Weterani Apple Silicon i Nuvii ujawniają nietypowy rdzeń CPU, który pozostawia otwarte opcje ISA

Nuvacore to stosunkowo nowy startup zajmujący się procesorami CPU, założony przez doświadczonych inżynierów, którzy pracowali w Apple, Nuvia i Qualcomm. Firma zaczyna teraz ujawniać, jak zamierza zbudować swój pierwszy rdzeń procesora ogólnego przeznaczenia o nazwie kodowej WarpCore. Gerard Williams III, John Bruno i Ram Srinivasan założyli firmę, a każdy z nich ma bogate doświadczenie w projektowaniu niestandardowych procesorów CPU. Williams był wcześniej współzałożycielem Nuvii, zanim Qualcomm przejął tę firmę. Następnie Nuvacore zatrudniło również Davida Williamsona, byłego szefa zespołu inżynierów procesorów CPU w Apple, na stanowisku starszego wiceprezesa ds. inżynierii sprzętu.

Firma zaczyna teraz wyjaśniać, czym WarpCore się wyróżnia. W poście w serwisie X opublikowanym 2 września9 firma przedstawiła model prac rozwojowych, który nazywa „Core First”. Zamiast wybierać architekturę zestawu instrukcji na początku projektu, Nuvacore twierdzi, że może najpierw opracować znaczną część bazowych bloków IP rdzenia CPU, a dopiero później wybrać ISA, w zależności od systemu, który firma lub jeden z jej partnerów będzie ostatecznie chciał zbudować.

To istotne odstępstwo od tradycyjnej metodyki projektowania procesorów CPU, w której docelowa ISA zazwyczaj kształtuje projekt od samego początku. Nuvacore twierdzi, że oddzielenie części mikroarchitektury od zestawu instrukcji daje inżynierom większą swobodę, pozwalając im w pierwszej kolejności skupić się na wydajności, energooszczędności i powierzchni układu krzemowego. Firma nie ujawniła jeszcze, której ISA ostatecznie użyje WarpCore. Materiały rekrutacyjne wspominają jednak o RISC-V, Arm64 i x86 jako architekturach istotnych dla prac inżynieryjnych firmy, co sugeruje, że projekt bazowy jest opracowywany z myślą o znacznej elastyczności w zakresie ISA.

Oczywiście nie oznacza to, że zestaw instrukcji można po prostu dołączyć do rdzenia na samym końcu. Dekodowanie, poziomy uprzywilejowania, porządkowanie dostępu do pamięci, obsługa wyjątków i zgodność z oprogramowaniem nadal nakładają istotne ograniczenia na projektowanie procesorów CPU. W przypadku Nuvacore najwyraźniej da się opracować znaczną część elementów kluczowych dla wydajności, zanim ostateczny wybór ISA zostanie przesądzony.

Ogłoszenia o pracę w firmie dają kilka wskazówek na temat tego, na czym polegają te podstawowe prace. Firma zatrudnia inżynierów zajmujących się predykcją rozgałęzień, planowaniem instrukcji, zmianą nazw rejestrów, wykonywaniem poza kolejnością, projektowaniem jednostek load/store, podsystemami pamięci podręcznej i pamięci, a także modelowaniem spójności i wydajności. Rekrutuje też na stanowiska związane z RTL, weryfikacją i projektowaniem fizycznym, obejmujące prace aż po tape-out i korelację po krzemie.

Kwestie prawne związane z ostatecznym wyborem ISA również pozostają nierozstrzygnięte. RISC-V jest stosunkowo prostym rozwiązaniem, ponieważ nie wymaga licencji architektonicznej w stylu Arm. Implementacja Arm oparta na własnej mikroarchitekturze Nuvacore wymagałaby uzyskania odpowiednich praw do architektury Arm na pewnym etapie, a ponieważ Arm zajmuje się sprzedażą IP projektowego CPU, zdobycie takich praw może okazać się trudne — tym bardziej w świetle dawnego sporu prawnego Arm z Qualcommem/Nuvią. x86 stanowi jeszcze większą przeszkodę, ponieważ prawa do implementacji są ściśle kontrolowane.

To nasuwa jeszcze jedną możliwość: WarpCore może być pomyślany jako wielokrotnego użytku IP procesora, które partnerzy posiadający odpowiednie licencje architektoniczne będą mogli dostosowywać. Sama firma nie wyjaśniła jeszcze, czy jej długoterminowy model będzie opierał się na kompletnych procesorach, licencjonowalnym IP rdzeni, półcustomowych układach scalonych, czy też na połączeniu tych trzech rozwiązań.

Na razie nie ujawniono kluczowych szczegółów, takich jak węzeł technologiczny WarpCore, hierarchia pamięci podręcznej, konfiguracja potoku, możliwości wektorowe czy harmonogram tape-outu. Fakt, że firma celowo pozostawia otwartą decyzję o ISA, czyni ten projekt jednym z bardziej nietypowych projektów procesorów CPU tworzonych od podstaw, które są obecnie w fazie rozwoju.