Энигма Силиконовой Долины

Архив

Фирма Transmeta была энигмой Силиконовой Долины почти пять лет. Все эти годы мы почти ничего не знали о том, чем занимается небольшой, но именитый коллектив в офисе 3940 на площади Свободы городка Санта-Клара (шт. Калифорния). Ходили слухи, что разрабатывается новый процессор, а после изучения полученных фирмой патентов подобные предположения обрели более твердую почву. В какой-то момент и сама Transmeta подтвердила эти слухи, официально объявив, что проектирует процессор для мобильных систем. Впрочем, никаких подробностей сообщено не было.

За время, прошедшее с момента основания фирмы, СЕО Transmeta Дэвид Дитцел (David Ditzel) сумел собрать довольно сильную команду, в которой наряду с талантливой молодежью немало заслуженных и опытных специалистов. Например, сам Дитцел долго проработал в Sun Microsystems, из этой же компании пришел и Дуг Лэрд (Doug Laird), ныне вице-президент Transmeta по развитию продукции. Программисты Линус Торвальдс (Linus Torvalds), отец ОС Linux, и Колин Хантер (Colin Hunter), общепризнанный эксперт по трансляторам, составляют ядро софтверного подразделения фирмы. А еще в команде Transmeta Марк Аллен (Mark Allen) из Nvidia, Мюррей Голдман (Murray Goldman) из Motorola, известный маркетолог Джеймс Чапмэн (James Chapman) из Cyrix, Хью Барнс (Hugh Barnes) из Compaq Computer, большая группа инженеров из MIPS, а также старый недруг Intel, создатель Web-сайта "Секреты Intel" Роберт Коллинз (Robert Collins). Инвесторы, среди которых компания Vulcan Ventures, учрежденная сооснователем Microsoft Полом Алленом (Paul Allen), Фонд Джорджа Сороса (George Soros Fund), Deutsche Bank и др. уже вложили в Transmeta Corporation более 100 млн. долларов, сумму, не малую даже по американским меркам. Принимая решение вложить деньги в молодую компанию, инвесторы, разумеется, получили исчерпывающие сведения о разрабатываемой продукции. Однако ни они, ни сотрудники Transmeta, связанные подпиской о неразглашении, не допустили утечки информации. Пришлось терпеливо дожидаться 19 января текущего года, когда, как и было обещано, покров тайны был наконец сброшен.

Процессоры Crusoe как технологическое достижение

Transmeta разрабатывает целое семейство процессоров Crusoe, названных так в честь героя романа Даниэля Дефо "Робинзон Крузо". Пока, правда, готов только первый его представитель - TM3120. Еще один, TM5400, до середины года будет существовать только в виде инженерных образцов. Буквально несколько слов об этих изделиях. Оба процессора имеют архитектуру VLIW (Very Long Instruction Word - очень длинное командное слово), видимо, являющуюся на сегодняшний день последним писком компьютерной техники. По крайней мере, VLIW в моде: достаточно сказать, что и новейший 64-разрядный процессор от Intel под названием Itanium, и нашумевший Е2К ("Эльбрус-2000") российской компании "Эльбрус", которой руководит член-корреспондент РАН Борис Бабаян, имеют подобную архитектуру. Кстати, этот факт, а также то, что в свое время Дэвид Дитцел работал совместно с "Эльбрусом", дало основание некоторым нашим ура-патриотам заключить, что у России в очередной раз что-то украли, на этот раз в сфере высоких технологий. Конечно, это не так. Просто, когда настает срок, та или иная идея буквально витает в воздухе, очень быстро становясь общественным достоянием. А кто первым сказал "А", важно лишь для конкретных личностей, но отнюдь не для отрасли в целом.

Но вернемся к Crusoe. Архитектура VLIW интересна тем, что процессоры, построенные на ее основе, оперируют очень длинным командным словом, в которое упакованы несколько простых независимых команд. В терминологии Transmeta это слово называется "молекулой", которая может состоять из четырех "атомов" - простых инструкций, исполняемых параллельно за один такт. В отличие от суперскалярной архитектуры, выбором команд для параллельного исполнения занимается не сам процессор, а специальный 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-процессор получается значительно проще, он имеет меньшее количество вентилей на кристалле, меньшую площадь самого кристалла, меньше потребляет энергии и, как следствие, может работать на более высокой тактовой частоте.

Однако Transmeta пошла еще дальше. Неотъемлемой частью процессоров Crusoe является технология Code Morphing, позволяющая "на лету" преобразовывать код, написанный в системе команд х86, в систему команд VLIW. Именно наличие х86-совместимости является единственным принципиальным отличием Crusoe от других современных VLIW-процессоров, например, от 266-мегагерцового FR-500 фирмы Fujitsu, предназначенного прежде всего для бытовой мультимедийной электроники. Технология Code Morphing реализована аппаратно-программным способом, то есть, говоря о процессорах Crusoe, 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. Напрашивается вопрос: какова производительность подобного решения? Многие из нас хоть раз, да встречались с эмуляторами тех или иных ОС для "чужих" платформ. Например, DOS под Windows CE, или Windows под операционными системами от Apple и др. Все они работают довольно медленно и страдают неполной совместимостью. Представители Transmeta уверяют, что с производительностью и совместимостью все в порядке. Что касается второго, то очень может быть. В конце концов, х86-совместимые процессоры от разных производителей, значительно различаясь между собой, поддерживают одну и ту же систему команд. Ситуацию же с производительностью прояснят только реальные системы на основе новых процессоров от Transmeta. Именно тогда выяснится, насколько алгоритмы кэширования уже оттранслированного VLIW-кода и оптимизации исполнения программ в целом, призванные обеспечить приемлемую производительность, окажутся действенными.

Приведу несколько цифр, характеризующих процессоры Crusoe. Серийный процессор ТМ3120 работает на частотах 333-400 МГц, имеет кэш первого уровня объемом 96 Кбайт, площадь кристалла - 77 кв. мм, напряжение питания ядра - 1,5 В. В ТМ3120 интегрирован контроллер шины PCI и контроллер шины памяти типа SDRAM. Производится процессор по технологии 0,22 мкм на заводе фирмы IBM в Вермонте. Инженерный сэмпл процессора ТМ5400 работает на частотах 500-700 МГц, имеет кэш первого уровня объемом 128 Кбайт, второго уровня - 256 Кбайт, площадь кристалла - 73 кв. мм, напряжение питания ядра - от 1,1 до 1,65 В в зависимости от режима работы, определяемого технологией энергосбережения LongRun. ТМ5400 также является интегрированным решением. Помимо контроллера шины PCI и контроллера шины памяти типа SDRAM добавлена поддержка памяти DDR SDRAM. Серийное производство (тоже силами IBM) процессора ТМ5400 по технологии 0,18 мкм начнется в середине текущего года.

Crusoe на рынке микропроцессоров

Общий объем рынка микропроцессоров составляет на сегодняшний день около 30 млрд. долларов, из которых около 17 процентов приходится на долю мобильных вариантов. Если перейти от долларов к штукам, то это приблизительно 22 млн. мобильных процессоров в год. Тенденция такова, что в ближайшие годы и без того немалые темпы роста этого сегмента рынка еще более увеличатся. Здесь есть за что бороться, и в Transmeta прекрасно знают об этом.

Объявленные процессоры семейства Crusoe позиционируются в нескольких сегментах рынка мобильных устройств, таких как карманные персональные компьютеры, мобильные Internet-устройства (WebPad) и субноутбуки. Никуда не денешься, в условиях рыночной экономики законы маркетинга универсальны. Следовательно, речь пойдет о явных или мнимых конкурентных преимуществах чипов ТМ3120 и ТМ5400. Их, как известно, только два - принципиальная новизна товара или более низкие цены. Начнем с цен. Процессоры ТМ3120 при поставках партиями от тысячи штук обойдутся покупателям в сумму от 65 до 89 долларов в зависимости от тактовой частоты. За ТМ5400 на тех же условиях придется заплатить от 119 до 329. Много это или мало? Откровенно говоря, многовато. На рынке карманных компьютеров и мобильных Internet-устройств, на который нацелен ТМ3120, можно найти, быть может, менее производительные, но в ряде случаев более дешевые решения. Например, RISC-процессоры SH3 и SH4 от Hitachi, клоны RISC-архитектуры MIPS от различных производителей и, наверное, самые мощные на сегодняшний день RISC-процессоры для мобильных устройств StrongARM от Intel (так, StrongARM модели SA-1110 с тактовой частотой 206 МГц стоит всего 28 долларов). Этим список подобных процессоров совсем не ограничивается. И прекрасно понимая, что цена не самая сильная сторона чипа ТМ3120, в Transmeta прилагают серьезные усилия, чтобы снизить общую цену устройства на его основе. Ключевой элемент стратегии фирмы в этом направлении - продвижение новой ОС Mobile Linux, в которой снижены требования к объему оперативной памяти, встроены поддержка бездисковых систем и эффективные алгоритмы энергосбережения, а также введена новая файловая система, поддерживающая автоматическую компрессию. Дэвид Дитцел откровенно сказал: предпочтение Linux (которая, как известно, теоретически бесплатна) было отдано потому, что рыночный успех (или неуспех) мобильных устройств напрямую зависит от цены. В итоге система на недорогом и, возможно, довольно производительном ТМ3120 вкупе с бесплатной ОС Mobile Linux могла бы стать весьма выгодным предложением для конечного пользователя. Но не станет. 16 марта Microsoft объявила, что отныне лицензирование ОС Windows CE OEM-производителям будет производиться бесплатно. Как гласит русская поговорка: "Вот тебе, бабушка, и Юрьев день..." Впрочем, дело ведь не только (и не столько) в Microsoft и Windows CE. Многомиллионную армию пользователей "Палмов" и "Псионов", а также несколько десятков тысяч разработчиков программного обеспечения для этих компьютеров будет нелегко перевести на новую платформу. Скорее, просто невозможно.

Перспективы ТМ5400 на рынке субноутбуков с точки зрения цен пока вообще не ясны. К середине года мобильные варианты Celeron, Pentium III от Intel и Athlon от AMD, несомненно, будут производительнее ТМ5400 при сопоставимых или чуть более высоких ценах. Поэтому не будем гадать, а перейдем ко второму потенциальному конкурентному преимуществу семейства процессоров Crusoe.

Мобильность предъявляет к процессорам специфические требования, среди которых одним из важнейших является пониженное энергопотребление. Это - действительно сильная сторона как ТМ3120, так и ТМ5400. Потребляя от 20 мВт до 3 Вт, нагреваясь не более чем до 50 градусов в самом напряженном режиме работы, ТМ3120, например, выглядит очень и очень заманчиво, потому что позволит увеличить время работы мобильных устройств от батарей. Или другой вариант: сохранив конкурентным время независимой работы, позволит значительно снизить емкость, а значит, габариты и вес встроенного источника питания и устройства в целом. Вопрос только в том, насколько велико это преимущество. На презентации Crusoe Transmeta сравнивала эффективность применения в ноутбуках процессоров ТМ3120 и ТМ5400 с мобильным Pentium III по собственной методике и получила преимущество своих процессоров от 1,5 до 4-5 крат на различных тестах. Не буду подвергать сомнению корректность методики Transmeta, для этого пока нет никаких оснований. Хотя, если ТМ3120 позиционируется на рынке КПК и мобильных Internet-устройств, корректнее было бы сравнивать его не с Pentium III, на котором подобных устройств пока не делают, а, раз речь идет о продукции Intel, с RISC-процессором StrongARM. По производительности ТМ3120, скорее всего, выиграл бы у существующих моделей StrongARM (правда, скоро появятся очень производительные модели StrongARM, изготовленные по технологии 0,18 мкм, с частотой вплоть до 600 МГц), а по энергопотреблению разница вряд ли была столь существенной, так как вышеупомянутый SA-1110 потребляет от 75 до 240 мВт.

Вернемся к ноутбукам. Не стоит забывать, что в питании нуждается не только процессор. Активная ЖК-матрица, винчестер, чипсет, память и другие устройства в совокупности потребляют до половины всей затрачиваемой энергии, и свои 5-10 ватт они так или иначе съедят - что в системе с мобильным Pentium III, что в системе с Crusoe. С ее процессором, считает Transmeta, продолжительность работы типовых ноутбуков от батарей возрастет не менее чем вдвое, с нынешних трех часов до шести, что, безусловно, является очень хорошим результатом. Но и конкуренты не стоят на месте. Технология энергосбережения SpeedStep от Intel и нечто подобное от AMD вполне могут низвести это преимущество с двух до полутора и менее раз к моменту серийного выпуска ТМ5400. И тогда у потребителя будет выбор: при практически равных ценах решить, что важнее - полуторакратное преимущество систем на основе ТМ5400 во времени автономной работы или, как минимум, 50-процентное преимущество систем на основе новейших мобильных процессоров от Intel и AMD в производительности? Как говорится, 50 на 50. Однако вовсе не факт, что предпочтения потребителей лягут поровну. В свое время фирма Rise Technology уже предлагала чип с низким энергопотреблением и, к сожалению, с низкой производительностью. Рынок не проявил к нему никакого интереса.

В ближайшие несколько месяцев перспективы семейства процессоров Crusoe окончательно определятся. Transmeta сообщила, что по поводу Crusoe шли или идут переговоры более чем с двумя тысячами производителей. Пока достоверной информацией можно считать только ту, что компания S3 выпустит Internet-устройство под Mobile Linux на основе нового процессора, крупнейший тайваньский производитель портативных компьютеров Quanta Computer выпустит ноутбук, а дизайнерская фирма IDEO, принимавшая участие в создании КПК Palm V по заказу 3Com и КПК Visor по заказу Handspring, также проектирует некое устройство на основе процессора Crusoe.

А энигма пока так и осталась энигмой. Только загадка фирмы Transmeta, видимо, не в технических характеристиках ее процессоров, а в рыночной судьбе семейства Crusoe, предсказывать которую я не берусь. Энигма Силиконовой Долины еще ждет своего разрешения.