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, Výzkum, Procesory, Tranzistory, Specializovaný čip, Poslední trend, Fyzikální zákony, Neomezený počet, Jádro, Proces, Vědec, Úzké hrdlo, Hlavní součást

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

Země se jenom o vlásek vyhnula věčnému zmrznutí

Země se jenom o vlásek vyhnula věčnému zmrznutí

** Země po většinu doby své existence zmrzlá rozhodně nebyla ** Podle nového výzkumu tomu však unikla jen o vlásek ** Kdyby totiž byla jenom o 15 procent dále od Slunce, tak by prý kompletně celá zamrzla

20.  9.  2017 | Stanislav Mihulka | 9

Hacknutý CCleaner je mnohem zákeřnější, než se zdálo. Update na novou verzi nestačí, proveďte obnovu systému

Hacknutý CCleaner je mnohem zákeřnější, než se zdálo. Update na novou verzi nestačí, proveďte obnovu systému

** Chyba v CCleaneru je závažnější, než se zdálo ** Update na novou verzi nemusí stačit ** Přinášíme detaily

21.  9.  2017 | Stanislav Janů | 62

Takto vypadá pokládání superkabelu Marea. Pod mořem jím poteče 160 Tb/s

Takto vypadá pokládání superkabelu Marea. Pod mořem jím poteče 160 Tb/s

** Kabel spojí Španělsko a Virginii kapacitou 160 Tb/s ** Jeho položení trvalo jen pět měsíců ** Není o moc tlustší než zahradní hadice

Včera | Stanislav Janů | 20

Americká armáda si pořizuje nové švédské pancéřovky Carl Gustav

Americká armáda si pořizuje nové švédské pancéřovky Carl Gustav

** Pancéřovky Carl Gustav jsou přenosné bezzákluzové protipancéřové zbraně ráže 84 mm se sofistikovanou optikou ** Jejich první verze byla vyrobena již v roce 1946 ** Mj. si je oblíbili i v americké armadě

21.  9.  2017 | Stanislav Mihulka

CCleaner: Ještě větší průšvih, než jsme si mysleli

CCleaner: Ještě větší průšvih, než jsme si mysleli

** Nejprve to vypadalo jako vážný, ale jen izolovaný problém ** Pak se to nafouklo do obřích rozměrů ** CCLeaner má problém a Avast ostudu

23.  9.  2017 | Jakub Čížek | 26


Aktuální číslo časopisu Computer

Vyplatí se ještě těžit kryptoměny?

Velký test studentských notebooků

Test pěti levných soundbarů

Nejlepší chytré hodinky