KiloCore: první čip obsahující tisíc procesorů v jednom

  • Tým vědců vytvořil čip, který má celkem 1 000 samostatných procesorů
  • Jedná se o první tisíciprocesorový čip na světě
  • Vnitřní datový tok může dosáhnout až na 4,2 Tb/s

V dnešních dobách jsme zvyklí, že čipy už i v mobilních telefonech, které nosíme po kapsách, mají i osm výpočetních jader. Zpracovávat instrukce pro spoustu aplikací a procesů je tak už nutností nejen v serverové nebo desktopové oblasti.

Vědci z Kalifornské univerzity v Davisu se ale pustili do tvorby trochu jiného čipu, který má blízko spíše například ke grafickým čipům, ale jednotlivé jednoduché procesory dokáží funguje zcela samostatně. A především jich je rovná tisícovka.

KiloCore: tisíc malinkých procesorů

Nově vytvořený experimentální čip KiloCore má celkem tisíc programovatelných MIMD procesorů (grafické čipy mají SIMD), které jsou rozložené do 32 sloupců a 31 řad.

Klepněte pro větší obrázek
Detaily složení KiloCore

Architektura čipu s takovým počtem procesorů je odlišná od běžných čipů s jádry, které mají několik úrovní cache pamětí a další části. Taková struktura totiž nejde škálovat na stovky nebo tisíce jader a proto do hry nastupuje několik samostatných pamětí přímo v čipu, ke kterým přistupují jednotlivé procesory schopné fungovat zcela bez závislosti na ostatních procesorech.

Klepněte pro větší obrázek
Čipy jsou vyráběné 32nm technologií od IBM

Každý procesor v KiloCore je typu in-order, má sedmistupňovou pipelinu s podporou 72 instrukcí a je tvořen 575 tisíci tranzistory. Celý čip obsahuje 621 milionů tranzistorů a vzhledem k 32nm výrobnímu procesu (PD-SOI), o který se postaralo IBM, je výsledná velikost 7,94 × 7,82 mm. Zajímavé je i měřítko 1 mm2, na kterém se tak nachází 18 procesorů.

Hodně operací za málo energie

Aby byla architektura takového množství procesorů efektivní, musí být zajištěná rychlá komunikace mezi nimi, respektive co nejefektivnější posílání dat v síti, pomocí které jsou spojené. V rámci integrované sítě na úrovni čipu je maximální propustnost skrze vstupní port 28,5 Gb/s. Jednotlivé routery u každého procesoru zvládají pět portů a celkovou propustnost 45,5 Gb/s (9,1 Gb/s na port) při napětí 1,1 V.

Klepněte pro větší obrázek
KiloCore může efektivně zcela vypínat jednotlivé procesory dle aktuální potřeby

Čip pracuje na poměrně vysoké průměrné frekvenci 1,78 GHz při napětí 1,1 V, maximální je ale až 1,87 GHz. Při nižší frekvenci a s napětím 0,84 V lze dosáhnout na spotřebu pouze 13,1 W. Například v režimu s frekvencí 115 MHz při napětí 0,56 V je spotřeba jednoho procesoru pouze 0,67 mW – 5,8 pJ/Op.

V tom je hlavní výhoda tohoto čipu – jednotlivé procesory lze úplně vypnout a tak lze dosáhnout opravdu extrémně úsporných hodnot, pokud nedochází k plnému vytížení všech procesorů.

Klepněte pro větší obrázek
Menší porovnání s podobnými konkurenty

Pokud se nebudeme zabývat srovnáním výkonu jednotlivých procesorů, u jiných čipů na trhu jsou hodnoty spotřeby energie za vykonání operace i o řády vyšší. Různá srovnání, která bohužel zahrnují i rozdílné konfigurace a druhy zaměření čipů, si můžete prohlédnout v informační tabulce.

Použití pro specializované účely

Od KiloCore sice zatím nemůžeme čekat, že nahradí současné hlavní čipy v počítačích nebo telefonech, ale to zatím není vůbec cílem. Naopak už se pro něj vyvíjí řada specializovaných aplikací, které umožní jeho efektivitu využít pro zpracování videa, zvuku, šifrování, dekódování dat a další oblasti.

Částečně s tím souvisí i umělá inteligence a „umělý mozek“, který je tvořen rovněž velkým počtem části pro paralelní zpracování velkého množství dat. Zda se KiloCore podaří dostat do dalších generací teprve uvidíme, protože konkurence v této oblasti postupně roste. KiloCore už ale nikdo nevezme fakt, že se jedná o první čip s tisícovkou procesorů.

Témata článku: Hardware, Počítače, Technologie, Čipy, Hlavní čip, Tisíc, Specializovaný čip, Kalifornská univerzita, Tisícovka, První čip, Proces, Měřítko, Hlavní výhoda, Kilo, Úsporný tranzistor, Maximální vytížení, Čip, Plné vytížení, Paralelní zpracování, OBS

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 | 186

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 | 23

Přichází doba hypersonických zbraní. Hrozí zvýšené riziko jaderného konfliktu

Přichází doba hypersonických zbraní. Hrozí zvýšené riziko jaderného konfliktu

** Světové mocnosti vyvíjí nové, nesmírně rychlé zbraně ** Jsou schopné pokořit rychlost Mach 5 ** Tyto zbraně mohou zvýšit riziko rozpoutání válečného konfliktu

19.  10.  2017 | Stanislav Mihulka | 20


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