Intel Tera-scale a Platforma 2015: kam směřuje Intel?
31.10.2006, Lukáš Petříček, článek
Vývoj počítačových architektur prochází revolucí. Plány na 10GHz čipy na bázi křemíku ustupují do pozadí a růst výkonu procesorů se v dalších letech bude ubírat cestou více jader. Proto se podíváme na problémy současných architektur a budoucí platformy Intelu.
Kapitoly článku:
- Intel Tera-scale a Platforma 2015: kam směřuje Intel?
- Program Intel Tera-scale a Platforma 2015
- Tera-scale procesory
- Tera-scale software
- První prototyp z programu Tera-scale
Na letošním IDF Fall 2006 Intel ukázal první výzkumný prototyp procesoru možných budoucích architektur. Jediný čip integroval 80 jednoduchých jader. Na rozdíl od současných architektur s jedinečným rozvržením (čipy jsou proti sobě často zrcadlově převráceny nebo jsou umístěny 2 procesory na jedné destičce), v tomto prototypu bylo na čipu 8 x 10 totožných výpočetních jednotek. Koncentrace možného výkonu při osmdesáti těchto procesorech na wafer je stěží představitelná.
Paul Otellini představuje první ovoce programu Tera-scale
Při zhruba 302.5 mm^2, přesné rozměry jádra jsou 22 x 13.75 mm, dosahuje tento čip na frekvenci 3.1 GHz možného výkonu až 1 TeraFLOP (Floating Point Operations Per Second neboli operací s plovoucí desetinnou čárkou) za sekundu.
Prototyp procesoru z programu Tera-scale, Intel „Tera“ čip s osmdesáti jádry
Pozn: Zde je nutné podotknout, že prezentované jádro není x86 kompatibilní - v podstatě jde o sadu FPU (Floating Point Units) a směrovačů zajišťující fungování jádra. Jedná se o koncept a prototyp nové architektury. Odklon od x86 se zdá být zatím nepravděpodobný...
Čip je na úrovni jádra spojen s 20 MB SRAM cache
Jádro nového „Tera“ čipu je navrstvené a spojené s 20 MB SRAM čipem. Jedná se o již zmíněný „die-stacking“, který se (ovšem na mnohem primitivnější úrovni) používá i například u pamětí (kde se podobně mohou na vrstvit pamětové čipy). Díky tomu je zde možné použít tisíce mezispojů mezi cache s procesorem a agregovaná propustnost se tak pohybuje okolo 3.2 TB/s. Čip je také velice efektivní. Intel udává, že poskytuje výkon v řádech 8-10 GFLOP na watt spotřebované energie. Efektivita takového řešení je obrovská a zcela neporovnatelná s čímkoliv z minulosti.
Pro srovnání „Tera“ řešení v podání ASCI Red z roku 1996
Na výkon 1 TFLOP dosáhl poprvé superpočítač ASCI Red v roce 1996, který obsahoval přes 4500 výpočetních „jednotek“. Každá výpočetní jednotka byla osazena dvěma procesory Pentium PRO na 200 MHz. Rozdíly ve spotřebě elektrické energie na TFLOP výkonu jsou na první pohled obrovské.
Co tedy přinese budoucnost? Stovky jader a efektivnější platformy, o jejichž výkonu se nám před pár lety ani nesnilo. Podaří se ale překonat problémy, které nové architektury přinesou? Zřejmě ano. Není příliš oblastí, kde by si člověk s dalším překonáváním bariér neporadil (a simulace a prováděný výzkum zatím ukazují, že to skutečně může fungovat). Jestli jsou ale desítky a stovky jader správna cesta a zdali je vhodná pro všechny, to ukáže až čas...
Zdroje: HKEPC, IEEE, Intel, Mycom Journal, pcper.com, Sematech
Paul Otellini představuje první ovoce programu Tera-scale
Při zhruba 302.5 mm^2, přesné rozměry jádra jsou 22 x 13.75 mm, dosahuje tento čip na frekvenci 3.1 GHz možného výkonu až 1 TeraFLOP (Floating Point Operations Per Second neboli operací s plovoucí desetinnou čárkou) za sekundu.
Prototyp procesoru z programu Tera-scale, Intel „Tera“ čip s osmdesáti jádry
Pozn: Zde je nutné podotknout, že prezentované jádro není x86 kompatibilní - v podstatě jde o sadu FPU (Floating Point Units) a směrovačů zajišťující fungování jádra. Jedná se o koncept a prototyp nové architektury. Odklon od x86 se zdá být zatím nepravděpodobný...
Čip je na úrovni jádra spojen s 20 MB SRAM cache
Jádro nového „Tera“ čipu je navrstvené a spojené s 20 MB SRAM čipem. Jedná se o již zmíněný „die-stacking“, který se (ovšem na mnohem primitivnější úrovni) používá i například u pamětí (kde se podobně mohou na vrstvit pamětové čipy). Díky tomu je zde možné použít tisíce mezispojů mezi cache s procesorem a agregovaná propustnost se tak pohybuje okolo 3.2 TB/s. Čip je také velice efektivní. Intel udává, že poskytuje výkon v řádech 8-10 GFLOP na watt spotřebované energie. Efektivita takového řešení je obrovská a zcela neporovnatelná s čímkoliv z minulosti.
Pro srovnání „Tera“ řešení v podání ASCI Red z roku 1996
Na výkon 1 TFLOP dosáhl poprvé superpočítač ASCI Red v roce 1996, který obsahoval přes 4500 výpočetních „jednotek“. Každá výpočetní jednotka byla osazena dvěma procesory Pentium PRO na 200 MHz. Rozdíly ve spotřebě elektrické energie na TFLOP výkonu jsou na první pohled obrovské.
Co tedy přinese budoucnost? Stovky jader a efektivnější platformy, o jejichž výkonu se nám před pár lety ani nesnilo. Podaří se ale překonat problémy, které nové architektury přinesou? Zřejmě ano. Není příliš oblastí, kde by si člověk s dalším překonáváním bariér neporadil (a simulace a prováděný výzkum zatím ukazují, že to skutečně může fungovat). Jestli jsou ale desítky a stovky jader správna cesta a zdali je vhodná pro všechny, to ukáže až čas...
Zdroje: HKEPC, IEEE, Intel, Mycom Journal, pcper.com, Sematech
