Transmetamorfosis

No se trata de una máquina para viajar en el tiempo ni de una cura para el cáncer. El nuevo invento presentado por Transmeta, una empresa californiana que mantiene un riguroso secreto acerca de todas sus investigaciones, es ni más ni menos que un nuevo tipo de microchip. Luego de haber pasado los últimos días examinando la ficha técnica del microchip y de haber conversado exhaustivamente al respecto, muchos fanáticos de la electrónica en todo el planeta insisten en que Transmeta cumplió con las expectativas.

El nuevo diseño incluye una serie de ingeniosas soluciones y las combina en forma novedosa. La ventaja más evidente radica en que el microprocesador puede funcionar con software escrito para microchips de Intel, pero consumiendo tan sólo una fracción de la energía requerida actualmente.

Podría pensarse que eso no tiene nada de especial. Sin embargo, la verdad es que lo esencial de la tecnología de Transmeta no se reduce a poder mantener funcionando los laptops un día entero con una sola recarga: sus chips operan de un modo totalmente nuevo que les permite emular cualquier procesador existente sin incurrir en las pérdidas de rendimiento que son usuales en los emuladores. La nueva tecnología también logra evitar numerosos problemas que existen en el diseño de los microprocesadores. Independientemente de lo que ocurra en el mercado con los productos de Transmeta, su enfoque radical tendrá un efecto profundo sobre el desarrollo futuro del sector.

Para entender lo ingenioso de la idea de Transmeta es preciso recordar cómo funcionan los chips actuales. Un técnico escribe un programa utilizando un lenguaje de alto nivel (como C++). El nuevo programa es cargado en un segundo software llamado compilador, que lo traduce, convirtiéndolo en una secuencia de instrucciones para máquina destinadas a un tipo específico de microprocesador, el cual puede pertenecer —por ejemplo— a la familia de los Intel x86. Al recibir la secuencia el chip puede correr el programa original.

Hasta el momento no hay problema. Sin embargo los técnicos experimentan dificultades al inventar nuevos chips. Por una parte buscan que los nuevos funcionen a la mayor velocidad posible, pero además quieren que sean compatibles con el software compilado para los anteriores modelos de chips. En los últimos años Intel y otros han resuelto utilizar hardware ‘inteligente’ para analizar las secuencias de instrucciones antes de ejecutarlas y para realizar varios trucos para acelerar la ejecución.

Uno de dichos trucos incluye un proceso de división de una secuencia de instrucciones en numerosas subsecuencias que se ejecutan en paralelo. El resultado es una ejecución más rápida siempre y cuando las subsecuencias no interfieran entre sí. Otro truco, denominado ejecución ‘en desorden’, consiste en reordenar las instrucciones cada vez que sea posible y conveniente con el fin de que la ejecución sea más rápida. Una técnica más avanzada aún se denomina ‘especulación’. En ella el chip logra anticipar cada bifurcación en el programa para calcular —también anticipadamente— ambos resultados de la bifurcación. De este modo elimina la respuesta incorrecta y utiliza la acertada tan pronto llega a la bifurcación.

Para superar el problema de la incompatibilidad con las compilaciones para modelos anteriores, los chips x86 modernos como el Pentium son capaces de tomar instrucciones tipo x86 generadas por software viejo y dividirlas en numerosas microoperaciones, las cuales se prestan mejor para realizar todos los trucos que mejoran el desempeño. El resultado es que la velocidad de los microprocesadores ha continuado aumentando durante los últimos años. El precio que ha habido que pagar es alto ya que se requieren millones de transistores para poder operar los diferentes trucos de optimización. Ello hace que los chips x86 modernos sean grandes y que consuman cantidades importantes de energía. Esto último es un inconveniente mayor para los poseedores de portátiles. Los últimos Pentium III móviles de Intel (diseñados especialmente para dichos portátiles) consumen cerca de 20 vatios.

Comparado con lo anterior el enfoque de Transmeta parece tan simple que sorprende que a nadie se le hubiera ocurrido antes. En vez de construir un procesador compatible x86 cada vez más complicado, la firma ha creado un chip propio diseñado para ejecutar microoperaciones con rapidez y eficiencia. La traducción de las instrucciones x86 a microoperaciones, junto con el análisis, la especulación y todo lo demás, son efectuados por una capa especial de software ‘codificador’ que se presenta entre el chip y el programa x86. Gracias a ella el programa ‘cree’ que está trabajando en un procesador compatible estándar x86.

La ventaja de efectuar esta traducción y la manipulación en software más bien que en hardware es que se posibilita la realización de procesos mucho más complejos aún.

Lo más importante es que el chip de Transmeta es capaz de llevar estadísticas acerca de los segmentos de programación que está procesando y que más se repiten. Tan pronto el software ‘codificador’ identifica un segmento que presenta una alta ‘tasa de repetición’, reexamina dicho segmento para establecer si puede ser optimizado aún más. La optimización adicional consume tiempo, pero su mayor rendimiento compensa con creces esa demora. De este modo la ejecución de un programa determinado se acelera a medida que el microprocesador se va amoldando a las ventajas de eficiencia que va obteniendo del software que está procesando. Esa progresividad que resulta de un ‘aprendizaje’ sería impracticable si se operara con un chip compuesto exclusivamente de hardware.

Al dividir la operación del chip entre el hardware y el software se obtienen otras ventajas. Los chips de Transmeta pueden ser adaptados para emular cualquier microprocesador, o inclusive más de uno a la vez. La empresa también será capaz de rediseñar el hardware para sacar partido de las nuevas tecnologías a medida que éstas vayan apareciendo. Lo único que necesitará para lograrlo será reescribir el software ‘codificador’ para preservar la compatibilidad (los dos chips presentados al público la semana pasada se basan en diseños de hardware totalmente diferentes entre sí).

El beneficio más inmediato procurado por todos estos avances es el ahorro de energía. El consumo eléctrico se reduce aún más mediante el ajuste de la velocidad de operación y del voltaje del chip al ritmo de trabajo, el cual depende de la actividad del usuario. Una reducción del 10 por ciento en la velocidad del procesador conduce a un ahorro del 30 por ciento en la energía requerida. El resultado es que el chip Crusoe TM 5400 de Transmeta, utilizado en computadores laptop, tiene un desempeño comparable al de un Pentium III móvil pero contiene la cuarta parte de los transistores lógicos de éste y consume 20 veces menos energía.

Todo lo anterior explica porqué Transmeta está dirigiendo su mercadeo al sector de los portátiles. Se dice que los fabricantes taiwaneses de computadores Acer, Quanta y Uniwell están interesados en construir laptops ultralivianos con estos procesadores. Los primeros laptops equipados con Crusoe aparecerán más adelante este año.

Con su elección de concentrarse en el mercado de chips para portátiles en lugar de lanzarse directamente al mercado de los computadores de escritorio Transmeta ha evitado atacar a Intel en su terreno predilecto. David Ditzel, el fundador de la compañía y pionero de la tecnología de ‘computación por conjuntos reducidos de instrucciones’ (reduced instruction set computing - RISC) que también ha sido un avance importante en el diseño de microprocesadores, señala que el sector de laptops ultralivianos es la porción del mercado de PC con mayor crecimiento en la actualidad. Asimismo indica que los aparatos móviles de acceso a Internet posiblemente se convertirán pronto en un negocio multibillonario. Es un hermoso nicho, como él mismo lo dice. Sin embargo, a final de cuentas el sistema de autoajuste del chip de Transmeta también podría ofrecer ventajas sustanciales para los computadores de escritorio y los servidores de alto rendimiento, de modo que será interesante hacer el seguimiento de lo que se desarrolle a partir de Crusoe.