AMD schlägt Optimierung der CPUs für Java und .NET vor

Neue Befehlserweiterung zur Verzahnung mit Software

Unter dem Namen "Light Weight Profiling" (LWP) plant AMD eine mögliche Erweiterung des Befehlssatzes seiner Prozessoren - für welche kommenden Modelle, ist noch nicht bekannt. LWL soll dafür sorgen, dass sich Software besser an die Auslastung der Einheiten einer CPU anpassen kann, dafür muss aber auch das Betriebssystem mitspielen.

Mit einem "rekonfigurierbaren Prozessor" hat LWL wenig zu tun, vielmehr geht es darum, dass die Software besseren Einblick in das bekommt, was die CPU gerade tut. Die Programme können sich dann besser auf die Maschine einstellen, was gerade bei einer weiter steigenden Anzahl an Kernen und Threads sehr wichtig ist. Bisher können die Programme auch schon über maschinenspezifische Register (MSR) auslesen, was der Prozessor tut - LWL soll diese Kontrolle der Software über die Hardware aber sehr viel feiner abgestuft ermöglichen.

Um Leistungsverluste zu vermeiden, will AMD in der CPU einen eigenen Speicherbereich schaffen, der wie ein Ringpuffer arbeitet, also vom Prozessor selbst ständig neu gefüllt wird. Die Programme können nun selbst festlegen, wann sie diesen Speicher auslesen. Darin werden Ereignisse wie fehlgeschlagene Cache-Zugriffe festgehalten. Es liegt dann an der Software, wie sie darauf reagiert. Die neuen Register lassen sich aber auch so programmieren, dass sie in bestimmten Intervallen oder bei bestimmten Ereignissen einen Interrupt auslösen, der dann vom Betriebssystem abgefangen wird. Das OS muss dann die entsprechenden Maßnahmen treffen.

Daher ist LWL auch nicht ohne weiteres sofort zu implementieren, da es eine Abstimmung zwischen Betriebssystem, Anwendung und Prozessor voraussetzt. Als ersten, aber eher trivialen Schritt hat AMD vorgeschlagen, dass über den bereits in jedem aktuellen x86-Prozessor vorhandenen Befehl CPUID übermittelt wird, welche LWL-Zustände die CPU annehmen kann. Als weitere Maßnahme sollen die Programme, die auf LWL optimiert sind, beispielsweise selbst die Größe ihrer Datentypen oder das Starten von konkurrierenden Threads anpassen können.

Ziel des Ganzen ist natürlich eine höhere Rechenleistung durch gleichmäßigere Auslastung der Kerne und Funktionseinheiten des Prozessors. Da das System offen gestaltet ist und die CPU nicht beispielsweise dauernd Interrupts auslöst, die Programme aber ihrerseits nicht verpflichtet sind, stets die LWL-Zustände auszulesen, soll sich der Leistungsabfall durch die Überwachung des Zusammenspiels kaum bemerkbar machen.

AMD arbeitet an LWL, da streng strukturierte Frameworks und Laufzeitumgebungen wie Java und Microsofts .Net bei Programmierern immer beliebter werden. Laut einer Umfrage bei Software-Entwicklern für Webanwendungen durch die Evans Data Corporation sollen diese Software-Umgebungen in den kommenden Jahren weiterhin dominieren. Da aber Java und .Net genaue Kontrolle über die Funktionsweise der Anwendungen haben, könnten sie laut AMD von Mechanismen wie LWL profitieren. Die Ausrichtung auf Webservices legt nahe, dass entsprechende Funktionen als Erstes wohl in Server-Prozessoren zu finden sein werden.

Für welche kommenden CPUs AMD LWL plant, hat das Unternehmen noch nicht bekannt gegeben. Vorerst gibt es erstmal einen "Vorschlag" genanntes PDF-Dokument von 26 Seiten, in denen das Konzept erläutert wird. Offenbar will AMD zunächst den Bedarf sondieren - und wohl auch ausprobieren, ob Betriebssystementwickler sich auf LWL einlassen.