CPU-Architektur: Startup will mit "Mill" Prozessorarchitektur revolutionieren
Die Gegend südlich von San Francisco bis zur tatsächlich größeren Stadt San Jose ist als das Silicon Valley und Ursprung der modernen Computerwelt bekannt. Da zahllose Hard- und Softwareentwickler dort nicht nur arbeiten, sondern auch leben, gibt es viele kleine Organisationen, Anwendergruppen und Vereine, die sich immer wieder zu Konferenzen und Vorträgen treffen. Durch diese Szene tingelt seit knapp einem Jahr Ivan Godard mit insgesamt neun bisher bekannten Vorträgen, die er auf Youtube dokumentiert(öffnet im neuen Fenster) hat.
Darin stellt er eine nach Einschätzung unter anderem von EEtimes(öffnet im neuen Fenster) "revolutionäre neue CPU" vor, die es aber bisher nur als Simulation gibt. Mit solchen Verfahren wird ein neues Chipdesign auch bei den Branchengrößen wie AMD, ARM, IBM Intel und Nvidia per Software auf einem herkömmlichen Rechner emuliert.
In seinem jüngsten Vortrag erklärt Godard, der bisher in der CPU-Szene kaum in Erscheinung trat, unter anderem, wie ein neuer, auf Maschinenebene ausgeführter Befehl schnell per Software definiert werden kann. Das soll einer der größten Vorteile des "Mill" genannten Designs sein: Die Architektur selbst ist per Software einfach an die Anforderungen der Programme anpassbar.
Das erinnert ein wenig an das gescheiterte Projekt von Transmeta , das mit einer sehr einfachen CPU und einer darum gelegten Emulationsschicht beliebige Prozessorarchitekturen nachbilden konnte. Auch die Crusoe-CPU von Transmeta, die immerhin in einigen Notebooks Verwendung fand, war per Software konfigurierbar.
Dass Mill ähnlich ausgelegt ist, erwähnt Ivan Godard in einem seiner Vorträge(öffnet im neuen Fenster) , in dem er auch auf seine bisherigen Erfahrungen eingeht. Demnach war der Entwickler bei Philips an den Trimedia-Chips tätig, die mit einer VLIW-Architektur – wie sie AMD bis einschließlich der Serie Radeon HD 6000 verwendete – eine Mischung aus DSP und Allzweckprozessor darstellen sollte. Dieses Konzept scheiterte laut Godard an Management-Entscheidungen, die Idee dahinter sei aber "zu gut gewesen" , um sie ganz zu beerdigen.
Register mit variabler Größe
Mill soll sich von anderen aktuellen Architekturen wie ARM, Power oder x86 außer durch die Konfigurierbarkeit vor allem durch das Weglassen fester Register(öffnet im neuen Fenster) unterscheiden. Sie sind bei allen herkömmlichen Designs eine der Einheiten mit dem größten Energiebedarf, und sie werden durch 64-Bit-Code und bisher bis zu 256 Bit breiten Datentypen bei AVX immer problematischer. Mit Intels GPU-ähnlichem Beschleuniger Knights Landing sollen sogar 512 Bit mit 32 Registern erreicht werden.
Bei Mill werden die festen Register durch einen Mechanismus namens "Belt" ersetzt. Dieser Antriebsriemen – Godard bleibt bei seinen Vorträgen immer in der Metapher einer Mühle – kann aus Sicht des Codes verschieden lang sein, was wiederum per Software festgelegt wird. Er ähnelt damit entfernt einem Schieberegister(öffnet im neuen Fenster) , auch wenn Godard das zumindest für die Eingangsstufen verneint. Je nach Art der zu verarbeitenden Daten kann der Belt zur Laufzeit angepasst werden, was sehr energieeffizient sein soll.
Das alles erfordert einen hohen Programmieraufwand, vor allem aufseiten der Compiler – hier hat Godard laut eigener Darstellung viel Erfahrung. Dem Compiler die Hauptarbeit für eine vergleichsweise einfache, aber sehr schnelle CPU zu überlassen, ist auch kein grundlegend neuer Ansatz: Intels Itanium setzt darauf und ist wohl auch deswegen wenig erfolgreich, weil er zu x86 nur durch sehr langsame Emulation kompatibel ist.
Auf einen Einsatzbereich will sich Godard nicht genau festlegen, im Interview mit Hackaday(öffnet im neuen Fenster) spricht er jedoch immer wieder von Supercomputern. Das liegt nahe, denn bei diesen Systemen hat mit speziell angepasster Software – und ohne ein komplexes Multitasking-Betriebssystem – der Programmierer volle Kontrolle über die Hardware. Für sehr kleine Mikrocontroller, etwa in Haushaltsgeräten, wo ARM stark vertreten ist, hält der Entwickler Mill für kaum geeignet.
Im gleichen Gespräch sagte Godard auch, dass seine vor kurzem eingetragene Firma Mill Computing Inc. am liebsten ein Chiphersteller mit eigener Fertigung sein würde. Aber auch einen reiner IP-Entwickler, so wie ARM es ist, hält er für denkbar. Dazu müssen aber erst einmal lauffähige Chips gebaut werden.
Dafür gibt es nun aber immerhin ein wenig Kapital. War die Firma hinter Mill bisher als "Out of the box computing" bekannt, so ist dasselbe Projekt nun in eine eingetragene Gesellschaft, eine Incorporated, umgewandelt worden. Laut einer Pflichtmitteilung(öffnet im neuen Fenster) für die US-Finanzaufsicht SEC ist der Wert der "Mill Computing Inc." mit 2 Millionen US-Dollar angegeben, davon hat das Unternehmen Ende April 2014 Anteile in Höhe von 100.000 US-Dollar verkauft. Noch hat sich aber kein namhafter Anleger zu einer Investition in das Projekt bekannt.