Itanium 2013 11 14 12 03 41

Erik Hagersten

6 Jul 202126:51

Summary

TLDR本视频脚本深入探讨了VLIW架构（如英特尔的Itanium和Transmeta的Efficeon处理器）的技术创新与挑战。虽然这些架构在低功耗和兼容性方面有着前瞻性设计，但由于性能和市场接受度的问题，未能取得预期的成功。通过动态翻译和软件重写技术，这些处理器试图克服指令集兼容性问题，但最终未能与主流架构竞争。尽管如此，这些努力为未来的处理器设计提供了宝贵的经验，甚至对当前的技术发展产生了影响。

Takeaways

😀 VW公司曾推出一款创新的CPU架构，但最终未能成功。
😀 VW处理器通过软件二进制重写，将x86指令转换为VW指令，实现了跨架构的兼容性。
😀 这种动态转换依赖于每次接触新的代码块时，软件动态翻译x86指令。
😀 虽然使用了类似JIT技术的翻译方法，但由于执行性能较低，最终未能成功。
😀 VW处理器主要定位于低功耗、桌面和小型设备市场。
😀 该技术尝试了将一种完全不同的架构与现有x86指令集兼容，但面临高性能挑战。
😀 VW公司推出了几代处理器，但市场反应平平，仅获得约3亿美元的收入。
😀 总投资约为10亿美元，然而由于商业上的失败，该项目未能持续盈利。
😀 尽管如此，VW公司在尝试创新技术方面做出了重要贡献，为后来的研究提供了基础。
😀 目前，VW公司的前员工Dave Ditel在Intel工作，Intel的实验室正在探索类似的技术。
😀 虽然VW项目失败了，但类似的思路可能会在未来由更大的公司重新出现。

Q & A

Itanium架构的主要设计理念是什么？
-Itanium架构的主要设计理念是采用VLIW（非常长指令字）架构，通过编译器明确指示可以并行执行的指令，而不是依赖硬件来进行指令级并行。它试图将并行处理的责任交给编译器，以提高处理器的性能。
Itanium为何未能在市场上广泛推广？
-Itanium未能在市场上广泛推广的原因包括其对编译器的高度依赖、复杂的硬件设计导致的高成本，以及实际应用中无法充分利用指令并行性。虽然其在高性能计算市场有所表现，但最终未能大规模占领市场。
VLIW架构如何实现指令级并行？
-VLIW架构通过将多条指令捆绑在一起，形成一个宽指令字，允许处理器在一个时钟周期内执行多个指令。每个指令捆绑内的指令是独立的，且编译器会显式指定哪些指令可以并行执行，最大化并行度。
Itanium的指令格式是怎样的？
-Itanium的指令格式为128位宽的指令捆绑，每个捆绑包含两个48位的指令。这些指令捆绑会同时被处理器解码和执行，从而提高并行度。指令捆绑的设计允许最多6条指令并行执行。
Itanium是如何处理加载指令的？
-Itanium使用了高级加载地址表（AAT）来处理加载指令。AAT能够对加载和存储进行预测，从而允许加载指令在存储指令之后执行，避免因分支和数据依赖导致的延迟。这种方式有助于提高指令并行性。
Transmeta是如何尝试实现x86指令集兼容的？
-Transmeta通过软件级的二进制重写技术，将x86指令在运行时动态转换为VLIW指令。这种方法的优势是能够在不依赖硬件直接支持x86指令的情况下实现兼容性，然而转换过程中的性能开销导致实际执行速度较慢。
为什么Transmeta的处理器未能获得商业成功？
-Transmeta的处理器未能获得商业成功的原因是其动态二进制转换带来的性能开销过大，导致执行速度不如预期。此外，尽管它们面向低功耗市场，但由于性能的限制，市场接受度不高，最终未能获得主流认可。
Itanium的高性能计算市场表现如何？
-Itanium在高性能计算（HPC）市场有一定的表现，特别是在初期，但随着时间推移，它未能取得预期的市场份额。许多公司，包括HP，最终将其软件堆栈迁移到x86架构上，这意味着Itanium并未能持续占领主流市场。
为什么Itanium架构需要依赖于编译器？
-Itanium架构依赖于编译器来实现指令级并行性，因为其设计的VLIW架构要求编译器在生成代码时显式地安排并行指令。硬件本身并不自动识别指令之间的并行性，因此编译器必须承担这一重要任务。
Itanium架构中的预测执行机制是什么？
-Itanium架构中的预测执行机制包括加载预测和分支预测，它能够提前执行可能会用到的指令，并根据实际执行情况进行修正。这种机制有助于减少因数据依赖或分支判断延迟导致的性能损失，提高指令执行的并行性。