Architectures et systmes microprocesseurs ELEC 288 Transmeta Crusoe

Architectures et systèmes à microprocesseurs – ELEC 288 Transmeta™ Crusoe™

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

Introduction n Introduit en Janvier 2000 Compatibilité totale x 86 Spécificités n n Plus léger : performance/watt >> long : 128 -bit VLIW Engine froid : Code Morphing™ & Long. Run™ petit : systèmes « fanless »

Architecture hardware (1)

Architecture hardware (2)

Architecture software (1)

Architecture software (2)

128 -bit VLIW Engine (1) n Very Long Instruction Word n n n Molécule de 64 ou 128 bits de long Jusqu’à 4 instructions de type RISC (atomes) Molécules exécutées dans l’ordre (pas x 86) 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) n Situation classique n n n Pentium™ II et Pentium™ III Out-of-order Hardware complexe n n Plus de Silicium Plus de consommation

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

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

Code Morphing™ Software (1) n Système de traduction dynamique n n x 86 ISA (target) VLIW ISA (host) Code Morphing™ Software en ROM n n n Premier programme chargé au Boot Recopié en DRAM Seule chose que voit la partie x 86 Seul programme écrit en VLIW Upgradable

Code Morphing™ Software (2) n Avantages n n CMS peut être changé sans affecter le x 86 Mieux qu’un simple VLIW ISA n n n 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 x 86 ISA Liberté sur la frontière Hardware-Software n En fonction de l’application (PDA ≠ Server)

Code Morphing™ Software (3) n Désavantages n n n Certains cycles sont dédiés au CMS Performances d’un processeur x 86 jamais atteintes (attention aux benchmarks actuels) Décodage n n 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) n Filtrage n n Optimisation du code le plus exécuté ≠ modes d’exécution en fonction de la sortie du filtre n n Interprétation Traduction simple Haute optimisation Prédiction et branchement n Collecte d’informations n n Fréquence d’exécutions des blocs Historique de branchement Optimisation des branches les plus fréquentes Peut exécuter les deux branches

Code Morphing™ Software (5) n Étapes du Code Morphing™ Software n n Traduction x 86 ISA VLIW ISA Optimisation du code x 86 n n Élimination des sous expressions Code invariant des boucles retiré Ordonnancement Création des molécules

Code Morphing™ Software (6) n Traduction x 86 Exemple simple VLIW Optimisation Ordonnancement

Technologie Long. Run™ (1) n Cas classique n Ajustement de la fréquence n n n 1 seul « on » state Plusieurs « off » states Réduction linéaire en puissance Peut être ressenti par l’utilisateur (DVD, MP 3) Monitoring thermique n Pertes de performances si dépassement de T°

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

Technologie Long. Run™ (3)

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

Spécifications

Transmeta™ Efficeon™ n n n Nouvelle génération du Crusoe™ 128 -bit VLIW 256 -bit VLIW Long. Run™ Long. Run 2™ Anti. Virus. NX™, SSE 3 Jusqu’à 1. 7 GHz

Conclusions (1) n n n Bonnes innovations Vraiment différent des processeurs x 86 actuels Performances plus basses que les processeurs x 86 actuels Très bon rapport performance/watt Orienté « mobile application » , là où la consommation et la taille prévalent

Conclusions (2) n Système « fanless » n n Plus que dangereux pour le Pentium™ III Aucun problème pour le Crusoe™ TM 5400

Références n n n Crusoe™ Processor Model TM 5700/TM 5900 Databook 04/02/2004 Crusoe™ Long. Run™ 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™ TM 8600 Processor Product Brief 15/04/2004 Transmeta™ Web Site : http: //www. transmeta. com/