Transmeta Crusoe

A Transmeta Crusoe

El Transmeta Crusoe es una familia de microprocesadores compatibles con x86 desarrollados por Transmeta y presentados en 2000.

En lugar de que la arquitectura del conjunto de instrucciones se implemente en hardware o se traduzca mediante hardware especializado, Crusoe ejecuta una capa de abstracción de software, o una máquina virtual, conocida como Code Morphing Software (CMS). El CMS traduce las instrucciones de código de máquina recibidas de los programas en instrucciones nativas para el microprocesador. De esta manera, Crusoe puede emular otras arquitecturas de conjuntos de instrucciones (ISA). Esto se utiliza para permitir que los microprocesadores emulen el conjunto de instrucciones Intel x86.

Foto de CPUID para Transmeta Crusoe TM5800 800 MHz en Fujitsu P2040

Diseño

Una CPU Transmeta de un portátil de la serie Fujitsu Lifebook P

El Crusoe se destacó por su método para lograr la compatibilidad con x86. En lugar de que la arquitectura del conjunto de instrucciones se implemente en hardware o se traduzca mediante hardware especializado, Crusoe ejecuta una capa de abstracción de software, o una máquina virtual, conocida como Code Morphing Software (CMS). El CMS traduce las instrucciones de código de máquina recibidas de los programas en instrucciones nativas para el microprocesador. De esta manera, Crusoe puede emular otras arquitecturas de conjuntos de instrucciones (ISA). Esto se utiliza para permitir que los microprocesadores emulen el conjunto de instrucciones Intel x86. En teoría, es posible modificar el CMS para emular otras ISA. Transmeta demostró que Crusoe ejecuta el código de bytes de Java traduciendo los códigos de bytes en instrucciones en su conjunto de instrucciones nativo. La adición de una capa de abstracción entre el flujo de instrucciones x86 y el hardware significa que la arquitectura del hardware puede cambiar sin romper la compatibilidad, simplemente modificando el CMS. Por ejemplo, Transmeta Efficeon, un diseño de Transmeta de segunda generación, tiene un núcleo VLIW de 256 bits de ancho frente al núcleo de 128 bits de Crusoe. Efficeon también admite instrucciones SSE.

El Crusoe es un microprocesador VLIW que ejecuta paquetes de instrucciones, denominadas moléculas por Transmeta. Cada molécula contiene múltiples instrucciones, denominadas átomos. El software Code Morphing traduce las instrucciones x86 en instrucciones nativas. Las instrucciones nativas tienen una longitud de 32 bits. Las instrucciones que cumplen un conjunto de condiciones se pueden ejecutar simultáneamente y se combinan para formar una molécula de 64 o 128 bits que contiene dos o cuatro átomos, respectivamente. En el caso de que no haya suficientes instrucciones para llenar una molécula, el software inserta NOP como relleno para llenar los espacios vacíos. Esto se requiere en todas las arquitecturas VLIW y se critica por ser ineficiente, razón por la cual hay moléculas de dos longitudes separadas.

El Crusoe realiza en el software algunas de las funciones implementadas tradicionalmente en el hardware (por ejemplo, reordenación de instrucciones), lo que da como resultado un hardware más simple con menos transistores. La relativa simplicidad del hardware significa que Crusoe consume menos energía (y por lo tanto genera menos calor) que otros microprocesadores compatibles con x86 que funcionan a la misma frecuencia. Un Crusoe de 700 MHz ejecutaba programas x86 a la velocidad de un procesador Pentium III x86 de 500 MHz, aunque el procesador Crusoe era más pequeño y económico que el procesador Intel correspondiente.

El Crusoe estaba disponible en dos núcleos: el TM3200 para aplicaciones integradas y el TM5400 para computación personal de bajo consumo. Ambos se basaron en la misma arquitectura pero diferían en la frecuencia de reloj y el soporte periférico. El TM3200 operaba a frecuencias de reloj de 333 a 400 MHz. Tiene un caché de instrucciones de 64 KB, un caché de datos de 32 KB y no tiene caché L2. El TM3200 tiene un controlador de memoria integrado que solo admite SDRAM y una interfaz PCI. Mide 77 mm² y utiliza una fuente de alimentación de 1,5 V, disipando menos de 1,5 W de potencia (normalmente). El TM5400 operaba a frecuencias de reloj de 500 a 800 MHz. A diferencia del TM3200, el TM5400 tiene tecnología de reducción de potencia LongRun. Tiene un caché de instrucciones de 64 KB, un caché de datos de 64 KB y un caché L2 unificado de 256 KB. El controlador de memoria integrado admite tanto SDRAM como DDR SDRAM. También tiene una interfaz PCI. Mide 73 mm² y utiliza una fuente de alimentación de 1,10 V (f = 25 %) y 1,6 V (f = 100 %), con una disipación típica de 0,5–1,5 W y un máximo de 6 W.

Producción

Transmeta era una empresa de semiconductores sin fábrica, sin las instalaciones para fabricar sus diseños. En cambio, ambos procesadores fueron fabricados por IBM Microelectronics, el negocio de semiconductores de International Business Machines (IBM). IBM fabricó el Crusoe en un proceso CMOS de 0,18 µm con cinco niveles de interconexión de cobre.

Limitaciones del software

El procesador Crusoe admite MMX pero no SSE. A partir de 2022, la mayoría de los navegadores en Windows y Linux, y algunos otros programas, necesitan compatibilidad con SSE o SSE2; por lo tanto, ese software ya no se ejecutará en la plataforma Crusoe. Por ejemplo, Firefox eliminó la compatibilidad con sistemas sin SSE2 en 2017, aunque K-Meleon podría ejecutarse sin SSE en Windows XP. El procesador Efficeon agregó soporte para SSE y SSE2.

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