Более года тому назад представители Intel впервые упомянули новую технологию высокоскоростных коммуникационных каналов под названием Omni Scale, предназначенную для рынка высокопроизводительных вычислений (HPC). Ближе к концу прошлого года технология была переименована в Omni-Path Architecture. Изначально в числе ее достоинств называли высокую пропускную способность до 100 Гбит/с (посредством четырёх двунаправленных 25-гигабитных) и низкую латентность при передаче данных между портами программного интерфейса, однако ключевые подробности об архитектуре Omni-Path были озвучены только на днях, в рамках конференции Hot Interconnect 2015 и в рамках Форума Intel для разработчиков.

Постоянный рост количества вычислительных процессорных ядер выводит на первое место проблему высокоскоростных коммуникаций как внутри системы, так и на межсистемном уровне. В отличие от традиционной коммуникационной архитектуры, выстраиваемой на стоечных коммутаторах и трафике между ними и серверами, интегрированные скоростные коммуникации выстраивают трафик между чипами и системами без централизованной коммутации, что значительно снижает задержки передачи данных.

Ещё одной проблемой современных систем с высокой вычислительной плотностью называют растущие удельные расходы на системные коммуникации. По словам Фила Мерфи, главы отдела разработчиков Omni-Path, вне зависимости от используемой коммуникационной технологии — InfiniBand, Ethernet или чего-то другого, её стоимость, ранее составлявшая порядка 10% от всех затрат на создание вычислительной системы, сегодня достигает уровня 20-25% и при переходе к скоростям уровня 100 Гбит/с может подскочить до 40%. По его словам, интеграция является одним из способов снижения затрат при одновременном улучшении соотношения цены и производительности.

В Intel рассчитывают, что Omni-Path Architecture, являющаяся частью структурного системного масштабируемого проекта Intel HPC Scalable System Framework, станет доминирующей технологией высокоскоростных коммуникаций не только на рынке суперкомпьютеров, но также найдёт применение в секторе корпоративных вычислительных систем. Дебют скоростных коммуникационных каналов Omni-Path ожидается в составе 72-ядерных чипов Xeon Phi с рабочим названием Knights Landing, которые будут способны работать как в качестве сопроцессора-ускорителя, так и в качестве основного процессора вычислительной системы, и впервые будут выпущены на линиях с соблюдением норм 14-нм техпроцесса.

Первые процессоры Knights Landing, начало поставок которых ожидается ближе к концу года, будут оснащаться дискретными двухканальными контроллерами Omni-Path под шину PCIe, упакованными в единый чип, но пока не интегрированными на едином кристалле с вычислительными ядрами. Однако интеграция коммуникаций Omni-Path в единый кристалл с транзисторами Xeon Phi, по словам Фила Мерфи, стоит в планах выпуска следующих поколений сопроцессоров.

Представители Intel также рассказали о разработке одно- и двухпортовых карт Omni-Path с шиной PCIe, которые будут использоваться с отличными от Xeon Phi чипами, а также о создании 48-портового коммутатора с архитектурой Omni-Path.

В целом, по словам Фила Мерфи, архитектура Omni-Path будет примерно на 25-40% дешевле, чем InfiniBand, и может быть использована не только в суперкомпьютерах, но также в ЦОДах. Архитектура Omni-Path также сможет повысить скорость коммутации сообщений MPI на 73%. Ожидается, что при использовании Omni-Path удастся снизить латентность на 33% по сравнению с другими скоростными коммутационными технологиями, главным образом, за счёт внедрения нового сетевого транспортного уровня между традиционными Layer 1 и Layer 2, который Мерфи называет Layer 1.5. Эта технология впервые была разработана в Cray, а затем досталась Intel после приобретения пакета сетевых патентов.

В плане дальнейшего развития архитектуры Omni-Path представители Intel также подчёркивают важность поддержки технологии с открытым кодом. В настоящее время компания сотрудничает с группой OpenFabrics Alliance, разрабатывающих технологии Open Fabric Interfaces с открытым кодом и возможностью масштабирования «на десятки тысяч узлов».

Представители Intel также сообщили, что интерес к Omni-Path Architecture в индустриальных кругах очень велик, и в настоящее время более 100 OEM-партнёров компании в области системного дизайна работают над внедрением новой технологии. Появление первых коммерческих продуктов запланировано на IV квартал 2015 г., а массовое появление продуктов с технологией Omni-Path ожидается в следующем году.