Специалист по реверс-инжинирингу и историк аппаратного обеспечения впервые определил, какие именно транзисторы в старых процессорах Pentium приводили к дефекту CPU, известному как ошибка FDIV. В свое время эта проблема обошлась Intel в 475 миллионов долларов.
Микроскоп показывает точное местоположение жучков
Кен Ширрифф объявил на сайте Mastodon, что после детального микроскопического исследования процессора Pentium 1993 года ему удалось доказать причины возникновения так называемой ошибки FDIV. Эта ошибка была заложена в аппаратный дизайн первого поколения процессоров Pentium и заставила Intel потратить сотни миллионов долларов на отзыв. Это была первая по-настоящему дорогостоящая ошибка производителя процессоров, который сегодня снова спотыкается.
Ширрифф, активно выступающий в качестве своеобразного историка аппаратного обеспечения, опубликовал, среди прочего, запись матрицы чипа Pentium. Это первый процессор Intel, основанный на архитектуре P5, которая когда-то сделала Intel вездесущим чип-гигантом, которым она является сегодня.
Подпишись на мой телеграмм канал, всё что за кадром и не только!
По сравнению с сегодняшним днем первый Pentium был простым
В отличие от сегодняшнего дня, когда современные процессоры оснащены миллиардами транзисторов крошечных размеров, структуры старого процессора Pentium с «всего лишь» 3,1 миллиона транзисторов все еще относительно легко распознать. Поэтому Ширрифф смог объединить несколько изображений, полученных с помощью микроскопа, чтобы создать полное изображение процессора и найти отдельные транзисторы.
Он обнаружил, что ошибка FDIV была вызвана математической ошибкой, возникшей из-за ошибок вычислений в программируемом логическом массиве (PLA) чипа. В свое время Intel представила новый блок вычислений с плавающей запятой в Pentium, который работал гораздо быстрее других чипов того времени благодаря алгоритму деления под названием SRT. SRT вычисляет деление с двумя битами за такт, тогда как предшественник работал только с одним битом за такт.
Пять неправильных записей
Для того чтобы этот подход работал, SRT предположила существование на чипе таблицы из 2048 строк, в которой значения -2, -1, 0, 1 и 2 были перечислены всего в 112 строках. Эти значения обозначаются наличием или отсутствием транзисторов в точках сетки таблицы. Однако Intel допустила решающую ошибку.
В пяти позициях таблицы отсутствовали транзисторы. Поэтому для них было установлено значение «0», а не «2», как должно было быть. По словам Ширриффа, неправильно обозначенные записи приводили к ошибке в вычислениях с плавающей запятой, которая теперь известна как ошибка FDIV.
Ширрифф не был первым, кто обнаружил причину ошибки, поскольку математики уже выявили ее в 1995 году, проанализировав паттерн ошибки. Однако он стал первым человеком, который выявил проблему на кремниевом чипе, непосредственно в аппаратном обеспечении. Однако выявленные Ширриффом недостатки - не единственные моменты, когда Intel «оплошала» с первым процессором Pentium.
По словам самого Ширрифа, он обнаружил еще 11 мест, где таблица была неисправна. К счастью, эти ошибки не вызвали никаких проблем. Сама Intel позже устранила «причуды» и выбрала быстрое решение: она просто заполнила все неиспользуемые записи цифрой «2» и таким образом смогла сэкономить место на чипе в последующих ревизиях процессора Pentium.
Однако ошибка FDIV дорого обошлась Intel. Хотя производитель чипов утверждал, что ошибка может вызвать реальную проблему лишь «раз в 27 000 лет», когда о ней стало известно в 1994 году, один из его крупнейших клиентов, компания IBM, с этим не согласился.
По данным IBM, ошибка могла возникать примерно раз в 24 дня, поэтому компания, которая в то время еще активно занималась производством ПК, прекратила продажу всех систем с процессорами Pentium. Intel пришлось признать поражение и начать масштабный отзыв неисправных чипов, который обошелся компании почти в полмиллиарда долларов.