Crusoes Insel

An einem Freitag bei Transmeta

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Reiseberichte in der c't sind ja eher selten. Im letzten, an den ich mich erinnern kann, beschrieb ein gewisser Rob. S. Pierre eine Pressereise von Apple nach Irland und wirbelte viel Staub damit auf. Mich verschlug es im Anschluss an eine Intel-Pressereise (zum IDF) nach Santa Clara, nicht zu Intels Headquarters, sondern zu Transmeta.

Kaum einen Steinwurf weg von Intels Hauptquartier logiert die Startup-Company Transmeta in einem schönen Park verteilt auf drei ein- bis zweistöckige Häuser. Von der anliegenden Straße mit dem bezeichnenden Namen ‘Freedom Circle’ schaut man direkt auf die relativ hässlichen großen Beton/Glas-Klötze des ‘großen Bruders’.

Statt in Großraumbüros mit vielen ‘Cubicles’ sitzen die insgesamt mehr als 200 Transmeta-Mitarbeiter zumeist in kleinen Büros, wenngleich es auch etliche größere Labors gibt. Ich sei der erste europäische Journalist in ihren heiligen Hallen, versicherte man mir dort, und vor allem der allererste, der einen ganzen Tag in den Büros und Labors herumspionieren durfte.

In Linus Torvalds’ Büro fühlte ich mich gleich wie zu Hause. Torvalds - stilecht im SuSE-T-Shirt - bestätigte mir, dass er bei Transmeta angefangen habe, weil er endlich mal was anderes machen wollte als immer nur Linux, Linux. Er sprach es zwar nicht aus, deutete aber doch an, dass ihm Linux zwischenzeitlich ziemlich zum Halse herausgehangen habe. Und da war die Aufgabe, als Chefarchitekt an der Code-Morphing-Software (CMS) mitzuwirken, eine willkommene Abwechslung und große Herausforderung.

Doch die Geister, die man rief ... zurzeit sitzt Torvalds doch wieder hauptsächlich an Linux, und zwar am ‘mobile Linux’, das als Zubehör zum Crusoe-Prozessor für kleine harddisklose Systeme gedacht ist (im 32 MByte Flash).

Mobile Linux läuft übrigens als x86-Software und wird dynamisch gemorpht. Mit einer Native-Linux-Version hatte man - so erfuhr ich nebenbei - auch experimentiert, doch die erwies sich als weniger effektiv als die emulierte x86-Version. Den komplexen nativen Befehlssatz der Crusoe-Prozessoren will Transmeta auch gar nicht erst herausgeben, weil sich die Firma so beliebige Änderungen offen halten kann. Unterschiede gibt es bereits zwischen den CMS-Versionen der beiden Crusoe-Prozessoren TM3120 und TM5400.

Von der Wirkung der Stromspartechnik LongRun konnte mich der auch für die virtuelle Northbridge verantwortliche Entwicklungsleiter Marc Fleischmann, übrigens ein Deutscher, im Transmeta-Lab überzeugen. Ein zwischen 266 und 600 MHz in fünf Schritten (die minimale Abstufung ist 33 MHz) und zwischen 1,1 und 1,6 V regelnder TM5400-Crusoe verbrauchte im Spitzenbereich zwar auch mal 6 W, blieb im Schnitt bei üblicher Software aber bei rund 1 W und wurde - ohne Kühlkörper - gerade mal handwarm. LongRun benötigt Idle-Zustände für seine Regelarbeit. Ohne APM unter DOS arbeitet LongRun nicht und der 600-MHz-TM5400 schluckt dann, etwa beim Doom-Spiel, konstant 5 W, was den Prozessor aber auch nur auf 43 °C aufheizte. In diese Verbrauchswerte ist die zu Intels BX teilweise kompatible Northbridge mit einbezogen, die ja beim Crusoe bereits im Prozessor integriert ist beziehungsweise von der CMS virtualisiert wird. Zum Vergleich: die Original-BX-Northbridge allein verbraucht gut 2 W - und kennt weder PC133 noch gar ein zweites DRAM-Interface für DDR-266 wie der TM5400.

Da CMS auch Herr über die Northbridge ist, kann es nicht nur den Prozessor, sondern auch den Speicher bei Bedarf langsamer fahren, was zusätzliches Einsparpotenzial liefert. Ein kleiner, just entdeckter Bug in der Northbridge-Software war recht nützlich, um gleich mal die Vorteile eines weitgehend in Software realisierten Prozessors zu demonstrieren: Vor meinen Augen lud Software Engineer Peter Anvin im laufenden Betrieb eine korrigierte CMS-Version nach, das wars.

Für das Crusoe-BIOS ist Robert Collins verantwortlich, der zusammen mit vielen anderen Mitarbeitern aus dem vor vier Jahren unversehens eingestellten, geheimen Pentium-Projekt von Texas Instruments zu Transmeta gekommen ist und der sich mit seiner bekannten Website www.x86.org und Intel Secrets schon mal mit Chipzilla angelegt hatte. Collins erläuterte mir, dass Crusoe beim Booten zunächst in wenigen 100 Millisekunden die etwa 2 MByte (dekomprimiert) große CMS lädt, den Translation Buffer (8 bis 14 MByte) einrichtet und dann, wie jeder ordentliche x86, mit der Ausführung des Codes an der Adresse F000:FFF0 beginnt. Das BIOS selbst ist vollständig in x86-Code kodiert und übergibt Systeminformationen wie die aus dem SPD-EEPROM ausgelesenen SDRAM-Parameter über einen gemeinsamen Speicherbereich an die CMS-Software. Für den chipsatz- und prozessorunabhängigen Teil hat Transmeta das Phoenix-BIOS lizenziert.

Ebenfalls via TI zu Transmeta gekommen ist der ‘x86-Validator’ Christian Ludloff, auf den TI damals durch seinen c't-Artikel über Pentium-Geheimnisse [2, 3] aufmerksam geworden war. Ludloff hat sich mit Millionen von Assemblerzeilen im wahrsten Sinne des Wortes die Finger wund getippt, um hässlichen, bösartigen, hinterfotzigen Code zu programmieren, der die armen Prozessoren mit Stolperfallen nur so überhäuft. Damit hat er zuhauf Bugs und Anomalien nicht nur bei früheren Crusoe/CMS-Versionen entdeckt, sondern natürlich auch bei den Konkurrenten. So mancher Eintrag etwa in Intels Specification Updates müsste eigentlich die Danksagung ‘thanks to CL’ tragen. Ludloff plant, im Sommer einen Teil seiner Assemblersoftware, beispielsweise sämtliche Prozessorstrukturen, Exceptions und so weiter auf seiner bei Insidern sehr beliebten Website www.sandpile.org der Öffentlichkeit zugänglich zu machen - das wird ein Leckerbissen!

Transmeta-Chef Dave Ditzel konfrontierte ich mit der zuweilen geäußerten Unterstellung, er habe sich während seiner Zeit als Sun-Mitarbeiter in Moskau an den Ideen von Boris Babaian ‘bereichert’, der bei dem russischen Sun-Distributor Elbrus schon seit längerer Zeit einen Prozessor names E2K designt. Babaian sei gerade eine Woche zuvor bei ihm gewesen, antwortete Ditzel. Man habe sich nett unterhalten. Die Designs des E2K (High-End-VLIW ohne dynamische Optimierung, sehr hohe Gleitkommaleistung) und Crusoe seien doch sehr unterschiedlich. Eine gewisse Inspiration habe es schon gegeben, aber nicht mehr als von HP-, Sun- oder anderen Designs.

Ditzel widersprach auch Veröffentlichungen, wonach schon im April Produkte mit Crusoe-Prozessoren herauskommen sollen. Frühestens Ende des zweiten Quartals, also wohl im Juni, soll es für den kleinen Crusoe TM3120 so weit sein. Der leistungsfähigere Bruder TM5400 mit der genialen LongRun-Stromspartechnik steht im dritten Quartal zu erwarten. Er wird der erste Prozessor auf dem Markt sein, der in IBMs neuem CMOS8S-Kupfer-Verfahren gefertigt wird.

Als möglicher OEM kommt neben S3/Diamond und FIC auch Quanta Computer in Frage, einer der größten Notebook-Hersteller, der für viele andere im Auftrag fertigt, die dann ihr Dell- , HP- oder sonstiges Logo draufdrucken. Sybase hatte als großes Softwarehaus bereits bekannt gegeben, dass ihr SQL Anywhere Studio (mobile Datenbanken und Datensynchronisation) speziell für Crusoe-Systeme erweitert werden soll. Und die Augsburger Firma Infomatec AG meldete, dass sie zusammen mit der Crosstainment AG und Transmeta eine Partnerschaft eingegangen sind, um auf Basis ihrer Java Network Technology (JNT) gemeinsam Referenzmodelle von Internet-fähigen Endgeräten mit Crusoe-Prozessoren zu entwickeln.

Mit absoluten Performanceangaben ist Transmeta weiterhin zurückhaltend, dabei sehen die Werte so schlecht nicht aus. Ein 700-MHz-TM5400 kommt etwa auf Pentium-III-500-Niveau. Aber gerade beim so wichtigen Ziff-Davis-Benchmark Winstone liegt er ein Stück darunter, was laut Transmeta daraus resultiert, dass dieser Benchmark viele Routinen nur einmal ‘anfasst’, sodass die dynamische Optimierung nicht greifen kann. Das ZD-Lab habe aber im Gespräch mit Ditzel den Mangel eingesehen und wolle in der nächsten Version für eine realistische Häufigkeitsverteilung sorgen.

Und schließlich gab es da die am häufigsten gestellte Frage, ob denn nun Transmeta noch in diesem Jahr an die Börse geht? Ditzel antwortete viel sagend: ‘Es würde mich nicht überraschen ...’ (as)

[1] Rob S. Pierre, Pferde, Apple und die irischen Macs, c't 10/87, S. 82

[2] Christian Ludloff, Wundersame Wandlung, c't 2/95, S. 242

[3] Christian Ludloff, Zwischen den Zeilen, c't 11/94, S. 266

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