1989: Intel presenteert de i860 RISC, de eerste chip met een miljoen transistoren

14 reacties
Inhoudsopgave
  1. 1. Inleiding
  2. 2. Een man en zijn missie
  3. 3. Het team
  4. 4. Op papier
  5. 5. Eén instructie, één klok
  6. 6. Geen kruipende elegantie
  7. 7. Bestaand of zelf ontwikkelen?
  8. 8. Min of meer ongeoorloofd gebruik van gereedschap
  9. 9. Ontwerpen voor testbaarheid
  10. 10. Overleg en nog eens overleg
  11. 11. Een kwestie van timing
  12. 12. Gereedschap stuk
  13. 13. In silicium
  14. 14. De kleine chip gaat naar de markt
  15. 15. De sprong voorwaarts
  16. 14 reacties

Eén instructie, één klok

Om hun prestatiedoel te halen, maakten de ontwerpers van het uitvoeren van elke instructie in één klokcyclus een beweging die heel wat innovatieve wendingen vergde. Het gebruik van iets minder dan twee cycli per instructie is gebruikelijk voor RISC-processoren, zodat het doel van het N10-team van één instructie per cyclus haalbaar leek. Dergelijke snelheden waren voor veel andere functies van de chip echter ongebruikelijk. Er moesten nieuwe algoritmen worden ontwikkeld om drijvende-komma-optellingen en -vermenigvuldigingen in één cyclus in pijplijnmodus af te handelen. De drijvende-komma-algoritmen behoorden tot de ongeveer twintig innovaties op de chip waarvoor Intel octrooien aan vroeg.

Delingen met drijvende komma vergen echter twintig tot veertig cycli en de ontwerpers zagen al vroeg in dat zij niet genoeg ruimte op de chip zouden hebben voor de speciale schakelingen die nodig zijn voor zo'n weinig voorkomende bewerking. Daarop hebben de ontwerpers van de drijvende-kommagetallen- en vermenigvuldigingseenheden de logica voor het afronden van getallen in overeenstemming gebracht met de IEEE-normen, wat de prestaties wel vertraagde. Hoewel een aantal N10-ingenieurs hogere prestaties wilden, merkten zij ook dat de klanten de voorkeur gaven aan conformiteit.

Op enig moment werd echter een manier ontdekt om de snelle driedimensionale graphics te maken die door ingenieurs en wetenschappers werden gevraagd, zonder pijnlijke compromissen te moeten doen. De ontwerpers konden deze functie toevoegen door een kleine hoeveelheid extra schakelingen op de floating-pointhardware aan te brengen, waardoor de chip slechts 3% groter werd, maar de snelheid van grafische berekeningen met een factor tien toenam, tot zestienmiljoen 16bit-beeldelementen per seconde.

Bij een RISC-processor is voor het uitvoeren van ladingen uit het cachegeheugen in één klokcyclus gewoonlijk een extra registerschrijfpoort nodig, om interferentie te voorkomen tussen de laadinformatie en het resultaat dat terugkomt van de rekenkundige logica-eenheid. Het N10-team vond een manier om dezelfde poort voor beide stukken informatie in één cyclus te gebruiken, en zo schakelingen te besparen zonder aan snelheid in te moeten boeten. Snelle toegang tot instructies en gegevens is essentieel voor een RISC-processor. Omdat de instructies eenvoudig zijn, zijn er misschien meer van nodig. De ontwerpers ontwikkelden nieuwe circuit-ontwerptechnieken om toegang tot het grote cachegeheugen in één cyclus mogelijk te maken via zeer grote bussen die slechts 2,5 watt verbruikten.

0