Hvordan chiptilpasning, kernelicensering kunne ændre processoren

I denne runde af overraskende udviklinger inden for processorteknologi lærer vi, at Nvidia og IBM beslutter at licensere deres processorkerner - henholdsvis Kepler GPU og Power CPU-kerner - så andre virksomheder kan inkludere disse kerner i deres egne produkter.

Dette er en stor ændring. Indtil nu, hvis du ville have en GeForce GPU, skulle du købe den fra Nvidia, og hvis du ville have en Power CPU, skulle du købe den fra IBM. Nu kan andre processorudbydere eller endda endelige kunder medtage disse kerner i deres egne brugerdefinerede eller semi-tilpassede produkter.

Licenser til intellektuel ejendom i form af kerner til processorer eller grafik er ikke noget nyt. ARM har foretaget en enorm forretning med at sælge CPU-kerner og arkitekturer, og Imagination Technologies byggede sin forretning ved at sælge grafiske kerner og teknologier. For nylig er hver især kommet i den anden forretning. ARMs CPU-licensindehavere inkluderer næsten alle de mobile processorproducenter (Apple, Qualcomm, Samsung, Nvidia, Mediatek og mere), dybest set alle undtagen Intel. Imaginations Power-VR-grafik er licenseret til Apple, Intel og mange andre, med Imagination, ARM's Mali og Vivantes grafik, der bekæmper det for de fleste mobile processorer (undtagen dem fra virksomheder, der har deres egen grafik). Som et resultat af let licenserede kerner til CPU'er og grafik har vi set en lang række færdige processorer med en rimelig mængde kompatibilitet.

Nvidia har været en ARM-licenshaver og kombinerer ARM's CPU-teknologi med sin egen grafikteknologi for at skabe sin Tegra-serie af mobile processorer. For et par uger siden demonstrerede Nvidia, at den havde portet sin Kepler GPU-arkitektur, så den kunne fungere i systemer med ARM-CPU'er. (Virksomheden har brugt mindre kraftfuld grafik i Tegra; opdateringen vil være en del af selskabets kommende "Logan" -version af sin linje og vil være den første mobile processor, der understøtter sin CUDA GPGPU-behandlingsfunktioner.) Mere overraskende sagde det det vil nu licensere GPU-kernen såvel som rettighederne til dets visuelle computere-intellektuel ejendom, så kunderne kan oprette deres egne GPU'er.

Lyder du velkendt? Det skyldes, at Nvidia havde licenseret en tidligere GPU-kerne til Sony til PlayStation 3 og har en patentlicens med Intel (hvilket er almindeligt blandt store leverandører). Men de nye licensplaner ser ud til at være primært rettet mod andre mobile processorudbydere og mod det voksende indlejrede marked, hvor Nvidia fokuserer på, hvordan Kepler nu kan operere med så lidt som en halv watt strøm. Nvidia havde tidligere annonceret sin hensigt om at oprette en serverchip, der kombinerede sine GPU'er med ARM-CPU'er; dette ville teoretisk give andre virksomheder mulighed for at gøre lignende ting.

I denne uge sagde IBM, at det vil tilbyde sin Power-teknologi, der typisk bruges af virksomheden i dens chips til avancerede servere og mainframes, til udvikling. IBM sagde, at det sammen med Google, Mellanox, Nvidia og Tyan danner OpenPower Consortium, der sigter mod at udvide Power-arkitekturen og server-, netværkslagring og grafik-teknologi omkring det for at skabe løsninger, der er rettet mod meget store datacentre.

Den første Power-arkitektur, IBM vil licensere, er Power 8, som virksomheden planlægger at annoncere på Hot Chips-konferencen senere i denne måned, og vil begynde at sende i 2014. Power 8 inkluderer en ny avanceret I / O-bus, kendt som den sammenhængende vedhæftede processor Interface (CAPI), som IBM siger, vil gøre det lettere at kombinere Power-kerner med andre systemkomponenter til heterogen computing.

Ideen er at give organisationer først lettere mulighed for at forbinde flere Power CPU'er med Nvidia GPU'er på en måde, der giver mening for "Web 2.0" -distribuerede datacentre og til sidst give mulighed for specialiserede processorer, der kan skabe et alternativ til standard Intel-servere. Husk, at Intel-baserede servere på servermarkedet i dag tegner sig for ca. 90 procent af enhederne (skønt kun omkring to tredjedele af indtægterne, da ikke-x86-serverne stort set er meget dyreere produkter med en højere pris). IBMs proprietære Power-baserede servere bliver i stigende grad en nicheafspiller, og virksomheden er nødt til at få flere brugere til Power-arkitekturen for at holde den relevant og retfærdiggøre den fortsatte investering i arkitekturen.

Det er især interessant at se IBM og Nvidia sammen. Man kan forestille sig, at Power CPU er kombineret med CUDA-grafik for at skabe serverprodukter, der giver mening i det højtydende computing (HPC) eller supercomputing-marked, hvor hvert firma allerede er en betydelig spiller. Og Mellanox 'ekspertise med samtrafikforbindelser ville også hjælpe på dette marked.

Men fokuset er mere på det store skala-ud datacenter, hvor teknologien bevæger sig hurtigt, og som for nylig er blevet et stort og hurtigt voksende marked. Ideen er, at virksomheder teoretisk kunne oprette System-on-Chip (SoC) -design tilpasset til denne slags applikationer.

Til dels er dette lettere, fordi de store kunder ofte skriver deres egen software. Google, Facebook eller Microsoft kunne omskrive en del af softwaren til dets meget store cloud-datacentre, siger webserveren eller databaseserveren, til en anden arkitektur lettere end en typisk virksomhed med sin brede vifte af leverandører og interne applikationer. Naturligvis ligger det samme koncept bag de nylige meddelelser om et antal ARM-baserede serverchips, der primært er designet til dramatisk at skære strøm i sådanne miljøer.

Google er involveret i OpenPower-konsortiet er særlig spændende. Virksomheden har for det meste taget en meget hemmeligholdt tilgang til sit datacenter og menes at bygge sine egne servere; den er stor nok og bruger nok servere, så den har råd til at oprette eller få nogen til at oprette en serverchip, der er tilpasset et bestemt program, f.eks. websøgning.

Dette vil også være et supplement til andre træk, der er designet til at ryste op på datacenterservermarkedet, såsom OpenCompute-projektet.

IBM's flytning her er ikke helt hidtil uset. Jeg kan huske, da IBM, Apple og Motorola var enige om, at de ville tage Power-arkitekturen og skabe PowerPC, der blomstrede i et par år, men stort set kollapsede, da Apple flyttede sine Mac-notebooks til Intel-arkitekturen. Og der har længe været Power.org, en organisation designet til at tage Power-arkitekturen til det bredere marked, inklusive det indlejrede rum. Strøm har tabt terræn i de sidste par år, og IBM håber, at den nye licensmodel kan hjælpe med at vende det, især på markedet for datacentre.

Mere konkurrence fører normalt til ny innovation, og et marked, hvor en spiller, der udbyder 90 procent af enhederne, lyder moden for konkurrence.

Selvfølgelig står de etablerede x86-serverproducenter i et vist omfang heller ikke stille. AMD, som har været et fjernt sekund for Intel på servermarkedet, har meddelt sin hensigt at oprette ARM-baserede servere såvel som x86-baserede. Og det har været meget kraftfuldt med at fremme tanken om, at dens fremtid ligger i at skabe "semi-custom" chips, som tager sine kerner og tilføjer andre IP til at skabe tilpassede løsninger til store kunder. Dens tidlige gevinster her har været i spilkonsoller, men det er næppe en strækning at forestille sig dette på servermarkedet.

Og Intel talte om sin næste generation af datacenterchips om, hvordan det skaber semi-tilpassede versioner af sine Xeon-serverchips til nogle store kunder, med funktioner som specifikke acceleratorer til bestemte funktioner. Virksomheden omtalte Facebook og eBay som kunder.

Igen kan du forestille dig, hvor det giver mening for de største, mest teknisk sofistikerede kunder, dem, som udgifterne til specialiserede chips og omskrivning eller i det mindste testning af software på nye platforme er langt mindre end omkostningerne ved faktisk at køre datacentret. Men jeg spekulerer på, hvor meget af markedet dette er. Hver brugerdefineret chip, selvom den er oprettet ved hjælp af fælles kerner og grafik, kræver stadig en vis mængde designtid, for ikke at nævne masker, skiver og testning, så de burde være dyrere at fremstille end mere massemarkedschips, som har meget større stordriftsfordele.

Jeg formoder, at du kunne tænke på det som endnu et skridt i dekonstruktionen af ​​industrien. En gang i tiden blev processorindustrien domineret af integrerede designproducenter (IDM'er), der skabte deres egen centrale IP, designet fulde chips, byggede det i deres egne fabs og derefter solgte det til kunder. I dag er kun Intel og i mindre grad Samsung og TI tilbage i denne forretning. Den næste fase så chipdesignere, der overvågede deres vigtigere IP- og chipdesign, men overlod fremstillingen til andre; nutidens dominerende model er fabelagtige halvlederselskaber og chipstøberier. Det næste trin er måske, at kunderne selv skal tage IP designet af andre, have et eksternt firma, der klapper sammen på den måde, de ønsker, og derefter få et støberi til at gøre det, og dermed skære det meste af chipdesign ud. I en sådan model ville de store vindere være IP-designere, og de store tabere ville være de mellemstore virksomheder, der har trivet med at sammensætte chips, som de så solgte til masser af forskellige kunder, til noget forskellige formål.

På den anden side kan jeg ikke hjælpe med at tænke, at der altid vil være et marked for relativt få chips, der tjener de fleste mennesker godt nok, og kan være billigere på grund af deres enorme volumen.

Bevægelser som dem, vi for nylig har set fra Nvidia og IBM, samt en meget større åbenhed for tilpasning fra virksomheder som AMD og Intel, bør stadig føre til mere mangfoldighed og dermed mere valg i processorverdenen. Og det kan igen kun være godt til innovation.