Micron Automata: procesor pro velká data

Programátoři měli od vzniku prvního procesoru k dispozici pevně danou architekturu, která už ale není příliš efektivní. Micron vyvinul přizpůsobitelný procesor Automata.

Von Neumannova architekturu nastolila směr, kterým se rozvíjely procesory od prvních modelů, už v té době ale bylo jasné, že hlavním úzkým hrdlem bude spojení s pamětí.

I když se to snažili inženýři různými triky optimalizovat a neustále zvyšovali propustnost spojení s pamětí a výkon pamětí, procesory či třeba grafické čipy stále potřebují aktualizovat stav neustálým zápisem a čtení paměti.

V týdnu jsme vám představili i novou generací hybridních složených 3D pamětí (HBM), které budou mít v rámci několika čipů na grafické kartě propustnost už v první verzi až 1 TB/s.

Klepněte pro větší obrázek
Von Neumannova architektura a úzké hrdlo ve spojení s pamětí

Inženýři z Micronu se na tento problém ale zaměřili se zcela novým pohledem a místo zlepšování o procenta, jako to vidíme s každou novou generací čipů, přepracovali fungování zpracování dat a zároveň i vše zjednodušili pro programátory.

Zpracování velkého množství dat najednou

Současné procesory bez problémů zvládnou běžné úkony, které nyní od domácích či mobilních počítačů požadujeme – zajistí běh internetu, zobrazí fotografie, přehrají video ve vysokém rozlišením a další věci, na které jsme zvyklí. I složité vzorce a výpočty v excelu jsou zpracovány okamžitě.

Klepněte pro větší obrázek
Instrukční cyklus

Problém klasických procesorů je ale zpracování velkého množství dat v co nejrychlejším čase, které potřebují různé velké instituce, firmy, vědci a podobně. A jedním z hlavních důvodů je právě systém paměti. Instrukční cyklus zpracovávající strojové instrukce neustále pracuje s pamětí a i když ta nejbližší v pořadí je velmi rychlá (třeba L1 cache), operační paměť nebo dokonce pevný disk/SSD je v takovém porovnání neskutečně pomalá.

V průběhu vývoje samozřejmě inženýři zrychlovali provedení instrukčního cyklu zvyšováním frekvence, snižováním odezvy pamětí, zvětšením počtu výpočetních jader fungujících samostatně nebo zřetězování a překrývání strojových instrukcí.

Všechny tyto techniky ale mají své problémy a omezení. V případě vysoké frekvence narůstá spotřeba a teplota čipu, rychlejší paměti znamenají pokročilejší architekturu s vyšší cenou a v případě velkého počtu výpočetních jader se výrazně zvýší náročnost programování a tedy efektivita programátorského času.

Micron Automata: paměť která počítá

Micron si omezení propustnost paměti uvědomuje už dlouhou dobu, nelze se proto divit, že se už několik let také podílí na vývoji HMC (Hybrid Memory Cube, podobné řešení jako HBM).

Klepněte pro větší obrázek
Architektura procesoru Automata od Micronu

Inženýři Micronu ale také vyvíjeli procesor, který nebude mít žádné úzké paměťové hrdlo, bude efektivní pro zpracování velkého množství dat, snadno škálovatelný a programování bude pro programátora snazší než u vícejádrových čipů.

Procesor Automata používá malé 8bitové operandy a nemá běžnou instrukční sadu jako mají normální procesory. Vše je minimalizováno na jeden operátor, který provádí porovnávání mezi operandy. Instrukční sada tak vlastně obsahuje pouze jedinou instrukci. 99,998 % operandů zůstává stejná v průběhu zpracování. Výsledek je pak jednobitová informace (souhlasí či nesouhlasí), kterou lze velmi efektivně použít v dalších výpočtech.

Klepněte pro větší obrázek
Několik procesorů Automata na desce - na první pohled to vypadá jako operační paměť

Vše běží uvnitř struktury podobné paměti a v současnosti dokáže Automata zpracovat 50 000 nezávislých porovnávání najednou a výsledky jsou automaticky k dispozici na potřebném místě pro další použití.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázek

Trochu to připomíná fungování kvantových čipů, které také dokáží v jednu chvíli řešit obrovské množství řešení, ale v tomto případě je vše pochopitelně jednodušší bez použití kvantové mechaniky.

Revoluce která začíná

Pokud chcete zabrousit do větších podrobností o fungování specializovaného procesoru Automata, určitě zavítejte na oficiální stránky Micronautomata.com, kde naleznete možnost se přihlásit pro přístup k vývojovému kitu (SDK). Vyzkoušet také můžete simulátor Automata přímo na webu Micronu.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázek
Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázek
Micron Automata se může hodit pro zpracování velkého množství dat ze senzorů nebo třeba ze sociálních sítí a dalších oblastí

I když zatím nelze očekávat, že se tento procesor dostane do běžných domácích počítačů, může se tak stát v budoucnu. Jak totiž ukazuje třeba i The Machine od HP, přichází velké změny v architekturách počítačů a lze očekávat, že se po zásahu serverů a výkonných počítačů postupně dostanou i do menších zařízení.

Témata článku: Hardware, Technologie, Počítače, Programování, Superpočítače, Procesory, Cube

14 komentářů

Nejnovější komentáře

  • Kasuha 13. 10. 2014 12:10:11
    Nepřijde mi že by to bylo architektonicky nějak nové, nejde to nad rámec...
  • TomK 11. 10. 2014 17:38:44
    Může mi někdo objasnit, v čem je toto nové? Vždyť je to součástí každé CPU...
  • Petr Galansky 11. 10. 2014 16:14:42
    "Programátoři měli od vzniku prvního procesoru k dispozici pevně danou...
Určitě si přečtěte

Jak vybrat monitor k počítači: nenechte se zlákat nepodstatnými parametry

Jak vybrat monitor k počítači: nenechte se zlákat nepodstatnými parametry

** Na jaké parametry se zaměřit a kde vás výrobci chtějí nachytat ** Monitory se stále více specifikují pro konkrétní určení ** Náročný hráč nebo profesionální grafik mají různé požadavky

20.  6.  2017 | Tomáš Holčík | 32

11 tipů, jak efektivně a přesně sledovat počasí pomocí internetu

11 tipů, jak efektivně a přesně sledovat počasí pomocí internetu

** Sledujte počasí z více zdrojů a podrobněji, přesněji tak určíte, jaké počasí vás potká na dovolené ** Na webu najdete hromadu pokročilých předpovědí počasí, ale i specializované meteorologické služby ** Vybrali jsme 14 služeb na počasí, které se vám můžou hodit

23.  6.  2017 | Jakub Čížek | 19

Jak unikají informace o nových iPhonech? Třeba podprsenkami čínských pracovnic

Jak unikají informace o nových iPhonech? Třeba podprsenkami čínských pracovnic

** Na černém trhu mohou zaměstnanci továren za kradené součástky inkasovat částku ve výši ročního platu ** Velké množství informací je vyneseno i z centrály Applu ** Díly jsou pašovány v botách, podprsenkách i odpadem

21.  6.  2017 | Stanislav Janů | 24

Herní počítač vs. Xbox One X: Kvalita obrazu není všechno

Herní počítač vs. Xbox One X: Kvalita obrazu není všechno

** Nový Xbox One X slibuje hraní ve 4K s HDR za 13 tisíc korun ** Aby stejnou kvalitu obrazu zvládl počítač, museli byste za něj dát minimálně dvakrát tolik ** Přesto herní počítače stále svůj smysl mají

24.  6.  2017 | Tomáš Holčík | 58


Aktuální číslo časopisu Computer

Bojujeme proti Fake News

Dva velké testy: fotoaparáty a NASy

Co musíte vědět o změně evropského roamingu

Radíme s výběrem základní desky