VIA/Centaur stellt neue Prozessorarchitektur CN (Isaiah) vor

Mit dem von Grund auf neu gestalteten Prozessor mit Codenamen CN oder Jesaja (Isaiah) will VIA Marktführer Intel im Niedrig-Energie- und -Preisbereich herausfordern. Noch bevor Intel für die "Small is beautiful"-Segmente UMPC, Mobile Internet Devices oder Low-Cost-Laptops die dafür vorgesehene Menlow-Plattform mit Silverthorne-Prozessor herausgebracht hat, will VIA rufen "Wir sind schon da!"

Vorgestellt hat Glenn Henry, der charismatische Chef von VIAs (2000 gekaufter) texanischer Prozessorschmiede Centaur, Grundzüge des Designs schon auf dem Microprocessor Forum im Herbst 2004. Im Verlauf des Jahres 2006 sollte der Prozessor herauskommen, nun ist es 2008 geworden. Doch jetzt ist der Nachfolger vom C7 (Esther) fertig – zumindest gibt es schon einige lauffähige Muster, und die haben es in sich. Schließlich arbeitet das neue Design jetzt dreifach superskalar mit aggressiver Out-of-Order-Technik, vergrößertem L2-Cache und massiv verbesserten Gleitkommaeinheiten. Letztere waren beim Vorgänger die große Schwachstelle. Isaiah soll bei gleichem Takt und Energieverbrauch mindestens doppelt so schnell sein wie jener.

Hinzugekommen sind 64-Bit-, Virtualisierungs- und neuere SSE-Erweiterungen. Die neue Gleitkommaeinheit rühmt VIA als "the world's fastest x86 processor floating point unit". Zumindest in Takten ausgedrückt kann dieser FPU tatsächlich derzeit niemand das Wasser reichen (sieht man mal vom alten Pentium ab): Additionen in zwei Takten (einfache und doppelte Genauigkeit) und Multiplikation in drei (SP) respektive vier Takten (DP). Konkurrent Merom braucht dafür jeweils mindestens einen Takt mehr. All diese Operationen sind fully pipelined, sodass sie im Durchsatz nur mit einem Takt zu Buche schlagen. Außerdem kann CN/Isaiah auch die Divisonen und das Wurzelziehen parallel zu anderen Gleitkommaoperationen ausführen. Die SSE-Einheiten arbeiten wie bei Merom und Phenom/Barcelona mit voller 128-Bit-Breite. CN unterstützt auch einen FMAC-Befehl (Multiply-Add), der aber zunächst nur für interne Algorithmen zur Verfügung steht. Damit ließen sich etwa Matrixmultiplikationen erheblich beschleunigen.

Vom C7 übernommen hat CN die Kryptohardware und schnelle Zufallsgeneratoren (PadLock). Hinzugekommen ist ein "Secure Execution Mode" mit eigenem geschützten Speicher. Alle Buzzwords von Intel wie Micro- und Macro-OP-Fusion, Smart Cache, Memory Disambiguation et cetera hat der CN ebenfalls, das einzige was ihm fehlt, ist ein zweiter Kern. Aber der ist für das angepeilte Marktsegment auch nicht nötig, zumal der Prozessor mit 2 GHz (adaptiv auf 2,2 GHz übertaktbar, falls der Prozessor kühl genug ist) aufwarten soll. Merom, das gab Henry zu, wird bei gleichem Takt unter anderem dank seiner vierfachen Skalarität trotzdem etwas schneller sein. Aber der CN soll ihn dann im Energiebedarf schlagen.

Ein ausgeklügeltes Powermanagement kann den Prozessor im laufenden Betrieb in mehreren Stufen heruntertakten, etwa von 2 GHz bis hinunter zu 400 MHz, und die Spannung absenken. Merom muss während der Übergänge Prozessorausführung und Bus stoppen. Ein neuer Power-Zustand C6 kann außerdem den kompletten internen Zustand in Schattenregister retten, die von der Standby-Spannung gepuffert werden.

Die erste Implementierung wird 1 MByte L2-Cache (exklusiv wie bei AMD K8) und C7-kompatiblen Bus besitzen. Ein paar kleinere Bugs, so verriet Henry bei der Vorstellung in Austin/Texas, sind in den Prototypen noch drin, aber bis zur geplanten Markteinführung im zweiten Quartal 2008 sollen die noch mit einem neuen Stepping beseitigt werden. Gefertigt wird der Prozessor, der mit 95 Millionen Transistoren etwa 70 Quadratmillimeter klein ist, in 65-nm-Technik bei Fujitsu. Den Namen dieser Schmiede gab VIA zwar nicht offiziell bekannt, doch der ist ein offenes Geheimnis. Den C7 lässt VIA bei IBM in 90-nm-SOI-Technik fertigen, den C3 hatte noch TSMC produziert. (as)