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Architectures et systèmes à microprocesseurs – ELEC288

Architectures et systèmes à microprocesseurs – ELEC288. Transmeta™ Crusoe™. Plan de la présentation. Introduction Architecture hardware et software 128-bit VLIW Engine Code Morphing™ software (CMS) Technologie LongRun™ Applications et spécifications Transmeta™ Efficeon™ Conclusions.

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Architectures et systèmes à microprocesseurs – ELEC288

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Presentation Transcript

  1. Architectures et systèmes à microprocesseurs – ELEC288 Transmeta™ Crusoe™

  2. Plan de la présentation • Introduction • Architecture hardware et software • 128-bit VLIW Engine • Code Morphing™ software (CMS) • Technologie LongRun™ • Applications et spécifications • Transmeta™ Efficeon™ • Conclusions

  3. Introduction • Introduit en Janvier 2000 • Compatibilité totale x86 • Spécificités • Plus léger : performance/watt >> • Plus long : 128-bit VLIW Engine • Plus froid : Code Morphing™ & LongRun™ • Plus petit : systèmes « fanless »

  4. Architecture hardware (1)

  5. Architecture hardware (2)

  6. Architecture software (1)

  7. Architecture software (2)

  8. 128-bit VLIW Engine (1) • Very Long Instruction Word • Molécule de 64 ou 128 bits de long • Jusqu’à 4 instructions de type RISC (atomes) • Molécules exécutées dans l’ordre (pas x86) • Format de la molécule détermine immédiatement le routage des atomes • Atomes exécutés en parallèle • Remplissage de la molécule effectué par le Code Morphing™ Software

  9. 128-bit VLIW Engine (2) • Situation classique • Pentium™ II et Pentium™ III • Out-of-order • Hardware complexe • Plus de Silicium • Plus de consommation

  10. 128-bit VLIW Engine (3) • Situation chez Transmeta™ Crusoe™ • Hardware simple • Moins de Silicium • Moins de consommation

  11. 128-bit VLIW Engine (4) • Taille de la puce clairement réduite

  12. Code Morphing™ Software (1) • Système de traduction dynamique • x86 ISA (target)  VLIW ISA (host) • Code Morphing™ Software en ROM • Premier programme chargé au Boot • Recopié en DRAM • Seule chose que voit la partie x86 • Seul programme écrit en VLIW • Upgradable

  13. Code Morphing™ Software (2) • Avantages • CMS peut être changé sans affecter le x86 • Mieux qu’un simple VLIW ISA • Simple VLIW ISA : compilateur tient compte de l’architecture du pipeline  recompilation en cas de changement d’architecture • Anciennes applications tire toujours le meilleur parti du x86 ISA • Liberté sur la frontière Hardware-Software • En fonction de l’application (PDA ≠ Server)

  14. Code Morphing™ Software (3) • Désavantages • Certains cycles sont dédiés au CMS • Performances d’un processeur x86 jamais atteintes (attention aux benchmarks actuels) • Décodage • Décode plusieurs instructions en une fois • Translation cache • Cas classique : décodage à chaque instructions  limitation sur le type de transformations possibles • Cas Transmeta™ Crusoe™ : décodage amorti sur plusieurs exécutions, optimisation

  15. Code Morphing™ Software (4) • Filtrage • Optimisation du code le plus exécuté • ≠ modes d’exécution en fonction de la sortie du filtre • Interprétation • Traduction simple • Haute optimisation • Prédiction et branchement • Collecte d’informations • Fréquence d’exécutions des blocs • Historique de branchement • Optimisation des branches les plus fréquentes • Peut exécuter les deux branches

  16. Code Morphing™ Software (5) • Étapes du Code Morphing™ Software • Traduction x86 ISA  VLIW ISA • Optimisation du code x86 • Élimination des sous expressions • Code invariant des boucles retiré • Ordonnancement • Création des molécules

  17. Code Morphing™ Software (6) • Exemple simple Traduction x86 VLIW Optimisation Ordonnancement

  18. Technologie LongRun™ (1) • Cas classique • Ajustement de la fréquence • 1 seul « on » state • Plusieurs « off » states • Réduction linéaire en puissance • Peut être ressenti par l’utilisateur (DVD, MP3) • Monitoring thermique • Pertes de performances si dépassement de T°

  19. Technologie LongRun™ (2) • Cas Transmeta™ Crusoe™ • Ajustement de la fréquence • Par pas de 33MHz • Ajustement du voltage • Par pas de 25mV • Ajustement jusqu’à 200 fois par seconde • Réduction cubique en puissance • LongRun™ Thermal Extension (LTX) • Géré par un module au sein du CMS

  20. Technologie LongRun™ (3)

  21. Applications • Portables • Tablet PCs • Thin Clients • UPCs (Ultra-Personal Computer) • Servers (peu) • Desktops (peu) • Workstations (peu) • Embedded devices

  22. Spécifications

  23. Transmeta™ Efficeon™ • Nouvelle génération du Crusoe™ • 128-bit VLIW  256-bit VLIW • LongRun™  LongRun2™ • AntiVirusNX™, SSE3 • Jusqu’à 1.7GHz

  24. Conclusions (1) • Bonnes innovations • Vraiment différent des processeurs x86 actuels • Performances plus basses que les processeurs x86 actuels • Très bon rapport performance/watt • Orienté « mobile application », là où la consommation et la taille prévalent

  25. Conclusions (2) • Système « fanless » • Plus que dangereux pour le Pentium™ III • Aucun problème pour le Crusoe™ TM5400

  26. Références • Crusoe™ Processor Model TM5700/TM5900 Databook 04/02/2004 • Crusoe™ LongRun™ Power Management White Paper 17/01/2000 • The Technology Behind Crusoe™ Processors White Paper 19/01/2000 • Transmeta™ UPC Solutions Manual 14/04/2004 • Transmeta™ Efficeon™ TM8600 Processor Product Brief 15/04/2004 • Transmeta™ Web Site : http://www.transmeta.com/

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