Компьютерра терафлопс для pc екстремальна багатоядерність в дії

Еволюція головного елемента всієї обчислювальної техніки, мікропроцесора, з боку здається складною кривої, що описується рівнянням з безліччю невідомих. Але самі вендори, говорячи про майбутнє, виділяють всього два визначальні чинники. Перший - знижене енергоспоживання, і мова про нього, якщо дозволите, піде трохи нижче. Другий - екстремальна багатоядерність.

Відомо про нього поки небагато. Розробники KC використовували ультрасучасний інструментарій (22-нанометровій технології, 3D-транзистори), щоб відтворити в кремнії ядро ​​процесора Pentium (швидше за все, сімейства Xeon кінця 90-х років). У плані продуктивності воно, звичайно, не порівняти з сучасними розробками, бо надто просте. Але простота означає енергоекономічність. А витрата енергії в даному випадку надзвичайно важливий, оскільки на кристалі Knights Corner розміщено не два і не чотири, а понад п'ятдесят таких ядер!

В результаті працює на тактовій частоті близько гігагерца і оснащений розширеними 512-бітними регістрами KC виконує «в піку» один трильйон операцій над числами з плаваючою комою. Для порівняння: найпотужніші «звичайні» мікропроцесори від Intel і AMD (Core i7 і т.п.) відстають за продуктивністю в 15 разів і більше.

Ось він, Knights Corner. Щоб краще уявити його продуктивність, можете згадати найпотужніший суперкомп'ютер другої половини 90-х ASCI RED, відомий також під неофіційною прізвиськом терафлопс. Він складався з більш ніж 9 тисяч мікропроцесорів, споживав майже мегават, а по продуктивності дорівнював оцьому малюкові (фото: Intel).

Далеко не кожне завдання можна прискорити, переклавши обчислення на GPU (алгоритм повинен добре распараллелівать, складатися по можливості тільки з математичних операцій і т.п.), але все ж приклади є. Згадайте як будують BitCoin-ферми (див. «BitCoin: піраміда або валюта майбутнього?») Або зверніть увагу на список найпотужніших суперкомп'ютерів Top500.org, де всього за рік число машин з гібридною архітектурою (CPU + GPU) зросла в кілька разів. Найближчим часом очікується сплеск популярності гібридних рішень на масовому ринку.

Що стосується Intel, задумавшись над екстремальної багатоядерних в першій половині нульових, мікропроцесорний гігант спробував спроектувати власний мультиядерність GPU (відомий під кодовим ім'ям Larrabee). Однак проект згорнули кілька років тому, ще до початку виробництва - очевидно, зрозумівши, що наздогнати конкурентів таким чином не вдасться. Тоді-то, по всій видимості, і народилася ідея використовувати в якості будівельного блоку замість примітивних графічних обчислювачів звичайнісіньке ядро ​​міпрокропроцессора загального призначення.

Незважаючи на принципові архітектурні відмінності, Knights Corner має багато спільного зі своїми GPU-конкурентами від nVidia і AMD. Він так само не призначений для роботи в якості центрального мікропроцесора, лише виконуючи роль помічника, на який перекладаються важкі обчислення. Приблизно порівнянна у всіх трьох гравців і продуктивність, яка вимірюється одиницями терафлопс (точне порівняння не має сенсу, оскільки в кожному конкретному випадку необхідно враховувати ще ряд аспектів, таких як розрядність обчислень, функціональне багатство системи команд та ін.). Разом з тим оригінальний підхід Intel обіцяє деякі вагомі переваги.

Використання Pentium-ядра означає, що Knights Corner розуміє систему команд x86. Тому, теоретично, він може виконувати навіть той софт, який працює на PC сьогодні, без змін. І використовувати багатющий арсенал існуючих для архітектури x86 засобів розробки. Intel вже скористалася цим, щоб полегшити інтеграцію KC в обчислювальні системи: півсотні ядер нового процесора управляються операційною системою Linux, яка працює на них же - так що для «зовнішнього світу» KC виглядає як самостійний комп'ютер (просто новий елемент обчислювального кластера).

Проблема енергоспоживання залишається однією з найболючіших для обчислювальної техніки, і особливо для суперкомп'ютерів. Так китайський Tianhe-1A (майже 5 петафлопс в піку; на фото), до недавнього часу колишній найпотужнішим чіслогризом в світі, споживає 4 мегавати, що виливається в рахунок за електрику в кілька мільйонів доларів щороку.

Конкуруючі GPU від nVidia і AMD вимагають серйозної адаптації програмного забезпечення (згадайте про специфічний пристрої графічних ядер). Ось чому ідея Intel здається перспективнішою для десктопів.

Але підтримка x86 багато значить і для суперкомп'ютерів. Порівнюючи з «неповноцінними» GPU, підтримка повного набору команд x86, принаймні в теорії, дозволяє Knights Corner досягти більшої обчислювальної потужності в розрахунку на один ват потужності електричної. Цей параметр не так вже важливий для персоналок або робочих станцій, але чи не найважливіший з усіх для чіслогризов.

Тут наступна планка - ексафлопс, тисяча петафлопс або 1018 операцій в секунду. Але щоб її досягти, недостатньо просто масштабувати існуючі рішення: сьогодні один петафлопс вимагає приблизно одного мегавата, так що необхідно істотно знизити енергоспоживання, щоб суперкомп'ютерні обчислення навіть на ексафлопсном рівні залишалися економічно вигідними.

Intel сподівається досягти заповітної риси вже через шість років, в тому числі завдяки спадкоємцям знайомого вам Knights Corner. nVidia планує бути там же роком пізніше.