VIA CN Isaiah

VIA CN Isaiah

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Aunque en el mercado de los chipsets VIA se bate en retirada, hay un nicho en el cual el destino les depara la gloria, aquel de los UMPC y subnotebooks, gracias a un nuevo CPU de bajo consumo y respetable rendimiento.

Actualmente, cuando hablamos de VIA, a muchos sólo les viene a la mente la compañía de chipsets que no pudo continuar siendo competitiva en el mercado actual, donde Intel, AMD y Nvidia se han llevado casi toda la torta.

Sin embargo VIA ha dado muestras de estar reorientando su negocio apostando por un mercado que actualmente no esta totalmente desarrollado pero que sin embargo tiene un futuro promisiorio: sistemas embedidos y computadores de bajo consumo (subnotebooks/HTPC/UMPC).

A pesar que es difícil de entender, VIA, en el papel, tiene las mismas capacidades que Intel o AMD para generar una plataforma completa desde 0, esto porque poseen la capacidad para hacer chipsets por la misma experiencia de VIA, absorbieron a S3 quienes le han entregado los conocimientos necesarios para generar chips gráficos de buena factura y además, tienen a Centaur, la filial fabricante de procesadores que VIA adquirió, junto con Cyrix, hace ya unos cuantos años y que le trajo de pasada la licencia X86.

Centaur es la que en el tiempo de los Pentium MMX, fabricaron los procesadores bajo el nombre de IDT Winchip y es una de las 4 empresas que tiene una licencia para fabricar procesadores bajo el estándar de Intel X86. La licencia x86 es un factor muy importante actualmente ya que en su momento Intel permitió la licencia a 4 fabricantes, pero esto fue solo una vez y nunca más, por lo que sólo estas 4 empresas tienen la facultad de fabricar y vender procesadores x86.

Actualmente Intel esta intentando reposicionar los procesadores x86 en el mercado de todo tipo de artefactos que hasta ahora han sido cubiertos por procesadores de licencia libre RISC, sin embargo con el auge de los procesadores x86 y los bajos costos de producción, los procesadores RISC han perdido tanto terreno que se ha previsto, gracias al giro de Intel de generar procesadores x86 de muy bajo costo (Silverthorne y DiamondVille), que los próximos años los x86 estarán en casi todos los dispositivos electrónicos, desde automóviles hasta refrigeradores inteligentes.

Gracias al nuevo enfoque de VIA, es que esta semana han dado luz al nuevo proyecto de procesadores que tienen entre manos, sin embargo es algo radicalmente diferente a lo que les habíamos conocido antes, tanto así, que de continuar por esta senda VIA podría incluso llegar a ser un participante importante en la industria de procesadores, algo que hasta ahora no habríamos pensado nunca.

VIA CN a primera división

En general lo que ha caracterizado a VIA como fabricante de procesadores, ha sido su orientación a un mercado de bajo consumo, sin embargo, esa orientación también ha sido el de entregar un rendimiento sólo “suficiente” para aplicaciones de uso cotidiano, lo cual lo deja lejos de la pelea por el rendimiento, incluso en ambientes móviles.

De esta manera el VIA CN core “Isaiah” viene a llenar ese espacio al que VIA aun no llegaba, pero sin embargo, manteniendo su impronta de bajo consumo. VIA no quiere reemplazar directamente el VIAC7M, sino más bien agregar un nuevo producto a su linea, un producto que se orienta a rendimiento/consumo, y no solo a costo/consumo, prometiendo desde el doble de rendimiento hasta incluso el cuádruple del rendimiento de su actual C7 con un TDP muy similar.

Este salto en rendimiento se debe a un rediseño inteligente de la arquitectura, que además ha sido diseñada desde 0, lo cual por sí solo no es un gran dato, sino porque esta arquitectura esta diseñada para entrar a las grandes ligas por sus importantes inclusiones.

Las caracteristicas generales del VIA CN “Isaiah”:

  • -Instrucciones: soporte x86-64 (64bits), SSE2, SSSE3 (posiblemente SSE4), Virtualización Intel Compatible.
  • -Tipo: Ejecución fuera de orden, especulativa escalar
  • -Tamaño: 60mm2
  • -Transistores: 94 millones
  • -Frecuencias: de 1Ghz a 2Ghz
  • -Bus: 800Mhz a 1.33Ghz
  • -Cache: 64KB L1, 1MB L2 Exclusiva (no compartida)
  • -Voltaje de operación: menos de 1v a 1.15v
  • -fabricación: 65nm (posiblemente hecho por Fujitsu)
  • -TDP: alrededor de 20W, estado C6 deepsleep de menos de 1W.
  • -zócalo: FCPGA 370, VIA-C7 compatible.

Debajo del capot

El VIA “Isaiah” trae consigo más de un cambio importante, de hecho es el primer procesador de VIA-Cyrix-Centaur, en tener características que procesadores actuales tienen para generar gran poder de proceso. A continuación haremos un recuento de las más importantes:

Ejecucion Fuera de orden: Este es quizás el cambio más notable de la actual arquitectura vs la arquitectura del C7 y es lo que en definitiva los traería a competir con procesadores de AMD e Intel.

El antiguo VIA C7 era un procesador con ejecución en orden, esto significa que el procesador va ejecutando las instrucciones en la medida en que el software las va generando, de esta manera, ejecuta las instrucciones de la misma manera en que el desarrollador del software las ha planeado, por lo que si hay instrucciones que dependen de otras, el procesador debe esperar las demás dependencias para seguir procesando.

La nueva arquitectura Isaiah integra la capacidad de ejecutar instrucciones fuera de orden, lo que significa que el procesador aleatoriamente ordena las instrucciones de la manera en que sea más fácil su ejecución, transformando las instrucciones de largo variable (x86) en instrucciones más pequeñas de largo fijo (Micro-ops) y dejando en espera las instrucciones que dependen de otras, para seguir ejecutando aquellas que son posibles de ejecutar inmediatamente.

Esta forma de trabajar revolucionó la forma en que los procesadores trabajaban y tanto AMD como Intel lo incorporaron hace alrededor de 10 años atrás. La inclusión de esta técnica en procesadores como el Isaiah, trae a VIA a la primera división de los fabricantes de procesadores de escritorio.

Procesamiento Especulativo y predictor de rama: La ejecución especulativa, habla a grandes rasgos, de depender del predictor de rama (el cual predice los procesos a futuro para mantener trabajando al procesador), e integra esta manera de funcionar, lo cual permite adelantarse y aumentar notoriamente el rendimiento al mantener un buffer que posibilita una cantidad de instrucciones ejecutadas mantenidas, lo que tiene un impacto importante en el rendimiento por ciclo (rendimiento por mhz) y por tanto, se vuelve un factor importante a la hora de evaluar la relación performance/watt (más trabajo realizado con menor cantidad de frecuencia, por tanto, menos consumo).

Esto lo han logrado en “Isaiah” al implementar el sistema de predicción de rama más avanzado existente en procesadores x86, con 8 unidades de predicción enfocadas a diferentes tipos de predicciónes de rama, donde todos hacen su predicción y luego eligen cual es la más próxima a la respuesta adecuada de predicción.


Procesamiento Escalar:
sumado a las otras mejoras al modo de ejecutar las instrucciones, se suma la ejecución escalar, que no es más que la posibilidad de decodificar y ejecutar varias instrucciones en paralelo, sin necesidad de que las instrucciones dependientes de otras tengan que esperar de procesarse (procesamiento serial).


Macro-op Fusion y FPU 128bits:
Finalmente, según VIA, “Isaiah” seria capaz de fusionar instrucciones Macro-ops (instrucciones x86) antes de la transformación a instrucciones más pequeñas al igual que Core2, y ejecutarlas como 1 sola instrucción, lo que le permitiría ahorrar recursos, consumo y aumentar notablemente el rendimiento por ciclo.

Por otro lado, la unidad de coma flotante es muy potente, al igual que K10 y Core2, es capaz de manejar instrucciones SSE en FPU de 128bits en 1 solo ciclo, e incluso ejecutar sumas y multiplicaciones más rápido que cualquier procesador x86 existente hasta la fecha, para llegar a tener una capacidad de procesar un máximo teórico de 7 instrucciones por ciclo para las 7 unidades.

Desambiguación de memoria: Al igual que Core2 de Intel, Isaiah es capaz de prever la asignación de bloques de memoria para instrucciones en proceso de predicción, de esta manera, se pueden ejecutar instrucciones fuera de orden, sin necesidad de calcular todo serialmente, permitiendo trabajar mejor instrucciones en paralelo.

C6 deep sleep: Dentro de las mejoras para aminorar el consumo en carga, también “Isaiah” trae consigo un sistema de carga dinámica donde se regula voltaje y frecuencia dependiendo del uso, al igual que sus anteriores procesadores y las implementaciones de Intel y AMD.

Sin embargo trae consigo un nuevo estado de “reposo” llamado C6, el cual desconecta 93 millones de transistores de los 94 millones que posee, trasladando los datos hacia la RAM, y bajando el consumo a menos de 1W.

Varias de estas implementaciones han sido integradas hace mucho tiempo en los procesadores de Intel y AMD, sin embargo, necesitan de gran cantidad de circuitería, y es un proceso complejo de implementar, de esta manera es difícil entrar en este tema teniendo en cuenta el bajo consumo, por esta razón, VIA generó una arquitectura desde 0 apuntando a esto, pero pensando en bajo consumo, en como minimizar la cuenta de transistores, pero sin embargo, entregando las herramientas de cualquier procesador de escritorio actual.

Por otro lado Intel con sus procesadores orientados al bajo consumo como Silverthorne y Diamondville, sacrifica bastante rendimiento, al hacer el giro contrario al “Isaiah”. No son procesadores con ejecución fuera de orden y con rendimiento en FPU más bien simples, asemejándose más a procesadores x86 de la primera era de los Pentium, donde aun con altas frecuencias, rinden mucho menos que soluciones RISC a menor frecuencia, muy diferentes a los procesadores x86 actuales.

Conclusiones

El “Isaiah” parece una arquitectura prometedora, especialmente pensando en equipos de bajo consumo pero que necesitan de gran poder de proceso, al menos este procesador en estado preliminar ya ha demostrado correr juegos como “Crysis” de buena manera y lograr reproducción de video de alta calidad a sólo 1.2Ghz sin ayuda externa (aceleración por hardware a través de chips gráficos).

Tomando en cuenta los grandes avances de VIA en el apartado de los procesadores, no sería descabellado pensar en un retorno a las grandes ligas, más aún si VIA es capaz de generar una plataforma sólida teniendo todas las herramientas al alcance (Chipsets, GPUs y CPUs), por lo demás aunque “Isaiah” en su primera fase es un procesador de Core simple, según sus creadores esta pensado en miras de configuraciones multinúcleo cuando pasen a los 45nm de fabricación, lo cual les dará la entrada definitiva a los sistemas a los que apunta el mercado mainstream en los próximos meses.

Finalmente podemos decir que es un avance importante de un actor que dábamos por perdido en el mercado tradicional, lo cual da pie a que puedan llegar a tener en un futuro, procesadores competitivos de la firma. Por lo demás, VIA tiene en mente mantener una visión de productos de bajo costo, ahorrando lo máximo en transistores como lo ha hecho hasta ahora entregando procesadores mucho más pequeños que la competencia, apostando a la retrocompatibilidad en sus placas y al bajo consumo, una impronta que podría dar frutos con la explosión de los nuevos formatos pequeños, pero que necesitan de gran poder de cálculo: como estaciones de video o dispositivos pequeños orientados a juegos.

Esperemos esto no se diluya y podamos tener pronto alguno para testear de primera mano.

atte, Tbon.