Prozessor bringt sich Befehle bei

Das kalifornische Start-up Stretch ist jetzt mit einer CPU an die Öffentlichkeit getreten, mit der sich das Unternehmen von den klassischen Konzepten bei Prozessoren abkehrt. Normalerweise lässt sich ein Prozessor einen Befehlssatz steuern, der bereits in der Entwurfsphase geschrieben wird. Beim S5000 lässt sich dieser ‘Instruction Set’ nach den Anforderungen des Kunden verändern. Mit speziellen Befehlen und programmierbarer Logik können dadurch  die CPUs von Stretch trotz verhältnismäßig niedriger Taktrate sehr große Leistung bringen.
So stößt das neue Produkt vor allem in sehr spezialisierte Anwendungen vor. Wo normalerweise ein GPP (General Purpose Processor) viele Operationen machen muss, um einen Befehl auszuführen, kann der Anwender des S5000 die wichtigsten und häufigsten Befehle mit Hilfe eines Compilers selbst in den Prozessor schreiben und durch die Anpassung der Befehle den Aufwand an Rechenleistung vermindern.

Das Unternehmen hat dazu eine klassische RISC-Architektur (Reduced Instruction Set Computing) gewählt, die so genannten ‘Instruction Set Extension Fabric’ (ISEF) kombiniert. Der dazugehörige C-Compiler kann Befehle, die besonders oft benötigt werden, herausfiltern und in vereinfachte C und C++ Befehle umschreiben. In der Regel dauere eine Kompilierung rund 5 Minuten und könne auch während des Betriebs vorgenommen werden.

“Operationen, die vielleicht Hunderte oder Tausende von Standardbefehlen gebraucht haben, können jetzt in einem zusammengefasst werden”, erklärte Gary Banta, CEO und Mitgründer von Stretch. Es gebe zwei Möglichkeiten, die Leistung eines Chips zu steigern. Entweder durch eine höhere Frequenz oder dadurch, dass pro Cycle mehr und effektiver gerechnet werde.

Sein Unternehmen habe sich für letzteres entschieden und den Anwendern eine Möglichkeit in die Hand gegeben, den Chip über die programmierbare Logik und den veränderbaren Befehlssatz auch die benötigten Befehle zu optimieren, und so die Performance zu steigern. So habe laut Banta sein 300 MHz-Chip mehr geleistet als ein GPP mit 2 GHz. Denn mit dem Ansatz von Stretch könne die CPU bei Verschlüsselungs-Aufgaben oder auch beim Dekodieren von digitalen Paketen Operationen binnen eines Clock-Cycles verarbeiten.

Dadurch reduzierten sich die Entwicklungskosten für bestimmte Anwendungen auf einen Bruchteil, so der Chef des CPU-Spezialisten. Der Chip eignet sich vor allem für Embedded-Systeme. So können deren Entwickler Anwendungen oder auch Funktionsänderungen einfach über Software aktualisieren und müssen diese nicht durch komplizierte Schaltungen in der Hardware nachbilden.

Die ISEF ist über einen 128-Bit-Bus mit der restlichen Architektur verbunden. So lässt Banta auch die Frage kalt, ob seine CPU auch 64-Bit Software unterstütze, denn der Prozessor könne theoretisch auch Software auf der Basis von 128 Bit unterstützen.

Dazu liefert Stretch eine Entwicklungsumgebung für Microsoft XP, Linux und speziell MontaVista Linux, das gerade bei Embedded-Entwicklern sehr verbreitet ist. Der Chip wird in einigen vorkonfigurierten Varianten im Verlauf dieses Jahres kommen und zwischen 35 und 100 Dollar kosten.