1000-rdzeniowe procesory

Podczas konferencji SC2010 inżynier Intela Timothy Mattson poinformował, że jego firma dysponuje technologią, która pozwala na zbudowanie procesora składającego się z 1000 rdzeni.

Jest to możliwe, gdyż opracowana wcześniej 48-rdzeniowa architektura o nazwie Single Chip Cloud Computer okazała się bardzo łatwo skalowalna. Można ją skalować do 1000 rdzeni. Mogę dodawać więcej i więcej rdzeni- stwierdził Mattson. Jak poinformował, dopiero po przekroczeniu liczby około 1000 rdzeni pojawiają się problemy z połączeniem tak wielu jednostek, które wpływają negatywnie na wydajność całego systemu.

Aby wyprodukować układ z tak olbrzymią liczbą rdzeni należy poradzić sobie z problemem spójności pamięci podręcznej. Intel korzysta z architektury, w której każdy z rdzeni ma taki samdostęp do pamięci cache. Spójność zapewniana jest przez cały szereg protokołów. Jednak w miarę dodawania kolejnych rdzeni liczba połączeń staje się tak wielka, że znacznie obciążają one układ, prowadząc w końcu do sytuacji, w której po dodaniu kolejnych rdzeni wydajność całej kości spada. Granicę, poza którą tak się dzieje nazwano ścianą spójności.

Zdaniem Mattsona, rozwiązaniem problemu jest rezygnacja ze spójności cache'u i opracowanie technik, dzięki którym rdzenie będą przesyłały dane pomiędzy sobą. Powstały już pierwsze układy scalone, w których zastosowano pomysły Mattsona i jego współpracowników. Dla uproszczenia i obniżenia kosztów wykorzystano w nich rdzenie procesora Pentium. Na obecnym stadium rozwoju nie chodziło bowiem o osiągnięcie dużej wydajności układu, ale zbadanie możliwości skalowania procesora. Każdy z rdzeni wyposażono w specjalny interfejs, który dzieli dane na pakiety i przesyła je do rutera. Ponadto każdy z nich ma do dyspozycji 16-kilobajtowy bufor RAM, służący do przekazywania danych z innych rdzeni.

Przetestowano najróżniejsze konfiguracje tego typu układów, wraz z taką, która pozwoliła na uruchomienie w każdym z rdzeni 48-rdzeniowej kości osobnego systemu Linux. Mattson z kolegami opracował też bibliotekę API, która ma ułatwić przekazywanie danych pomiędzy rdzeniami. Przeprowadzone testy wykazały, że biblioteka RCCE jest równie wydajna jak protokół TCP/IP na wspomnianym linuksowym klastrze.

- Nasze wstępne prace miały wykazać, że procesor SCC i jego natywne API jest efektywną platformą dla rozwoju oprogramowania. Spodziewaliśmy się problemów spowodowanych asynchronicznym przesyłaniem informacji, jednak dotychczas ich nie zauważyliśmy - mówi Mattson.

Inżynier zastrzegł jednocześnie, że rozwijany przez niego układ nie znajduje się na oficjalnej "mapiedrogowej" Intela i może nigdy nie trafić do masowej produkcji.

Mariusz Błoński