Chiński procesor MIPS w chińskim laptopie. Nowy Loongson sprzętowo emuluje x86 i ARM
Wielkie zainteresowanie wywołałaplotka o pracach znanej dotąd głównie ze smartfonów chińskiejfirmy Xiaomi nad nowym, tanim i wydajnym laptopem, który miałbykonkurować jakością z MacBookiem Air. O samym sprzęcie wiadomobardzo mało prócz tego, że nie będzie na nim Windows, laptop madziałać pod kontrolą Linuksa. Plotka głosi zaś, że w środkunie będzie procesora x86. Rezygnacja z najpopularniejszej nadesktopach architektury mikroprocesorowej wydaje się szaleństwem –chyba że Chińczycy mają jakiegoś asa w rękawie. I najwyraźniejtakiego asa mogą mieć. W Pekinie zaprezentowano właśniearchitekturę mikroprocesorową MIPS64 GS464E i dwa czipy Loongson,które z niej korzystają. Co najbardziej interesujące, można nanich uruchomić kod dla x86.
Jeśli przedstawione przez Chińczyków dane się potwierdzą,debiut nowych czipów Loongsona będzie wstrząsem dla całego rynkumikroprocesorów. Loongson (a właściwie Lóngxin, smoczy rdzeń)to rodzina procesorów powstających od 2002 roku w kooperacji międzyprywatnymi firmami BLX IC Design Corporation, Instytutem TechnikObliczeniowych w Pekinie i Chińską Akademią Nauk. Wykorzystująone autorską odmianę architektury MIPS i doczekały się jużtrzech generacji, z których ostatnia, Loongson 3, nadawała się jużdo zastosowań desktopowych. Pokazany w 2013 roku Longsoon 3Bwykonany był w procesie 28 nm, miał osiem rdzeniu CPU i mógł siępochwalić świetną wydajnością na wat – układ z TDP 40 Wosiągał moc 192 GFLOPS.
Na bazie tego procesora powstałmini-PC, wykorzystujący czipset AMD 780E, obsługujący do 16 GBRAM, kompatybilny z Radeonem HD6770 i działający pod kontrolązoptymalizowanej Fedory 13, na którą przeniesiono wieleoprogramowania, w tym własnościowy WPS Office. Sęk w tym, żelinuksowy WPS Office jest oficjalnie dostępny tylko na 32-bitowąarchitekturę x86, więc o co chodzi? Otóż w trzeciej generacjiLoongsonów zadebiutowała sprzętowa emulacja Intela x86, wraz zokoło 200 nowymi instrukcjami, które pozwalają ograniczyć narzutwykonywania instrukcji x86 w potoku MIPS. Ulepszona wersjahiperwizora QEMU pozwoliła osiągnąć wydajność na poziomie 70%porównywalnego procesora Intela przy uruchamianiu skompilowanych dokodu x86 aplikacji.
Czwarta generacja Loongsonów,architektura GS464E to przełom w kwestii wydajności. Chińskiproducent zaprezentował dwa mikroprocesory – Loongson-3A2000 oraz3B2000. Pierwszy z nich, czterordzeniowy, ma być przeznaczony dlakomputerów osobistych i laptopów, urządzeń wbudowanych iwydajnych routerów, drugi wykorzystany ma być w ośmio- iszesnastordzeniowych systemach serwerowych. Niebawem zademonstrowanyma być też Loongson-3B1500, mający być jednostką o najlepszymwskaźniku wydajności do zużycia energii – 192 GFLOPS za jedyne30 W. Rok 2016 przynieść ma zaś czipy 3A3000 i 3B3000, o wyższymtaktowaniu (bliskim 2 GHz), a co za tym idzie jeszcze większejwydajności.
Od środka procesory wyglądająciekawie. Eksperci od MIPS z Imagination Technologies wyjaśniają,że mamy do czynienia z czterowątkowymi superskalarnymi układamiwykorzystującymi dziewięcioetapową superpotokową architekturę zjednostkami wykonawczymi działającymi w kolejności (in-order). Too tyle dziwne, że superskalarność i superpotokowość to dwaprzeciwstawnedo siebie podejścia w architekturze procesorów. Do tego dostajemydwie jednostki zmiennoprzecinkowe, jednostkę zarządzania pamięciąi ocenioną jako innowacyjna magistralę interconnect.
Nowa architektura jestrozszerzeniem standardowego MIPS64 i zawiera ponad 1400 instrukcji,wśród których znajduje się m.in. zbiór instrukcji MIPS64 v3 dlastandardowych obliczeń, ulepszona wersja instrukcji LoongBT dosprzętowej emulacji kodu nie tylko x86, ale także ARM, instrukcjeLoongVM dla maszyn wirtualnych oraz LoongSIMD dla 128- i 256-bitowychoperacji arytmetycznych. Wszystko to działa oczywiście pod kontroląLinuksa – producent przygotował nawet specjalną dystrybucję dlaLoongnix, zoptymalizowaną pod kątem GS464E.
Komputery osobiste ze smoczymirdzeniami byłyby czymśprzełomowym. Nie tylko pozwoliłyby wyjść poza ograniczeniaarchitektury x86, ale także dałyby użytkownikom dostęp doogromnej ilości dostępnego tylko w binarnej formie oprogramowaniana platformę x86. Tajemniczy laptop Xiaomi, wyposażony w rodzimychiński mikroprocesor, mógłby bez problemu uruchamiać nie tylkoopensource'owe oprogramowanie kompilowane do MIPS64, ale teżwłasnościowe aplikacje w rodzaju Steama czy Skype'a. W tymwszystkim brakuje jedynie rozwiązania kwestii układu graficznego,ale sądząc po dotychczasowych relacjach między AMD i Loongsonem,mógłby to być jakiś Radeon.
