Nuvacore’un Yenilikçi CPU Tasarımı: İşlemci Geliştirme Yönteminde Devrim

Haberi okuduğunuz için teşekkürler, bizi takip etmeyi unutmayın!

İşlemci geliştirme sürecinde yıllardır uygulanan temel yöntemlerden biri değişebilir. Apple’ın A ve M serisi işlemcilerinin geliştirilmesinde görev alan, ardından Qualcomm bünyesinde Snapdragon X serisine uzanan çalışmalarda yer alan Gerard Williams, John Bruno ve Ram Srinivasan tarafından kurulan Nuvacore, CPU tasarımında alışılmışın dışında bir yöntem izliyor. Şirket, WarpCore adını verdiği işlemci tasarımında hangi komut seti mimarisini (ISA) kullanacağına projenin başında karar vermek yerine bu seçimi mümkün olduğunca ileri bir aşamaya bırakıyor.

Nuvacore’un yaklaşımının temelinde “Core First” adı verilen bir geliştirme stratejisi bulunuyor. Geleneksel yöntemde bir işlemci projesi başlatılırken öncelikle Arm, RISC-V veya x86 gibi bir ISA belirleniyor ve çekirdeğin mimarisi büyük ölçüde bu tercihin getirdiği gereksinimler doğrultusunda şekilleniyor. Nuvacore ise bunun tersine, önce işlemcinin temel çekirdeğini geliştirmeyi ve komut setini daha sonra belirlemeyi amaçlıyor.

Önce çekirdek, sonra komut seti

Modern işlemciler komutları doğrudan yürütmek yerine bunları iç mikro işlemlere dönüştürdüğü için ISA ile işlemcinin fiziksel çalışma yapısı arasında zaten belirli bir ayrım bulunuyor. Buna rağmen kullanılan komut seti, işlemcinin komut çözümleme mekanizmasından register yapısına, bellek sıralamasından yazılım uyumluluğuna kadar birçok mimari kararı etkiliyor.

Nuvacore’un Core First yaklaşımı tam olarak bu noktada farklılaşıyor. Şirket, WarpCore’un önemli bir bölümünü belirli bir ISA’nın sınırlarına göre şekillendirmeden geliştirmeyi hedefliyor. Böylece mühendisler, daha en başta x86, Arm veya RISC-V’nin gereksinimlerine uyum sağlamak yerine doğrudan CPU çekirdeğinin mikro mimarisine odaklanabiliyor.

Bu yöntemi bir otomobilin motorunu önce tasarlayıp aracın geri kalanını daha sonra buna göre şekillendirmeye benzetmek mümkün. Nuvacore da WarpCore’un temelini oluşturduktan sonra hangi ISA’nın bu çekirdek için ve hedeflenen sistemler için en uygun olduğuna karar vermeyi planlıyor.

Bu esneklik özellikle şirketin hedeflediği kullanım alanları açısından önemli. Nuvacore, WarpCore’u yapay zeka altyapıları ve modern veri merkezlerinin sürekli yüksek performans ile enerji verimliliği gereksinimlerine yönelik genel amaçlı bir CPU olarak konumlandırıyor.

Sınırsız bir bağımsızlık yok

Yine de WarpCore’un geliştirme sürecinin tamamıyla ISA’dan bağımsız ilerlemesi mümkün değil. Bir noktada seçilen komut setine özel ön yüz mantığının tasarlanması gerekecek. Bu aşamada ISA’nın gereksinimleri, işlemcinin diğer bölümlerinde de bazı değişikliklere yol açabilecek.

Buna rağmen CPU’nun önemli bileşenleri ISA seçimi kesinleşmeden geliştirilebiliyor. Yürütme birimleri, dallanma tahmin mekanizmaları, veri yolları, önbellekler ve bellek alt sisteminin belirli bölümleri bu kapsamda yer alıyor. Nuvacore’un amacı da bu bölümleri mümkün olduğunca erken geliştirip değerlendirmek ve ISA’ya bağlı kararları daha sonraki aşamalara taşımak.

Şirketin şu aşamada açıklamadığı en önemli ayrıntı da zaten hangi ISA’nın seçileceği. Bunun yanında WarpCore’un çıkış takvimi, çekirdek yapılandırması, üretim süreci, güç tüketimi ve performans hedefleri de paylaşılmış değil. Dolayısıyla şu an için Nuvacore’un ortaya koyduğu asıl yenilik, belirli teknik özelliklerden çok işlemciyi geliştirme yöntemi.

AMD daha önce benzer bir yaklaşım denemişti

Nuvacore’un yaklaşımı esasında daha önce hiç denenmemiş bir şey değil. AMD, 2010’lu yıllarda x86 ve Arm sistemlerini aynı platform altyapısı üzerinden desteklemeyi amaçlayan “ambidextrous” stratejisini yürütmüştü. 2014’te duyurulan SkyBridge kapsamında Puma+ x86 ve Cortex-A57 çekirdeklerinin ortak platformda kullanılması planlanıyordu. AMD ayrıca Jim Keller liderliğinde, Zen ile bazı mikro mimari özellikleri paylaşması planlanan 64 bit Arm K12 çekirdeğini geliştiriyordu. Ancak SkyBridge iptal edildi, K12 ise ticari ürüne dönüşmedi. Nuvacore’un farkı, farklı ISA’ları aynı platformda buluşturmak yerine WarpCore’un temelini ISA seçimini erteleyerek geliştirmesi.

ISA kararının mümkün olduğunca geç verilmesi, WarpCore’un farklı müşterilerin ihtiyaçlarına göre uyarlanabilmesinin de önünü açıyor. Arm, RISC-V veya teorik olarak x86 tabanlı farklı çözümlere dönüştürülebilecek bir temel CPU IP’si ortaya çıkabilir. Nuvacore şu an için çekirdeği kendi işlemcilerinde kullanacağını, lisanslayacağını veya başka bir şirkete sunacağını açıklamış değil.

Bu noktada ekibin geçmişi de önem taşıyor. Williams ve Bruno’nun Manu Gulati ile kurduğu Nuvia, Qualcomm tarafından satın alınmış ve geliştirdiği CPU teknolojileri Snapdragon X Elite platformuna uzanmıştı. Nuvacore’un ticari planı henüz bilinmese de ISA bağımsız yaklaşım, şirketin potansiyel müşteri ve kullanım alanlarını genişletebilir.