V MIT vytvořili čip se 36 jádry, funguje jako internet

Experimentální vícejádrový čip, jehož vnitřní struktura používá síťové spojení podobně jako u internetu. Dočkáme se v budoucnu rozšíření „NoC“ - Network on Chip?

Pryč jsou doby, kdy světu stačilo pár nepropojených počítačů a stejně tak i jednojádrové procesory, které mají pouze jedinou výpočetní jednotku. Už i v tabletech a mobilních telefonech máme čtyřjádrové čipy a do budoucna se počet jader bude stále zvyšovat.

A právě na tento problém se zaměřili inženýři z MIT a vytvořili experimentální čip, který řeší problémy spojené s velkým počtem jader a efektivní komunikaci uvnitř čipu.

36 jader zapojených do sítě uvnitř čipu

S malým počtem jader není v rámci komunikace uvnitř čipu velký problém. V případě rostoucího počtu ale přichází nutnost datovou komunikaci mezi jednotlivými výpočetními jádry efektivně přepínat a přenášet. To vše bez zahlcení nějaké jednoduché datové sběrnice, ke které všechna jádra přistupují. Takové sběrnice jsou základem dnešních čipů a jednotlivá jádra dostávají přidělený čas, ve kterém musí potřebná data přenést.

Jak ale popisuje Li-Shiuan Peh z MIT, při větším počtu jader tento způsob propojení nebude fungovat, protože by výpočetní jednotky většinu času čekaly, až se sběrnice uvolní.

Klepněte pro větší obrázek
Konstrukce experimentálního 36jádrového čipu od MIT. Každé jádro má router pro snadnou komunikaci

Řešení NoC – Network on Chip využívá stejného propojení jako třeba používá internet. Každé jádro má tak kromě obvyklých komponent (řadič a různé stupně cache, výpočetní logika) také vlastní jednoduchý síťový router. Každé jádro je spojené pouze se sousedními jádry, což sice znamená perfektní odezvu a možnost komunikace skrze čip přes různé trasy, přináší to ale problém s koherencí rychlé vnitřní cache paměti.

To se ale inženýrům podařilo vyřešit pomocí integrace druhé jednoduché sítě, která kopíruje tu hlavní a stará se tak o kontrolu a hierarchii přenášených packetů. Zároveň také umožňuje pracovat s hierarchií a předávání dat mezi cache u jednotlivých jader.

Adapteva a Tilera už mají našlápnuto

Zmíněná technologie však není pouze na papíře, ale podařilo se vyrobit i funkční experimentální 36jádrový čip, který by měl být brzy schopen běhu i upraveného operačního systému Linux pro 36 jader.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázekPorovnání konstrukce vícejádrového čipu od Tilera a Adapteva

Podle plánu také dojde k uvolnění podrobných materiálů a zdrojových kódů jako open source, takže bude technologie dostupná zdarma komukoli pro případnou integraci nebo třeba ještě další vylepšení. Ale jak už to občas bývá, zas tak úplně o novou myšlenku nejde.

Klepněte pro větší obrázek
Porovnání konstrukce s běžnými druhy čipů

V oblasti vícejádrových čipů už totiž poměrně úspěšně tvoří a vylepšují své čipy společnosti jako Adapteva (čipy Epiphany) nebo třeba Tilera (čipy TILE-Gx). Obě společnosti používají podobné řešení, kdy každé výpočetní jádro má u sebe síťový router pro posílání packetů skrze různé cesty v rámci čipu.

Adapteva má v plánu dokonce i čip s 4 096 miniaturními jádry na frekvenci 1 GHz, nabízí dokonce i populární malý počítač na desce – Parallella Board, který obsahuje 16jádrový až 64jádrový čip s výkonem až 90 GFLOPS. Včetně dokumentace a softwarové podpory.

Tilera nabízí až 72jádrové čipy Tile-Gx8072, které jsou určené především do síťového prostředí pro spojení i více těchto čipů skrze integrované 10gbitové spojení. Tyto čipy se pyšní velmi nízkou spotřebou.

Spousty jader zapojených do rychlé sítě

Jak je vidět, řešení pro konstrukci čipů, které budou mít tisíce a možná klidně i miliony jader, jsou už dnes k dispozici.

V budoucnu se tak s velkou pravděpodobností setkáme s trojrozměrnými čipy, které budou mít jednotlivá jádra propojená uvnitř čipu právě v podobné síťové konstrukci a každý čip tak bude takový malý „výpočetní internet“. Ostatně podobně to můžeme vidět i na mozku.

Klepněte pro větší obrázek
Adapteva Parallella - deska s 64jádrovým čipem a spotřebou 2 W

Asi nejlépe to vystihuje heslo společnosti Tilera – „Procesorové jádro je nový tranzistor“. Nesmíme ale zapomínat na to, že stále je potřeba nejen velký počet jednoduchých výpočetních jednotek pro vysoký paralelní výkon, ale pro některé úlohy je vhodnější menší počet jader s vysokou frekvencí a vysokým výkonem.

Ideálním univerzálním řešením je tak hybridní řešení, které kombinuje obě konstrukce. A právě proto už dnes máme první varianty hybridních čipů nebo řešení SoC (System on Chip).

Diskuze (13) Další článek: Asus má novou univerzální dokovací stanici, vystačí si s USB 3.0

Témata článku: Technologie, Hardware, Čipy, Vícejádrový čip, Síťová komunikace, Chip, Jednoduchá konstrukce, Fung, Výpočetní jádro, Podrobný materiál, Nový tranzistor, Síťová jednotka, Dnešní čip, MIT, Čip, Adapteva, Board, Jádro, Procesorové jádro


Určitě si přečtěte

Alza si za osobní odběr účtuje už 45 Kč. Když zaplatíte předem, dostanete slevu

Alza si za osobní odběr účtuje už 45 Kč. Když zaplatíte předem, dostanete slevu

** Osobní odběr v Alze vyjde na 45 Kč ** Když zaplatíte kartou předem, dostanete slevu 30 Kč ** Většina ostatních e-shopů poplatek za osobní odběr nevede

David Polesný | 171

Pojďme programovat elektroniku: Jak vlastně funguje akcelerometr a gyroskop nejen ve vašem telefonu

Pojďme programovat elektroniku: Jak vlastně funguje akcelerometr a gyroskop nejen ve vašem telefonu

** Každý současný vybavený mobil má akcelerometr a gyroskop ** Jenže co každé z těchto čidel vlastně dělá a jak vypadá? ** Dnes si to vysvětlíme a do hry zapojíme i Airbus A380 a Arduino

Jakub Čížek | 11

Solární panely v silnici vypadaly jako dobrý nápad. V praxi se ale neosvědčily

Solární panely v silnici vypadaly jako dobrý nápad. V praxi se ale neosvědčily

** Nápad použít na silnice místo asfaltu solární panely vypadal slibně ** Praktické testy však odhalily celou řadu nevýhod ** Nejhorší je směšná účinnost ve srovnání s fotovoltaickou elektrárnou

Karel Kilián | 62

Čtyřicet procent je moc. Spalovací motory nedokážou splnit požadavek EU na snížení emisí

Čtyřicet procent je moc. Spalovací motory nedokážou splnit požadavek EU na snížení emisí

** EP nařídil automobilkám snížit o 40 % emise CO2 ** EU chce zvýšit podíl elektromobilů ** Výrobci hrozí ztrátou pracovních míst

Karel Kilián | 254

Photolemur 3: Prostě do něj přetáhnete fotky a začne se dít magie. Tedy údajně...

Photolemur 3: Prostě do něj přetáhnete fotky a začne se dít magie. Tedy údajně...

** Je lepší nabušený Photoshop, nebo program s jedním tlačítkem? ** Photolemur si myslí to druhé ** Tento fotoeditor neumí skoro nic, a přitom (skoro) všechno

Jakub Čížek | 19


Aktuální číslo časopisu Computer

Jak vytvořit a spravovat vlastní web

Velký test herních klávesnic a DVB-T2 tunerů

Vše o formátu RAW

Vybíráme nejlepší základní desku