IDF 2006: Intel má odpověď na Cell i na požadavky budoucnosti

Hned první pořádná prezentace na Intel Developer Forum v San Franciscu do toho pořádně praštila – Intel oznámil, že doba „giga“ je pryč a už je tu doba „tera“ – tedy už ne dvě nebo několik jader (multi-core) ale desítky či stovky jader v jediném CPU.

 

Aby to nebylo jen takové prohlášení do větru, podpořil Intel svou vizi „Tera-scale Computing“ návrhem kompletní architektury. Začít se má od jádra, a tak Intel také činí. Při návrhu samozřejmě uvažuje hned nad několika jádry, teď jde jen o to, jak je vyrobit případně uspořádat, propojit.

 

 

Kevin Kahn z Intelu představuje vizi „Tera-scale“ Computing

 

Zatímco 45nm technologií tranzistorů už bude možné vyrábět, dalším v řadě bude 32 nm (údajně také už na dosah ruky) a potom bude následovat další, dnes zdánlivě těžko prolomitelná bariéra 22 nm. S těmito technologiemi výroby Intel kalkuloval – pokud si je dáme dohromady s horizontem tří let, bude se pravděpodobně jednat o 32nm technologii. Tou by se měla vyrábět taková jádra, jaké vidíte na následujícím schématu. Procesor by měl obsahovat několik desítek jader s konfigurovatelnou vyrovnávací pamětí a také několik specializovaných (fixed function) jednotek.

 

 

Mnohojádrové procesory vyžadují několik dalších změn v celé architektuře. První se týkají vyrovnávací paměti – každé jádro potřebuje svoji L1 cache a celý čip pak sdílenou L2 cache. Protože se zvýší objem přenášených dat, zvýší se také především nároky na propustnost paměti, ale také dalších zařízení účasnících se V/V operací. U pamětí se uvažuje o „3D“ uspořádání, kdy budou jednotlivé části RAM přímo propojeny s jednotlivými částmi procesoru. Návrháři této platformy tvrdí, že by se v této podobě (jako na obrázku) měla dát dobře chladit:

 

 

Poslední Achillovou patou takového systému by zůstaly V/V operace a komunikace mezi vícero systémy. Pro ně se dosud používaly měděné spoje v PCB a přestože právě na IDF Intel prezentuje dosažení rekordu 20 Gbit/s pro měděné spoje, není to ještě dostačující. Tato rychlost je totiž limitována vzdáleností, lze ji dosáhnout maximálně na nějakých 43 cm. To ještě stačí například v rámci jednoho blade v serveru, ale ne už pro komunikaci mezi nimi. Naopak v rámci čipu (komunikace mezi jádry) je rychlost dostačující, zatím je dokonce dostačující i mezi čipy (i když zde se s vyššími nároky a nahrazením měděné technologie do budoucna také počítá).

 

Hlavní změnou v návrhu architektury tak, aby mohla přenášet terabajty a mohlo se mluvit už ne o výkonu v MIPS nebo GIPS, ale v TIPS, je tedy nahrazení vysokorychlostních spojů mezi jednotlivými částmi čipů. Zatímco v současnosti se pro tento účel používá měď, budoucnost tkví v nasazení optických vláken. O tom, že mají propustnost mnohem vyšší než měď, se ví už dávno, problém je však v nákladnosti jejich výroby (hlavně pokud je třeba nasazení v mikroskopickém měřítku).

To Intel vedlo k výzkumu v oblasti optiky vedoucí k novému typu laseru zvanému „hybrid silicon laser“. Hybrid silicon laser by měl vyřešit potíže, které by s kompletováním nové, na propustnost velmi náročné, architektury jistě nestaly.

 

Nový typ laseru je výrazným vylepšením křemíkového laseru, který neumí efektivně vyzařovat světlo (vyzařuje spíše teplo). Vývojáři Intelu a USCB dokázali navázat do křemíku fosfid india, který naopak světlo vyzařuje velmi dobře. Křemík zase přidává své výhody – snadnou zpracovatelnost a směrování světla.

 

 

Hybrid silicon lasery umožňují vytvořit miniaturní optický spoj s neuvěřitelnou propustností (i stupněm integrace). Terabitové (Tbit/s) optické vlákno si vyžádá integraci 25 hybridních laserů, 25 modulátorů a jednoho multiplexoru. To je pro Intel zřejmě technicky řešitelné již dnes.

 

Nakonec se možná ptáte, k čemu proboha to všechno? Použití však takto výkonné systémy už dávno mají – dolování dat v reálném čase, složitá umělá inteligence, virtuální realita, různé vizualizace, simulace fyziky nebo různé medicínské aplikace. A kdy přijdou řešení s desítkami jader a optickými spoji mezi z laboratoře mezi nás? Jeden z vývojářů mi prozradil, že tohle všechno máme očekávat za 3 až 5 let.

 

Video ke stažení (WMV, 8 MB): Konstrukce hybridního laseru

Diskuze (18) Další článek: Unikátní MirandaPack redakce Computer

Témata článku: , , , , , , , , , , ,