高通微軟又有新合作？微軟獨創EDGE架構E2處理器腳步近了

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微軟進行EDGE架構處理器E2研發已經很多年，但目前關於E2的消息卻很少。這是一顆怎樣的晶元，為何如此神秘？

文｜小北

校對｜樂川

圖源｜微軟

集微網消息，據悉，微軟已經將Windows 10與Linux雙系統移植到了基於EDGE體系結構的E2晶元上。微軟自2010年開始，便致力於進行EDGE架構處理器的研發。

除了雙系統，這顆晶元還移植了Busybox與FreeRTOS，標準C/C++與.NET Core運行時庫，Windows內核調試器，Visual C++ 2017命令行工具以及.NET即時編譯器RyuJIT。

微軟還將廣泛使用的LLVM C/C++編譯器、調試器以及相關的C/C++運行時庫，移植到了E2上。微軟研發團隊希望證明一件事情，即「改變」這顆晶元不需要重新為它編寫軟體，而是只通過重新編譯程序即可。

據悉，E2處理器的原型是具有可編程能力的FPGA，這是晶元開發期間通常採用的形式。微軟團隊開發了一個能夠啟動Windows和Linux系統，並可以運行應用程序的周期精確模擬器。

顯然，微軟E2的設計思想與Arm、AMD等公司大相徑庭，它採用EDGE（Explicit Data Graph Execution）體系結構。據悉，高通研發人員正在評估兩款基於EDGE架構的晶元設計：較小的R0內核，以及運行頻率2GHz、10nm工藝的R1。目前該項目仍在進行中。

如今市面上典型主流處理器的運行規則更像是一個「垃圾回收機」：垃圾通過一條僅有的傳送帶依次進入垃圾回收機，隨後機器根據垃圾的類別進行分類，再送到不同的傳送帶進行獨立傳輸，並最終由機器的不同部分進行處理。以ARM Cortex-A76為例，其指令被分到八個傳送帶送進內核進行傳輸：四路用於整數運算，兩路用於浮點運算，兩路用於訪問存儲器中的數據。即使最前端接收到的是無序的執行指令，處理器也將有條不紊地進行指令的處理。

對於研發人員而言，他們想做的就是：避免資源浪費。舉例而言，儘管一個整數單元不進行任何運算，然而其他路指令的執行卻要進行排隊。如果一條通道的指令執行需要依賴於另外一條通道的指令執行輸出，就需停下來等待，這樣時間與資源就被浪費掉。處理器要每秒運行10億次及以上，就為了保證工作的完成。

也許E2所採用的EDGE架構能有效解決以上問題。EDGE是一種分散式結構，指令映射到多個分片上同時執行。在不同的代碼分片中，代碼使用其專用寄存器，而非全局訪問的執行模式。編譯器還會對代碼進行注釋以描述數據在程序中的流向，從而允許CPU相應地調度指令塊。

而且，EDGE可以讓核心處理器通過分片技術同時處理多個指令。這與Cortex-A76的運行方式是不同的。EDGE的目標就是比競爭對手的架構可以更快地運行軟體。就像前面提到的高通R1設計一樣。 R1是32位指令寬的亂序處理器藍圖，R0是8位寬。

E2晶元的研發已進行多年，透過目前的消息來「窺見」E2的研發進展。

去年10月份，Linux系統在E2中啟動，如今Windows 10已經被移植到該架構中，同時微軟正在與晶元巨頭高通開展合作。不過微軟官網上周刪除了E2項目的相關頁面及最新信息。

在今年美國加州舉辦的計算機體系結構國際會議上，微軟研究員Doug Burger、Aaron Smith、Greg Wright與高通處理器研究部門的高級工程主管，都發表了關於EDGE處理器的演講，並演示了Windows在E2模擬器上的運行情況。

儘管E2的指令部署已經在幾年前完成，但是現在大部分信息仍作為機密不對外公開。目前來看，外界可得知的消息就是每個代碼塊都會從全局寄存器讀取數據，並在臨時專用寄存器進行數據的處理，最終將結果寫回全局寄存器。

微軟在設計晶元方面已經有了一定的案例，例如HoloLens虛擬現實護目鏡中的數學加速器。 據推測，這種E2架構設計可能最適合在FPGA中實現「軟」處理器。

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