`Flexibility meets efficiency' is de ondertitel van het proefschrift dat Paul Heysters, promovendus bij de EWI-vakgroep embedded systems, morgen (vrijdag) verdedigt.
`Flexibility' slaat op de razendsnelle manier waarop toekomstige zakcomputers moeten kunnen overschakelen tussen verschillende taken: het ene moment digitale radio ontvangen en het volgende ogenblik een telefoongesprek aannemen bijvoorbeeld. En dat allemaal met één en dezelfde chip, die zichzelf op commando van de gebruiker als een kameleon aanpast aan zijn nieuwe taak. De hardware past zich aan de software aan, in plaats van andersom. In haar Chameleon-project doet de vakgroep `
De vakgroep Embedded Systems doet in haar Chameleon-project al vijf jaar onderzoek naar configureerbare hardware, onder meer voor zakcomputers. Efficiency, het zuinig omspringen met energie, is een vitale factor in het hele proces. En dus is het ontwikkelen van een energie-efficiënte chip bittere noodzaak. Simpelweg vanwege de beperkte capaciteit die batterijen nu eenmaal altijd hebben.
Het draaien van multimedia toepassingen, zoals de beeldtelefonie die KPN afgelopen maand introduceerde, put een batterij van een hand-held nu nog snel uit. Heysters: `Bij de introductie van de i-mode was er niet voor niets een actie `nu met gratis extra batterij.' Die had je hard nodig.' Eén maand met één batterij moet mogelijk zijn, vindt Heysters.
Die vooruitgang zal niet komen vanuit de batterij-industrie verwacht hij. De ontwikkelingen in die branche vallen in het niet bij die in de chip-industrie.
Met de voortgaande miniaturisering werken chips op een steeds lager voltage. Het verwachte energievoordeel hiervan wordt echter teniet gedaan door de kloksnelheid van computers. Die blijft maar toenemen en dat geldt nog meer voor het aantal schakelingen per chip. Heysters neemt in zijn proefschrift het voorbeeld van een Intel Itanium processor, die per vierkante centimeter evenveel warmte genereert als een gemiddelde kookplaat. `Zo'n energie verslindend processor kan misschien nog voor je PC, maar in een laptop is het al een last voor de accu. En voor de draagbare zakcomputers van de toekomst is zo'n processor gewoon niet geschikt.'
Dat het ook anders kan, toont Heysters aan met het ontwerp van zijn zuinige Montium-processor. De Montium is een relatief eenvoudige 16-bits rekenaar. Weinig vergeleken met de moderne 128-bits processors, zoals de eerdere genoemde Itanium van Intel, maar de Montium bestaat uit kleine subprocessors, waarover de rekentaken worden verdeeld. Door dit zogenoemde parallellisme wordt de rekensnelheid verhoogd. Bovendien kunnen er meerdere Montiums tegelijk worden ingezet. Hiervoor worden ze in een zogenaamde tegelstructuur aan elkaar gekoppeld.
Naast het verhogen van de snelheid zorgt het parallellisme er ook voor dat de chip energiezuiniger is. Data en berekeningen worden dicht bij elkaar gehouden, waardoor minder energie wordt verbruikt. Tijdens een test presteerde de Montium op een complexe rekentaak, een zogenaamde Fast-Fourier transformatie, al tien keer beter dan een gangbare processor. Terwijl het energieverbruik van de Montium een factor tien lager lag.
Waarom de naam Montium?
`Misschien had hij beter Pentium kunnen heten, vanwege de vijf subprocessoren, maar die naam was al opgeëist door Intel. De Montium is een bergkameleon die in Kameroen voorkomt. Die naam past mooi binnen het Chameleon-project. En uit een klein onderzoekje onder vrienden bleek dat de naam goed blijft hangen.'
Het bedrijfsleven heeft al belangstelling getoond voor de chip. Daarom blijft Heysters na zijn promotie nog een jaartje op de UT om zijn ideeën in samenwerking met bedrijven verder uit te werken.
Bart van der Wal
Paul Heysters
