Nuvacore’un Yenilikçi CPU Tasarımı: İşlemcilerde Devrim Başlatıyor
Yıllardır süregelen işlemci geliştirme yöntemlerinde önemli bir değişim yaşanabilir. Apple’ın A ve M serisi işlemcilerinin arkasındaki ekipte yer alan, ardından Qualcomm tarafından geliştirilen Snapdragon X serisinde görev alan Gerard Williams, John Bruno ve Ram Srinivasan, yeni bir firma olan Nuvacore ile CPU tasarımında alışılmışın dışına çıkmayı amaçlıyor. Şirket, WarpCore adını verdiği yeni işlemci tasarımında, hangi komut seti mimarisini (ISA) kullanacağına projenin başında karar vermek yerine, bu seçimi belirli bir aşamaya kadar ötelemeyi hedefliyor.
Nuvacore’un geliştirme stratejisi “Core First” adını taşıyor. Geleneksel yöntemlerde bir işlemci projesine başlarken en önce bir ISA seçiliyor; bu da çekirdeğin mimarisinin belirlenmesinde oldukça etkili oluyor. Ancak Nuvacore, bunun tersi bir yaklaşım benimseyerek, öncelikle işlemcinin temel çekirdeğini oluşturarak, ISA seçiminde daha esnek bir süreç oluşturmayı planlıyor.
Önce çekirdek, sonra komut seti
Modern işlemciler, komutları doğrudan değil, iç mikro işlemlere çevirerek yürüttüğü için, ISA ile işlemcinin fiziksel yapısı arasında belirli bir ayrım bulunmaktadır. Ancak kullanılan komut seti, işlemcinin komut çözümleme mekanizmasından register yapısına, bellek sıralamasından yazılım uyumluluğuna kadar birçok mimari unsuru etkilemektedir.
Nuvacore’un Core First yaklaşımları burada ayrışıyor. Şirket, WarpCore’un önemli bir kısmını belirli bir ISA’nin sınırlarını dikkate almadan geliştirmeyi planlıyor. Bu sayede mühendisler, işlemci tasarımına başlarken x86, Arm veya RISC-V gereksinimlerine uyum sağlamak zorunda kalmadan, doğrudan CPU çekirdeğinin mikro mimarisine odaklanabiliyor.
Bu yöntemi, bir otomobilin motorunu tasarladıktan sonra geri kalan kısımları ona göre şekillendirmeye benzetmek mümkün. Nuvacore, WarpCore’un temel yapı taşlarını oluşturduktan sonra hangi ISA’nın bu çekirdek için ve hedeflenen sistemler için en uygun olduğunu belirlemeyi planlıyor.
Bu esneklik, özellikle Nuvacore’un hedeflediği alanlar açısından büyük önem taşıyor. Şirket, WarpCore’u yapay zeka altyapıları ve modern veri merkezlerinin sürekli yüksek performans ve enerji verimliliği taleplerine yönelik genel amaçlı bir CPU olarak konumlandırıyor.
Sınırsız bir bağımsızlık yok
Ancak WarpCore’un geliştirilmesi tamamen ISA’dan bağımsız olarak ilerleyemeyecek. Seçilen komut setine özel bir ön yüz tasarımı yapılması gerekecektir. Bu aşamada ISA’nın gereksinimleri, işlemcinin diğer bölümlerinde de değişiklikler gerektirebilir.
Öte yandan, CPU’nun önemli bileşenleri ISA kararı netleşmeden geliştirilebilir. Yürütme birimleri, dallanma tahmin mekanizmaları, veri yolları, önbellekler ve bellek alt sisteminin belirli bölümleri bu kapsamda değerlendirilmektedir. Nuvacore’un hedefi, bu bileşenleri mümkün olan en erken aşamada geliştirip değerlendirmek ve ISA’ya bağlı kararları daha sonra ele almaktır.
Şirketin henüz açıklamadığı en kritik detay, hangi ISA’nın tercih edileceğidir. Bunun yanı sıra, WarpCore’un piyasaya çıkış tarihi, çekirdek yapılandırması, üretim süreci, enerji tüketimi ve performans hedefleri hakkında bilgiler de henüz paylaşılmamıştır. Dolayısıyla, Nuvacore’un sunduğu asıl yenilik, teknik spesifikasyonlardan çok, işlemci geliştirme yöntemidir.
AMD daha önce benzer bir yaklaşım denemişti
Nuvacore’un izlediği yaklaşım aslında daha önce hiç denenmemiş değil. AMD, 2010’lu yıllarda x86 ve Arm sistemlerini aynı platform üzerinde bir araya getirmeyi amaçlayan “ambidextrous” stratejisi ile gündeme gelmişti. 2014 yılında duyurulan SkyBridge projeleri kapsamında, Puma+ x86 ve Cortex-A57 çekirdeklerinin ortak bir platformda kullanılmasına çalışılmıştır. Ayrıca, Jim Keller liderliğinde Zen mimarisi ile bazı mikro mimari özelliklerin paylaşılmasını planlayan 64 bit Arm K12 çekirdeği de geliştirilmiştir. Ancak SkyBridge projeleri iptal edilmiş ve K12 ticari ürüne dönüşmemiştir. Nuvacore’un farkı ise, farklı ISA’ları aynı platformda bir araya getirmeye çalışmak yerine WarpCore’un temelini ISA seçimini erteleyerek geliştirmesidir.
ISA kararının en geç verilebilmesi, WarpCore’un çeşitli müşterilerin taleplerine uygun hale getirilmesini sağlayabilir. Arm, RISC-V veya teorik olarak x86 tabanlı farklı çözümlere dönüştürülebilecek bir temel CPU IP’si oluşturulabilir. Nuvacore, şu an için bu çekirdeği kendi işlemcilerinde kullanacağı veya lisanslayacağı ya da başka bir şirkete sunacağı hakkında henüz bilgi vermemiştir.
Ekip üyelerinin geçmişi de bu noktada önem kazanmaktadır. Williams ve Bruno, Manu Gulati ile birlikte Nuvia adlı bir şirket kurarak, Qualcomm tarafından satın alınmış ve geliştirdikleri CPU teknolojileri Snapdragon X Elite platformuna kadar uzanmıştır. Nuvacore’un ticari planı henüz bilinmese de, ISA bağımsız yaklaşım, şirketin potansiyel müşteri ve kullanım alanlarını genişletebilir.
