ПРОЦЕССОРЫ
В середине февраля корпорация Intel (www.intel.com) представила программируемый 80-ядерный однокристальный процессор, разработанный в рамках программы исследований в области так называемых теравычислений (tera scale computing). Отказавшись от проведения в нынешнем году весеннего форума для разработчиков (Intel Developer Forum, IDF), традиционно проходившего в Сан-Франциско (США), микропроцессорный гигант объявил о своей новинке на ежегодной международной конференции по интегральным схемам (Integrated Solid State Circuits Conference, ISSCC, www.isscc.org), состоявшейся там же под эгидой IEEE с 11 по 15 февраля.
Собственно говоря, экспериментальную пластину с прототипами 80-ядерных процессоров компания уже продемонстрировала на IDF осенью минувшего года (см. PC Week/RE, N 38/2006, с. 8). Однако в докладе, сделанном на конференции ISSCC, специалисты корпорации представили некоторые технические детали относительно многоядерного процессора, получившего название Teraflops Research Chip.
Teraflops Research Chip - суперкомпьютер
на кристалле
По информации Intel, микрочип размером (приблизительно) 22х14 мм состоит из 80 независимых вычислительных ядер-ячеек, расположенных на кристалле в виде прямоугольного массива 8х10 ячеек. Каждое процессорное ядро содержит блок обработки данных (состоящий из пары программируемых модулей для выполнения операций с плавающей запятой) и пятипортового маршрутизатора, обеспечивающего передачу данных и инструкций в другие вычислительные ядра.
Ячеистая архитектура межъядерных соединений, называемая "внутрикристальной сетью", обеспечивает сверхвысокую скорость обмена данными между ядрами - исчисляемую несколькими терабитами в секунду (см. таблицу). Для снижения энергопотребления процессора вычислительный блок каждого ядра запитывается независимо от маршрутизатора. Это означает, что если ядро не участвует в решении текущей задачи, его вычислительный блок может быть отключен и оно в этом случае будет выполнять только функцию канала передачи данных.
В нынешней версии 80-ядерный микрочип помещен в LGA-корпус, имеющий 1248 ножек-контактов, 343 из которых используются для передачи сигналов, а остальные - для питания и заземления.
По утверждениям Intel, исследователи из корпорации разработали первый в мире суперкомпьютер на кристалле - программируемый процессор, мощность которого сравнима с быстродействием самых современных вычислительных систем. Восьмидесятиядерный процессор Intel может достигать терафлопной производительности при минимальной тактовой частоте ядра 3,16 ГГц и напряжении 0,95 В; общее энергопотребление микрочипа при этом составляет всего 62 Вт - значительно меньше, чем у многих современных бытовых приборов (более высокий уровень вычислительной скорости процессора приводит к существенному повышению его энергопотребления).
По словам представителей Intel, корпорация не планирует внедрять данный процессор в коммерческое производство, рассматривая его как своеобразный полигон для отработки будущих" терапроцессоров". Экспериментальный Te-raflops Research Chip даст исследователям возможность уточнить требования, касающиеся принципов проектирования новых поколений кремниевых интегральных схем и схем межкомпонентных соединений с высокой пропускной способностью, а также позволит реализовать более эффективные методы управления энергопотреблением электронных компонентов.
Варианты реализации 80-ядерных процессоров
Разработка 80-ядерного процессора выполнена в рамках широкой исследовательской программы Intel, цель которой состоит в том, чтобы подготовить базу для создания ПК и серверов с производительностью, исчисляемой триллионами операций с плавающей запятой в секунду. Еще в феврале 2004 г. Патрик Гелсингер, в то время главный технолог Intel, обрисовал будущее таких компьютерных вычислений, которое назвал эпохой теравычислений - "Era of Tera". Помимо терафлопной производительности компьютеров новая эра должна обеспечить обработку как минимум терабайтных объемов данных.
Подобной производительности очень ждут, в частности, разработчики систем искусственного интеллекта, оперативной видеосвязи, анализа мультимедийных данных, распознавания речи в реальном времени, фотореалистичных игр и других практически полезных приложений.
| Грядет эра терафлопных вычислений Когда представители Intel говорят о наступающей терафлопной эре, они подразумевают массовые терафлопные вычисления, поскольку отдельные компьютерные системы с такой производительностью уже появились во второй половине 90-х. Впервые терафлопная производительность была достигнута на суперкомпьютере ASCI Red, созданном Intel совместно со специалистами Sandia National Laboratory в 1996 г. Компьютер, оснащенный почти 10 тыс. процессоров Pentium Pro и состоящий более чем из сотни шкафов, занимал площадь свыше 185 кв. м и потреблял примерно 500 кВт. Вплоть до середины прошлого года, когда ASCI Red был демонтирован, этот суперкомпьютер входил в число пятисот наиболее производительных компьютерных систем в мире. |
Выполняя исследования в области теравычислений, специалисты Intel делают акцент на поиске новых функциональных возможностей для универсальных и специализированных процессоров (или вычислительных ядер), создании более совершенных схем соединений внутри кристалла и соединения процессоров с другими компонентами компьютера (с целью оптимизации передачи больших объемов данных), разработке новых принципов проектирования программного обеспечения.
В ближайшее время корпорация намерена направить свои усилия на технологии создания внутрикристальной трехмерной многослойной памяти и проектирование усовершенствованных экспериментальных прототипов процессоров, состоящих из множества универсальных ядер с архитектурой Intel (нынешний 80-ядерный процессор использует 96-разрядную VLIW-архитектуру).
По прогнозам Intel, коммерческий вариант процессора с большим числом ядер может появиться в течение ближайших пяти лет. Оптимистичные оценки специалистов компании сводятся к тому, что к 2010 г. практически четверть объема поставляемых серверов будет иметь терафлопную производительность.
