Судя по всему, микропроцессорная отрасль практически полностью перешла на парадигму многоядерности, восприняв на вооружение идею улучшения быстродействия путем увеличения числа процессорных ядер. Однако, так думают далеко не все: MIPS вчера представила микропроцессорное ядро, предоставляющее пользователю несколько «виртуальных процессоров».
32-разрядное ядро MIPS34K, способное работать на частоте до 500 МГц и разработанное с соблюдением норм 90-нм технологического процесса, поддерживает расширенный набор инструкций, с DSP-командами, обеспечивающими одновременное выполнение нескольких вычислительных процессов – то, что MIPS называет симметричной многопоточностью. В ядро интегрировано несколько аппаратных вычислительных модулей и опциональный логический блок QoS (quality-of-service) для операций определения в реальном масштабе времени.
По словам Вивека Сардана (Vivek Sardana), комбинация расширенных инструкций и дополнительного логического модуля в MIPS34K должна будет обеспечить двукратный прирост производительности по сравнению с MIPS24K в приложениях для встраиваемой бытовой электроники, требующих одновременное исполнение DSP и RISC-операций, а также использование более чем одной операционной системы. По заявлению представителей MIPS, в тестах EEMPC, выполняемых параллельно, MIPS34K работает на 60% быстрее 625-МГц ядра MIPS24K, выполняющих те же тесты последовательно. Размер кристалла микропроцессора на MIPS34K увеличился лишь на 14% от 72 кв. мм ядра – площади MIPS24K.
Оценивая новый дизайн MIPS, источник цитирует аналитиков из BDTI (Berkeley Design Technology Inc.): «дизайн MIPS минимизирует эффект, являющийся одной из главных проблем всех микропроцессорных архитектур – наследную неэффективность конвейера, связанную с неправильной загрузкой инструкций модулем упреждающей выборки и задержками при обращении к памяти. Очень много процессорного времени тратится впустую из-за того, что кэш-память не заполнена и процессор вынужден ожидать несколько тактов, не производя никаких полезных действий».
Для того, чтобы не тратить время впустую на «исправление» кэш-памяти, многопоточная архитектура MIPS аппаратно содержит несколько списков инструкций (контекстов) и в том случае, если приходится ожидать заполнения кэша при пропуске инструкции, процессор переключается на выполнение другого контекста.
В ядре MIPS34K предусмотрено два виртуальных процессорных элемента (VPE0 и VPE1), содержащих пять блоков поточных контекстов. Соответственно, операционной системой виртуальные процессорные элементы и поточные контексты могут быть использованы как разные микропроцессоры совершенно аналогично, например, Pentium 4 HT, распознающемуся системой как два разных микропроцессора. К слову, как и в случае с процессорами для настольных ПК, разные VPE в ядре MIPS используют общий кэш.
От себя заметим, что MIPS все-таки немного лукавит – ее виртуальные процессорные элементы вполне можно было бы назвать микропроцессорными ядрами. Судя по всему, компания хочет дистанцироваться от принятого в Intel и AMD подхода к «исполнению двух процессоров на одном кристалле» в своих двухъядерных решениях. И, надо сказать, дизайн MIPS получился сложнее, хотя компании и удалось обойтись лишь 14% увеличением площади кристалла. Будет ли более сложный подход MIPS34K перспективным и сможет ли MIPS и дальше наращивать вычислительную мощь «малой кровью» - большой вопрос. Так же трудно сказать, будет ли реальным прирост производительности в наиболее востребованных рынком приложениях – мультимедиа и сетевых процессорах.