Architectures et systèmes à microprocesseurs – ELEC288 Transmeta™ Crusoe™

Plan de la présentation Introduction Architecture hardware et software 128-bit VLIW Engine Code Morphing™ software (CMS) Technologie LongRun™ Applications et spécifications Transmeta™ Efficeon™ Conclusions

Introduction Introduit en Janvier 2000 Compatibilité totale x86 Spécificités Plus léger : performance/watt >> Plus long : 128-bit VLIW Engine Plus froid : Code Morphing™ & LongRun™ Plus petit : systèmes « fanless »

Architecture hardware (1)

Architecture hardware (2)

Architecture software (1)

Architecture software (2)

128-bit VLIW Engine (1) Very Long Instruction Word Molécule de 64 ou 128 bits de long Jusqu’à 4 instructions de type RISC (atomes) Molécules exécutées dans l’ordre (pas x86) Format de la molécule détermine immédiatement le routage des atomes Atomes exécutés en parallèle Remplissage de la molécule effectué par le Code Morphing™ Software

128-bit VLIW Engine (2) Situation classique Pentium™ II et Pentium™ III Out-of-order Hardware complexe Plus de Silicium Plus de consommation

128-bit VLIW Engine (3) Situation chez Transmeta™ Crusoe™ Hardware simple Moins de Silicium Moins de consommation

128-bit VLIW Engine (4) Taille de la puce clairement réduite

Code Morphing™ Software (1) Système de traduction dynamique x86 ISA (target)  VLIW ISA (host) Code Morphing™ Software en ROM Premier programme chargé au Boot Recopié en DRAM Seule chose que voit la partie x86 Seul programme écrit en VLIW Upgradable

Code Morphing™ Software (2) Avantages CMS peut être changé sans affecter le x86 Mieux qu’un simple VLIW ISA Simple VLIW ISA : compilateur tient compte de l’architecture du pipeline  recompilation en cas de changement d’architecture Anciennes applications tire toujours le meilleur parti du x86 ISA Liberté sur la frontière Hardware-Software En fonction de l’application (PDA ≠ Server)

Code Morphing™ Software (3) Désavantages Certains cycles sont dédiés au CMS Performances d’un processeur x86 jamais atteintes (attention aux benchmarks actuels) Décodage Décode plusieurs instructions en une fois Translation cache Cas classique : décodage à chaque instructions  limitation sur le type de transformations possibles Cas Transmeta™ Crusoe™ : décodage amorti sur plusieurs exécutions, optimisation

Code Morphing™ Software (4) Filtrage Optimisation du code le plus exécuté ≠ modes d’exécution en fonction de la sortie du filtre Interprétation Traduction simple Haute optimisation Prédiction et branchement Collecte d’informations Fréquence d’exécutions des blocs Historique de branchement Optimisation des branches les plus fréquentes Peut exécuter les deux branches

Code Morphing™ Software (5) Étapes du Code Morphing™ Software Traduction x86 ISA  VLIW ISA Optimisation du code x86 Élimination des sous expressions Code invariant des boucles retiré Ordonnancement Création des molécules

Code Morphing™ Software (6) Exemple simple Traduction x86 VLIW Optimisation Ordonnancement

Technologie LongRun™ (1) Cas classique Ajustement de la fréquence 1 seul « on » state Plusieurs « off » states Réduction linéaire en puissance Peut être ressenti par l’utilisateur (DVD, MP3) Monitoring thermique Pertes de performances si dépassement de T°

Technologie LongRun™ (2) Cas Transmeta™ Crusoe™ Ajustement de la fréquence Par pas de 33MHz Ajustement du voltage Par pas de 25mV Ajustement jusqu’à 200 fois par seconde Réduction cubique en puissance LongRun™ Thermal Extension (LTX) Géré par un module au sein du CMS

Technologie LongRun™ (3)

Applications Portables Tablet PCs Thin Clients UPCs (Ultra-Personal Computer) Servers (peu) Desktops (peu) Workstations (peu) Embedded devices

Spécifications

Transmeta™ Efficeon™ Nouvelle génération du Crusoe™ 128-bit VLIW  256-bit VLIW LongRun™  LongRun2™ AntiVirusNX™, SSE3 Jusqu’à 1.7GHz

Conclusions (1) Bonnes innovations Vraiment différent des processeurs x86 actuels Performances plus basses que les processeurs x86 actuels Très bon rapport performance/watt Orienté « mobile application », là où la consommation et la taille prévalent

Conclusions (2) Système « fanless » Plus que dangereux pour le Pentium™ III Aucun problème pour le Crusoe™ TM5400

Références Crusoe™ Processor Model TM5700/TM5900 Databook 04/02/2004 Crusoe™ LongRun™ Power Management White Paper 17/01/2000 The Technology Behind Crusoe™ Processors White Paper 19/01/2000 Transmeta™ UPC Solutions Manual 14/04/2004 Transmeta™ Efficeon™ TM8600 Processor Product Brief 15/04/2004 Transmeta™ Web Site : http://www.transmeta.com/