Машины-монстры: KiloCore – первый в мире чип, на кристалле которого находится 1000 независимых процессоров

Кристалл KiloCore

В рамках симпозиума 2016 Symposium on VLSI Technology and Circuits, который проходил в Гонолулу 16 июня 2016 года, группа специалистов из Отдела электроники и вычислительной техники (Department of Electrical and Computer Engineering) Калифорнийского университета в Дэвисе представила разработанный ими чип, на кристалле которого находится тысяча независимых программируемых процессоров. В общей сложности на кристалле чипа KiloCore содержится 621 миллион транзисторов, которые обеспечивают ему быстродействие на уровне 1.78 триллиона операций в секунду.

“Помимо того, что созданный нами чип является первым в мире чипом с тысячей процессоров, это – процессор с самой высокой тактовой частотой, созданный когда-либо в стенах нашего заведения” – рассказывает Бевэн Баас (Bevan Baas), профессор электротехники и вычислительной техники, возглавляющий группу, разработавшую архитектуру нового процессора.

Следует отметить, что процессор KiloCore является не единственным в мире процессором с большим количеством вычислительных ядер, ни количество ядер на чипах других процессоров не превышает 300. Большинство из таких супер-многоядерных процессоров созданы в исследовательских целях и лишь единицы из них были поставлены на коммерческие рельсы.

Собственно чип KiloCore был изготовлен на производственных мощностях компании IBM по 32-нм CMOS-технологии. Каждое ядро чипа KiloCore может выполнять свою собственную программу независимо от остальных ядер процессора. Этот подход значительно более гибок, нежели подход “Одна инструкция, множество данных” (Single-Instruction-Multiple-Data), которая используется в многоядерных графических процессорах (GPU). Идея, реализованная в архитектуре процессора KiloCore, заключается в автоматическом разбиении программы на маленькие участки, которые могут быть исполнены независимо друг от друга на различных ядрах. Это позволяет получить высокую производительность системы в целом и получить высокий показатель эффективности с точки зрения количества потребляемой энергии.

Система на процессоре KiloCore

Каждый из процессоров может остановить свою работу для экономии электрической энергии в случае, если его вычислительная мощность не востребована в текущий момент времени. Каждое ядро работает на тактовой частоте в 1.78 ГГц, и ядра имеют возможность прямой передачи данных друг другу вместо того, чтобы использовать области общей памяти, что является узким местом большинства многоядерных вычислительных систем.

Чип KiloCore является самым эффективным многоядерным процессором. Тысяча ядер этого процессора может обеспечить производительность в 115 миллиардов операций в секунду, рассеивая в виде тепла только 0.7 Ватта энергии. Ток, потребляемый процессором KiloCore, может быть обеспечен всего лишь одной батарейкой типоразмера AA, а в общем, чип KiloCore выполняет инструкции с эффективностью, в 100 раз превышающей эффективность работы самых современных процессоров, предназначенных для ноутбуков и планшетных компьютеров.

Для процессора KiloCore уже разработан ряд “тяжелых” приложений, нуждающихся в высокой производительности и в параллельной обработке данных. К таким приложениям относится кодирование-раскодирование передаваемой при помощи радиосигналов информации, обработка видео, шифрование и другие, которые обрабатывают параллельно большие объемы данных, к примеру, научных данных или данных статистики.

В настоящее время калифорнийские исследователи уже практически закончили работу над компилятором, способным в автоматическом режиме производить разбивку кода программы на маленькие участки, предназначенные для выполнения на отдельных ядрах процессора KiloCore. А первой серьезной программой, создаваемой при помощи этого компилятора, является универсальная картографическая система, с максимальной эффективностью использующая все возможности процессора KiloCore.

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *