據(jù)悉，微軟已經(jīng)將Windows 10與Linux雙系統(tǒng)移植到了基于EDGE體系結(jié)構(gòu)的E2芯片上。微軟自2010年開(kāi)始，便致力于進(jìn)行EDGE架構(gòu)處理器的研發(fā)。

除了雙系統(tǒng)，這顆芯片還移植了Busybox與FreeRTOS，標(biāo)準(zhǔn)C/C++與.NET Core運(yùn)行時(shí)庫(kù)，Windows內(nèi)核調(diào)試器，Visual C++ 2017命令行工具以及.NET即時(shí)編譯器RyuJIT。

微軟還將廣泛使用的LLVM C/C++編譯器、調(diào)試器以及相關(guān)的C/C++運(yùn)行時(shí)庫(kù)，移植到了E2上。微軟研發(fā)團(tuán)隊(duì)希望證明一件事情，即“改變”這顆芯片不需要重新為它編寫(xiě)軟件，而是只通過(guò)重新編譯程序即可。

據(jù)悉，E2處理器的原型是具有可編程能力的FPGA，這是芯片開(kāi)發(fā)期間通常采用的形式。微軟團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一個(gè)能夠啟動(dòng)Windows和Linux系統(tǒng)，并可以運(yùn)行應(yīng)用程序的周期精確模擬器。

顯然，微軟E2的設(shè)計(jì)思想與Arm、AMD等公司大相徑庭，它采用EDGE（Explicit Data Graph Execution）體系結(jié)構(gòu)。據(jù)悉，高通研發(fā)人員正在評(píng)估兩款基于EDGE架構(gòu)的芯片設(shè)計(jì)：較小的R0內(nèi)核，以及運(yùn)行頻率2GHz、10nm工藝的R1。目前該項(xiàng)目仍在進(jìn)行中。

如今市面上典型主流處理器的運(yùn)行規(guī)則更像是一個(gè)“垃圾回收機(jī)”：垃圾通過(guò)一條僅有的傳送帶依次進(jìn)入垃圾回收機(jī)，隨后機(jī)器根據(jù)垃圾的類別進(jìn)行分類，再送到不同的傳送帶進(jìn)行獨(dú)立傳輸，并最終由機(jī)器的不同部分進(jìn)行處理。以ARM Cortex-A76為例，其指令被分到八個(gè)傳送帶送進(jìn)內(nèi)核進(jìn)行傳輸：四路用于整數(shù)運(yùn)算，兩路用于浮點(diǎn)運(yùn)算，兩路用于訪問(wèn)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。即使最前端接收到的是無(wú)序的執(zhí)行指令，處理器也將有條不紊地進(jìn)行指令的處理。

對(duì)于研發(fā)人員而言，他們想做的就是：避免資源浪費(fèi)。舉例而言，盡管一個(gè)整數(shù)單元不進(jìn)行任何運(yùn)算，然而其他路指令的執(zhí)行卻要進(jìn)行排隊(duì)。如果一條通道的指令執(zhí)行需要依賴于另外一條通道的指令執(zhí)行輸出，就需停下來(lái)等待，這樣時(shí)間與資源就被浪費(fèi)掉。處理器要每秒運(yùn)行10億次及以上，就為了保證工作的完成。

也許E2所采用的EDGE架構(gòu)能有效解決以上問(wèn)題。EDGE是一種分布式結(jié)構(gòu)，指令映射到多個(gè)分片上同時(shí)執(zhí)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(wèn)的執(zhí)行模式。編譯器還會(huì)對(duì)代碼進(jìn)行注釋以描述數(shù)據(jù)在程序中的流向，從而允許CPU相應(yīng)地調(diào)度指令塊。

而且，EDGE可以讓核心處理器通過(guò)分片技術(shù)同時(shí)處理多個(gè)指令。這與Cortex-A76的運(yùn)行方式是不同的。EDGE的目標(biāo)就是比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的架構(gòu)可以更快地運(yùn)行軟件。就像前面提到的高通R1設(shè)計(jì)一樣。 R1是32位指令寬的亂序處理器藍(lán)圖，R0是8位寬。

E2芯片的研發(fā)已進(jìn)行多年，透過(guò)目前的消息來(lái)“窺見(jiàn)”E2的研發(fā)進(jìn)展。

去年10月份，Linux系統(tǒng)在E2中啟動(dòng)，如今Windows 10已經(jīng)被移植到該架構(gòu)中，同時(shí)微軟正在與芯片巨頭高通開(kāi)展合作。不過(guò)微軟官網(wǎng)上周刪除了E2項(xiàng)目的相關(guān)頁(yè)面及最新信息。

在今年美國(guó)加州舉辦的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)國(guó)際會(huì)議上，微軟研究員Doug Burger、Aaron Smith、Greg Wright與高通處理器研究部門(mén)的高級(jí)工程主管，都發(fā)表了關(guān)于EDGE處理器的演講，并演示了Windows在E2模擬器上的運(yùn)行情況。

盡管E2的指令部署已經(jīng)在幾年前完成，但是現(xiàn)在大部分信息仍作為機(jī)密不對(duì)外公開(kāi)。目前來(lái)看，外界可得知的消息就是每個(gè)代碼塊都會(huì)從全局寄存器讀取數(shù)據(jù)，并在臨時(shí)專用寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，最終將結(jié)果寫(xiě)回全局寄存器。

微軟在設(shè)計(jì)芯片方面已經(jīng)有了一定的案例，例如HoloLens虛擬現(xiàn)實(shí)護(hù)目鏡中的數(shù)學(xué)加速器。 據(jù)推測(cè)，這種E2架構(gòu)設(shè)計(jì)可能最適合在FPGA中實(shí)現(xiàn)“軟”處理器。