Giới công nghệ đang sôi sục thảo luận về một trong những sai lầm chiến lược lớn nhất của ngành máy tính: bộ xử lý Itanium của Intel . Điều bắt đầu như một sự hợp tác đầy hứa hẹn giữa Intel và HP để tạo ra thế hệ tiếp theo của máy tính hiệu suất cao đã trở thành một câu chuyện cảnh báo về việc đặt cược vào công nghệ chưa được chứng minh.
Sự từ bỏ kiến trúc vĩ đại
Vào cuối những năm 1990, các công ty máy tính lớn đã đưa ra một quyết định gây sốc. HP , DEC/Compaq , và SGI đều chọn từ bỏ các thiết kế bộ xử lý tùy chỉnh thành công của họ để chuyển sang chip Itanium được hứa hẹn của Intel . Những công ty này đã dành nhiều năm phát triển các kiến trúc mạnh mẽ như PA-RISC , Alpha , và MIPS đang hoạt động tốt trên thị trường.
Quyết định này hoàn toàn dựa trên những lời hứa trên giấy của Intel về hiệu suất của Itanium . Không có nguyên mẫu hoạt động nào tồn tại khi những công ty này cam kết tương lai của họ với kiến trúc mới. Thậm chí những gã khổng lồ ngành công nghiệp như Sun và IBM cũng đã cân nhắc thực hiện cùng một bước nhảy.
PA-RISC: Precision Architecture Reduced Instruction Set Computer, thiết kế bộ xử lý tùy chỉnh của HP Alpha: Kiến trúc bộ xử lý 64-bit hiệu suất cao của DEC MIPS: Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages, được sử dụng trong các máy trạm SGI
Các công ty đã từ bỏ kiến trúc của họ để chuyển sang Itanium:
- HP: Từ bỏ PA-RISC (Precision Architecture RISC)
- DEC/Compaq: Từ bỏ Alpha (kiến trúc hiệu suất cao 64-bit)
- SGI: Từ bỏ MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages)
- Sun: Đã cân nhắc từ bỏ SPARC
- IBM: Đã cân nhắc nhưng một cách thông minh là không bao giờ cam kết hoàn toàn
Vấn đề VLIW không bao giờ được giải quyết
Itanium được xây dựng dựa trên một khái niệm gọi là VLIW (Very Long Instruction Word), đòi hỏi các trình biên dịch phải cực kỳ thông minh trong việc lập lịch nhiều hoạt động đồng thời. Lý thuyết nghe có vẻ tuyệt vời: để trình biên dịch tìm ra những gì bộ xử lý nên làm trước, thay vì để chip tự tìm ra trong quá trình hoạt động.
Nhưng thực tế đã chứng minh khắc nghiệt hơn nhiều. Những vấn đề cơ bản với VLIW không thể được khắc phục, ngay cả với hàng thập kỷ cải tiến trình biên dịch. Cache miss xảy ra không thể dự đoán được, khiến việc các trình biên dịch lập lịch các hoạt động bộ nhớ hiệu quả trở nên gần như bất khả thi. Dự đoán nhánh cũng hoạt động tốt hơn khi được thực hiện động bởi bộ xử lý, chứ không phải tĩnh bởi trình biên dịch.
Không, VLIW về cơ bản là một ý tưởng có sai sót; OoO là bắt buộc. 'Chúng ta cần trình biên dịch tốt hơn' chỉ thuần túy là lời biện hộ tiếp thị của Intel .
Học máy hiện đại và AI cũng không giải quyết được những vấn đề này. Các vấn đề được tích hợp sẵn vào bản chất của cách máy tính truy cập bộ nhớ và đưa ra quyết định.
VLIW: Very Long Instruction Word, một thiết kế bộ xử lý gộp nhiều hoạt động vào các lệnh đơn lẻ OoO: Out-of-Order execution, nơi các bộ xử lý có thể sắp xếp lại việc thực thi lệnh để có hiệu suất tốt hơn
Các vấn đề kỹ thuật chính với thiết kế VLIW của Itanium:
- Cache miss không thể dự đoán: Trình biên dịch không thể dự đoán một cách đáng tin cậy khi nào việc truy cập bộ nhớ sẽ chậm
- Dự đoán nhánh tĩnh: Kém hiệu quả hơn so với dự đoán dựa trên phần cứng động
- Độ trễ load/store: Thời gian truy cập bộ nhớ thay đổi không thể dự đoán, khiến việc lập lịch tĩnh trở nên khó khăn
- Độ phức tạp của trình biên dịch: Yêu cầu độ tinh vi chưa từng có của trình biên dịch mà không bao giờ được hiện thực hóa
Những nạn nhân của thời điểm tồi tệ
Quyết định từ bỏ PA-RISC của HP đặc biệt đau đớn đối với cộng đồng máy tính. PA-RISC đang hoạt động cực kỳ tốt và có chỗ để phát triển. Kiến trúc này có tính cạnh tranh qua nhiều thế hệ và có thể tiếp tục phát triển.
Tương tự, bộ xử lý Alpha của DEC được biết đến với hiệu suất xuất sắc. Những công ty này về cơ bản đã vứt bỏ nhiều năm phát triển và công nghệ dẫn đầu thị trường để đổi lấy những lời hứa không bao giờ thành hiện thực.
Thời điểm không thể tồi tệ hơn. Vào thời điểm rõ ràng rằng Itanium sẽ không đáp ứng được, AMD đã giới thiệu các bộ xử lý Opteron , cung cấp sức mạnh máy tính 64-bit mà khách hàng thực sự muốn.
Dòng thời gian hiệu suất PA-RISC:
- ISA được đóng băng: 1996 (Kiến trúc tập lệnh được khóa)
- Thời kỳ hiệu suất đỉnh cao: Cuối những năm 1990 đến đầu những năm 2000
- Lợi thế cạnh tranh: Vượt trội hơn các bộ xử lý Alpha cùng thời
- Tiềm năng kiến trúc: Có không gian đáng kể để tiếp tục phát triển
- Bị bỏ rơi: Bị loại bỏ để nhường chỗ cho Itanium bất chấp hiệu suất mạnh mẽ
Bài học cho ngành công nghệ ngày nay
Sự kiện này phục vụ như một lời nhắc nhở về những nguy hiểm của việc từ bỏ công nghệ đã được chứng minh để đổi lấy những lời hứa chưa được chứng minh. Những công ty sống sót qua quá trình chuyển đổi này là những công ty không đặt cược tất cả vào Itanium . IBM , ví dụ, đã xuất xưởng một số hệ thống Itanium nhưng không bao giờ từ bỏ kiến trúc POWER của riêng họ.
Câu chuyện Itanium cho thấy ngay cả những cái tên lớn nhất trong công nghệ cũng có thể đưa ra những tính toán sai lầm cơ bản. Nó cũng làm nổi bật tầm quan trọng của việc có các nguyên mẫu hoạt động trước khi đưa ra các quyết định chiến lược lớn ảnh hưởng đến toàn bộ dòng sản phẩm và cơ sở khách hàng.
Tham khảo: Old Vintage Computing Research