Chi è Jim Keller, il mago delle architetture che dovreste conoscere

Chi è Jim Keller, il mago delle architetture che dovreste conoscere

Jim Keller un nome molto conosciuto tra gli appassionati di microprocessori. Si tratta di uno dei progettisti di alcune architetture di maggiore successo negli ultimi decenni: K7, K8 e Zen sul fronte AMD, ma Keller ha contribuito anche allo sviluppo di alcuni SoC di Apple. Da due anni in Intel, pronto a plasmare le future innovazioni del colosso dei microchip.

di pubblicato il nel canale Processori
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Qualche tempo fa abbiamo pubblicato un articolo su Lisa Su, attuale CEO di AMD, illustrandone la carriera e definendola "la donna che ha risollevato AMD". Il termine "risollevare" ha innescato un sano dibattito sul ruolo del CEO, dei dirigenti e dei progettisti. Sembra quasi superfluo doverlo scrivere, ma è chiaro che non intendevamo dire che tutto il merito debba essere ascritto a Lisa Su, o a una singola persona, ma siamo altresì convinti che il buon andamento di un'azienda sia il frutto di tante componenti, compreso chi fissa una strategia chiara e riesce a tenere la barra dritta verso un'unica direzione.

Parlando di persone che hanno avuto un ruolo importante nel ritorno in auge di AMD è (giustamente) emerso il nome di Jim Keller. Chi è appassionato di hardware da anni sa che stiamo parlando di una figura centrale per il mondo delle architetture di calcolo, mentre altri potrebbero non conoscerlo, sapere cosa ha fatto in passato e di che cosa si sta occupando attualmente. Dedichiamo quindi con piacere qualche riga su un ingegnere che ha avuto, a più riprese, un impatto nelle nostre vite di utenti tecnologici e che si appresta, ne siamo certi, a lasciare di nuovo un segno.

La carriera, da DEC a Tesla passando due volte da AMD

La vita privata di Jim Keller è quasi del tutto segreta, non si sa praticamente nulla e forse è giusto così visto che stiamo parlando di un ingegnere. Sappiamo che ha due figli e ama fare kitesurf, snowboard e corsa, nonché il pilota. Si è scritto e detto così poco di Keller che non c'è nemmeno una data di nascita chiara: in un comunicato del 2012 si parlava di 53 anni, quindi dovrebbe essere nato nel 1959. Quanto agli studi, l'unico dettaglio noto è che ha conseguito una laurea in ingegneria elettrica presso la Penn State University.

È però il suo percorso lavorativo quello che ci interessa di più e a tal proposito sappiamo che Keller ha lavorato per DEC (Digital Equipment Corporation) fino al 1998, dove è stato coinvolto con il ruolo di "corporate consulting engineer" nella progettazione dei processori RISC Alpha 21164 e 21264.

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Fu proprio nel 1998, quando DEC venne acquisita da Compaq, che Keller trovò una nuova casa in AMD, lavorando a due architetture che ancora ricordiamo bene, K7 e K8. Quest'ultima, in particolare, lo vide implicato nel ruolo di architetto capo, ed è importante perché è stata la prima a supportare i 64 bit. Keller contribuì inoltre a sviluppare l'interconnessione HyperTransport, di particolare importanza per collegare in modo efficiente più processori sulle piattaforme multi-socket.

L'architettura K8 in sé e per sé forse non vi dirà nulla, ma se usate il PC da qualche decennio, allora nomi come AMD Athlon 64, Athlon 64 X2, Athlon 64 FX, Opteron 64 e Turion dovrebbero dirvi qualcosa. I processori K8 debuttarono nel 2003 e misero in seria difficoltà Intel e i processori Pentium IV, allora i principali concorrenti, offrendo prestazioni concorrenziali a prezzi più favorevoli, senza dimenticare un miglior profilo di consumo e temperature (soprattutto se raffrontati ai "Prescott" di Intel).

I primi processori Athlon 64 erano compatibili con il socket 754, avevano un singolo core ed erano prodotti con processo a 130 nanometri. Nel corso degli anni si passò prima ai 90 e poi ai 65 nanometri, e da 1 a 2 core, con due salti di socket: dapprima il socket 939 e in seguito l'AM2. Si stava quindi aprendo l'era delle CPU multi-core. Nomi in codice come Clawhammer, Venice, San Diego, Newcastle, Windsor e Toledo siamo certi torneranno in mente a molti vecchi appassionati. Le frequenze crebbero fino a toccare i 3,2 GHz sul dual-core Athlon 64 X2 6400+ - NOTA: erano anni in cui Intel credeva di poter raggiungere i 10 GHz in poco tempo.

I processori di allora erano caratterizzati da una sigla, il cosiddetto Performance Rating, creato inizialmente per rappresentare un'equivalenza in termini di potenza con le CPU Intel anziché indicare l'effettiva frequenza di clock. Questo era dovuto al fatto che per tutti Intel era lo standard di fatto dell'industria, la pietra di paragone. Praticamente un Athlon 64 2000+, in base all'equivalenza, avrebbe dovuto offrire prestazioni simili a un Pentium a 2 GHz, e così via. Quel numero nel corso del tempo perse poi del tutto significato.

Tra le caratteristiche che facevano spiccare l'architettura K8 avevamo il controller di memoria integrato nel die del processore: operando alla stessa frequenza della CPU e con minore strada da compiere per i segnali elettrici, le latenze di accesso alla memoria erano molto più contenute. Un migliore supporto alle istruzioni SSE, Translation Lookaside Buffer più ampi e un miglioramento delle prestazioni IPC completarono il cerchio, mettendo all'angolo i Pentium IV.

Si può dire quindi che i processori pensati da Keller (e dal suo team) abbiano accompagnato la vita tecnologica di molti di lettori con qualche anno sulle spalle. Nel 1999 Jim Keller lasciò AMD per trasferirsi in SiByte, focalizzata nella progettazione di processori MIPS per interfacce di rete e altri dispositivi. SiByte fu acquisita nel novembre del 2000 da Broadcom, dove Keller continuò a lavorare come chief architect fino al 2004.

Nel 2004 diventò Vice President of Engineering di P.A. Semi, una piccola azienda specializzata nella progettazione di processori mobile a basso consumo basati su architettura ARM. Poco prima che P.A. Semi venisse acquistata da Apple per avviare la progettazione di SoC interna, Keller passò proprio alla casa di Cupertino, dove contribuì alla progettazione dei chip Apple A4 e A5, usati in diversi prodotti come iPhone 4, 4S, iPad e iPad 2.

L'esperienza maturata da Keller nel campo delle architetture MIPS e ARM possiamo dire che fu la ciliegina sulla torta di un ingegnere completo sotto tutti i punti di vista: possiede competenze nello sviluppo di core ad alte prestazioni quanto in core a basso consumo, ma in generale ama definirsi "esperto di computer, di intelligenza artificiale e di SoC. Conosco molto le  GPU e lo stack software, ho lavorato su processori di rete, sui transistor e i processi produttivi". Una figura che tutte le aziende vorrebbero avere e proprio ciò che serviva ad AMD per rimettersi in sesto dopo anni difficili, la cui genesi forse vorrete approfondire leggendo l'articolo dedicato a Lisa Su.

Dopo l'ottimo andamento nella prima parte degli anni 2000, dal 2006 in poi iniziò per AMD un lento e inesorabile declino, dovuto a diversi fattori, tra cui anche le architetture: dall'architettura K10 dei Phenom fino alla Bulldozer e le successive evoluzioni - Piledriver, Steamroller - delle CPU FX, per molti anni AMD non fu più in grado di competere ai vertici con Intel, che grazie all'architettura Core (Conroe e successive evoluzioni) riuscì a ritornare al comando del settore.

Sarà il fato, sarà quel che sarà, ma nell'agosto 2012 Keller tornò tra le fila di AMD per rilanciarne le ambizioni nell'ambito delle architetture ad alte prestazioni. Alcuni lo videro come un "figliol prodigo", a dimostrazione del fatto che dietro la sua prima esperienza in AMD si era costruita una vera e propria figura mitologica, come un Davide che riuscì a tener testa a Golia.

L'idea iniziale era quella di creare due architetture, una x86 e una ARM. La prima idea è evoluta nell'architettura Zen dei processori Ryzen, arrivati sul mercato nel 2017, a cinque anni di distanza dal ritorno di Keller. Il progetto K12 fu invece cancellato, in quanto dopo un timido tentativo chiamato Opteron A1100, AMD prese coscienza che l'architettura ARM in ambito desktop e server non avrebbe dato i ritorni sperati in tempi brevi. Ancora oggi ARM non ha fatto breccia sul mercato, seppur i progetti ambiziosi e interessanti non manchino.

Per quanto riguarda Zen, non serve che vi raccontiamo l'ultimo triennio di AMD, con le tre generazioni di CPU Ryzen viste finora e una quarta all'orizzonte. Vi basti pensare che Zen è un'architettura tutta nuova rispetto alle precedenti soluzioni a base Bulldozer, ed è capace non solo di scalare per offrire un alto numero di core, ma anche di garantire un IPC - prestazioni per ciclo di clock - elevato: AMD è stata in grado di aumentarlo del 52% passando da Steamroller a Zen.

I Ryzen 1000 erano al livello dei modelli Intel Core della serie 7000/8000, ma le successive evoluzioni dell'architettura Zen e i miglioramenti a livello di design e processo produttivo ci hanno portato ad avere oggi una AMD in vantaggio su Intel su diversi aspetti. La "seconda venuta" di Keller in AMD si può quindi ritenere un'ennesima storia di grande di successo.

Keller ha lasciato AMD per la seconda volta il 18 settembre 2015, dopo aver praticamente completato i lavori su Zen, per unirsi a Tesla nel gennaio 2016 come Vice President of Autopilot Hardware Engineering dove ha guidato lo sviluppo di un chip di intelligenza artificiale destinato a rendere sempre più autonome le auto elettriche di Elon Musk. E mente tutto faceva presagire che non avremmo più visto Keller coinvolto nel settore di PC, ecco giungere un annuncio inatteso: aprile 2018, Keller entra nelle fila di Intel. Già, proprio quella Intel che Keller ha contribuito a mettere in difficoltà per ben due volte.

Intel punta su Keller per il futuro

L'arrivo di Keller nell'organico di Intel scosse un po' tutti gli appassionati. In Italia siamo abituati a ragionare spesso in termini di bandiere, come nel calcio, e il passaggio di progettisti tra AMD e Intel e viceversa ci appare quasi "scandaloso". Negli Stati Uniti il mercato è molto più liquido e persone del calibro di Keller si spostano sia a fronte di un buon corrispettivo economico, ma anche se viene data loro la possibilità di lavorare su progetti ambiziosi.

Interrogato da HPCwire, Keller spiegò di essersi unito a Intel per "un paio di ragioni": la prima era la portata dell'opportunità e l'impatto dell'azienda nel mondo, la seconda la possibilità di lavorare con altre persone appassionate di innovazione tecnologica, interessate a fare grandi cose. Più tutto però Keller ama lavorare su problemi complessi. "Entro nei dettagli di ciò che sto facendo e mi preoccupo di quali sono i risultati del mio progetto, che siano positivi o negativi. Dettagli e problemi mi ispirano. Impari più dagli errori che dai successi".

Jim Keller è vicepresidente senior del "Technology, Systems Architecture and Client Group" (TSCG) e general manager del Silicon Engineering Group (SEG). Nella sua biografia sul sito aziendale di Intel si legge che è "responsabile dell'organizzazione ingegneristica del silicio all'interno del TSCG". Cosa significa? Che lavora a tutto tondo, ricoprendo un ruolo molto più complesso di quelli rivestiti in passato: tecnologie di packing, architetture e tutto ciò che serve affinché il silicio si trasformi in un progetto in grado di cambiare la vita delle persone. Non il lavoro, seppur decisamente non semplice, su un'architettura, ma la possibilità di incidere a vari livelli dello sviluppo e della progettazione di un prodotto.

Un incarico che richiede di coordinare diversi team verso un unico obiettivo. Per cui Keller avrà certamente detto sì a una grande opportunità sotto tutti i punti di vista, ma si è fatto carico di un impegno non indifferente, denso di sfide. Il suo lavoro, secondo noi, non è dei più semplici, non c'è una gratificazione immediata, si parla di progetti che vengono pensati anni prima che arrivino sul mercato. Capire cosa sarà adatto alle necessità del mercato tra 5 anni, tenendo conto anche di ciò che potrebbe fare la concorrenza, vi sembra facile? A noi per niente.

Approdando in Intel, Keller si è inserito in un quadro di progettisti che ci ricorda molto un team dell'NBA, con nomi del calibro di Mike Mayberry, Raja M. Koduri e Venkata (Murthy) Renduchintala che hanno una lunga esperienza nel campo delle architetture, di ogni genere. Tra l'altro va detto che anche Koduri è un'altra figura importante nella storia di AMD, dove ha lavorato su molteplici progetti grafici (anche dell'allora ATI Technologies). Koduri è stato senz'altro un grande agevolatore per l'arrivo di Keller in Intel.

L'azienda statunitense, malgrado le difficoltà legate al ritardo nel passaggio al processo produttivo a 10 nanometri, ha tutte le risorse per portare grandi innovazioni nel settore tecnologico, a partire proprio dalle tecnologie di packing e le soluzioni correlate: EMIB, Foveros, Co-EMIB, Omni-Directional Interconnect (ODI) e M-DIO sono solo alcune sigle su cui potete fare ricerche e che approfondiremo in futuro.

Keller e la "Legge di Moore"

Nel campo della progettazione e produzione dei processori, la "Legge di Moore" rappresenta da decenni un caposaldo. Postulata dal cofondatore di Intel Gordon Moore, dice che il "numero di transistor di un circuito integrato raddoppia ogni due anni". Non è una vera e propria legge, ma ha preso questo appellativo perché si è dimostrata valida a lungo. Negli ultimi anni in molti hanno ravvisato un rallentamento in tema di miniaturizzazione dei transistor e per questo ne hanno dichiarato la morte. Jim Keller ha un parere totalmente diverso.

"La mia osservazione è che la fine è sempre stata vicina, ma ci sono sempre state e ci saranno nuove cose che possiamo fare per continuare a rimandare la fine. La vera sfida è: cosa succede mentre continuiamo a ridimensionare la tecnologia? Di quale nuova architettura abbiamo bisogno e come cambiano i problemi? Questo è il punto interessante", ha dichiarato in un'intervista. "La legge di Moore è inarrestabile. Non sono puntiglioso riguardo la Legge di Moore che parla solo di transistor sempre più piccoli - sono interessato alle tendenze tecnologiche, alla fisica e alla metafisica che ci gira attorno. La legge di Moore è un'illusione collettiva condivisa da milioni di persone".

Keller ritiene quindi che realizzare transistor sempre più piccoli oggi sia solo una parte di ciò deve essere definito "Legge di Moore": nuove architetture, l'evoluzione della litografia EUV, transistor basati su nanofili e nuove soluzioni di packaging contribuiranno, tutte insieme, a stipare i transistor 50 volte più densamente rispetto a quanto possibile oggi. "Quello che voglio fare è creare computer più veloci", ha aggiunto Keller. Ci auguriamo fortemente che ci riesca, come ha sempre fatto.

Per vedere i frutti del suo lavoro serve tempo, non si sviluppano nuove tecnologie e architetture dall'oggi al domani. Siamo convinti però che Intel abbia fatto una scelta azzeccata affidandosi a Keller, il suo curriculum lo precede. Certo, può sempre esserci una battuta d'arresto, ma con la potenza di fuoco di Intel alle sue spalle ha tutte le carte in regola per vincere anche questa sfida.

64 Commenti
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supertigrotto05 Maggio 2020, 17:20 #1
Che sia diventato una leggenda non c'è dubbio!
Da quello che ho letto in giro,AMD ha ancora diversi ingegneri ottimi che hanno maturato ancora più esperienza lavorando a fianco di Keller.
Ho letto che Keller si interessa alla metafisica,la stessa cosa sta facendo Faggin che ricordo,è nato come fisico e non come ingegnere elettronico.
Ecco una domanda che mi sono dimenticato di fare a Faggin,se per caso conosce Keller,io penso di si,nella Valley si conoscono tutti bene o male.
Sono curioso cosa costui riuscirà a creare con tutta la roba che gli ha messo a disposizione Intel,magari utilizzerà pure gli fpga nei suoi progetti.
lucusta05 Maggio 2020, 18:57 #2
In realtà Keller si dedicò principalmente al BUS Alpha del 21264 ( https://www.semanticscholar.org/pap...181317e06e51e94 )
poi dato in licenza ad AMD e chimato Alpha EV6, che sui K7 era il bus dibirezionale seriale punto-punto della CPU e quellto tra CPU e northbridge, allora deputato a tenere il memory controller e l'I/O; nel '98, quando entrò in AMD, si dedicò all'HyperTrasport, sempre un punto-punto seriale bidirezionale, in un momento, però, in cui si decise di integrare il memory controler nella CPU (K8 e successivi).
quando è ritornato in AMD si è occupato del bus Infinity Fabric, anche questo un BUS seriale, bidirezionale e punto-punto, che ha fatto la fortuna delle ultime CPU AMD (e continuerà a farla per parecchio tempo ed anche sulle GPU).
In AMD doveva sovraintendere anche l'architettura ARM ad alte prestazioni di AMD, prima con l'architettura SkyBridge con core Cortex-A57, sfociata nell'Opteron A1100 e poi con un core proprietario, ma sempre implementando il bus IF.
Poi questi progettti vennero messi da parte perchè si scontravano ancora con il "legacy" X86 sul mondo server, e sarebbe stato difficile mantenere gli intenti AMD in quell'ambito, in cui (nel 2014) si proiettava un 25% del mercato servering per AMD già nel 2019, su questa base... ma l'inespressa potenza di calcolo di X86 e la difficile scalabilità di calcolo degli ARM fece ripensare il managment AMD e puntare sulla più sfruttata ISA X86....

Quindi per AMD Jim Keller è stato principalmente un uomo di "comunicazione", visto che la sua esperienza su MIPS e ARM non fù pienamente sfruttata commercialmente (se non, forse, nell'adozione del core ARMD che sovraintende l'enclave di sicurezza nei processori AMD); ma pochi capiscono che in una CPU moderna è proprio il bilanciamento della comunicazione tra i vari moduli la chiave per CPU modulari ad alte prestazioni (base di sitemi anch'essi modulari e che presto porterà a CPU multichip).
Oggi, in Intel, ha più o meno lo stesso compito, ossia coordinare lo sviluppo della comunicazione all'interno ed all'esterno del chip (soprattutto con le nuove GPU); è forse anche per lui che Intel ha facilmente rinunciato a Mellanox, in quanto questa non garantiva una "esperienza" di un BUS dati universale, efficacie sia intra e extra-chip, sia intra che extra-sistema.
LouC05 Maggio 2020, 19:00 #3
Il fatto che Faggin si interessi di metafisica è più un caso umano, che tecnico.
Basta leggere il suo bel libro - bello finché parla di fisica e di fatti storici - per capire che quella che lui descrive come esperienza rivelatoria è clinicamente il risultato di un'ischemia cerebrale.
A quel punto l'esperienza "metafisica" è assicurata. Gli auguro solo di avere un buon amico che sia anche un bravo medico.
robweb205 Maggio 2020, 20:39 #4
Originariamente inviato da: lucusta
In realtà Keller si dedicò principalmente al BUS Alpha del 21264........ .

Già, come dimenticare il famoso "Bus del Keller"
Spitfire8405 Maggio 2020, 21:48 #5
Bella rubrica, da proseguire!

E qualche articolo tecnico in più sulle nuove tecnologie non ci starebbe male...
Qarboz05 Maggio 2020, 22:20 #6
Originariamente inviato da: Spitfire84
Bella rubrica, da proseguire!

E qualche articolo tecnico in più sulle nuove tecnologie non ci starebbe male...


+1
frankie05 Maggio 2020, 23:52 #7
C'era un sito decenni fa, tutto dark ,ma tecnicissimo, molto consultato dagli utenti di HWU.
No, non era il dark side of HWU ma un altro di cui non ricordo più il nome.
demon7705 Maggio 2020, 23:59 #8
In due parole il successo di AMD è totalmente opera sua.
La prima botta col K7 e la seconda adesso con ZEN.

Dovrebbero fargli una statua d'oro massiccio all'ingresso della sede centrale
raxas06 Maggio 2020, 00:03 #9
da tanto tempo non si vede in intel nulla di particolarmente sconvolgente come la presenza del keller potrebbe fare pensare (dato quello che ha progettato in amd), forse tutte le nuove cpu intel, comunque di vecchia architettura, nulla di nuovo, sono opera sua?
è veramente poco, o forse sta dirigendo un altro progetto radicalmente diverso? spero comunque che faccia il sabotatore in incognito e che viri Intel al processo produttivo 0,7m "nettle cluster", almeno per un pò...
aldo87mi06 Maggio 2020, 02:51 #10
Ragazzi sono gli ingegneri che rendono migliore il mondo in cui viviamo. Qualsiasi cosa noi oggi facciamo, dal prendere un aereo al navigare su internet, dall'andare su una giostra al bere acqua dal rubinetto o conservare del cibo in frigo, dal poter fare un'ecografia al guidare un'automobile - è tutto merito di ingegneri che l'hanno reso possibile. Sono loro che migliorano il mondo in senso progressivo, non i politici venditori di chiacchiere. Mi auguro che in Italia si valorizzi di più la cultura scientifica, inculcando nei ragazzi fin da piccoli l'amore per le scienze e per la matematica, anziché continuare sul binario a senso unico della cultura umanistica e degli studi classici che da sempre hanno caratterizzato la nostra nazione. Va bene tutelare il passato, ma il treno del futuro passa per la scienza. Un caloroso saluto a tutti gli ingegneri

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