โลกเทคโนโลยีกำลังคึกคักกับการพูดคุยเกี่ยวกับหนึ่งในความผิดพลาดเชิงกลยุทธ์ที่ใหญ่ที่สุดของวงการคอมพิวเตอร์: โปรเซสเซอร์ Itanium ของ Intel สิ่งที่เริ่มต้นเป็นความร่วมมือที่มีแนวโน้มดีระหว่าง Intel และ HP เพื่อสร้างคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงรุ่นใหม่ กลับกลายเป็นเรื่องเล่าเตือนใจเกี่ยวกับการเดิมพันกับเทคโนโลยีที่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์
การละทิ้งสถาปัตยกรรมครั้งใหญ่
ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 บริษัทคอมพิวเตอร์รายใหญ่ได้ตัดสินใจที่น่าตกใจ HP, DEC/Compaq และ SGI ต่างเลือกที่จะละทิ้งการออกแบบโปรเซสเซอร์ที่กำหนดเองที่ประสบความสำเร็จของพวกเขา เพื่อชิป Itanium ที่ Intel สัญญาไว้ บริษัทเหล่านี้ใช้เวลาหลายปีในการพัฒนาสถาปัตยกรรมที่ทรงพลังอย่าง PA-RISC, Alpha และ MIPS ที่มีประสิทธิภาพดีในตลาด
การตัดสินใจนี้อิงจากคำสัญญาบนกระดาษของ Intel เกี่ยวกับประสิทธิภาพของ Itanium เท่านั้น ไม่มีต้นแบบที่ใช้งานได้จริงเมื่อบริษัทเหล่านี้มอบอนาคตให้กับสถาปัตยกรรมใหม่ แม้แต่ยักษ์ใหญ่ในอุตสาหกรรมอย่าง Sun และ IBM ก็เคยพิจารณาจะก้าวกระโดดแบบเดียวกัน
PA-RISC: Precision Architecture Reduced Instruction Set Computer การออกแบบโปรเซสเซอร์ที่กำหนดเองของ HP Alpha: สถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์ 64 บิตประสิทธิภาพสูงของ DEC MIPS: Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages ใช้ในเวิร์กสเตชัน SGI
บริษัทที่ละทิ้งสถาปัตยกรรมของตนเพื่อ Itanium:
- HP: ละทิ้ง PA-RISC (Precision Architecture RISC)
- DEC/Compaq: ละทิ้ง Alpha (สถาปัตยกรรม 64-bit ประสิทธิภาพสูง)
- SGI: ละทิ้ง MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages)
- Sun: พิจารณาละทิ้ง SPARC
- IBM: พิจารณาแต่ตัดสินใจอย่างชาญฉลาดที่ไม่ผูกมัดอย่างเต็มที่
ปัญหา VLIW ที่ไม่เคยได้รับการแก้ไข
Itanium ถูกสร้างขึ้นบนแนวคิดที่เรียกว่า VLIW (Very Long Instruction Word) ซึ่งต้องการให้คอมไพเลอร์ฉลาดอย่างเหลือเชื่อในการจัดตารางการดำเนินการหลายอย่างพร้อมกัน ทฤษฎีฟังดูยอดเยี่ยม: ให้คอมไพเลอร์คิดล่วงหน้าว่าโปรเซสเซอร์ควรทำอะไร แทนที่จะให้ชิปคิดทันที
แต่ความเป็นจริงพิสูจน์ว่าโหดร้ายกว่ามาก ปัญหาพื้นฐานของ VLIW ไม่สามารถเอาชนะได้ แม้จะมีการปรับปรุงคอมไพเลอร์เป็นทศวรรษ Cache miss เกิดขึ้นแบบคาดเดาไม่ได้ ทำให้คอมไพเลอร์เกือบเป็นไปไม่ได้ที่จะจัดตารางการดำเนินการหน่วยความจำอย่างมีประสิทธิภาพ การทำนายการแตกแขนงก็ทำงานได้ดีกว่าเมื่อทำแบบไดนามิกโดยโปรเซสเซอร์ ไม่ใช่แบบคงที่โดยคอมไพเลอร์
ไม่ VLIW เป็นแนวคิดที่มีข้อบกพร่องโดยพื้นฐาน OoO เป็นสิ่งจำเป็น 'เราต้องการคอมไพเลอร์ที่ดีกว่า' เป็นเพียงการขอโทษทางการตลาดของ Intel
การเรียนรู้ของเครื่องจักรและ AI ยุคใหม่ก็ไม่ได้แก้ปัญหาเหล่านี้ ปัญหาเหล่านี้ฝังอยู่ในธรรมชาติของวิธีที่คอมพิวเตอร์เข้าถึงหน่วยความจำและตัดสินใจ
VLIW: Very Long Instruction Word การออกแบบโปรเซสเซอร์ที่รวมการดำเนินการหลายอย่างเป็นคำสั่งเดียว OoO: Out-of-Order execution ที่โปรเซสเซอร์สามารถจัดเรียงการดำเนินการคำสั่งใหม่เพื่อประสิทธิภาพที่ดีกว่า
ปัญหาทางเทคนิคหลักของการออกแบบ VLIW ของ Itanium:
- การพลาด cache ที่คาดเดาไม่ได้: คอมไพเลอร์ไม่สามารถทำนายได้อย่างน่าเชื่อถือว่าเมื่อใดการเข้าถึงหน่วยความจำจะช้า
- การทำนาย branch แบบคงที่: มีประสิทธิภาพน้อยกว่าการทำนายแบบไดนามิกที่ใช้ฮาร์ดแวร์
- ความล่าช้าของ load/store: เวลาการเข้าถึงหน่วยความจำมีความผันแปรที่คาดเดาไม่ได้ ทำให้การจัดตารางแบบคงที่เป็นเรื่องยาก
- ความซับซ้อนของคอมไพเลอร์: ต้องการความซับซ้อนของคอมไพเลอร์ในระดับที่ไม่เคยมีมาก่อน ซึ่งไม่เคยเกิดขึ้นจริง
เหยื่อของการจับเวลาที่แย่
การตัดสินใจของ HP ที่จะละทิ้ง PA-RISC เป็นเรื่องที่เจ็บปวดเป็นพิเศษสำหรับชุมชนคอมพิวเตอร์ PA-RISC มีประสิทธิภาพยอดเยี่ยมและมีพื้นที่สำหรับการเติบโต สถาปัตยกรรมนี้มีความสามารถในการแข่งขันผ่านหลายรุ่นและสามารถพัฒนาต่อไปได้
ในทำนองเดียวกัน โปรเซสเซอร์ Alpha ของ DEC มีชื่อเสียงในด้านประสิทธิภาพที่โดดเด่น บริษัทเหล่านี้โดยพื้นฐานแล้วทิ้งการพัฒนาหลายปีและเทคโนโลยีที่นำตลาดไปเพื่อคำสัญญาที่ไม่เคยเป็นจริง
การจับเวลาไม่อาจจะแย่ไปกว่านี้แล้ว เมื่อชัดเจนว่า Itanium จะไม่สามารถส่งมอบได้ AMD ได้เปิดตัวโปรเซสเซอร์ Opteron ซึ่งเสนอพลังการคำนวณ 64 บิตที่ลูกค้าต้องการจริงๆ
ไทม์ไลน์ประสิทธิภาพของ PA-RISC:
- การกำหนด ISA เสร็จสิ้น: ปี 1996 (สถาปัตยกรรมชุดคำสั่งถูกล็อค)
- ช่วงประสิทธิภาพสูงสุด: ปลายทศวรรษ 1990 ถึงต้นทศวรรษ 2000
- ข้อได้เปรียบในการแข่งขัน: มีประสิทธิภาพเหนือกว่าโปรเซสเซอร์ Alpha ในยุคเดียวกัน
- ศักยภาพของสถาปัตยกรรม: มีพื้นที่สำหรับการพัฒนาต่อเนื่องอย่างมาก
- การยกเลิก: ถูกยกเลิกเพื่อเปลี่ยนไปใช้ Itanium แม้จะมีประสิทธิภาพที่แข็งแกร่ง
บทเรียนสำหรับอุตสาหกรรมเทคโนโลยีในปัจจุบัน
เหตุการณ์นี้เป็นการเตือนใจเกี่ยวกับอันตรายของการละทิ้งเทคโนโลยีที่พิสูจน์แล้วเพื่อคำสัญญาที่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ บริษัทที่รอดพ้นจากการเปลี่ยนแปลงนี้คือบริษัทที่ไม่ได้เดิมพันทุกอย่างกับ Itanium IBM ตัวอย่างเช่น จัดส่งระบบ Itanium บางส่วนแต่ไม่เคยละทิ้งสถาปัตยกรรม POWER ของตนเอง
เรื่องราวของ Itanium แสดงให้เห็นว่าแม้แต่ชื่อใหญ่ที่สุดในเทคโนโลยีก็สามารถคำนวณผิดพลาดโดยพื้นฐานได้ นอกจากนี้ยังเน้นย้ำถึงความสำคัญของการมีต้นแบบที่ใช้งานได้จริงก่อนตัดสินใจเชิงกลยุทธ์ที่สำคัญซึ่งส่งผลต่อสายผลิตภัณฑ์ทั้งหมดและฐานลูกค้า
อ้างอิง: Old Vintage Computing Research