Oldtimer met Porsche-motor

Intel introduceerde gisteren de 'P6', de zesde generatie 'Pentium Pro'-microprocessor. Reden tot een feestje: bij de meeste PC's komt het rekenhart van deze chipgigant uit Californië.

Het succes van de 486-microprocessor stuwde Intel naar de eerste plaats op de ranglijst van 's werelds grootste halfgeleiderfabrikanten. De nieuwe P6 is krachtig genoeg voor bewegende, driedimensionale beelden en voor 'realistische' videospelletjes. Mogelijk ligt ook spraakherkenning in het verschiet. Professionele computers, werkstations en servers profiteren als eerste van de chip maar weldra zal een vloedgolf aan met de P6 uitgeruste PC's de markt overspoelen.

In 1981 werd de 8086-chip door IBM uitgekozen als brein van zijn eerste personal computer. Die was, door de complexe instructies waarmee deze microprocessor kon worden gevoed, toegerust voor de eisen van die tijd. De 8086 had een cisc-architectuur, complex instruction set computing, een uitstekende manier om dure opslagcapaciteit te besparen op de assisterende geheugenchips.

De daarop volgende generaties (286, 386, 486 en Pentium) bleef Intel trouw aan cisc. Kopers van een PC met een nieuwe microprocessor konden zo hun oude software blijven gebruiken. Echter, door de drang om steeds snellere microprocessoren te produceren, werd de verouderde cisc-architectuur voor de Intel-ontwerpers een loden last. De P6 is de eerste x86-processor waarin meer bijdetijdse risc-technieken (reduced instruction set computing) zijn toegepast. Fabrikanten als Hewlett-Packard, MIPS en Sun Microsystems gebruiken deze snufjes al langer in de microprocessoren waarmee ze hun werkstations en andere professionele computers uitrusten.

Fascinerend is dat Intel-volgers Advanced Micro Devices (AMD), Cyrix en NexGen ook voor deze strategie kozen bij het 'namaken' van de Pentium. Daarom verslaan hun '586'-processoren de Pentium bij dezelfde kloksnelheid. 'Het zal voor Cyrix en AMD nog een hele toer zijn de markt duidelijk te maken dat hun processoren sneller zijn dan de Pentium', schrijft Michael Slater, hoofdredacteur van Microprocessor Report. 'De benaming '586' stelt hen gelijk aan de primitievere micro-architectuur van de Pentium. Aan de andere kant is het misleidend om ze P6-processoren te noemen.' Vorige maand introduceerde Cyrix zijn Pentium-imitatie koudweg onder de naam '6x86'.

Verfijnde vertalers

Net als de 586-processoren van Cyrix, NexGen en AMD gedraagt de Pentium Pro zich als een x86-processor. Wie straks een nieuwe PC met een P6 koopt, kan zijn oude programma's blijven gebruiken. De processoren hebben daarvoor verfijnde vertalers aan boord die de complexe x86-instructies eerst omzetten in eenvoudig te verteren risc-operaties. De Pentium Pro is een oldtimer met onder de kap een Porsche-motor.

Snakt de eenvoudige PC-gebruiker naar software die doet wat ze moet doen, Intel en Microsoft hebben een hogere prioriteit: de vraag wie er in het inwendige van de PC aan de touwtjes trekt. Daarover vochten Microsoft en Intel de afgelopen maanden een venijnige strijd uit. De huidige microprocessorchips zijn zo krachtig dat Intel moeite begint te krijgen om zinnige toepassingen voor al die rekencapaciteit te vinden. Daarom begon het bedrijf vorig jaar een grootscheeps ontwikkelprogramma om ervoor te zorgen dat het centrale PC-brein ook rekentaken voor audio en video kan uitvoeren. De Pentium zou makkelijk het werk van geluidkaarten kunnen overnemen, en in een later stadium zou opvolger P6 video doen.

Dit initiatief heet NSP: native signal processing. Rekentaken die nu nog door gespecialiseerde digitale-signaalprocessor chips (DSP's) van video- en audiokaarten worden gedaan, kunnen voortaan via software door de centrale Intelprocessor worden uitgevoerd. Video- en audiokaarten worden daarmee overbodig. Door het 'afsnoepen' van rekenkracht probeert Intel multimedia goedkoop ter beschikking te stellen. Of nieuwe generaties processoren onmisbaar te maken: het is maar hoe je 't bekijkt. Ook zag Intel met NSP een kans om de PC gebruiksvriendelijker te maken. Bijvoorbeeld met plug and play, een eigenschap waarmee randapparatuur als CD-Roms en printers zonder omhaal op de PC kan worden aangesloten.

In het najaar van 1995 zouden de eerste Pentium-PC's met NSP verschijnen. Maar afgelopen zomer stak Microsoft hier een stokje voor. Om ononderbroken video- en audiostromen mogelijk te maken, zou Intel zich met de NSP-software toegang verschaffen tot het heilige der heiligen van het besturingsprogramma Windows: 'ring 0'. Daarnaast slokte de software nogal wat geheugenruimte op waardoor de prestatie van alle toepassingen onder Windows 95 verminderde.

Dat gaf onenigheid en Intel moest NSP afblazen. Intel onderhandelt nu achter gesloten deuren met Microsoft en zal waarschijnlijk pas midden 1996 met NSP op de proppen komen. Overigens slaagde Microsoft er op eigen houtje ook niet in om plug and play in Windows 95 te verwerken. 'We plugged, but they did not all play', kopte het Amerikaanse computerblad Byte afgelopen oktober boven een artikel over Windows 95.

Daar komt ook nog bij dat er van verschillende kanten kritiek is geleverd op de slechte kwaliteit video die de Pentium via NSP zou leveren. Will Strauss, een specialist op het gebied van signaalverwerking, beweert dat de Pentium kan vastlopen bij de bewerking van verschillende audio-stromen tegelijkertijd. Strauss: 'De Pentium heeft gewoon niet genoeg power, de P6 ook niet.'

Terwijl Microsoft Intel lam legt, staan bedrijven als MicroUnity Systems Engineering en Chromatic Research op het punt om geavanceerde multimedia-chips te introduceren. Ook Philips Semiconductors werkt in Sunnyvale, Californië, al jaren aan zo'n chip: de Trimedia-processor. Deze komt volgend jaar op de markt en zal video-, audio-, en grafische informatie 50 keer sneller verwerken dan de Pentium. Wie straks wil videovergaderen, of wil genieten van beelden met hoge kwaliteit, zal in principe genoeg hebben aan een (nog niet bestaande) PC waarin een 486-microprocessor de organiserende taken volbrengt, maar waarin de omvangrijke compressie- en decompressie-taken voor video en audio door een processor als Trimedia worden gedaan.

Manusje-van-alles

Voor Intel is het onverteerbaar dat een goedkope, alom verkrijgbare microprocessor het manusje-van-alles van de PC gaat worden. Daarom kiest de fabrikant voor het onvermijdelijke: de huidige Pentium Pro is nog niet zover maar volgend jaar zal Intel videofuncties gaan toevoegen aan deze microprocessor. In speciale delen van de chip zullen standaardbewerkingen voor compressie- en decompressie worden vastgelegd. Dat kunnen bijvoorbeeld algoritmes zijn voor het voorspellen van beweging in opeenvolgende videobeelden. Door deze functies in hardware (op de chip) vast te leggen, is digitale video veel sneller te verwerken dan via de softwarematige instructies van NSP. Door video-capaciteit aan zijn microprocessoren toe te voegen neemt Intel de touwtjes als het ware weer in eigen handen.

Pionier Sun Microsystems was de eerste die voor deze aanpak koos. Op de Ultrasparc-chip in de werkstations van Sun (die volgende week worden geannonceerd) zitten talrijke algoritmes voor videobewerkingen ingebakken. Een stroom ingedikte hoge kwaliteit video kan de Ultrasparc zonder problemen ontrafelen. Ook MIPS, het bedrijf dat het ontwerp van de chips voor de werkstations van Silicon Graphics doet, werkt momenteel aan twee microprocessor-versies met rekencapaciteit die toegespitst is op video.

Intel wil nog niets bekend maken over de precieze mogelijkheden van de Pentium Pro. Wel is officieel bekend gemaakt dat enkele versies van de Pentium volgend jaar op deze manier worden opgevoerd.

Ongebreideld toevoegen

Microprocessor-ontwerpers krijgen door de voortschrijdende chiptechnologie steeds meer mogelijkheden om multimedia en andere functies op het chip-oppervlak te integreren. Dit ongebreidelde toevoegen van steeds meer functies levert complexere chips op. En dat heeft weer tot gevolg dat de gedetailleerde eigenschappen van deze chips steeds moeilijker te doorgronden zijn.

In een zeldzaam gebaar van openheid maakte Intel afgelopen februari een hele waslijst met fouten in de Pentium microprocessor bekend. Via Internet kwam vorig jaar een beruchte fout in de openbaarheid, maar nu rapporteerde het bedrijf maar liefst 63 storingen in zes verschillende versies van de Pentium. Analisten omschreven de lijst als de meest uitgebreide opsomming van microprocessor-errata die ooit publiek is gemaakt. Sommige fouten zijn verholpen, andere heeft men laten zitten omdat ze onbelangrijk zijn. Opmerkelijk genoeg is aan deze foutenlijst in populaire media geen woord vuilgemaakt. Een ding is duidelijk: het is schier onmogelijk geworden een microprocessor foutloos af te leveren. John Hyde, Intels technologie marketing manager voor de P6: 'Je zult mij niet horen zeggen dat er in de P6 geen bugs zitten.'

Microprocessors zijn zo ingewikkeld geworden dat het eigenlijk niet meer mogelijk is een exacte omschrijving te geven van hun gedrag. De 8086-processor had 29.000 transistoren, op de 386 zaten er al 275.000. De Pentium en zijn opvolger hebben respectievelijk 3,1 en 5,5 miljoen transistoren. Echt grote missers zullen er in voltooide chips overigens nauwelijks voorkomen, die vallen meteen op tijdens de verificatie- en testprocedures. Aan de andere kant bestaan er gewoonweg geen waterdichte checks meer voor chips met de huidige complexiteit. Intel-rivaal AMD liet vorige maand weten de introductie van de K5 '586' tot volgend jaar zomer uit te stellen. Het bedrijf slaagt er maar niet in de procedures af te ronden voor het testen op compatibiliteit met 486-microprocessoren.

Anant Agrawal, vice-president engineering van Sun Microsystems, noemt de trend alarmerend. 'De complexiteit overtreft momenteel onze mogelijkheden het hele chipontwerp op juistheid te verifiëren. Toen we elf jaar geleden met onze Sparc-processoren begonnen, testten enkele ingenieurs het processor-ontwerp. Onze nieuwste Ultrasparc processor heeft 5,2 miljoen transistoren en daarmee zijn we op het punt aangeland dat er evenveel verificatie-ingenieurs nodig zijn als ontwerpers.'

Intels technisch marketing manager John Hyde met de nieuwe Pentium Pro. In zijn hand heeft hij een keramische drager waarop de microprocessor is bevestigd. Naast de eigenlijke processor zit een snel Sram-buffergeheugen. Dat is nodig om de processor snel genoeg van gegevens en programma's te kunnen voorzien.

De huidige microprocessorchips zijn zo krachtig dat Intel moeite begint te krijgen om zinnige toepassingen voor al die rekencapaciteit te vinden.