Diversiteit in de CPU’s: multicore, SoC

Sinds Dennard scaling ophield, is het uitzicht van de CPU ook grondig veranderd. We kunnen dit zien wanneer we een (uiteraard single core) i386 vergelijken met een (even single core) Atom. De i386 is een core. De Atom heeft ergens ook een core, als je hem vindt tussen alle co-processoren en I/O. De vergelijking doet wat denken aan een telefoon met een draaischijf en een smartphone: en je kan er ook mee bellen.

Intel i386: kijk, een adresbus, een adder en, euh, dat is het ongeveer! Intel i386: kijk, een adresbus, een adder en, euh, dat is het ongeveer! ces2012-intel-atom-block-diagram-614x250 Intel Atom: massa’s I/O, een handvol co-processoren, een pittige cache… o ja, en een cpu-core.

Het lijkt misschien onfair van een CPU van 20 jaar voor het einde van Dennard scaling te vergelijken met een recente zoals Atom. Laten we dan eens kijken naar de laatste voor Tejas en Jayhawk: de Pentium4. Hardware Secrets heeft een diepgaand artikel over deze processor van in oktober 2005. Keywords zijn: Branch Target Buffer, Translation Lookaside Buffer, CISC/RISC-architectuur enzovoort. Er is een cache en een floating point co-processor bijgekomen, maar eigenlijk is het een CPU on steroids. En vooral: het is een single core.

De opvolger van de Pentium4 was de Pentium-D, een variant die dual core is. En die werd direct gevolgd door de Intel Core2, de eerste reeks die ook quad-cores had. Maar gewoon extra cores toevoegen is geen lange-termijnoplossing. Tegen dat de chips gemaakt worden op 8nm moet met een eenvoudige multicore-architectuur tot 50% van de CPU ongebruikt blijven om niet te oververhitten. En de meeste toepassingen zijn gewoon niet zo schaalbaar dat ze goed werken op meer processoren. Verbetert een 8-core de snelheid van Microsoft Word?

De oplossing is van de I/O peripherals on-chip te plaatsen. Zo evolueren CPU’s naar een system-on-a-chip (SoC). De Atom hierboven is een typisch voorbeeld.

SoC was geen nieuwe technologie: in 1974 was er een eerste experiment mee, al kon dat bezwaarlijk succesvol genoemd worden. Embedded systems gebruikten al langer SoCs of chips specifiek voor één toepassing (ASIC) gewerkt. Intel werd wakker en merkte dit op. Intel had nog een andere goeie reden om naar embedded te kijken: smartphones zijn een vorm van embedded computers en verkopen veel meer dan PC’s. En smartphones zijn dan nog klein tegenover het potentieel van de technologische opvolger van de embedded systems: Internet of Things (IoT).

Maar dat is voor de volgende paar blogposts!