Efficient Computer telah memperkenalkan Electron E1 , sebuah prosesor yang menjanjikan revolusi dalam komputasi tertanam dengan klaim efisiensi energi 10 hingga 100 kali lebih baik dibandingkan chip terdepan di pasar dari ARM . Pernyataan berani startup ini bahwa CPU tradisional telah dibangun dengan cara yang salah selama puluhan tahun telah memicu diskusi intens di komunitas teknologi, dengan para ahli mempertanyakan baik kelayakan maupun kepraktisan pendekatan mereka.
Klaim Performa:
- Efisiensi energi 10-100x lebih baik dibandingkan core ARM Cortex M3, M55, A53
- Metrik utama: Operasi per joule dan TOPS per watt
- Mendukung operasi floating-point 32-bit
- Dukungan bahasa pemrograman C++ dan Rust
Arsitektur Menyerupai Komputasi Bergaya FPGA
Komunitas teknis dengan cepat mengidentifikasi arsitektur E1 sebagai Coarse-Grained Reconfigurable Array ( CGRA ), yang beroperasi lebih mirip FPGA daripada CPU tradisional. Alih-alih mengeksekusi instruksi secara berurutan dari waktu ke waktu, E1 memetakan instruksi program secara spasial di seluruh grid tile komputasi. Pergeseran fundamental ini menghilangkan sebagian besar perpindahan data yang mengonsumsi energi dalam prosesor konvensional.
Namun, pendekatan spasial ini datang dengan keterbatasan signifikan. Arsitektur ini bekerja efisien hanya ketika program sepenuhnya muat dalam grid chip. Setelah ukuran kode melebihi tile yang tersedia, sistem harus mengkonfigurasi ulang dirinya sendiri, berpotensi menghapus keuntungan efisiensi yang dijanjikan. Kendala ini telah membuat beberapa ahli membandingkannya dengan upaya sebelumnya pada arsitektur serupa yang menunjukkan hasil mengesankan pada beban kerja kecil dan spesifik tetapi kesulitan dengan aplikasi dunia nyata.
Perbandingan Arsitektur:
| Fitur | CPU Tradisional | Electron E1 |
|---|---|---|
| Model Eksekusi | Sequential (berbasis waktu) | Spatial (berbasis grid) |
| Penjadwalan | Dinamis saat runtime | Statis saat compile-time |
| Pergerakan Data | Buffering berbasis cache | Aliran langsung tile-ke-tile |
| Program Counter | Ya | Tidak |
| Eksekusi out-of-order | Ya (CPU modern) | Tidak |
Ketergantungan Compiler Menimbulkan Kekhawatiran
Kesuksesan E1 sepenuhnya bergantung pada compiler pintar, yang harus menangani tugas kompleks memetakan kode C++ atau Rust ke grid spasial. Pendekatan yang berpusat pada compiler ini telah menarik skeptisisme dari komunitas, terutama mengingat sejarah teknologi compiler yang terlalu dijanjikan di industri.
Sistem ini mengharuskan compiler untuk menyelesaikan semua konflik potensial dan mengoptimalkan aliran data pada waktu kompilasi, daripada menangani keputusan ini secara dinamis selama eksekusi. Meskipun pendekatan ini secara teoritis dapat menghilangkan overhead runtime, ini juga berarti compiler harus memecahkan masalah routing yang semakin kompleks seiring dengan bertambahnya ukuran program. Beberapa pengamat telah mencatat kesamaan dengan alat sintesis FPGA , yang terkenal lambat dan terkadang gagal menemukan solusi optimal.
Keterbatasan Teknis:
- Ukuran program dibatasi oleh tile komputasi yang tersedia
- Memerlukan konfigurasi ulang untuk aplikasi yang lebih besar
- Kemampuan percabangan dinamis yang terbatas
- Ketergantungan berat pada optimisasi compiler
- Diperlukan resolusi konflik pada waktu kompilasi
Skeptisisme Terhadap Klaim Tujuan Umum
Meskipun pernyataan Efficient Computer bahwa E1 adalah prosesor tujuan umum, banyak di komunitas teknis tetap tidak yakin. Keterbatasan arsitektur dengan percabangan dinamis, pola akses memori variabel, dan aliran kontrol kompleks menunjukkan bahwa mungkin lebih cocok untuk tugas komputasi spesifik daripada beban kerja komputasi umum.
Persentase kemungkinan ini 100X lebih efisien pada komputasi tujuan umum yang dioptimalkan ARM : 1/100%
Penggunaan TOPS per watt sebagai metrik kinerja kunci oleh perusahaan juga telah menimbulkan kekhawatiran, karena pengukuran ini biasanya dikaitkan dengan akselerator AI daripada CPU tujuan umum. Benchmark tertanam tradisional seperti DMIPS atau CoreMark akan memberikan perbandingan yang lebih relevan untuk pasar target.
Tantangan Pasar di Depan
Selain kekhawatiran teknis, E1 menghadapi rintangan pasar yang signifikan di ruang komputasi tertanam yang konservatif. Preferensi industri untuk komponen yang terbukti dan tersedia jangka panjang bertentangan dengan kebutuhan startup untuk memantapkan dirinya. Banyak aplikasi tertanam memerlukan jaminan ketersediaan komponen yang mencakup puluhan tahun, komitmen yang menantang untuk dibuat oleh perusahaan baru mana pun.
Kurangnya alat pengembangan yang tersedia untuk umum dan data benchmarking komprehensif telah semakin memicu skeptisisme. Meskipun Efficient Computer mengklaim memiliki silicon yang berfungsi dan telah mendemonstrasikan chip di acara industri, validasi independen atas klaim efisiensi mereka tetap terbatas.
Electron E1 mewakili upaya menarik untuk memikirkan kembali arsitektur prosesor untuk aplikasi yang dibatasi daya. Namun, kesenjangan antara keunggulan teoritis dan implementasi praktis dalam sistem tertanam dunia nyata tetap substansial. Apakah pendekatan komputasi spasial ini dapat mengatasi keterbatasan inheren dan mendapatkan penerimaan pasar kemungkinan akan bergantung pada seberapa baik perusahaan dapat mengatasi tantangan skalabilitas dan tooling fundamental yang secara historis telah mengganggu arsitektur serupa.
Referensi: CPU Electron E1 dari Efficient Computer