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
Intel ve spolupráci s vědci vyvinul až 12× rychlejší systém komunikace mezi procesorovými 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: Věda, Hardware, Technologie, Čipy, Procesory, Výzkum, Tranzistory, Neomezený počet, Specializovaný čip, Poslední trend, Fyzikální zákony, Proces, Hlavní součást, Úzké hrdlo, Jádro, Rychlost světla, Vědec

Určitě si přečtěte

Velká podzimní aktualizace Windows 10 je tady: Co přináší Fall Creators Update

Velká podzimní aktualizace Windows 10 je tady: Co přináší Fall Creators Update

** Po půl roce je tu další aktualizace Windows ** A opět přináší hlavně hromadu drobných kosmetických vylepšení ** Podívali jsme se na ty nejzajímavější

17.  10.  2017 | Jakub Čížek | 185

Budoucností Windows 10 je Fluent Design. Takto bude jednou vypadat celý systém

Budoucností Windows 10 je Fluent Design. Takto bude jednou vypadat celý systém

** Fluent Design je vzhled, do kterého postupně Microsoft převleče celý systém ** Staví na průhlednosti a velkých plochách ** Do Windows 10 se z části dostane už zítra při vydání podzimní aktualizace

16.  10.  2017 | Stanislav Janů | 155

Nejlepší optické iluze: Z toho vám půjde hlava kolem

Nejlepší optické iluze: Z toho vám půjde hlava kolem

** Mozek se nechá snadno ošálit, a to mnoha způsoby ** Podívejte se na několik nejlepších optických iluzí ** Iluze dokazují, že vnímání reality může být značně zkreslené

16.  10.  2017 | Vojtěch Malý

Jak funguje největší akumulátor v Česku: podívejte se do elektrárny Dlouhé Stráně

Jak funguje největší akumulátor v Česku: podívejte se do elektrárny Dlouhé Stráně

** Přečerpávací vodní elektrárna Dlouhé stráně je obdivuhodné technické dílo ** Stejná turbína vyrábí elektřinu i tlačí vodu zpět do horního jezera ** Strojovna elektrárny je zabudována v podzemí

19.  10.  2017 | David Polesný | 15


Aktuální číslo časopisu Computer

Nový seriál o programování elektroniky

Otestovali jsme 17 bezdrátových sluchátek

Jak na nákup vánočních dárků ze zahraničí

4 tankové tiskárny v přímém souboji