Na trhu jsou vícejádrové procesory, do serverové oblasti se chystají i 100jádrové čipy. Výkonný čip Epiphany ale přináší až 4 096 jader a výkon 5,6 TFLOPS.
Počty jader v klasickém procesoru stále stoupají, i přes to ale nestačí v paralelním výkonu konkurovat specializovaným grafickým čipům, které se stávají univerzálnějšími a zvládnou i obecné výpočty.
Zpracování velkého množství dat je stále nutnější, s příchodem obřích datacenter se rychlost i s obrovským objemem dat stala potřebnou, jako nikdy dříve. Minulý rok jsme vás informovali o hardwarovém startupu Tilera, který již chystá 100jádrový čip, který je určen právě pro cloud computing.
I přes to, že se jedná o tolik jader, celková spotřeba čipu je v rámci desítek wattů. Každé jádro tak samozřejmě není tak výkonné, jako u klasických procesorů, ale dalo by se spíše přirovnat k stream a CUDA procesorům v grafických čipech.
A právě do oblasti výkonných paralelních čipů se pustila i společnost Adapteva, která má v plánu vyrobit i čip obsahující neuvěřitelných 4 096 jader. Takový počet samostatných jader nemají ani nejnovější grafické čipy, které jsou zatím na hodnotě 2 048 na jednom kusu křemíku.
Adapteva a sen o tisíci jádrech
Společnost Adapteva byla založena teprve v roce 2008 s jasným cílem. Vyvinout čip na jednom kusu křemíku, který by poskytoval minimálně desetinásobně vyšší výkon, než současné čipy. Masivní paralelní architektura se prvního vyrobeného prototypu dočkala již v roce 2009, kdy byl pomocí 65nm technologie vyroben první 16jádrový model.
Architektura Epiphany proti současným řešením čipů
Již od začátku ale chtěla Adapteva vyrobit čip, který bude mít tisíc jader, což se jí zatím pouze v rámci návrhu splnilo, ale již má připravenou architekturu, kterou lze škálovat až na neuvěřitelných 4 096 jader.
Epiphany: 4 096 a výkon až 5,6 TFLOPS
Superskalární RISC architektura Epiphany je zaměřena na budoucí použití, a to nejen v oblasti úsporných serverů, ale také v řadě dalších zařízení, jako například mobilní chytré počítače, tablety, radary, sonary a možnosti použití zahrnují i superpočítače, zpracování videa, rozpoznávání hlasu, snímání obrazu a další technologie, které lze nalézt například u robotů a inteligentních systémů.
Obrovský počet malých jader a vysoký paralelní výkon
Celý čip je tvořen až 4 096 jádry spojených do komunikační sítě s vysokou propustností, včetně společné přístupu k paměti. Programování pro Epiphany čipy je možné pomocí ANSI-C a podporují všechny formáty IEEE pro aritmetiku v pohyblivé řádové řádce, na kterou jsou zaměřeny.
Adapteva slibuje vysokou efektivitu (spotřeba/výkon), snadný a rychlý vývoj aplikací, škálovatelnost i flexibilitu. V případě 16jádrového modelu s frekvencí 1 GHz nabízí výkon 32 GFLOPS (efektivita 35 GFLOPS/W) při 65nm výrobním procesu. S 28nm výrobou se u stejného 16jádrového čipu dočkáme sice nižšího výkonu 22 GFLOPS, efektivita však stoupne na 70 GFLOPS/W.
Srovnání modelů čipů s architekturou Epiphany
V případě „simulace“ 1024jádrové čipu vyrobeného 28nm technologií a běžícího na frekvenci 700 MHz je špičkový výkon až 1,4 TFLOPS.
16jádrový čip Epiphany vs. 4jádrový ARM Cortex-A9
U 4096jádrového čipu lze dosáhnout výkonu až 5,6 TFLOPS při rozměrech čipu 524,3 mm2 a spotřebou 80 W.
Více výkonu, méně wattů
Adapteva není ale jediná společnost, která se snaží prorazit v oblasti vysokého paralelního výkonu s nízkou spotřebou a vysokou efektivitou. Mezi konkurenty patří například zmíněná Tilera, ale svým způsobem nesmíme zapomenout například na Imagination Technologies a jejich GPGPU čipy PowerVR, které v šesté generaci představí možná ještě lepší parametry, byť nejsou specializované pouze pro univerzální výpočty s plovoucí řádovou čárkou.
S koncem tohoto desetiletí bychom se měli dočkat superpočítačů s výkonem v řádu EXAFLOPS, což bude s přijatelnou spotřebou znamenat nutnost vysoké efektivity, tedy výkonu za jeden watt. A pokud vše půjde dobře, možná o Adapteva a architektuře Epiphany ještě uslyšíme. Ať už samostatně, nebo v rámci případné kombinace s dalšími čipy či pohlcením větší společností a implementací do větších systémů a univerzálnější architektury.
