Исследователи Intel продемонстрировали прототип 48-ядерного процессора, названного «одночиповым компьютером для cloud computing» и позволяющего пересмотреть конструкции настольных ПК, ноутбуков и серверов будущего. Экспериментальный процессор предполагает в 10-20 раз более высокую производительность по сравнению с современными моделями семейства Intel Core.
Представленный прототип содержит 48 независимо программируемых ядер – наибольшее количество, когда-либо размещенное на одном кремниевом кристалле. Кроме того, прототип способен к высокоскоростному обмену данными, разработан на основе новейших технологий управления энергопотреблением, благодаря которым 48 ядер суммарно расходуют не более 25 Вт в режиме ожидания и 125 Вт при максимальной производительности (примерно столько же расходуют современные процессоры Intel, что лишь в два раза превышает потребление стандартной бытовой лампы накаливания).
На примере экспериментального чипа Intel намерена подробно изучить механизмы управления и координации работы большого числа ядер, что в дальнейшем позволит вывести такие решения на массовый рынок. Будущие ноутбуки, располагающие вычислительной мощностью такого процессора, смогут «воспринимать» окружающий мир так, как это делает человек, и адекватно реагировать на происходящее. Реализация новых принципов интерфейса «человек-компьютер» позволит работать без клавиатуры и других средств управления.
Разработчики Intel назвали свое детище «одночиповым “облачным” компьютером», так как он имитирует центр обработки данных (ЦОД) для «облачных» (распределенных) вычислений, осуществляемых через интернет и позволяющих предоставлять онлайн-услуги банков, социальных сетей и интернет-магазинов.
«Облачные» ЦОД могут включать от десятков до сотен компьютеров, соединенных между собой сетью, одновременно обрабатывающих большое число сложных задач и оперирующих значительными объемами данных. В экспериментальном чипе Intel используется аналогичная технология, однако, компьютеры и сети размещены в нем на одном кристалле, по размерам не превышающем почтовую марку.
Для эффективного обмена информацией экспериментальный чип оснащен особыми межъядерными связями. Это решение позволяет существенно повысить производительность и эффективность обмена данными, благодаря их перемещению внутри корпуса процессора лишь на миллиметры, а не на десятки метров между отдельными компьютерами, как в современных ЦОД.
Программное приложение с поддержкой такого чипа обеспечит обмен данными между ядрами за доли секунды, достигая показателей, которых нельзя добиться в системах с памятью, расположенной вне корпусов процессоров. Приложения смогут самостоятельно автоматически контролировать, какое из ядер должно выполнять ту или иную команду в то или иное время. Вспомогательные задачи будут выполняться на других ядрах. Программы смогут управлять питанием процессора и тактовой частотой, выключать или ограничивать скорость работы ядер, обеспечивая минимум энергопотребления.
Как известно, программирование приложений для многоядерных процессоров – непростая задача. Постоянное развитие многоядерных систем усложняет ситуацию. Разработанный Intel прототип позволяет применять к параллельному программированию подходы, используемые при разработке программного обеспечения для ЦОД.
В ходе совместной работы Intel, HP и Yahoo Open Cirrus приступили к портированию «облачных» приложений на новый 48-ядерный чип с архитектурой Intel посредством Hadoop, системы на базе Java, позволяющей создавать приложения для интенсивной обработки данных. Соответствующая демонстрация была проведена главным техническим специалистом Intel Джастином Раттнером.
Intel планирует создать более ста экспериментальных чипов, которые будут доступны десяткам компаний и научных центров. Эти чипы позволят специалистам разрабатывать новое ПО и модели программирования, которые смогут быть использованы при создании приложений для будущих многоядерных чипов. К примеру, в Европе экспериментальный чип планирует использовать Технологический институт в Цюрихе (Швейцария).
Создание экспериментального многоядерного процессора стало возможным благодаря усилиям участников программы Intel Tera-scale Computing Research, направленной на разработку систем с большим количеством вычислительных ядер. Проект ведется Intel Labs в Бангалоре (Индия), Брауншвейге (Германия), Хиллсборо (Орегон, США). В центре Intel в Брауншвейге, являющимся частью сети Intel Labs Europe, были разработаны: ядро процессора, специальная аппаратная платформа, обеспечивающая более быстрое взаимодействие ядер, а также оптимизированный энергосберегающий контроллер памяти, созданный специально для работы со множеством ядер. Ответственная за тестирование чипа немецкая команда создала собственный эмулятор микросхемы, который позволил другим центрам протестировать ПО и аппаратные решения на базе нового чипа до его выпуска. Данный подход вдвое сократил время разработки проекта.
Детали архитектуры и конструкции чипа планируется озвучить в докладе на международной конференции International Solid State Circuits Conference в феврале 2010 г.
