كيف التخصيص رقاقة ، يمكن أن الترخيص الأساسي تغيير أعمال المعالج

في هذه الجولة من التطورات المفاجئة في تكنولوجيا المعالجات ، نتعلم من Nvidia و IBM يقرران ترخيص نوى معالجاتهما - نوى Kepler GPU و Power CPU على التوالي - مما يسمح للشركات الأخرى بتضمين هذه النوى ضمن منتجاتها الخاصة.

هذا تغيير كبير. حتى الآن ، إذا كنت ترغب في GPU GeForce ، فيجب عليك شرائه من Nvidia ، وإذا كنت تريد وحدة المعالجة المركزية Power Power ، فأنت بحاجة لشرائه من IBM. الآن سيتمكن بائعو المعالجات الآخرون أو حتى العملاء النهائيون من تضمين هذه المراكز في منتجاتهم المخصصة أو شبه المخصصة.

ليس ترخيص الملكية الفكرية في شكل نوى للمعالجات أو الرسومات شيئًا جديدًا. حققت ARM عملاً هائلاً من بيع النوى ووحدات المعالجة المركزية لوحدة المعالجة المركزية ، وبنت Imagination Technologies أعمالها من خلال بيع النوى والتقنيات الرسومية. في الآونة الأخيرة ، دخلت كل منهما في الأعمال التجارية الأخرى. تشمل الجهات المرخص لها لوحدة المعالجة المركزية (ARM) الخاصة بشركة ARM جميع شركات تصنيع الأجهزة المحمولة تقريبًا (Apple و Qualcomm و Samsung و Nvidia و Mediatek وغيرها) ، وبشكل أساسي الجميع باستثناء Intel. رسومات Imagination's Power-VR مرخصة لشركة Apple و Intel وكثير غيرها ، مع رسومات Imagination و ARM's Mali و Vivante تتصارع مع معظم معالجات الأجهزة المحمولة (باستثناء المعالجات من الشركات التي لديها رسومات خاصة بهم). نتيجة للنوى المرخصة بسهولة لوحدات المعالجة المركزية والرسومات ، فقد شاهدنا مجموعة كبيرة ومتنوعة من المعالجات الجاهزة مع قدر معقول من التوافق.

نفيديا حاصلة على ترخيص ARM ، حيث تم دمج تقنية وحدة المعالجة المركزية ARM مع تقنية الرسومات الخاصة بها لإنشاء خط Tegra الخاص بها من معالجات الأجهزة المحمولة. قبل بضعة أسابيع ، أثبتت شركة Nvidia أنها استعنت بهيكلها GPU Kepler بحيث تعمل في أنظمة مع وحدات المعالجة المركزية ARM. (كانت الشركة تستخدم رسومات أقل قوة في Tegra ؛ سيكون التحديث جزءًا من إصدار الشركة "Logan" الوشيك من خطها ، وسيكون أول معالج محمول يدعم قدرات معالجة CUDA GPGPU الخاصة به.) ستقوم الآن بترخيص وحدة معالجة الرسومات (GPU) وكذلك حقوق الملكية الفكرية للحوسبة المرئية ، بحيث يمكن للعملاء إنشاء وحدات معالجة الرسومات الخاصة بهم.

تبدو مألوفة؟ ذلك لأن شركة Nvidia قامت بترخيص نواة GPU سابقة لسوني من أجل PlayStation 3 ولديها ترخيص براءة اختراع مع Intel (وهو أمر شائع بين البائعين الكبار). لكن يبدو أن خطط التراخيص الجديدة تستهدف بشكل أساسي البائعين الآخرين للمعالجات المتنقلة والسوق المضمّن المتنامي ، مع تركيز نفيديا على كيف يمكن لشركة كيبلر الآن العمل بأقل من نصف واط من الطاقة. وكانت نفيديا قد أعلنت في وقت سابق عن نيتها لإنشاء شريحة خادم تجمع بين وحدات معالجة الرسومات الخاصة بها ووحدات المعالجة المركزية ARM ؛ هذا من شأنه نظريا السماح للشركات الأخرى أن تفعل أشياء مماثلة.

هذا الأسبوع ، أعلنت IBM أنها ستقدم تقنية الطاقة الخاصة بها ، والتي تستخدمها عادةً الشركة في رقاقاتها للخوادم وأجهزة الكمبيوتر المركزية المتطورة ، من أجل التطوير. قالت شركة IBM إنها ، إلى جانب Google و Mellanox و Nvidia و Tyan ، تقوم بتشكيل OpenPower Consortium الذي يهدف إلى توسيع بنية الطاقة والخادم وتخزين الشبكات وتكنولوجيا الرسومات حولها لإنشاء حلول تستهدف مراكز البيانات الكبيرة جدًا.

أول ترخيص لبنية الطاقة التي ستقوم IBM بترخيصها هو Power 8 ، التي تخطط الشركة للإعلان عنها في مؤتمر Hot Chips في وقت لاحق من هذا الشهر ، وستبدأ الشحن في عام 2014. يشتمل Power 8 على ناقل إدخال / إخراج جديد متطور ، يُعرف باسم المعالج المترابط المتماسك Interface (CAPI) ، والتي تقول IBM إنها ستجعل من الأسهل الجمع بين مراكز الطاقة ومكونات النظام الأخرى للحوسبة غير المتجانسة.

تتمثل الفكرة في السماح للمؤسسات أولاً بالربط بسهولة أكبر بين وحدات المعالجة المركزية متعددة الأغراض ووحدات معالجة الرسومات Nvidia بطريقة تجعل من المعقول إنشاء مراكز بيانات "Web 2.0" ، والسماح في النهاية للمعالجات المتخصصة التي يمكنها إنشاء بديل لخوادم Intel القياسية. تذكر أنه في سوق الخوادم اليوم ، تمثل الخوادم المستندة إلى Intel حوالي 90 بالمائة من الوحدات (على الرغم من أن حوالي ثلثي الإيرادات فقط ، نظرًا لأن الخوادم غير x86 هي في الغالب منتجات أعلى سعرًا وأعلى سعرًا). أصبحت الخوادم القائمة على الطاقة التابعة لشركة IBM تلعب دورًا أفضل ، وتحتاج الشركة إلى جذب مزيد من المستخدمين إلى بنية الطاقة لإبقائها ذات صلة وتبرير الاستثمار المستمر في البنية.

من المثير للاهتمام بشكل خاص رؤية IBM و Nvidia معًا. يمكن للمرء أن يتخيل أن وحدة المعالجة المركزية Power يتم دمجها مع رسومات CUDA لإنشاء منتجات خوادم منطقية في الحوسبة عالية الأداء (HPC) أو سوق الحوسبة الفائقة ، حيث أصبحت كل شركة بالفعل لاعبًا مهمًا. وخبرة Mellanox في الربط ستساعد في هذا السوق أيضًا.

لكن التركيز أكثر على مركز البيانات الكبير ، حيث التكنولوجيا تتحرك بسرعة والتي أصبحت مؤخرًا سوقًا كبيرًا وسريع النمو. والفكرة هي أن الشركات يمكنها نظريًا إنشاء تصميمات System-on-Chip (SoC) المخصصة لهذه الأنواع من التطبيقات.

هذا جزئيًا أسهل لأن العملاء الكبار يكتبون غالبًا برامجهم الخاصة. يمكن أن تقوم Google أو Facebook أو Microsoft بإعادة كتابة جزء من البرنامج لمراكز البيانات السحابية الكبيرة جدًا ، مثل خادم الويب أو خادم قاعدة البيانات ، إلى بنية أخرى بسهولة أكبر من مؤسسة نموذجية ، مع مجموعة واسعة من البائعين والتطبيقات الداخلية. بالطبع ، يكمن هذا المفهوم نفسه وراء الإعلانات الأخيرة لعدد من رقائق الخادم القائمة على ARM ، والتي صممت في المقام الأول لخفض الطاقة بشكل كبير في مثل هذه البيئات.

مشاركة Google في اتحاد OpenPower أمر مثير للاهتمام بشكل خاص. اتبعت الشركة في الغالب نهجًا سريًا للغاية تجاه مركز البيانات الخاص بها ويعتقد أنها تقوم ببناء خوادمها الخاصة ؛ إنه كبير بما فيه الكفاية ويستخدم خوادم كافية حتى يتمكن من إنشاء شريحة خادم أو تكوين شخص آخر مخصص لتطبيق معين ، مثل البحث على الويب ، أو يمكنه إنشاء شخص ما.

سيكون هذا أيضًا مكملاً للتحركات الأخرى المصممة للتخلص من سوق خادم مركز البيانات ، مثل OpenCompute Project.

خطوة IBM هنا ليست غير مسبوقة. أتذكر عندما وافقت IBM و Apple و Motorola على أنها ستأخذ بنية Power وإنشاء PowerPC ، التي ازدهرت لبضع سنوات ولكنها انهارت في الغالب عندما نقلت Apple أجهزة كمبيوتر Mac المحمولة إلى بنية Intel. وهناك منذ فترة طويلة Power.org ، وهي منظمة مصممة لنقل هندسة الطاقة إلى السوق الأوسع ، بما في ذلك المساحة المضمنة. لقد بدأت Power في التراجع في الأعوام القليلة الماضية ، وتأمل شركة IBM في أن يساعد نموذج الترخيص الجديد في تغيير هذا الوضع ، لا سيما في سوق مركز البيانات.

بالتأكيد ، يؤدي المزيد من المنافسة عادة إلى ابتكار جديد ، وسوق توفر لمزود واحد 90 في المائة من الوحدات جاهزة للمنافسة.

بطبيعة الحال ، إلى حد ما ، لا يقف صانعو خادم x86 الحاليون أيضًا. أعلنت AMD ، التي كانت في المرتبة الثانية بعد Intel في سوق الخوادم ، عن عزمها على إنشاء خوادم تستند إلى ARM وكذلك x تستند إلى x86. لقد كانت قوية للغاية في تعزيز فكرة أن مستقبلها يكمن في إنشاء رقائق "شبه مخصصة" ، والتي تأخذ النوى وإضافة IP الأخرى لإنشاء حلول مخصصة للعملاء الكبار. كانت انتصاراتها المبكرة هنا في لوحات التحكم في الألعاب ، لكنها بالكاد تمتد لتخيل ذلك في سوق الخوادم.

تحدثت Intel ، أثناء إعلانها عن الجيل التالي من رقائق مركز البيانات ، عن كيفية إنشاء إصدارات شبه مخصصة من رقائق خادم Xeon الخاصة بها لبعض العملاء الكبار ، مع ميزات مثل مسرعات محددة لوظائف معينة. ذكرت الشركة Facebook و eBay كعملاء.

مرة أخرى ، يمكنك أن تتخيل أين يكون هذا الأمر منطقيًا بالنسبة للعملاء الأكبر والأكثر تطوراً من الناحية الفنية ، العملاء الذين تكون تكلفة الرقائق المتخصصة وإعادة كتابتهم أو على الأقل اختبار البرامج على منصات جديدة أقل بكثير من تكلفة تشغيل مركز البيانات بالفعل. لكنني أتساءل عن مقدار السوق هذا. كل شريحة مخصصة ، حتى إذا تم إنشاؤها باستخدام نوى ورسومات شائعة ، ما زالت تحتاج إلى قدر من وقت التصميم ، ناهيك عن الأقنعة ، والرقائق ، والاختبار ، لذلك يجب أن تكون أكثر تكلفة لإنتاجها من شرائح السوق الكبيرة ، التي لديها الكثير وفورات الحجم الكبير.

أفترض أنك يمكن أن تفكر في الأمر كخطوة أخرى في تفكيك الصناعة. ذات مرة ، كانت صناعة المعالجات تهيمن على صناعة المعالجات (IDMs) الذين قاموا بإنشاء IP الأساسي الخاص بهم ، وقاموا بتصميم رقائق كاملة ، وقاموا ببناءها في مصانعهم الخاصة ، ثم بيعوها للعملاء. اليوم ، لم يتبق سوى إنتل وبدرجة أقل سامسونغ و TI في هذا العمل. شهدت المرحلة التالية مصممي الرقائق الذين أشرفوا على تصميمهم الأكثر أهمية للملكية الفكرية والرقاقة ، لكنهم تركوا التصنيع للآخرين ؛ نموذج المهيمن اليوم هو شركات أشباه الموصلات fabless ومسابك رقاقة. ربما تكون المرحلة التالية هي أن يأخذ العملاء أنفسهم IP الذي صممه الآخرون ، وأن تقوم شركة خارجية بربطه معًا بالطريقة التي يريدونها ، ثم جعل المسبك يصنعها ، وبالتالي يستبعد معظم تصميم الرقائق تمامًا. في مثل هذا النموذج ، سيكون الفائزون الكبار هم مصممي بروتوكول الإنترنت ، والخاسرين الكبار هم الشركات متوسطة المستوى التي ازدهرت في تجميع الرقائق التي بيعوها بعد ذلك لكثير من العملاء المختلفين ، لأغراض مختلفة إلى حد ما.

من ناحية أخرى ، لا يسعني التفكير في أنه سيكون هناك دائمًا سوق لعدد قليل نسبياً من الرقائق التي تخدم معظم الناس بشكل جيد بما فيه الكفاية ، ويمكن أن تكون أقل تكلفة بسبب حجمها الضخم.

ومع ذلك ، فإن التحركات مثل التي رأيناها مؤخرًا من Nvidia و IBM ، بالإضافة إلى الانفتاح الأكبر للتخصيص من شركات مثل AMD و Intel ، ينبغي أن تؤدي إلى مزيد من التنوع وبالتالي المزيد من الخيارات في عالم المعالجات. وهذا بدوره ، يمكن أن يكون فقط للابتكار.