Nuvacore公布非传统“核心先行”CPU IP设计策略
3 小时前 / 阅读约6分钟
来源:Tomshardware
Nuvacore是一家新CPU初创公司,采用Core First开发方法,先设计CPU核心IP再选择指令集架构,旨在优化性能、功耗和持续负载,适用于AI基础设施和现代数据中心。

(图片来源:Nuvacore)

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今年早些时候,由传奇CPU和系统架构师杰拉德·威廉姆斯(Gerard Williams)、约翰·布鲁诺(John Bruno)和拉姆·斯里尼瓦桑(Ram Srinivasan)创立的新CPU初创公司Nuvacore结束了隐身模式,宣称要“改写硅的规则”,但当时并未透露具体计划。周四,该公司终于打破沉默,公布了一种独特的开发方法,即在确定CPU核心IP的相当一部分设计之前,不预先选定特定的指令集架构(ISA)。

传统上,CPU开发者会先选定特定的ISA(如Arm、RISC-V或x86),然后才开始新处理器项目的开发。尽管现代高性能处理器会将指令转换为内部微操作,从而将ISA与底层执行流水线的大部分分离,但指令集仍然对诸多架构决策产生影响,包括指令解码、寄存器处理、内存排序,当然还有软件兼容性。

Nuvacore表示,其“核心先行”(Core First)方法至少部分颠覆了这一传统流程。该公司工程师在设计WarpCore时,并非围绕预定的ISA的要求和限制进行,而是独立于特定ISA开发基础CPU IP的相当一部分。从某种程度上说,这种方法类似于先围绕发动机开发汽车,而不试图将发动机装入已开发的平台。

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“我们没有从现有架构的限制出发,然后在此基础上迭代,而是从核心本身开始,”该公司在声明中表示。

因此,团队能够更专注于核心的微架构,并针对现代数据中心和AI基础设施(该公司的目标应用领域)的典型性能、能效和持续工作负载进行优化。Nuvacore打算稍后根据其及其合作伙伴计划构建的系统最适合的指令集进行选择。

CPU设计在多大程度上能独立于ISA存在明显限制。最终,WarpCore将需要围绕所选指令集设计前端逻辑,而这些架构要求将不可避免地影响处理器的其他部分。尽管如此,现代CPU的实质性部分(如执行单元、分支预测单元、数据路径、缓存和部分内存子系统)可以在最终确定与ISA相关的每个实现决策之前进行开发和评估。

除了未披露其ISA(这无疑是围绕该项目最大的未解之谜)外,Nuvacore也未透露项目的进度、配置、制造工艺、功耗或性能目标。不过,鉴于尚未选定ISA,其余细节的重要性相对较低。

目前,Nuvacore披露的关于WarpCore的唯一信息是,它是一种“专门为AI基础设施和当代数据中心对持续性能和能效要求而设计的新型通用CPU”。

AMD的“双轨并行”策略是否重现?

Nuvacore的方法并非毫无先例。在CEO罗里·里德(Rory Read)和苏姿丰(Lisa Su)的领导下,AMD在2010年代的部分时间里推行了一种“双轨并行”的策略,旨在通过共享大量处理器和平台IP来满足x86和Arm客户的需求。

该计划最详细的部分可能是AMD于2014年宣布的SkyBridge平台。在SkyBridge下,AMD设想推出引脚兼容的64位Arm和x86系统级芯片,这些芯片将使用AMD自己的Puma+ x86核心和Arm的Cortex-A57核心,并采用通用的平台基础设施。此外,AMD在吉姆·凯勒(Jim Keller)的领导下开发了其定制的64位Arm K12核心,该核心本应与Zen共享微架构特性。最终,由于资源不足,SkyBridge被放弃,而K12也从未成为商业产品,因为AMD只追求x86 Zen核心。当然,不同之处在于,Nuvacore似乎通过故意推迟WarpCore的ISA决策将这一想法进一步推进。

由于Nuvacore仍然只是一家初创公司,我们只能猜测其商业计划是否包括CPU的营销。由威廉姆斯和布鲁诺以及马努·古拉蒂(Manu Gulati)创立的Nuvia被高通收购,并最终塑造了该公司的骁龙X Elite SoC。从这个角度来看,其方法可能为公司提供了相当大的商业灵活性。

通过在不将WarpCore设计与特定ISA绑定的情况下开发其大部分设计,该公司可能能够根据未来客户或合作伙伴的要求调整技术。Arm被许可方可以使用底层核心技术进行Arm实现;另一客户可以选择RISC-V或另一个ISA。成熟的x86供应商如果需要,可能会收购或许可底层微架构并创建自己的x86 CPU。

当然,Nuvacore并未表示此类交易是其目标,但尽可能长时间地保持WarpCore与ISA无关,可能会扩大其CPU技术对其有价值的公司数量。

总而言之,Core First的宣布更多地揭示了Nuvacore打算如何开发WarpCore,而非处理器本身最终会是什么样子。但如果该公司真的在开发后期才确定ISA选项,那么WarpCore代表了一种不寻常的尝试,即将高性能CPU微架构的开发与通常从处理器项目最早阶段就定义项目的决策之一分离开来。

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