【转】20世紀末的x86神風特攻隊Transmeta Efficeon Crusoe
硬科技：20世紀末的x86神風特攻隊Transmeta Efficeon
by 痴漢水球 2020.06.19 03:00PM
從1995年公司成立，1996年提出動態二進位指令轉譯的CMS(Code Morphing Software)相關專利，1997年Linus Torvalds遠渡重洋從芬蘭遠赴美國矽谷，1998年CMS專利生效，到1個月後微處理器報導(Microprocessor Report)揭露其全貌，Transmeta就一直蒙上一層厚厚的神秘面紗，也吸引了眾人的目光與熱切的期望。
- 神風特攻隊駕駛員：Transmeta
- 公司成立時間：1995年
- 公司消失時間：2009年(被Novafora併購)
- 員工人數：300人
- 最具象徵性產品：Crusoe
- 由盛而衰的轉折：Efficeon
- 未能實現之遺憾：一堆留在簡報上的未來Efficeon
但從2000年1月19日的Crusoe首度產品問世後的9個月，營收也僅有382萬美元。在2000年11月7日那場IPO大戲前，Transmeta早已累積了將近1.5億美元的虧損，並沒有發大財，反而還虧大錢。 從2003年10月14日的第二代產品Efficeon發布會簡報，上面列出的產品價格，就不難想見這3年多來，缺乏效能競爭力的Transmeta只能低價促銷的慘況，也難怪損失金額只會持續擴大，不見好轉。 按照原先的產品時程表，該被列上去的是「Next Generation Crusoe」，而不是Efficeon。產品命名從「魯濱遜漂流記的倒楣主角Robinson Crusoe」改為隱喻「效率(Efficiency)」並向Intel Xeon「致敬」的命名，隱約聞到Transmeta想「改運」的企圖。
超長指令集(VLIW)處理器的最大優點就是「簡單」，如不須考量回溯軟體相容性(反正CMS也一定要跟著改版)，直接倍增指令包長度、加倍可同時執行的指令數量，就是提昇效能的最快途徑。
當然天底下絕對沒有這樣的好事，該著手強化之處還是一個都少不了，如L1指令快取和L2快取容量也隨之倍增，指令管線結構亦有所調整等等。
將x86指令轉換成VLIW處理器原生指令的CMS也須配合改版，動態編譯的最佳化次數，從2階段擴展為4階段，讓「最被經常執行的程式跑得更快」。
不過Transmeta依舊維持其「將複雜度轉嫁到軟體」的優良傳統，晶片面積和類似製程與電晶體數量的競爭對手相比，依然迷你許多。Efficeon先後有台積電0.13µm(119mm²)和富士通0.09µm(68mm²)版本，TM8x20則是小型晶片封裝版本，更適用於更緊緻的系統。
原本在前代Crusoe已享有的高度整合優勢，在Efficeon進一步整合了AGP 4x介面，支援DDR400記憶體，引進AMD K8的HyperTransport匯流排，可相容AMD HT介面的南橋晶片。
搭配整合GeForce4 420 Go繪圖核心的nVidia nForce3 Go南橋晶片組，將處理器加上晶片組的總體封裝面積，最多可縮小到Intel Centrino的四分之一，更便於打造更小型的系統。
在Crusoe既有的LongRun電源管理技術之外，0.09µm製程的Efficeon新增LongRun2，可動態監控調整啟動電晶體的最低導通電壓(Vt，Threshold Voltage)，降低漏電流(Leakage)。
但儘管Transmeta看似付出了不少努力，即使在「最具效能/功耗比」的7W，也無法對Intel Pentium M佔到多少便宜。更何況，除了晶片以外的技術，從散熱、機構、電路板、螢幕、電池等相關技術，也都持續在進步，絕非少了Transmeta這間「矽谷最重要的公司」，廠商就絕對作不出市場需要的產品。
種種因素，讓Transmeta的客戶數，從Crusoe的「20家」，在Efficeon驟減到寥落可數的「5家」，更註定了在2005年1月24日，黯然退出x86處理器市場(更諷刺的是，過沒多久公司就開始獲利了)，並在2008年底被併購，再因買家破產而默默消失的命運。 那麼，各位科科難道不會好奇，當Transmeta「簡報王上身」的內容？這就留待日後再與各位科科分享了。科科。
硬科技：20世紀末的x86神風特攻隊Transmeta Crusoe
by 痴漢水球 2020.06.17 04:34PM
各位科科還記得Transmeta這間x86處理器小廠嗎？還記得曾經有一票日本電腦廠商，很積極的使用他們家的Crusoe打造輕薄小筆電嗎？
- 神風特攻隊駕駛員：Transmeta
- 公司成立時間：1995年
- 公司消失時間：2009年(被Novafora併購)
- 員工人數：300人
- 最具象徵性產品：Crusoe
- 由盛而衰的轉折：Efficeon
- 未能實現之遺憾：一堆留在簡報上的未來Efficeon
在1990年代中後期，研製銷售x86指令集相容處理器的生意，因Windows 95引爆個人電腦的出貨量(全球個人電腦出貨量在1998年底抵達1年1億台的里程碑)，成為眾人垂涎的肥美市場，也吸引了大量有志之士，一同共襄盛舉。 這些眾多「高效能x86處理器」小廠，扣除「有晶圓廠才是真男人」的AMD(1969)，按照成立的日期，從NexGen(1986)、Cyrix(1988)、Rise(1993)、Centaur(1995 4月)、Transmeta(1995 5月)到源自於前蘇聯超級電腦研發團隊的Elbrus(1998)，他們踏入這塊被Intel長期支配領域的「理論基礎」，不外乎「只要吃下一小塊肉，就可以把自己養的肥滋滋」。 但最後通通事與願違，時至今日，在x86雙雄Intel AMD之外，僅剩被台灣VIA(威盛)併購的美國Centaur與得到國家政策支持的俄羅斯Elbrus，這2間「碩果僅存」，而且恐怕存在感薄弱到博學的科科，也講不出來他們究竟還有哪些產品的程度。 不過這並不代表這些神風特攻隊的產品就毫無看頭，其中在技術層面最獨樹一幟、團隊成員最具話題性的，莫過於Linux創造者Linus Torvalds曾加入的Transmeta。Tranmeta在2000年1月19日發表的Crusoe處理器，不僅受到大量日系電腦廠商的青睞，用其打造輕薄筆記型電腦，並在當年11月7日的首次公開募股(IPO)，創下了在2004年才被Google超越的驚人表現。
Transmeta早在1996年8月20日提交的專利權，透露了其獨到的「代碼變形軟體(CMS，Code Morphing Software)」，透過純軟體的動態二進位轉譯(Dynamic Binary Translation)，將x86指令碼轉換成自行研發的超長指令集(VLIW)處理器之原生指令序列，並可進行反覆的最佳化，減少「實際上被執行的指令數」並實施「藉由軟體實現的非循序指令執行與記憶體載入」，讓「最常被執行的軟體越跑越快」，兼顧效能與省電。
這顆超長指令集處理器，內部結構當然是簡單到不行。這也充分反映在嬌小的晶片面積：同樣相似的0.18µm製程，TM5600(128kB L1快取 + 512kB L2快取)只有88mm²，明顯小於Mobile Pentium III(32kB L1快取 + 256kB L2快取)的106mm²。當0.13µm並皆為512kB L2快取時，更是「55mm² vs 80mm² 」。
換言之，有別於其他跟Intel硬拼電晶體的競爭者，Transmeta另闢蹊徑，企圖用「網際網路世代的軟體思維」去顛覆摩爾定律。從2000年1月到2003年3月，Transmeta在低功耗x86處理器領域可謂毫無敵手，整合北橋晶片組與記憶體控制器的Crusoe TM5600(時脈700MHz)，售價僅200美元，性能逼近價格超過500美元(還不包含晶片組)的Intel Mobile Pentium III 500MHz。
但好景不常，Intel在2003年3月12日，開始推廣其Centrino「行動運算技術」與其心臟Pentium M處理器，加上撲天蓋地的3億美元行銷攻勢，終結了Transmeta的優勢。此外，受制於軟體途徑相容x86的侷限性，Crusoe並不出色的效能表現與成長幅度，也逼的Transmeta僅能採取低價促銷策略，這把雙面刃讓Transmeta難以發大財，更在2004年初累積了逼近「6億美元」的虧損。 至於Transmeta的看板人物Linus Torvalds，在2003年7月就離開這間曾被譽為「矽谷最重要的公司」了。那麼，第二代產品Efficeon能否讓他們起死回生呢？當然是萬萬不能了。科科。
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幻之處理器系列 AMD原始的K8微架構提案(1998年)
by 痴漢水球 2023.01.27 04:01PM
時代背景：如同資料中心機房和重要資訊設備永遠缺不了那包綠色的乖乖，看似位於計算機科技頂峰的高效能處理器業界，也是四處充滿了不可勝數的稗官野史和鄉野奇譚。AMD在1990年代末期逐步奠定與Intel分庭抗禮基礎的過程中，也難以避免的碰到「路線選擇」的問題，讓AMD敲開伺服器天堂大門的K8，一開始也不是我們所任之中的「那個樣子」，甚至「處理器遊俠」Jim Keller還提議過更激進、更像Intel NetBurst的方案。 也許各位科科現在眼前看到的，是不學無術的筆者在這個專欄累積的超過兩百篇文章中，最八卦但也最耗盡心思的一篇，更喚起筆者在學生時代的回憶，以及超過十年前在某本已消失的電腦雜誌中的某幾篇長文。 硬科技：回顧AMD Zen微架構和EPYC (上) 硬科技：回顧AMD Zen微架構和EPYC (中) 硬科技：回顧AMD Zen微架構和EPYC (下) 硬科技：AMD同時多執行緒SMT4是什麼？圖解CPU各種核心與執行緒關係 硬科技：簡報王與他們的產地：AMD Fusion篇 在進入主題之前，請各位科科先大致瀏覽AMD x86處理器的家族族譜。AMD之所以會用K這個字母作為歷代核心微架構的開頭，因為這象徵著 “Killer” 的意思，而設定的獵殺對象，一開始則是Intel的Pentium。
然後筆者直接把結論寫在這裡：
- AMD原本的K8，並非是以K7為基礎的再發展，而是後來的K11 (Bulldozer) 的雛型，也就是雙核心叢集式多執行緒 (CMT) 的前身。雙整數運算核心共用浮點運算單元，則是因應AMD併購ATi後的「Fusion大戰略」而做出的調整。
- AMD最早的K8有兩個版本，K8-1極度近似K11，Jim Keller名列發明者之一的K8-2則充滿了Intel NetBurst的影子，例如Trace Cache (微指令追蹤快取) 和兩倍時脈執行單元。
- AMD的Zen，其基礎概念源自於最原始的K10，高時脈結合同時多執行緒 (SMT)。
以下是與AMD原始K8和K11的相關專利清單。在1998年，K7在世人面前首度亮相「前」，很多份AMD申請的專利權，早已描繪出「K7正統繼承人」的輪廓。 在2001年10月2日，擅長精密圖解處理器晶粒圖的Chip Architect網站站長Hans de Vries (他最有名的事蹟是判斷出90nm製程Pentium 4 “Prescott” 支援64位元x86指令集)，總結了所有的K8相關專利，分析出AMD兩種K8方案的概貌：AMD很早以前就在思考「原生雙核心」的可能性，即使隔年IBM就已完成石破天驚的Power4設計。 Chip-Architect “October 2, 2001: AMD's Hammer micro architecture preview”
在2010年3月，也是世人們仍在猜測AMD那個推土機到底葫蘆裡面賣什麼藥的時刻，筆者花了一些時間，重新閱讀全部的相關專利，再使用PowerPoint畫出筆者覺得有必要強調的重點特色。其中Jim Keller涉足其中的K8-2，還真的蠻有Intel NetBurst的味道，也只能說那個時代的「英雄所見略同」了。 為悼念Intel NetBurst的失敗而刻下的墓誌銘 (上) 為悼念Intel NetBurst的失敗而刻下的墓誌銘 (中) 為悼念Intel NetBurst的失敗而刻下的墓誌銘 (下)
行文至此，一定會有眼尖的科科會問：為何AMD沒有K9？ 有兩種說法：
- K9的英文發音近似 “Canine (犬類)”，太過負面，因此跳過。
- AMD的確有大幅改良過的K9核心微架構計畫，擁有貨真價實的Trace Cache，每個時脈週期可派發多達八個巨集微指令 (Mop, Macro-Op)，並「以原生雙核心做為主要特性」。此案由K7團隊負責，在2001年初開工，但經過六個月的概念驗證後就被取消。這個K9究竟是不是專利權上的K8-2 (雖然看起來根本是同一個東西)，也就只有AMD自己知道了。
想必各位科科大概也頭昏眼花了，筆者就將AMD的處理器核心變遷，依序再度整理如下：
最後，為什麼AMD會這樣改來改去？我怎麼知道？筆者只負責不負責任的評論，請各位自己去問AMD吧，如果連他們都還記得真正的答案的話。科科。
K 是 Kryptonite 的意思，是殺死超人的元素，當時 AMD 想指它可以殺掉 Intel PS：全美达居然也有AMD HT总线，难怪现在有用户说龙芯是小全美达
