Transmeta; Fakten Efficeon

Transmeta hat aus Crusoe-Fehlern gelernt

von Christoph Hammerschmidt

EETimes.de
November 6, 2003 (4:09 p.m. GMT)

MÜNCHEN — Mit seinem neuen Prozessor Efficeon muß Transmeta am Markt schnell einen durchschlagenden Erfolg erzielen, sonst geht dem Unternehmen schon bald das Geld aus. Doch die Chipdesigner scheinen ihre Hausaufgaben gemacht und aus dem Schwächen des Vorgängers Crusoe gelernt zu haben. EETimes.de sprach mit Transmetas Europachef Chris Russell.
"Die Leistungsschwäche des ersten Transmeta-Prozessors Crusoe hat einen Erfolg verhindert", - das sieht Russell ganz realistisch. Mit dem Crusoe war das Unternehmen angetreten, den Markt für Notebooks und andere mobile Rechner aufzurollen und der übermächtigen Intel die Stirn zu bieten. Aber der Chip floppte: Zwar hielt er Wort und entnahm den Akkus des Rechners deutlich weniger Energie als die Intel-Chips, doch lieferte er im Gegenzug auch eine allzu magere Rechenleistung.

Jetzt will Transmeta alles ganz anders und viel besser machen. "Alles was wir aus der Erfahrung mit dem Crusoe gelernt haben, haben wir in den Efficeon eingebracht", beteuert Russell. Transmeta beansprucht gegenüber der Intel-Konkurrenz in punkto Energiebedarf schon traditionell die Siegerlorbeeren für sich, aber der Efficeon soll sich auch leistungsmäßig nicht hinter Intels aktuellen Centrino-Prozessoren verstecken müssen.

Dass das diesmal kein leeres Versprechen sein soll, belegt der Manager mit einer Reihe von Benchmarks, bei denen Transmetas Experten den Efficeon gegen Intels Centrino antreten ließen. CPUmark99, Mobilemark 2002, Sysmark 2002, Business Winstones -- bei allen liegen Efficeon und Centrino etwa gleichauf.

Bei einigen Benchmarks hängt der Efficeon die Intel-Konkurrenz sogar ab. So bringt ein 7-Watt-Efficeon im Linpack-Benchmark 1910 MFlops auf die Waage, rund 30 Prozent mehr als Intels Centrino mit 1452 MFlops. Im Verein mit der South Bridge von nVidia bietet der Efficeon beim Grafik-Benchmark 3DMark 2001 ebenfalls um 30 Prozent mehr als ein Intel-Centrino mit Grafikchip 855GM.

Bei der Auswahl der "Kontrahenden" hat Transmeta allerdings nicht CPU-Modelle mit geichen Taktfrequenzen ausgewählt, sondern welche mit gleicher Leistungsaufnahme von 7 Watt -- das gilt in der Branche nämlich als maximal zulässiger Strombedarf für das Design lüfterloser Notebook-Rechner. Dass dabei der Efficeon mit 1,1 GHz und der Centrino nur mit 900 MHz getaktet wird -- wen stört's, solange die Chips der Batterie gleich viel Energie entnehmen?

Russell weist dabei darauf hin, dass beim Efficeon die North Bridge -- jener Teil des Chipsets, der das Verbindungsglied zu Arbeitsspeicher und AGP-Grafik darstellt -- gleich auf dem Die integriert ist, während es bei Intel separat Platz auf dem Board belegt und natürlich auch extra Energie benötigt.

Die Verbindung zur South Bridge erfolgt über einen Hypertransport-"Bus". Dass der Efficeon damit eine wesentlich bessere E/A-Bandbreite erziele als der PCI-Bus, sei nur ein angenehmer Nebeneffekt, erklärt der Manager. Der Hauptgrund für diese Entscheidung sei das bessere Energiemanagement bei Hypertransport gewesen.

Eine ganz wesentliche Säule in Transmetas Konzept ist die Code Morphing Software. Diese Software, die beim Bootvorgang noch vor dem BIOS adressiert und geladen wird, hat mehrere Aufgaben.

Zum einen "übersetzt" sie den ausführbaren x86-Programmcode auf die Maschinensprache des Efficeon, denn die Maschine weist intern eine völlig andere Struktur auf als übliche x86-Prozessoren. Im Gegensatz zu diesen arbeitet sie nach dem VLIW-Prinzip (Very long instruction word) mit 256 Bit Wortlänge. Das ermöglicht es, bis zu acht 32-Bit-Instruktionen gleichzeitig zu bearbeiten, sofern der Programmablauf diese Parallelität gestattet.

Aufgabe der Code Morphing Software ist es nun, den Instruktionsstrom der x86-Anwendungen so auf die einzelnen Instruktionseinheiten des Efficeon zu verteilen, dass diese optimal genutzt sind. Die Software optimiert die Abläufe dynamisch in einem vierstufigen Verfahren. Dabei übernimmt es auch Funktionen, die bei anderen Prozessorherstellern in Hardware realisiert sind, wie Branch Prediction und Ähnliches. Auch hier schlagen sich die Erkenntnisse aus den Problemen des Crusoe nieder. "Wir optimieren nicht mehr, wie beim Crusoe, die gesamte Software, sondern nur noch dort, wo das Verhältnis von Aufwand zu Ergebnis stimmt", erläutert Russel. Einen tieferen Einblick in die Funktionsweise verweigert Russell indessen unter Hinweis auf laufende Patentverfahren. "Code Morphing, das sind unsere Kronjuwelen, da lassen wir niemanden ran", wehrt der Manager ab.

Code Morphing sorgt jedenfalls dafür, dass die Hardware des Rechners möglichst gut ausgelastet ist. Ist Code Morphing also gewissermassen die Antwort auf Intels Hyperthreading? "Nein", sagt Russell, "Bei Code Morphing geht es nicht nur um die Performance. Es erlaubt uns auch ein sehr cleveres Power-Management". Denn die Software ermittelt auch 200-mal pro Sekunde den Auslastungszustand des Prozessors und schaltet nicht benötigte Einheiten ab. Im Verein mit einer speziellen On-Chip-Logik und einer weiteren Software namens LongRun variiert das Powermanagement sowohl die Taktfrequenz als auch die Versorgungsspannung, um die Leistungsaufnahme zu minimieren. Der Effekt sei enorm, verspricht Russell: Ein Efficeon-bestückter Notebook unter Windows XP verbrauche im Leerlauf nur 0,18 Watt -- "gerade mal ein Achtel dessen, was ein vergleichbarer Centrino-Rechner aufnimmt".

Der intensive Einsatz von Software hat es den Transmeta-Designern ermöglicht, mit "nur" 79 Millionen Transistoren aus zukommen -- einschließlich der integrierten North Bridge, die bei Intel noch einmal eine Fläche belegt, die größer ist als der Prozessor selbst. Die geringe Die-Fläche des Efficeon lässt eine hohe Ausbeute bei der Chipfertigung vermuten, was wiederum einen niedrigen Preis ermöglichen dürfte. In der Branche werden 100 Dollar pro Chip geflüstert. Hier wollte sich Russell allerdings nicht festlegen, der Preis ist offenbar weitgehend Verhandlungssache.

Dabei sei die vorliegende Version des Transmeta nur der Anfang, versichtert Russell. Der Chip wird aktuell bei TSMC in Taiwan in einem 130-nm-Prozess gefertigt und soll in diesen Wochen an die OEMs ausgeliefert werden. In der zweiten Jahreshälfte 2004 soll die nächste Generation von den Bändern rollen. Transmeta hat dazu bereits einen Produktionsvertrag mit Fujitsu abgeschlossen ... Diese Chips werden in 90-nm-Technik gefertigt und sind damit nicht nur abermals platzsparender, sondern erlauben auch höhere Taktfrequenzen und damit mehr Rechenleistung -- bei tendenziell noch niedriger Leistungsaufnahme. "Wir haben uns weltweit alle 90-nm-Foundries angesehen, mit Ausnahme von Intel natürlich", sagt Russell. "Für Fujitsu haben wir uns entschieden, weil die nicht nur die schnellsten Transistoren bauen, sondern auch viel Erfahrung mit der Produktion komplexer Prozessoren haben".

Nächstes Jahr soll auch die Powermanagement-Software LongRun eine Neuauflage erfahren. "LongRun 2 kontrolliert die Leckströme", erläutert Russell. Im Labor sei es damit schon gelungen, diese unerwünschen Ströme um den Faktor 70 zu reduzieren.

Sind es all diese Faktoren oder ist es der Mut der Verzweiflung: Transmeta ist offenbar selbstbewußter geworden. Im Gegensatz zum Crusoe soll der Efficeon nicht nur die Märkte für Embedded-Systeme, Thin Clients und schmalbrüstige Kleinstrechner abdecken, sondern auch den Weg in Standard-Laptops finden. Sogar lüfterlose Mainstream-Desktop-PCs und Blade-Server soll der Efficeon antreiben. "Das ist ein wichtiger Unterschied", beteuert Russell. "Das können wir nur machen, wenn wir uns bei der Leistung sicher sind".

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ULI, ATI team up over PCI Express
CeBIT 2004 Nvidia should get back to graphics business

By Mike Magee: Donnerstag 18 März 2004, 11:39

THE CEO of ULI told the INQ this morning that samples of a small PCI Express bridge chip are currently winging their way to Toronto, in a sign of cooperation between chipset makers.
Alex Kuo, CEO and President of ULI, said that the solution, the 1573, would outflank Nvidia, which he said had nothing like it in the pipeline.

In fact, Kuo positioned his company as a niche player in the marketplace, and said that it continued to make money, while its other competitors were unable to make profits out of this type of business.

One problem for firms like SIS and Via was that they had to pay large licence fees to Intel, and as the price of the chipsets was only in the $30 or so range, paying slightly less than $10 for a licence made it hard to compete with Intel itself.

Nvidia had too few resources to compete successfully in the chipset business, he suggested, and instead should get back to its core business, graphics, at which it is very successful.

He said ULI almost had 100% of Transmeta business in Japan, in Korea and in North America now.

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Nachdem gestern Transmeta die Unterstützung für das NX-Feature bekanntgab, folgt heute VIA und kündigt mit dem VIA C5J Esther die nächste Generation ihres C3 Prozessors an...

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Original geschrieben von intel_hasser
Wirklich schade, dass es die Efficeons noch praktisch nirgends gibt. Die kleinen Dinger haben echt Potenzial, einen gleichgetakteten Geode dürften die ja auch zerlegen (bei weniger Verlustleistung).

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Original geschrieben von BUGGI1000
Ui, Ui, Ui ... harte Worte.
Ich sag nur Eines, seht Euch die bisherige Execution an. Soll ich noch mehr
erwähnen?

Ansonsten findet man erste Anhaltspunkte (auch zum Extrapolieren hier)

http://pc.watch.impress.co.jp/docs/2003/1217/ubiq37.htm

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Original geschrieben von intel_hasser
Interessant ist auch, dass sich die K7-FPU und die P3-FPU in etwa die Hände schütteln können. Allerdings muss man auch dazu sagen, dass Whetstone und Dhrystone alleine sicher nicht das gesamte Anforderungsspektrum auf das die CPU treffen kann abdecken.

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