El Proyecto Aquarius, el procesador de Apple que no fue

17/09/2024 - 10:30:00 por Fabio Baccaglioni - 1406 - 4 - En Informática

Mucho antes de que Apple creara sus procesadores utilizando la arquitectura ARM hubo un intento previo con el objetivo de ser los dueños de su propio silicio... y no funcionó.

Fue la época en la que Jobs se quedó afuera, en paralelo al desarrollo de sus equipos empezaron el "Proyecto Aquarius" un ambicioso plan para crear el procesador del futuro para las Mac que se llamaría "Scorpius", pero antes de que pudieran lanzar siquiera uno de prueba el proyecto quedó olvidado.

Hasta que no hace mucho alguien subió toda la documentación a Web Archive, ya saben, algún ingeniero que no quiso irse a la tumba sin decir "hey! yo participé de esto!".

El proyecto Aquarius

20 años antes de la aparición del iPhone Apple estuvo buscando entrar en una estrategia que recién ahora pudo conseguir: ser dueña de su propio procesador.

En esa época dependían de otros fabricantes, Motorola proveía el procesador de las Macs desde 1984 (Motorola 68000) y vieron la ventaja de usar una arquitectura RISC.

Steve Jobs "se fue" de Apple en 1985 y todo quedó a cargo de John Sculley, para ese entonces el jefe de la división Mac era John-Louis Gassée (conocido también por BeOS cuando se fue de Apple) y tanto él como Sculley fueron convencidos por una idea de uno de sus ingenieros, Sam Holland, de tomar el control del procesador creando uno propio y así no depender de terceros.

La idea era crear un CPU de cuatro núcleos en una época en la que nadie fabricaba este tipo de procesadores para consumidores sino que se reservaban para mainframes. 

Holland recibió la aprobación y llamaron al proyecto "Aquarius", la especificación del procesador se llamaría "Scorpius" (como una de las constelaciones cerca del centro de la Vía Láctea) y la implementación inicial sería "Antares" (como la estrella más brillante de la constelación).

Hubo mucho dinero y con el apoyo de Sculley tuvieron la posibilidad de armar un gran equipo de más de cincuenta ingenieros y hasta la compra de una supercomputadora Cray. Un absurdo sin uso específico, la  Cray X-MP/48 costó USD 15 millones! 

El "secreto" no duró mucho teniendo una habitación entera para una Cray, pero ese no fue el problema sino que el software para diseñar Aquarius necesitaba Unix y esa Cray no venía con Unix, fue la primera en soportar el sistema operativo usando Unix System V de AT&T.

El segundo problema era que la Cray era una computadora vectorial diseñada para cierto tipo de problemas que... no tenían nada que ver con lo que necesitaban para Aquarius, así que el desperdicio de la Cray fue notable.

Con el tiempo se dieron cuenta que con cualquier workstation de Sun se podía correr el mismo software a la misma velocidad que en la Cray 🤷‍♂️

Scorpius

El diseño de la arquitectura empezó mal, primero era una arquitectura stack que requería mucho del compilador, los ingenieros confirmaron que hacer que todo eso funcionara bien era prácticamente imposible, así pasaron a otro diseño RISC más convencional.

El CPU iba a tener cuatro núcleos interconectados, la idea era proveer de un paralelismo inexistente hasta el momento, los cuatro compartirían acceso con la memoria caché, el bus, etc.

Cada core, o IPU, usaba un set de instrucciones pequeño orientado a registros, cada registro accedía a la memoria y el tamaño era de 32 bits, cada IPU tenía 16 registros generales, 64 en total,  7 locales. Holland venía del mundillo de las supercomputadoras así que el diseño estaba muy influenciado por esas arquitecturas y por eso hasta tenía soporte SIMD  (Single Instruction Multiple Data).

El problema, para la época, era que este diseño era más bien complejo, si bien las instrucciones RISC estaban ahí, todo lo demás era demasiado adelantado a su época y a las posibilidades técnicas.

El mejor ejemplo es compararlo con Acorn y su procesador ARM, simplicidad pura, eficiencia, velocidad, nada de eso estaba aquí aunque compartieran la idea básica.

De hecho, Acorn tardó 18 meses en crear el ARM entre cuatro o cinco ingenieros, fue una locura y recomiendo leer su historia aquí.

Como era de esperar a Sam Holland le dieron un patadón y entró Al Alcorn de Atari a reemplazarlo, el presupuesto se había disparado y nada funcionaba, había que hacer algo.

Alcorn reclutó a Hugh Martin de Ridge Computers y éste le explicó a Sculley y Alcorn que el diseño Scorpius era una ridiculez, que Apple tendría más suerte dedicándose a los procesadores de Motorola.

En 1989 dieron de baja el proyecto

Años perdidos

No es que Apple tuviese que mirar a Acorn y su ARM para aprender, era que habían confundido sus propias necesidades con la fantasía de apuntar muy alto en el futuro. En ese momento tampoco nadie sabía en qué se iba a convertir el ARM.

Pero esto hizo que Apple volviera a ser hyper dependiente de otros fabricantes, luego de Motorola adoptaron el PowerPC  de IBM, esta vez también con arquitectura RISC, luego se la pasaron bociferando en contra del x86 a niveles ridículos... para luego adoptar esta arquitectura que habían bastardeado durante una década.

Fue recién para esta década que Apple volvió a entender que si quería manejar el proceso de fabricación de sus productos, debía sí o sí controlar la cadena de producción en todas sus etapas.

Esto los llevó a contratar a los mejores ingenieros y adoptar la arquitectura abierta de ARM, poco a poco mejoraron sus diseños, los implementaron primero en los iPhones y recién luego en sus computadoras.

Se podría decir que "aprendieron", pero creo que para cuando tomaron la decisión de crear sus nuevos CPUs en el siglo XXI ya no quedaba nadie en la compañía de aquella vieja generación de los ochentas 😋

Fuentes: 1, 2, 3, 4, 5, 6