As novas versões do Transmeta Crusoé

Apesar das vendas da Transmeta ainda estarem muito longe de serem astronômicas, continuam firmes e fortes desenvolvendo novas versões do Crusoé.

Hoje (13/06) foram anunciadas duas novas versões do processador, chamadas TM5500 e TM5800. Ambas serão oficialmente lançadas no final deste mês.

As novidades em relação às versões anteriores são muitas. Em primeiro lugar, os chips já serão fabricados numa arquitetura de 0.13. Se conseguirem manter o cronograma e realmente lançar os chips antes do final deste mês, os novos Crusoé serão lançados antes dos Pentium III T de 0.13 mícron da Intel, sem dúvida uma vantagem competitiva.

O TM5500, a versão mais barata, virá com 256 KB de cache L2, enquanto o TM5800 virá com generosos 512 KB de cache. A voltagem dos processadores será de 0.9 V a 1.3 V, dependendo da versão. Ambos estarão disponíveis em versões de 600 e 1000 MHz.

Junto com o aumento na freqüência, veio um pequeno aumento no consumo elétrico dos chips. Operando a 1.0 GHz, o TM5800 consome 7 Watts. Entretanto, este é o consumo do chip operando à plena carga. Os chips da transmeta contam com um sistema de gerenciamento bastante inteligente, que diminui a freqüência do processador conforme a demanda dos aplicativos. Isto significa que ao menos que o processador seja usado para alguma tarefa intensiva, compactar vídeos, aplicar filtros pesados, rodar jogos 3D, etc. o consumo sempre ficará bem abaixo disso, na casa dos 2 ou 3 Watts na maior parte do tempo. Só para efeito de comparação, um Celeron 600, um dos chips mais econômicos para PCs de mesa atualmente, consome 15 Watts.

Mais um reforço veio cm a nova versão do code morphing software. Como os Crusoé são baseados neste software, é possível melhorar o desempenho dos processadores, ou mesmo diminuir seu consumo elétrico através de melhorias no software. Foi isso que a Transmeta fez.

Os Crusoé atuais, rodam o code Morphing versão 4.1.7, enquanto nos novos rodarão a versão 4.2.0. Segundo a Transmeta, a nova versão aumentará o desempenho dos chips em até 28% e possibilitarão uma diminuição no consumo elétrico entre 2 e 42%, dependendo do aplicativos (quanto mais intensivo o aplicativo, menor será a economia, já que com o chip trabalhando à plena carga não existe muito o que fazer para economizar energia sem diminuir o desempenho).

Mais uma novidade é que a Transmeta está desenvolvendo uma versão de 256 bits do Crusoé, a ser lançada no próximo ano. As versões atuais são processadores de 128 bits. No caso do Crusoé, é possível alterar à vontade o design do chip, pois não é preciso manter compatibilidade com as instruções x86, usadas pelos aplicativos atuais, como acontece no caso dos chips Intel e AMD. Na verdade, o processador não roda os aplicativos e sim o code morphing software, é este programa quem se encarrega de “traduzir” as instruções dos programas nas instruções entendidas pelo processador.

Ao alterar a arquitetura do chip, tudo o que é necessário fazer é alterar também o code morphing, para que ele rode sobre a nova arquitetura. Esta é uma vantagem competitiva para a Transmeta, pois seus engenheiros podem incorporar todas as novas idéias e tecnologias no chip, sem precisar se preocupar com a questão da compatibilidade com aplicativos.

Concordo que até agora o Crusoé fez bem pouco, pouquíssimo. As versões atuais chegam a ser 50% mais lentas que um Pentium III da mesma freqüência e o baixo consumo elétrico não é capaz de aumentar perceptivelmente a autonomia de bateria dos notebooks, já que num notebook moderno quem consome mais energia, até 50% do total é a tela colorida. O consumo do processador poderia cair a níveis próximos de zero, que mesmo assim a autonomia das baterias só aumentaria em 20 ou 25%.

Entretanto, o Crusoé já conseguiu também algumas vitórias, por exemplo no ramo de servidores. Como neste tipo de equipamento, geralmente são usados vários processadores, a dissipação do calor começa a tornar-se algo crítico. Ao mesmo tempo, com a maioria das empresas passando a armazenar seus servidores em data centers, onde paga-se por espaço usado, o Crusoé começou a aparecer como uma solução atrativa, já que gera pouco calor, e justamente por isso permite construir servidores pequenos (fisicamente), mas com vários processadores. Várias empresas já vem ganhando dinheiro vendendo servidores equipados com os chips Crusoé.

Na minha opinião, o interessante nos chips Crusoé não são os chips em sí, que comparados com os chips da Intel e AMD atuais em quesitos como desempenho e custo/benefício, podem ser considerados no máximo “regulares”, mas sim pela idéia por trás do code morphing software e de outras inovações desenvolvidas pelos engenheiros da Transmeta. Os Crusoés podem não ser lá a melhor opção de compra atualmente, mas a tecnologia usada neles vai mudar muita coisa na indústria e influenciar os futuros processadores. Os fabricantes estão começando a perceber que ao invés de simplesmente socar mais transístores dentro do processador, também é possível melhorar seu desempenho ou outras características que sejam consideradas importantes, tornando seus processadores mais inteligentes, como o Crusoé 🙂

O Crusoé pode ser classificado como um “hybrid software-hardware CPU”, um processador híbrido de hardware e software. Claro que na verdade tudo acaba sendo feito via hardware, mas no Crusoé temos uma camada extra de software, justamente o Code Morphing Software.

Veja os dois diagramas abaixo. O primeiro representa um processador x86 moderno, como os que temos à venda atualmente e no diagrama da direita temos o Crusoé. Veja que nos processadores atuais, todas as funções executadas pelo processador são feitas por circuitos dedicados, fazendo com que o processador seja muito grande e complexo. Veja que o Crusoé por sua vez é dividido em duas partes. O quadrado maior representa a parte física do processador, enquanto os retângulos separados representam as funções que são executadas via software. Veja que a parte física do Crusoé é muito menor:

O Code Morphing, o programa que executa a maior parte das funções que outros processadores executam via hardware, fica armazenado em uma pequena porção de memória ROM integrada ao processador. Quando o processador é ligado, o code morphing é a primeira coisa a ser carregada, sendo carregados em seguida o BIOS, sistema operacional e demais programas.

O Code Morping fica então residente, funcionando como um intermediário entre a parte física do processador e os programas.

No Crusoé, é o Code Morphing que faz a tarefa de converter as instruções x86 enviadas pelo programa, ordená-las de forma a serem executadas mais rápido, e coordenar o uso dos registradores, tarefas que em outros processadores são executadas via Hardware.

Todas as instruções traduzidas pelo code morphing são armazenadas num cache especial, chamado translation cache. Este cache ocupa parte dos cache L1 e L2 do processador, e pode variar de tamanho de acordo com o volume de instruções diferentes processadas.

O uso do translation cache evita que o processador perca tempo traduzindo várias vezes uma instrução muito usada pelo programa. Naturalmente, as instruções que forem sendo mais utilizadas vão assumindo as primeiras posições no cache, enquanto as menos utilizadas vão sendo eliminadas. Outro recurso, é que cada vez que uma instrução é reutilizada apartir do cache, o Code Morphing trata de dedicar mais alguns ciclos de processamento, de modo a otimiza-la cada vez mais. Quanto mais é usada, mais rápido a instrução irá rodar.

Para prevenir possíveis erros de tradução de instruções, existem mais duas pequenas áreas de memória, que servem para armazenar o estado dos registradores do processador a cada bloco de instruções executado. Como os registradores armazenam tudo o que está sendo processado pelo processador no momento, salvando os dados armazenados nos registradores é possível voltar ao estado anterior caso qualquer erro ocorra, de modo completamente transparente ao sistema operacional e ao usuário. As duas áreas são chamadas de “Working Copy” e “Shadow Copy”. A work copy, ou cópia de trabalho armazena os dados dos registradores cada vez que um novo bloco de instruções começa a ser processado. Caso tudo ocorra bem, então a copia armazenada na work copy é armazenada na shadow copy (copia sombra); caso ocorra algum erro então a cópia anteriormente é carregada e o Code Morphing Software faz uma nova tradução do bloco de instruções, desta vez usando algoritmos especiais para descobrir qual instrução causou o erro, de modo que não ocorra novamente.

O uso do Code Morphing, traz uma grande flexibilidade ao Crusoé. É possível criar chips compatíveis com várias plataformas diferentes apenas alterando a camada de software, sem ter que alterar um único transístor no processador. Isto torna possível para a Transmeta desenvolver várias versões diferentes do Crusoé para as mais diferentes aplicações.

Leia também:

https://www.hardware.com.br/artigos/revolucao-transmeta/

https://www.hardware.com.br/artigos/conheca-crusoe/

https://www.hardware.com.br/news/2001/01/101056-Crusoe_ataca_no_ramo_de_servidores.asp

Termos relacionados:

A Transmeta, é uma companhia nova no mercado, liderada por ninguém menos que Linus Torvalds, idealizador e principal criador do Linux. atualmente ela está colocando no mercado seu primeiro processador, o Crusoé. A dez anos atrás tínhamos uma grande discussão entorno de quais eram os melhores processadores, os RISC ou os CISC. Os processadores CISC eram mais versáteis e complexos, enquanto os RISC eram mais simples e baratos. Atualmente esta discussão não faz muito sentido, pois mesmo os processadores supostamente RISC, como o G4 utilizam recursos tão complexos quanto os usados nos processadores CISC, um G4 não é mais simples do que um Pentium II por exemplo. O Crusoé, o novo chip da Transmeta aparece como uma nova alternativa de chip simples e barato. As principais características do Crusoé são: 1- Compatível com a plataforma PC; 2 – Híbrido de Hardware e Software; 3 – Projeto desenvolvido com o objetivo de consumir um mínimo de eletricidade. A idéia é desenvolver um chip o mais simples possível, mas que ao mesmo tempo mantenha uma performance comparável à dos processadores atuais. Para conseguir isto, a Transmeta desenvolveu o “Code Morphing Software”, uma camada de software, que executa as tarefas de traduzir as instruções x86 nas instruções utilizadas pelo processador, ordenar as instruções de forma que sejam executadas mais rápido. etc. Executando estas tarefas via software, foi possível criar um chip muito pequeno, que consome um mínimo de eletricidade. O baixo consumo elétrico torna o Crusoé perfeito para a maioria dos micros portáteis, servindo como uma opção muito mais poderosa em termos de processamento aos processadores utilizados atualmente em Handhelds e Palmtops, podendo também se aventurar no ramo de notebooks.
Para mais informações sobre o Crusoé, visite: http://www.transmeta.com

Este é um sistema, usado no Crusoé, processador desenvolvido pela Transmeta, que converte as instruções x86 usadas pelos programas nas instruções internamente entendidas pelo processador. O Code Morphing substitui vários componentes que incham os processadores atuais, encarregados de converter as instruções nas instruções simples, entendidas pelo processador, ordenar as instruções, execução especulativa, etc., componentes que num Athlon correspondem a quase metade dos transístores gastos no processador. Em outras palavras, o Crusoé transfere para o software a maior parte das funções que normalmente seriam executadas por componentes separados do processador. Sem estes componentes, temos um chip muito menor, mais econômico e muito mais barato. A idéia é quase tão revolucionária quanto a que criou os processadores RISC a 20 anos atrás. O Code Morphing permite que o processador tenha uma arquitetura WLIN extremamente eficiente, sem com isto deixar de ser compatível com os programas atuais, enquanto os demais processadores do mercado sofrem graças à toda carga de legado necessária a mantê-los compatíveis com os processadores anteriores. Apesar do desempenho atual ser um pouco inferior aos demais processadores do mercado, o nível de eficiência é bem maior, permitindo que no futuro surjam versões mais parrudas do Crusoé, com mais transístores, um consumo elétrico um pouco maior, porém com um desempenho bastante superior.

Os processadores para PCs utilizam todos o mesmo conjunto básico de instruções, o conjunto x86. Independentemente de serem Intel ou AMD, Pentium ou 486, todos suportam este mesmo conjunto de instruções, por isso são compatíveis entre sí. O uso das instruções x86 permite que todos os processadores usados em micros PC sejam compatíveis entre sí, mas por outro lado dificulta o desenvolvimento de novos processadores, já que ao tentar desenvolver um novo projeto, é preciso se preocupar em preservar várias estruturas ultrapassadas, a fim de manter a compatibilidade.