О смене лошадей на переправе

Живая неудача лучше мертвого шедевра.

Джордж Бернард Шоу

Историю эту вряд ли стоит рассказывать с самого начала, поскольку ее корни уходят в те времена, когда соперничество между США и СССР в области вычислительной техники было не пустым звуком и отечественный суперкомпьютер «Эльбрус-2» по производительности был вполне сравним с заокеанским суперскаляром¹ Cray. Но дело это прошлое, можно даже сказать — ветхое, так что сегодня мы поговорим лишь о совсем недавних событиях.

Итак, в середине 1990-х в офисе 3990 на площади Свободы (Freedom Circle) в городке Санта-Клара, Калифорния (Santa Clara, CA) собралась мощная команда известных в отрасли компьютерных специалистов. Задачу она себе поставила, как потом выяснилось, поистине титаническую: завоевать заметную долю микропроцессорного рынка, казалось, навсегда поделенного между собой лидерами отрасли, компаниями Intel и AMD, в приблизительном соотношении 80:20. Возглавил новый коллектив Дэвид Дитцел (David Ditzel), довольно долго проработавший в компании Sun Microsystems. Он привлек Марка Алена (Mark Allen), ведущего специалиста по суперскалярам из NVIDIA, маркетолога Джеймса Чапмэна (James Chapman) из Cyrix, а также старого недруга Intel, создателя веб-сайта «Секреты Intel» Роберта Коллинза (Robert Collins). Весьма кстати оказались программисты Линус Торвальдс (Linus Torvalds) — отец ОС Linux и Колин Хантер (Colin Hunter) — общепризнанный эксперт по трансляторам. И назвалась эта команда — Transmeta Corporation. Довольно быстро нашлись деньги. В числе инвесторов значились Vulcan Ventures сооснователя Microsoft Пола Аллена (Paul Allen), Фонд Джорджа Сороса (George Soros Fund), Дойче Банк (Deutsche Bank) и несколько других организаций, специализирующихся на рисковом финансировании hi-tech. Пять долгих лет Transmeta осваивала венчурные 100 миллионов долларов, практически не сообщая никаких подробностей о своей деятельности. Высшая степень секретности! И лишь 19 января 2000 года «загадка Кремниевой Долины»² сбросила с себя покров тайны: оказывается, компания Transmeta построила x86-совместимый VLIW-процессор! И сделала это первой!

Что же такое VLIW? Процессорная архитектура VLIW (название суть аббревиатура словосочетания Very Long Instruction Word — «Очень Длинное Командное Слово») до недавнего времени считалась последним словом компьютерной техники. По крайней мере, VLIW была в моде, поэтому и первый 64-разрядный процессор от Intel под названием Itanium, и сильно нашумевшая разработка Е2К российской компании «Эльбрус», родившиеся на рубеже веков, имеют подобную архитектуру. VLIW интересна тем, что процессоры, построенные на ее основе, оперируют, как понятно из названия, очень длинным командным словом, в которое упакованы несколько простых независимых команд. Это слово у Transmeta называется «молекулой», которая может состоять из четырех (или восьми) «атомов», то есть более простых инструкций, исполняемых параллельно за один такт. В отличие от суперскалярной архитектуры, выбором команд для параллельного исполнения занимается не сам процессор, а определенным образом написанный оптимизирующий компилятор. Проще говоря, преобразование кода программы для параллельного исполнения на VLIW-процессоре происходит не во время ее исполнения, а заранее, еще на этапе компиляции. В результате VLIW-микропроцессор получается довольно простым, имеет меньше вентилей на кристалле, меньшую площадь самого кристалла, меньше потребляет энергии и, как следствие, может работать на более высокой тактовой частоте. В варианте Transmeta архитектура получила дополнительную надстройку, сделавшую VLIW чрезвычайно интересной для обычных пользователей: технология Code Morphing позволяет «на лету» преобразовывать код, написанный в системе команд х86, в систему команд VLIW-микропроцессора. Реализована технология Code Morphing аппаратно-программным способом, то есть, говоря о процессорах Transmeta, следует иметь в виду, что они являются едиными комплексами из аппаратуры и программ. Слой Code Morphing невидим для ОС и прикладного программного обеспечения, и та его часть, которая реализована программно, хранится в специальной ROM-памяти и загружается при включении питания компьютера самой первой, еще до инициализации BIOS и загрузки операционной системы.

Так вот. В 2000 году Transmeta Corporation представила семейство процессоров Crusoe, названных так в честь героя романа Даниэля Дефо «Робинзон Крузо». Первый серийный процессор Crusoe ТМ3120 работал на частотах 333–400 МГц, имел разрядность 128 бит и выполнял до четырех инструкций за такт. Производился он по технологии 0,22 мкм на заводе IBM в Вермонте. Процессор ТМ5400, выпущенный несколько позже по технологическим нормам 0,18 мкм, работал уже на частотах 500–667 МГц. За несколько последующих лет было выпущено еще девять процессоров семейства Crusoe серий ТМ5500–5900. Тактовая частота возросла до 1 ГГц, был освоен технологический процесс 0,13 мкм.

К сожалению, «робинзоны» оказались довольно медленными процессорами, их производительность приблизительно втрое уступала Intel Pentium III на сопоставимой тактовой частоте. Но, с другой стороны, они потребляли совсем немного энергии и, соответственно, почти не грелись, что в большинстве случаев позволяло обходиться пассивным охлаждением.

В октябре 2003 года Transmeta официально представила еще одно семейство процессоров под названием Efficeon³, построенное на базе 256-битной архитектуры VLIW, позволяющей выполнять до восьми инструкций за один такт. Первые модели Efficeon выпускались по 0,13-мкм техпроцессу на заводах тайваньской фирмы TSMC и имели тактовые частоты 1,0; 1,10; 1,20 и 1,30 ГГц. А начиная со второй половины 2004 года производством моделей Efficeon ТМ8800 и ТМ8820 для Transmeta занялась компания Fujitsu, при этом процессоры были переведены на технологические нормы 0,09 мкм, а их частоты достигли 1,7 ГГц и 1,4 ГГц соответственно. По производительности старшая модель ТМ8800 оказалась сопоставима с Intel Pentium M.

На первый взгляд — почти идиллия. Но, несмотря на впечатляющую линейку процессоров, выпущенных за последние годы, компании Transmeta так и не удалось наладить нормальные продажи. Да, на основе Crusoe и Efficeon появлялись ноутбуки (в основном тонкие и легкие) от именитых производителей, выпускались экономичные серверы для установки в стандартные стойки, и, наконец, на базе этих процессоров проектировались разнообразные встроенные системы. Однако из квартала в квартал Transmeta оставалась убыточной. И терпение инвесторов лопнуло. Старую команду постепенно разогнали (даже Дэвид Дитцел сегодня довольствуется лишь постом вице-президента по технологиям), производство процессоров Crusoe и Efficeon почти прекращено⁴, а компания сосредоточилась исключительно на разработке новых решений и продаже на сторону соответствующих лицензий. Наиболее востребована на сегодняшний день технология энергосбережения LongRun2, которую лицензировали компании NEC, Fujitsu и Sony. Причем последняя применит ее в девятиядерной (!) версии процессора Cell, разработанной совместно с IBM и Toshiba для использования в игровой приставке Sony PlayStation 3, запланированной к выпуску в конце этого года.

Результат не заставил себя ждать, отныне Transmeta — прибыльная компания! Но по большому счету — он плачевный. Целое десятилетие попыток сделать коммерчески успешный х86-совместимый VLIW-процессор завершилось фиаско. И можно было бы поставить точку, но…

Этим летом, через шесть (!) лет после объявления, российское ЗАО МЦСТ сообщило о выпуске первой партии х86-совместимых VLIW-микропроцессоров «Эльбрус-2000», известных также как E2K. В текущей инкарнации процессор E2K изготовлен по 0,13-микронной технологии и содержит 50 миллионов транзисторов. В E2K используется собственный набор команд и технология двоичной компиляции, позволяющей достичь совместимости процессора с набором команд х86. В ближайшей перспективе — переход на 0,10-микронную технологию, что, по мнению разработчиков, позволит заметно повысить тактовую частоту процессора и приблизиться к производительности чипов Intel Itanium. А то и превзойти ее…

Конечно, хотелось бы думать, что на трудной переправе к VLIW лишь поменялись лошади. Но это вряд ли. Уж больно медленно мы запрягаем!

1 Суперскалярная архитектура — процессорная архитектура, содержащая более одного вычислительного блока, или, иначе говоря, конвейера.

2 Забавно, но факт. Лет пять назад я написал о компании Transmeta статью под названием «Энигма Силиконовой Долины». Склонность к «калькам» с английского сыграла тогда со мной злую шутку. Silicon Valley — именно так пишут американцы. А я почему-то не задумался о том, что силиконовой в русском языке может быть только женская грудь, а Долина должна быть Кремниевой!

3 Название Efficeon означает «A new eon, or era, of efficient computing», то есть «Новый эон, или эра, эффективного компьютинга».

4 Впрочем, приобрести ноутбук на основе процессора Crusoe и Efficeon пока возможно. Видимо, продолжается поставка процессоров по контрактам, заключенным еще до принятия решения об уходе Transmeta с рынка микропроцессоров.