαρή dual/multi στρατηγική από την αρχή της σύλληψης της K8 αρχιτεκτονικής. Αντίθετα, η Intel έχει παραδεχθεί ότι βιάστηκε να παρουσιάσει dual-core επεξεργαστές υπό το βάρος του ανταγωνισμού.
Επικεντρώνοντας στον single-core, η Intel δεν βρίσκεται ούτε και εκεί στην καλύτερη θέση. Η βασική μικροαρχιτεκτονική της στον desktop χώρο, η Netburst, αποδεικνύεται ανεπαρκής και η Intel ετοιμάζεται να την "θάψει". O Tejas που θα ήταν το επόμενο βήμα στην μικροαρχιτεκτονική αυτή έχει ήδη ακυρωθεί από την Intel (bye bye Prescott) και η επόμενη βελτίωση του Pentium-D δεν θα έχει κάτι ιδιαίτερο να προσφέρει πέρα από μια σειρά από βελτιστοποιήσεις που δεν πρόλαβαν να ενσωματωθούν στον Prescott ακόμα. Αντίθετα, οι PowerPC και Κ8 αρχιτεκτονικές έχουν ένα καθαρό μέλλον μπροστά τους.
Βέβαια, κάποιος μπορεί να παρατηρήσει αμέσως ότι ενώ η Intel αντιμετωπίζει προβλήματα με την desktop σειρά των επεξεργαστών της που βασίζεται στον Prescott πυρήνα, η σειρά των επεξεργαστών για φορητά συστήματα που βασίζεται στον Pentium-M επεξεργαστή διαπρέπει. Αυτό είναι κάτι το αδιαμφισβήτητο, εφόσον οι P-Ms έχουν αποδειχθεί εξαιρετικοί τόσο σε απόδοση όσο και σε χαμηλή κατανάλωση. Παρόλα αυτά, η παρούσα επιτυχία τους δεν θα πρέπει να αποτρέψει κάποιον σκεπτικισμό για τους επεξεργαστές αυτούς, όσον αφορά την μελλοντική τους πορεία.
Πρώτα από όλα, o P-M βασίζεται στην P-III μικροαρχιτεκτονική και αυτό του κληροδοτεί μια σειρά από μειονεκτήματα όταν συγκρίνεται με τις τρέχουσες υλοποιήσεις των desktop επεξεργαστών της Intel και της AMD. Υποστήριξη για 64-bit δεν υπάρχει ακόμα για τον επεξεργαστή αυτόν και δεν αναμένεται αν γίνει κάτι τέτοιο μέχρι τα μέσα του 2006 τουλάχιστον, καθώς η υλοποίηση των 64-bit επεκτάσεων δεν είναι τόσο απλό να γίνει σε αυτήν την μικροαρχιτεκτονική.
Επιπλέον, οι P-M βασίζονται σε μια σχετικά γερασμένη μικροαρχιτεκτονική με αποτέλεσμα να έχουν ένα σαφώς μειονέκτημα όσον αφορά την floating point και SIMD απόδοση. Κατά συνέπεια, αν η Intel επιθυμεί να αντικαταστήσει τους Prescott επεξεργαστές με κάποιο μελλοντικό παράγωγο της P-M μικροαρχιτεκτονικής, τότε θα πρέπει να καταβληθεί σημαντική δουλειά για να επιτευχθεί η ζητούμενη απόδοση. Προφανώς η Intel διαθέτει και την πείρα και τους πόρους για να επιτύχει κάτι τέτοιο, όμως κάποιος δεν μπορεί να υπερενθουσιάζεται για ένα αποτέλεσμα που δεν έχει ακόμα αποδειχθεί. Το πρόσφατο παρελθόν της Intel πρέπει να μας το διδάσκει αυτό : όταν ο Northwood ήταν ο κυρίαρχος στην απόδοση και η Intel ανακοίνωνε ότι ο επερχόμενος Prescott θα πρόσφερε σημαντικές βελτιώσεις σε ότι αφορά την μικρο/ISA αρχιτεκτονική (προσθήκη των PNI ή SSE3, καλύτερος prefetcher, καλύτερο branch prediction), τις μεγαλύτερες συχνότητες ρολογιού (η Intel περηφανευόταν ότι με τον Prescott θα μπορούσε να φτάσει εύκολα τα 4 και 5 GHz), τις μεγαλύτερες caches (o Prescott παρουσιάστηκε με την διπλάσια σε μέγεθος cache από τον Northwood) κτλ, ποιος θα περίμενε ότι ο Prescott δεν θα απέδιδε καλύτερα;
Αν οι αλλαγές που πρέπει να γίνουν στον P-M εγείρουν ερωτηματικά σχετικά με την απόδοση που θα έχουν, μια άλλη ερώτηση που σίγουρα τίθεται αφορά το κόστος στην κατανάλωση ισχύος που θα απαιτήσουν. Αν η Intel προσπαθήσει να αξιοποιήσει τις υψηλής απόδοσης (και εξίσου υψηλής κατανάλωσης) integer/floating point/SIMD μονάδες των Prescott στον Pentium-M, τότε σίγουρα η πολύ χαμηλή κατανάλωση του τελευταίου θα θιγεί σοβαρά.
Από την άλλη, η προσθήκη ενός δεύτερου πυρήνα στον Pentium-M, που η Intel προτίθεται να κάνει με την επόμενη εξέλιξη του επεξεργαστή (Yonah), σίγουρα θα επιρρεάσει αρνητικά την χαμηλή κατανάλωση του επεξεργαστή. Δεν είναι μόνο το γεγονός ότι θα αυξηθεί σημαντικά (τυπικά διπλασιαστεί) ο αριθμός των τρανζίστορ στο ολοκληρωμένο (θυμάστε την εξίσωση για την δυναμική κατανάλωση ισχύος;) αλλά και το γεγονός ότι οι ανάγκες επικοινωνίας με την μνήμη θα αυξηθούν πολύ προκειμένου να μπορούν να τροφοδοτηθούν οι δύο πυρήνες. Η Intel έχει ήδη ανακοινώσει ότι με την εισαγωγή του Yonah θα δούμε μια αύξηση στο FSB του P-M από τα 533ΜΗz στα 667ΜΗz. Όμως μια τέτοια αυξηση αναμένεται να έχει αρνητικό αντίκτυπο στην κατανάλωση της όλης πλατφόρμας του P-M καθώς οι υψηλής ταχύτητας εξωτερικοί δίαυλοι εμφανίζουν και την μεγαλύτερη κατανάλωση ισχύος σε ένα σύστημα. Η AMD στο σημείο αυτό έχει ένα σαφές πλεονέκτημα έναντι της Intel. Ενσωματώνοντας τον ελεγκτή μνήμης στον επεξεργαστή, δεν καταφέρνει μόνο να έχει πιο άμεση επικοινωνία με την μνήμη (άμεση = μικρότερη καθυστέρηση στην συγκεκριμένη περίπτωση) αλλά και να κρύψει ένα υψηλής κατανάλωσης εξωτερικό δίαυλο (CPU - Northbridge (memory controller) - RAM) μέσα στο ολοκληρωμένο. H Intel δεν φαίνεται να θέλει να ακολουθήσει αυτό το μονοπάτι, γιατί είναι ένας από τους ισχυρότερους παίκτες στον χώρο του core logic για τους επεξεργαστές της και ο ελεγκτής μνήμης είναι αυτός που δίνει το πλεονέκτημα στα chipset της έναντι εκείνα των ανταγωνιστών της (VIA, SiS, nVidia, κτλ). Αντίθετα, η IBM φαίνεται να ακολουθεί το μονοπάτι της AMD, μιας και αυτή έχει αρχίσει να ενσωματώνει τους ελεγκτές μνήμης μέσα στους επεξεργαστές της. O Power5 περιλαμβάνει ήδη τον ελεγκτή μνήμης μέσα στο ολοκληρωμένο και το ίδιο έχει γίνει και με τον CELL (χρησιμοποιώντας έναν ελεγκτή της RamBus).
Μιας και η συζήτηση περί κατανάλωσης ισχύος, οι PPC επεξεργαστές της IBM δεν έχουν και τόσο υψηλή κατανάλωση όσο μερικοί πιστεύουν. Ο PowerPC 970FX χρονισμένος στα 2.5GHz αναφέρεται ότι έχει μέγιστη κατανάλωση της τάξης των 100 watts (http://www-128.ibm.com/developerworks/library/pa-powerenv/), η οποία είναι μεν αρκετά υψηλή αλλά χαμηλότερα χρονισμένα parts παρουσιάζουν σημαντικά χαμηλότερη κατανάλωση (τυπική κατανάλωση ισχύος για τον 130nm PPC970 στα 1.8 GHz (1.3V) αναφέρεται ότι είναι 42 watts και μόνο 19 watts για τον PPC χρονισμένο στα 1.2GHz (1.1V)) - http://www.realworldtech.com/page.cfm?ArticleID=RWT101502203725&p=2). Αυτά τα νούμερα αν και σχετικά υψηλά αν συγκριθούν και με τις αντίστοιχες καταναλώσεις των mobile ολοκληρωμένων των Intel και AMD, δεν είναι υπερβολικά και σε καμία περίπτωση περιοριστικά για την χρήση των επεξεργαστών σε laptops. Στην αγορά μπορεί να βρει κανείς laptops βασιμένα σε επεξεργαστές των Intel και AMD που καταναλώνουν πολύ περισσότερη ισχύ (π.χ. P4 3.2 & 3.4 GHz ή A64 3400+). Άρα η Apple αν πράγματι ήθελε θα μπορούσε να παράγει ένα PowerBook G5 laptop αν ήθελε. Ίσως να χρειαζόταν να αυξήσει τις διαστάσεις του laptop, αλλά ο σχεδιασμός θα ήταν εφικτός. Αν η Apple ήθελε να διατηρήσει πολύ λεπτές και μικρές φόρμες, τότε η χρήση parts χαμηλής τάσης/συχνότητας όπως ο PPC970 στα 1.2GHz θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί χωρίς πρόβλημα (ούτως ή άλλως σε thin & light laptops η φορητότητα και η διάρκεια της μπαταρίας είναι αυτά που μετράνε περισσότερο παρά οι μέγιστες επιδόσεις). Όσον αφορά πάντως τις επιδόσεις, η Apple στην τωρινή σειρά των laptops της χρησιμοποιεί G4 επεξεργαστές σε συχνότητες μέχρι 1.6 GHz, πράγμα που σημαίνει ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει G5 επεξεργαστές χρονισμένους στα 1.4GHz και 1.6GHz χωρίς πρόβλημα, ιδιαίτερα αφού σε μια clock-for-clock σύγκριση οι G5 είναι ταχύτεροι από τους G4 (μπορείτε να βρείτε σχετικά συγκριτικά στο barefeats.com).
Κυκλοφορούν πολλές φήμες στο δίκτυο (eweek.com, thinksecret.com, arstechnica.com) που αναφέρουν ότι η ΙΒΜ ετοιμάζει μια mobile έκδοση του PPC970. Αν η ήδη σχετικά καλή θερμική συμπεριφορά των PPC ολοκληρωμένων ληφθεί υπόψη, τότε μια τέτοια έκδοση κατά την άποψη μου είναι ευφικτή. H AMD για να παράγει τον Turion δεν έκανε κάποιον ευρείας κλίμακας επανασχεδιασμό του A64. Χρησιμοποίησε μονάχα μια σειρά από τεχνικές σχεδιασμού χαμηλής κατανάλωσης στο RTL/implementation επίπεδο όπως clock gating, voltage/frequency reduction, power-efficient τρανζίστορς, μικρότερα τρανζίστορς κτλ. Το αποτέλεσμα είναι αρκετά καλό (35 και 25 watt TDP για τις δύο εκδόσεις του Turion) και πιστεύω ότι και αν η IBM επιλέξει ένα αντίστοιχο μονοπάτι ένας επεξεργαστής με τυπική κατανάλωση στην περιοχή των 30 watts είναι αρκετά πιθανό να παρουσιαστεί.
Ο λόγος για τον οποίο επιμένω ιδιαίτερα σε όλα αυτά, είναι γιατί δεν μπορώ να δώσω και πολύ βάση στις πρόσφατες δηλώσεις του Steve Jobs (Apple CEO) ότι δεν στάθηκε εφικτό να παράγουν ένα G5 laptop. Και ακόμα περισσότερο ότι η θερμική συμπεριφορά των ολοκληρωμένων της IBM είναι ένας από τους βασικούς λόγους για την στροφή προς την πλατφόρμα της Intel. Πιο συγκεκριμένα, δήλωσε ότι η προβλεπόμενη απόδοση ανά watt των επεξεργαστών της Intel είναι καλύτερη από εκείνη των PowerPC. Αυτό δεν μπορεί να είναι αλήθεια παρά μόνο αν προβλέπει ότι η Intel θα στραφεί προς την P-M αρχιτεκτονική όταν η Apple κάνει την μετάβαση στους νέους επεξεργαστές.
Ας αφήσουμε τους φορητούς και ας επιστρέψουμε στα workstation συστήματα ξανά... Η Apple είναι μια εταιρεία που στοχεύει βασικά στις εφαρμογές επεξεργασίας ήχου, εικόνας και video. Εκτός και αν όντως γίνει η προαναφερθείσα μετάβαση στην P-M αρχιτεκτονική, η Apple θα πρέπει να χρησιμοποιήσει κάποιον επεξεργαστή από τους P4/PD ή τους Xeon. Οι επεξεργαστές όμως αυτοί καταναλώνουν ακόμα περισσότερη ισχύ από τους PPC που χρησιμοποιεί τώρα (110 to 130 watt TDP) και κατά συνέπεια δεν θα σταθεί εφικτό να μειωθεί το κόστος ψύξης των workstation συστημάτων. Υπάρχει βέβαια το επιχείρημα ότι αντί της χρήσης 2 PowerPC επεξεργαστών τώρα θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας dual-core Intel επεξεργαστής. Αυτό όμως δεν είναι ένα πραγματικό επιχείρημα γιατί μέσα στο διάστημα των δύο χρόνων που εκκρεμούν μέχρι να χρησιμοποιήσει η Apple τους νέους επεξεργαστές στα συστήματα της, η IBM θα έχει στην γκάμα της dual/multi-core PPC επεξεργαστές. Ήδη οι φήμες λένε ότι η IBM ετοιμάζεται να ανακοινώσει την dual-core έκδοση του PPC970 (970MP).
Επιπλέον, αν κάποιος αναζητήσει τις τιμές των επώνυμων συστημάτων workstation που χρησιμοποιούν Xeon ή high-end P4/PD/PEE CPUs θα διαπιστώσει ότι οι τιμές τους είναι στα ίδια και υψηλότερα επίπεδα από τα workstations της Apple (PowerMacs). Αυτό υποδεικνύει ότι στην πράξη, η μετάβαση στα συστήματα x86 δεν θα σημαίνει ότι η Apple θα μπορεί να προσφέρει χαμηλότερες τιμές ή να μεγιστοποιήσει τα περιθώρια κέρδους.
H Apple υπήρξε από τους σχεδιαστές της SIMD μονάδας Altivec που βρίσκεται στους PowerPC επεξεργαστές με στόχο να προσφέρει την καλύτερη δυνατή απόδοση στην γκάμα των εφαρμογών που στοχεύουν περισσότερο τα workstations της - τις εφαρμογές επεξεργασίας ήχου, εικόνας και video όπως αναφέρθηκε παραπάνω. Και από ότι φαίνεται είχε κάνει καλή δουλειά καθώς οι περισσότεροι developers συμφωνούν ότι η μονάδα Altivec είναι ανώτερη των αντίστοιχων SIMD μονάδων των x86 επεξεργαστών (MMX/SSE). Εγκαταλείποντας όμως το τρένο των PowerPC, η Apple εγκαταλείπει ένα τεχνολογικό πλεονέκτημα που είχε και που μπορούσε να διαφημίσει κιόλας θετικά. Βέβαια αυτό είναι μόνο η προφανής παρατήρηση. Αυτό που είναι πιο σημαντικό, είναι ότι η συμμετοχή της Apple στην σχεδίαση του Altivec αποδεικνύει ότι η IBM και η Freescale (πρώην Motorola) που σχετίζονται με την ανάπτυξη της PowerPC πλατφόρμας, ήταν πρόθυμες να αφήσουν την Apple να "επέμβει" στον σχεδιασμό των επεξεργαστών και να καθορίσει την εξέλιξη τους ανάλογα με τις ανάγκες της. Αυτή είναι και μια βασική στρατηγική της Power αρχιτεκτονικής - παρέχει έναν βασικό core σχετικά μικρό και αρκετά ευέλικτο ώστε ένας πελάτης να μπορεί είτε μόνος του είτε με την βοήθεια της IBM και των συνεργατών της, να προσθέσει την επιπλέον λογική που απαιτούν οι εφαρμογές του. Η Apple έκανε αυτό ακριβώς το πράγμα με το Altivec. Η Intel όμως, από την άλλη, δεν είναι μια εταιρεία που δείχνει πρόθυμη να ακολουθήσει μια τέτοια στρατηγική. Να κάνει δηλαδή κάποιον custom σχεδιασμό για έναν συγκεκριμένο πελάτη. Και η Apple δεν πρόκειται να είναι ένας τόσο σημαντικός πελάτης για την Intel που θα την κάνει να αλλάξει την προσέγγιση της στο θέμα.
Ένα δεύτερο θέμα που σχετίζεται με το Altivec, είναι ότι η πλήρης εκμετάλλευση των SIMD μονάδων (είτε πρόκειται για το Altivec είτε για τo SSE), συνήθως απαιτεί αρκετή προγραμματιστική προσπάθεια που έρχεται είτε στην μορφή του προγραμματισμού σε χαμηλό επίπεδο (assembly) είτε στην συγγραφή δομημένου κώδικα με τέτοιον τρόπο ώστε να γίνεται αντιληπτός από τον compiler για να γίνουν οι σχετικές βελτιστοποιήσεις. Αυτό σημαίνει ότι οι developers θα αντιμετωπίσουν αρκετές δυσκολίες στην μετάβαση του λογισμικού τους από την PPC πλατφόρμα στην x86 όταν αυτό περιλαμβάνει SIMD κώδικα. Να υπενθυμιστεί εδώ ότι το πρόγραμμα εξομοίωσης Rosseta που θα προσφέρει η Apple για την εκτέλεση PPC κώδικα σε x86 συστήματα, δεν μπορεί να χειριστεί προγράμματα που περιλαμβάνουν SIMD κώδικα.
Αφήνοντας κατά μέρος το θέμα του επεξεργαστή στα workstations της Apple και κοιτάζοντας τα περισσότερο σαν ολοκληρωμένα συστήματα, μπορούν να γίνουν κάποιες σημαντικές παρατηρήσεις. Αν σύμφωνα με τα όσα έχουν ειπωθεί μέχρι εδώ οι PowerPC επεξεργαστές προσφέρουν την απαιτούμενη απόδοση, τότε αυτό που κάνει πιθανώς τα PowerMacs της Apple να υστερούν είναι το όλο σύστημα που χτίζεται γύρω από τον επεξεργαστή.
Για παράδειγμα, είναι αδιαμφισβήτητο ότι κάποιος που σχετίζεται με την επεξεργασία εικόνας/video, θα έχει πολύ μεγάλες ανάγκες σε αποθηκευτικό χώρο και σε ασφάλεια για τα δεδομένα του. Η Apple παρέχει τα PowerMacs με χώρο μόνο για 2 σκληρούς και δεν παρέχει ούτε την απλούστερη μορφή RAID. Αντίθετα στον κόσμο των PCs ακόμα και τα φθηνότερα μοντέλα μπορούν να δεχθούν πολύ περισσότερους δίσκους, με οποιαδήποτε λειτουργία RAID.
Ακόμα παραπέρα, η υποστήριξη του FireWire 800 είναι προβληματική! Στο barefeats.com μπορείτε να δείτε σχετικά διαγράμματα απόδοσης που δείχνουν πόσο υπολείπεται ο σχετικός controller στα PowerMacs G5 έναντι των PowerMacs G4 και των PowerBooks! Το πρόβλημα αυτό υπάρχει από την εμφάνιση των PowerMacs G5 και δεν έχει διορθωθεί.
Πολύ μεγαλύτερης σημασίας από τα προηγούμενα, είναι η έλλειψη drivers για τις κάρτες γραφικών στους Macs. Drivers υπάρχουν, απλά απέχουν πολύ από το να χαρακτηριστούν "ισάξιοι" με τους drivers ειδικά των Windows. Στο internet υπάρχουν αναφορές ακόμα και για προβληματικό playback των τίτλων DVD στους Mac (http://www.anandtech.com/mac/showdoc.aspx?i=2349&p=5), ενώ χαμηλές επιδόσεις σε benchmarks παιχνιδιών (δείτε πληθώρα τέτοιων benchmarks στο barefeats.com) υποδεικνύουν ότι οι drivers είναι αρκετά ανώριμοι ακόμα.
Και βέβαια κανείς δεν μπορεί να αμφισβητήσει ότι οι υπολογιστές της Apple δεν διαθέτουν chipsets με τον πλούτο των χαρακτηριστικών της x86 πλατφόρμας. Ηigh-definition audio, ενσωματωμένοι Ethernet controllers, μεγάλος αριθμός περιφερειακών, integrated graphics, PCI-Express, RAID, firewall και ο κατάλογος συνεχίζεται. Αυτός είναι και ένας από τους λόγους που θα μπορούσε κάποιος να δικαιολογήσει σε μεγάλο βαθμό την απόφαση της Apple να στραφεί στην Intel και την x86 πλατφόρμα. Όμως, από την άλλη, η Apple αν παρέμενε στην PPC πλατφόρμα, προσωπικά βλέπω ότι θα μπορούσε να έχει δύο επιλογές για να αντιμετωπίσει όλα αυτά τα προβλήματα.
Η ATi έχει αναλάβει μέσω της εμπλοκής της στην σχεδίαση και κατασκευή του XBox-360, να σχεδιάσει τον ελεγκτή μνήμης για τον βασισμένο στον PowerPC επεξεργαστή της κονσόλας. Ο ελεγκτής αυτός συνδέει τον επεξεργαστή με μια γρήγορη GDDR-3 μνήμη (http://www.techreport.com/etc/2005q2/xbox360-gpu/index.x?pg=2). Επιπλέον, έχει αναπτύξει τόσο την GPU όσο και τους drivers της για το XBox και πολύ πιθανόν και για συστήματα PowerMac αφού αυτά χρησιμοποιούνται αρχικά ως πλατφόρμες ανάπτυξης και επίδειξης για το λογισμικό του Xbox-360. Όλα αυτά υποδεικνύουν ότι η ATi είναι μια εταιρεία που και έχει πρόσβαση και ειδίκευση στην PowerPC πλατφόρμα τόσο σε h/w επίπεδο όσο και σε low-level programming. Εφόσον η ATi αποτελεί τον κύριο προμηθευτή της Apple για τα Macs (PowerBook - Mobility Radeon 9700, iBook - Mobility Radeon 9250, MacMini - Radeon 9200, iMac - Radeon 9600, PowerMac - Radeon 9600/9800/x800) και έτσι υπάρχει μια δεδομένη συνεργασία μεταξύ των δύο εταιρειών, θα μπορούσε αυτή να επεκταθεί ώστε η ATi να αναλάβει την προμήθεια core logic στην Apple. H ATi προσπαθεί να καταξιωθεί ως κατασκευαστής core logic αλλά μέχρι τώρα δεν έχει την επιτυχία της αντιπάλου nVidia και ένα τέτοιο συμβόλαιο με την Apple θα ήταν ένα μεγάλο δώρο για αυτήν. Από την άλλη, η Apple θα κέρδιζε πρόσβαση σε chipsets με καλύτερα και πλουσιότερα χαρακτηριστικά, καλύτερη υποστήριξη σε επίπεδο drivers και φυσικά νέες δυνατότητες για την επέκταση των προϊόντων της αφού θα είχε την δυνατότητα να παράγει περισσότερους low-end υπολογιστές (για παράδειγμα ένα MacMini ή ένα iBook με integrated γραφικά θα μπορούσε να έχει μια ακόμα πιο μικρή τιμή και μεγαλύτερη ελευθερία στην σχεδίαση καθώς θα μπορούσαν να μειωθούν ακόμα περισσότερο οι διαστάσεις της mobo) και workstations (με πρόσβαση στις τεχνολογίες XFire για servers/workstations της ATi).
Φυσικά, αν η ATi δεν ήταν διαθέσιμη να κάνει κάτι τέτοιο, η Apple θα μπορούσε να στραφεί και στην nVidia. H nVidia είναι ένας από τους κορυφαίους κατασκευαστές chipset και με πολύ αναγνωρίσιμο όνομα στην αγορά. Όπως και η ATi, έχει ενεργή εμπλοκή σε συστήματα της ευρύτερης Power αρχιτεκτονικής μέσω της συμμετοχής της στο project PS3. Σε γενικές γραμμές, μπορεί να προσφέρει αντίστοιχες τεχνολογίες με την ATi και ίσως ακόμα περισσότερες αφού σχετίζεται και με τον επεξεργαστή Cell. Η πιθανότητα χρήσης ενός τέτοιου επεξεργαστή στα high-end workstations της Apple θα ήταν μια πολύ σημαντική προσθήκη στην γκάμα της Apple.
Μιας και αναφέρθηκε το PS3, η ΙΒΜ από την σχεδίαση του Cell, έχει στην διάθεση της ένα εκτεταμένο portfolio νέων τεχνολογιών I/O και συστήματος μνήμης μέσω της RamBus. H RamBus έχει συνεισφέρει στον Cell την τεχνολογία Ι/Ο καθώς και μια νέα μνήμη (XDR) και τον σχετικό ελεγκτή. Δεν είμαι σίγουρος το πόσο καλά μπορούν να εφαρμοστούν οι τεχνολογίες αυτές σε ένα general purpose μηχάνημα, παρόλα αυτά παραμένουν εξαιρετικές και η πιθανότητα χρήσης τους σε υπολογιστές όπως οι Mac θα μπορούσε να αποδειχθεί ένα σημαντικό πλεονέκτημα. Ειδικά κατά την μετάβαση σε συστήματα dual/multi core, τεχνολογίες όπως η XDR της RamBus που προσφέρουν πολύ μικρά latencies και πολύ μεγάλα bandwidths, έχουν πολύ μεγάλη σημασία.
Αυτά προς το παρόν... Ελπίζω να βρήκατε ενδιαφέροντα όσα γράφτηκαν και αναμένω τα σχόλια σας...
|
