С-ускоритель

Новое семейство микропроцессоров S5000, которое начинает выпускать калифорнийская компания S5000, может стать свежим словом для всей индустрии.

Новое семейство микропроцессоров S5000, которое начинает выпускать калифорнийская компания S5000, может стать свежим словом для всей индустрии.

Основой чипа, нацеленного на рынок встроенных систем, является известный 32-разрядный RISC-процессор Tensilica Xtensa, работающий на частоте 300 МГц. Его собственная производительность заурядна, но на новом кристалле он совмещен с модулем под названием Stretch Instruction Set Extension Fabric. Эта «фабрика», по сути, представляет собой матрицу программируемых вентилей (FPGA). Ее главное отличие от обычных систем с фиксированной архитектурой в том, что электрические цепи FPGA можно быстро и многократно перестраивать программными методами.

FPGA-матрицы давно привлекают внимание разработчиков, хотя по цене и тактовой частоте они значительно уступают своим "статичным собратьям". В последние годы количество их логических ячеек удалось довести до десятков тысяч, что позволяет выполнять за один тактовый цикл целые алгоритмы. Нередко это настолько ускоряет программы, что цены и низкие частоты FPGA отходят на второй план. Хотя совмещение на одном кристалле FPGA и процессора нельзя назвать новостью, разработчики приложений для таких систем вынуждены писать код по частям - отдельно для конфигурации FPGA, и отдельно для всего остального. По заявлению Stretch, в ее чипе изменяемая логика впервые настолько интегрирована с процессором, что разработчики вообще могут о ней забыть.

Создание приложений для семейства S5000 будет выглядеть следующим образом: текст программы пишется на С\С++, а затем фирменным компилятором переводится в машинный код процессора. Далее программисту достаточно выделить в алгоритме нужный фрагмент, нажать кнопку, и компилятор автоматически превратит этот кусок С-программы в модуль, исполняемый FPGA-блоком за один тактовый цикл. К сожалению, на сайте www.stretchinc.com не указано, насколько большие программы можно "сжать в одно мгновенье", - расплывчато говорится лишь о «сотнях инструкций за такт".

Вероятно, конкретные цифры станут известны в июле, когда на рынок выйдет первый чип S5610. Его цена около сотни долларов, две младшие модели с упрощенными интерфейсами будут доступны осенью за 70 и 35 долларов. Пока в Сеть выложены впечатляющие данные тестов, а также сравнение работы встроенного RISC-процессора в одиночку и с модулем FPGA. Использование последнего ускоряет подсчет контрольной суммы ТСР-пакетов в 16 раз, вращение картинки - в 36 раз, быстрое преобразование Фурье (по 256 комплексным точкам) - в 51 раз, а коррекцию ошибок в GSM-протоколе (Viterbi-декодер) вообще в 120 раз.

Насколько хорошим окажется новый чип на деле, покажет время. Несомненно, возможности перепрограммируемых матриц во многом остаются невостребованными, и если идея Stretch окажется успешной, ее примеру наверняка последуют более крупные компании. Впрочем, вряд ли в ближайшие годы Intel или AMD объявят хотя бы о разработке FPGA-блоков для центральных процессоров персональных компьютеров - их внедрение потребовало бы серьезной ломки устоявшейся архитектуры, как "железной", так и программной.

Однако можно предположить, что в обычных персоналках все-таки есть место для перепрограммируемых чипов. Место это - в мощных видеокартах. С каждой новой версией DirectX они все меньше напоминают устройства для выполнения однотипных операций, намертво зашитых в графический процессор. Загрузка в видеопроцессор оригинальных микропрограмм (программирование шейдеров) скоро станет обычным делом, и для выполнения их с максимальной скоростью вполне логично сделать некоторые узлы процессора перестраиваемыми. Например, при запуске игры с очередной сногсшибательной графикой.