Apple Silicon- en Nuvia-veteranen onthullen een ongebruikelijke CPU-kern die zijn ISA-opties openhoudt

Nuvacore is een relatief nieuwe CPU-start-up, opgericht door ervaren ingenieurs met een achtergrond bij Apple, Nuvia en Qualcomm. Het bedrijf begint nu te onthullen hoe het zijn eerste processorkern voor algemene doeleinden wil bouwen, met de codenaam WarpCore. Gerard Williams III, John Bruno en Ram Srinivasan richtten het bedrijf op; ze hebben alle drie ruime ervaring met het ontwerpen van maatwerk-CPU's. Williams was eerder medeoprichter van Nuvia, voordat Qualcomm het bedrijf overnam. Nuvacore heeft ook David Williamson aangetrokken, een voormalig leidinggevende op het gebied van CPU-engineering bij Apple, als Senior Vice President of Hardware Engineering.

Het bedrijf begint nu uit te leggen wat WarpCore anders maakt. In een bericht op X van 29 september introduceerde het bedrijf een ontwikkelingsmodel dat het 'Core First' noemt. In plaats van aan het begin van het project een instructiesetarchitectuur te kiezen, zegt Nuvacore dat het eerst een groot deel van de fundamentele CPU-kern-IP kan ontwikkelen en de ISA later kan selecteren, afhankelijk van het systeem dat het bedrijf of een van zijn partners uiteindelijk wil bouwen.

Dat is een opmerkelijke afwijking van de conventionele methodologie voor CPU-ontwerp, waarbij de beoogde ISA het ontwerp doorgaans vanaf het begin vormgeeft. Nuvacore zegt dat het loskoppelen van delen van de microarchitectuur van de instructieset de ingenieurs meer vrijheid geeft om zich eerst te richten op prestaties, energie-efficiëntie en siliciumoppervlak. Het bedrijf heeft nog niet bekendgemaakt welke ISA WarpCore uiteindelijk zal gebruiken. In het wervingsmateriaal worden echter RISC-V, Arm64 en x86 genoemd als architecturen die relevant zijn voor het engineeringwerk, wat erop wijst dat het onderliggende ontwerp wordt ontwikkeld met aanzienlijke flexibiliteit wat betreft de ISA.

Dat betekent natuurlijk niet dat er aan het einde zomaar een instructieset aan de kern kan worden toegevoegd. Decodering, privilegeniveaus, geheugenordering, afhandeling van uitzonderingen en softwarecompatibiliteit leggen nog steeds grote beperkingen op aan het CPU-ontwerp. Bij Nuvacore kan blijkbaar al een groot deel van de prestatiekritische onderdelen worden ontwikkeld voordat de definitieve ISA-keuze wordt vastgelegd.

De vacatures van het bedrijf geven enkele aanwijzingen over wat dat fundamentele werk inhoudt. Het bedrijf werft engineers voor onder meer vertakkingsvoorspelling, instructieplanning, registerhernoeming, out-of-order-uitvoering, load/store-ontwerp, cache- en geheugensubsystemen, coherentie en prestatiemodellering. Ook zoekt het mensen voor RTL-, verificatie- en fysiek-ontwerpfuncties, waaronder werk dat doorloopt tot en met tape-out en correlatie na de siliciumproductie.

Ook de juridische kant van de uiteindelijke ISA-keuze is nog onduidelijk. RISC-V is relatief eenvoudig, omdat er geen architectuurlicentie zoals die van Arm voor nodig is. Voor een Arm-implementatie op basis van Nuvacores eigen microarchitectuur zouden op enig moment de juiste Arm-architectuurrechten nodig zijn. En aangezien Arm CPU-ontwerp-IP verkoopt, kan het verkrijgen daarvan lastig worden, zeker gezien het eerdere juridische conflict tussen Arm en Qualcomm/Nuvia. Tot slot vormt x86 een nog hogere drempel, omdat de implementatierechten streng worden beheerd.

Dat roept nog een andere mogelijkheid op: WarpCore is misschien bedoeld als herbruikbare CPU-IP die partners met de benodigde architectuurlicenties kunnen aanpassen. Het bedrijf heeft nog niet duidelijk gemaakt of zijn langetermijnmodel zal draaien om complete CPU's, licentieerbare core-IP, semi-custom silicium of een combinatie van die drie.

Voorlopig zijn cruciale details zoals het procesknooppunt, de cachehiërarchie, de pipelineconfiguratie, de vectormogelijkheden en het tape-outschema van WarpCore nog niet bekendgemaakt. Maar doordat het bedrijf de ISA-keuze bewust openlaat, is dit een van de meer ongebruikelijke CPU-projecten die momenteel vanaf nul worden ontwikkeld.