Intel ve spolupráci s vědci vyvinul až 12× rychlejší systém komunikace mezi procesorovými jádry

  • Se stále větším počtem jader v čipech vzniká problém s efektivní komunikací
  • Vědci ve spolupráci s Intelem přišli na řešení, které mnohonásobně optimalizuje komunikaci mezi jádry

×V dnešní době máme osmijádrové procesory dokonce už i v chytrých mobilních telefonech, v oblasti desktopu už je osm jader k dispozici poměrně dlouho, přičemž u serverových procesorů už jsou dostupné procesory s desítkami jader.

I když se software postupně přizpůsobuje na to, aby využíval všechna dostupná jádra, s jejich vyšším počtem vzniká úzké hrdlo, které ovlivňuje celkový efektivní výkon čipu. Na to se ale zaměřili inženýři z univerzity v Severní Karolíně, kteří spolupracovali přímo s Intelem.

Současná architektura přestává stačit

Moderní vícejádrové procesory používají řadu technologií, které zajišťují spolupráci jader při zpracování úloh. Základem je pochopitelně sdílená paměť uvnitř čipu, která ale způsobuje problémy s koherencí a využitím cache, což má za následek velké ztráty při komunikaci.

Klepněte pro větší obrázek
Ukázka architektury procesorů Intel Skylake

Se zvětšujícím se počtem jader tento problém narůstá a samotný systém komunikace jader se tak dostává do mnohem důležitější role, než tomu bylo například u dvoujádrových čipů. Proto je nutné vše řešit novým způsobem. Inženýři si v tomto případě vzali příklad z posledních trendů softwarově definovaných sítí a virtualizace v rámci sítí.

Čip s ultrarychlou sítí uvnitř

Pro budoucí čipy tak inženýři vytvořili takzvaný „CAF“ (Communication Acceleration Framework), který se stará o optimalizaci komunikace mezi jednotlivými jádry a pamětí.

Klepněte pro větší obrázek
Nový systém CAF, který zahrnuje QMD pro řízení toku dat

Hlavní součástí je QMD (Queue Management Device, Network on Chip), který v rámci čipu dokáže jak na hardwarové, tak i softwarové úrovni řídit „provoz“ dat mezi jádry. Rozdíl v rychlosti komunikace mezi jednotlivými jádry je značný – dle měření je zrychlení mezi dvojnásobkem až dvanáctinásobkem, což by podle vyjádření jednoho z autorů mělo ve výsledku znamenat přibližně dvakrát rychlejší zpracování úloh.

Dopad zrychlení komunikace mezi jádry by měl být znát především v úlohách, které jsou náročné z pohledu množství dat – typicky například strojové učení a umělá inteligence.

Neomezený počet jader

Ať už se jedná o klasické procesorové nebo specializované čipy pro akceleraci konkrétní úlohy, u všech roste s časem objem dat ke zpracování natolik, že je nutné v jednom čipu do budoucna takřka neustále zvyšovat počet samotných jader.

Současných příkladů opravdu „vídejádrových“ čipů můžeme vidět mnoho – Adapteva, Tilera, různé prototypy a rovněž specializované „neuronové“ čipy, které řeší podobné problémy. Vzhledem k tomu, že už pomalu nastupuje doba trojrozměrných čipů, efektivní využití a rozdělení zpracování dat mezi jednotlivá jádra je klíčovou částí pro samotnou architekturu. Podobně jako u našeho mozku, který je rozdělen na několik částí a každá se obvykle specializuje na určitou oblast.

I v rámci malých rozměrů čipů, které budou mít brzy tranzistory o velikosti pod úrovní deseti nanometrů, je nutné řešit rychlost přenosu dat uvnitř čipu, který je z pohledu fyzikálních zákonů maximálně omezen rychlostí světla. Toto omezení nelze obejít a je tak nutné počítat s tím, že při použití velkého množství jader bude do budoucna nutné řešit i jejich vzdálenosti, aby komunikace a předávání informací bylo co nejefektivnější jak z pohledu rychlosti, tak třeba i spotřeby a rozložení teploty čipu.

Témata článku: Hardware, Technologie, Věda, Čipy, Procesory, Výzkum, Tranzistory

25 komentářů

Nejnovější komentáře

  • aminux 10. 9. 2016 23:39:27
    Článek plnej kydů okolo, ale o samotný technologii jen pár velmi obecných...
  • Peter Fodrek 10. 9. 2016 20:56:14
    To je aká stará správa ? NoC (Network on Chip) je koncept, čo začínal vo...
  • Bzuci 10. 9. 2016 20:29:38
    Chtěl bych upozornit na dvě chyby v článku: Těch 10nm není velikost...
Určitě si přečtěte

Operační systém běžným počítačům nedal Bill Gates, ale Gary Kildall

Operační systém běžným počítačům nedal Bill Gates, ale Gary Kildall

** Gary Kildall pochopil, že levné výpočetní čipy mohou posloužit jako univerzální počítače pro všechny ** Připravil pro ně proto první operační systém ** Později mu systém vyfoukl Microsoft a nazval ho MS DOS

23.  4.  2017 | Pavel Tronner | 46

Původní Starcraft: Brood War je nyní zdarma. Konec práce! Jde se pařit

Původní Starcraft: Brood War je nyní zdarma. Konec práce! Jde se pařit

** Legendární hra Starcraft je nyní k dispozici zdarma ** Chystá se i nová remasterovaná verze s hezčí grafikou

19.  4.  2017 | Jakub Čížek | 25

Brno otevřelo největší českou dílnu pro bastlíře. Kladívka, vrtačky, 3D tiskárny, laserové řezačky. Je tu vše

Brno otevřelo největší českou dílnu pro bastlíře. Kladívka, vrtačky, 3D tiskárny, laserové řezačky. Je tu vše

** Máte nápad, ale chybí vám stroje a pořádná dílna? ** Chcete postavit ptačí budku, nebo krabičku pro Arduino? ** Brno otevřelo svůj FabLab – laboratoř pro bastlíře

19.  4.  2017 | Jakub Čížek | 31

Umělá inteligence je sice v plenkách, už teď ale přestáváme rozumět, jak vlastně funguje. To je problém

Umělá inteligence je sice v plenkách, už teď ale přestáváme rozumět, jak vlastně funguje. To je problém

** Už je to tady, lidé přestávají chápat počítače ** Systémy neuronových sítí začínají pracovat tak, že ani jejich tvůrci přesně neví, co se uvnitř děje ** Do budoucna to může být závažný problém

Včera | Jakub Čížek | 88

Před 35 lety měl premiéru legendární počítač ZX Spectrum. Připomeňte si „Gumáka“

Před 35 lety měl premiéru legendární počítač ZX Spectrum. Připomeňte si „Gumáka“

** Slavný osmibitový počítač Sinclair ZX Spectrum byl uveden právě před 35 lety ** Připomeňte si tento průkopnický počítač v tematických článcích ** Podívejte se, jak funguje dnes

23.  4.  2017 | Pavel Tronner | 13

Český Google Překladač začal používat umělou inteligenci. Konec „drahoušků zákazníků“

Český Google Překladač začal používat umělou inteligenci. Konec „drahoušků zákazníků“

** Google ve svém překladači roky používal statistickou technologii ** Nyní zavádí strojové učení a neuronové sítě ** Rozdíl by měl být zvláště na větších textech patrný už nyní

20.  4.  2017 | Jakub Čížek | 31


Aktuální číslo časopisu Computer

První test AMD Ryzen

Velké testy: 22 powerbank a 8 bezdrátových setů

Radíme s koupí Wi-Fi routeru

Co dokáží inteligentní domy?