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: Technologie, Hardware, Věda, Čipy, Výzkum, Procesory, Tranzistory, Vědec, Jádro, Specializovaný čip, Neomezený počet, Proces, Poslední trend, Hlavní součást, Fyzikální zákony, Úzké hrdlo

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

USB zařízení je možné odposlouchávat ze sousedního portu

USB zařízení je možné odposlouchávat ze sousedního portu

** Crosstalk byl dřív problém paralelních portů, dnes se ho pokusili prověřit na USB ** Zařízení ze sousedního USB portu může odposlouchávat to vedlejší ** Mohou vznikat záškodnické flašky nebo třeba USB lampičky

14.  8.  2017 | Adam Harmada | 19

Jak převést PDF do Wordu: 3 způsoby, které můžete použít

Jak převést PDF do Wordu: 3 způsoby, které můžete použít

** Využít můžete přímo Word v rámci balíčku Office ** Zdarma lze využít Google Dokumenty, neporadí si ale s formátováním ** Obrátit se také můžete na specializované stránky

11.  8.  2017 | Vladislav Kluska | 9

Co je realita a fikce? Brzy to nepoznáme. A.I. ze Stanfordu tvoří fotky z neexistujících měst

Co je realita a fikce? Brzy to nepoznáme. A.I. ze Stanfordu tvoří fotky z neexistujících měst

** Fotografii každý vnímá jako jednoznačný důkaz ** časem to ale přestane platit ** Strojové učení se totiž neustále zdokonaluje

16.  8.  2017 | Jakub Čížek | 11

Zrušený evropský roaming je brutální vražda virtuálních operátorů

Zrušený evropský roaming je brutální vražda virtuálních operátorů

** Když EU rušila roaming, šla přes mrtvoly ** Tou největší jsou virtuální operátoři ** Vlastně je překvapivé, že už nepadají jeden po druhém

12.  8.  2017 | Filip Kůžel | 86


Aktuální číslo časopisu Computer

Velký test NVMe a SATA SSD

Máte slabý signál
Wi-Fi? Poradíme!

Jak umělá inteligence opravuje fotky

Kupujete dron? Ty levné se nevyplatí