Нова архітектура дозволить створювати процесори з сотнями ядер
Intel готується провести перший залп, приступаючи до випуску багатоядерних процесорів. В кінцевому підсумку це може призвести до появи процесорів з десятками ядер.
З випуском двоядерного серверного процесора з серії Woodcrest Xeon 5100 цей виробник мікросхем починає виробництво ядра нової мікроархітектури Core Microarchitecture, в якій наголос робиться на економне енергоспоживання. Причому дослідники з Intel повідомили, що вже домоглися результатів в роботі по вивченню процесорів з десятками і навіть сотнями ядер, що проводиться в рамках ініціативи Tera-scale Computing.
Корпорація вже натякнула, що ставить перед собою мету до кінця десятиліття випустити процесори з більш ніж десятьма ядрами. Однак виглядати і працювати мікрочіпи Tera-scale будуть по-різному. Вони створюються на базі численних порівняно простих процесорних ядер загального призначення, побудованих на архітектурі Intel Architecture x86. Для деяких цілей вони можуть бути доповнені спеціалізованими ядрами. Все це дозволить підвищити продуктивність за допомогою поділу і паралельного виконання завдань.
Процесори Tera-scale засновані на законах дизайну напівпровідників, які свідчать, що менші за розміром і більш повільні ядра споживають менше енергії. Це задовольнить потреби бізнесу у високій продуктивності і одночасно зніме його заклопотаність з приводу енергоспоживання серверів.
"Якщо спростити окреме процесорний ядро, обмеживши його продуктивність одним потоком, ви зможете завдяки зниженню енергоспоживання розмістити більше ядер на одному кристалі, - каже головний технолог Intel Джастін Раттнер. - У цьому полягає секрет ефективного енергоспоживання Tera-scale. Тут насправді "менше" означає "більше", оскільки ефективність лежить в основі конструкції ядра вище, ніж у інших ядер, випущених нами раніше ".
Особливо добре процесори Tera-scale підійдуть для вирішення завдань, пов'язаних з обробкою великих обсягів даних, - таких, як комп'ютерна візуалізація або управління комп'ютером за допомогою жестів. Але для того щоб потенціал цього нового підходу використовувати повністю, необхідно удосконалити технологію виготовлення мікросхем, зокрема підвищити швидкість роботи розміщеного на процесорі кешу, створити високошвидкісні межсоединения для передачі даних і побудувати більш ефективні системи синхронізації циклів (clock timing systems). Керівники Intel сказали, що домогтися успіху не вдасться і без участі розробників ПЗ, багато з яких лише зараз починають переходити від однопоточних додатків до багатопотоковим.
Концептуальна архітектура Tera-scale
"Кожен раз, коли ви збільшуєте число потоків, ви покладаєте на програмістів додаткове навантаження, змушуючи їх писати програми, здатні повністю використовувати всі можливості наявного паралелізму", - пояснює Раттнер.
Підхід Tera-scale означає радикальну зміну в порівнянні з процесором Intel Xeon 5100, в якому використовуються два складних ядра. Але проект в області Tera-scale було розпочато тому, що кількість транзисторів в процесорі вже вимірюється мільярдами, а згодом ще й подвоїться. Дослідники стверджують, що до кінця десятиліття це число наблизиться до 32 млрд.
Таким чином, більша кількість менших за розміром транзисторів дає Intel можливість розмістити численні ядра на одному кристалі без збільшення його площі і виробничих витрат.
До сих пір виробники нарощували число транзисторів для створення більш складних процесорів і збільшення обсягу розміщується в одному корпусі з ними кеш-пам'яті. За допомогою безлічі простих ядер - з заміною двох Woodcrest десятками ядер архітектури 386 - можна було б значно збільшити потенціал паралельних обчислень і в результаті підвищити продуктивність, вважають аналітики.
"Більш важливе питання полягає в тому, як скористатися перевагами такої системи, - уточнює Дін Мак-Керрон, головний аналітик компанії Mercury Research. - Не всі завдання можна розділити на кілька процесів. Але навіть з урахуванням сказаного ми все ж змушені слідувати цим шляхом ".
Програмування для процесорів Tera-scale потребують зовсім іншого підходу з одночасним використанням безлічі різних потоків. Сьогодні з таким підходом знайомі не всі програмісти, стверджує Стів Павловські, головний технолог групи Intel Digital Enterprise Group. Так що корпорація приступає до роботи. У деяких випадках вона безпосередньо співпрацює з великими виробниками ПО. В інших її група Software Products пропонує інструменти, покликані допомогти програмістам використовувати багатопоточність, говорить Джеймс Рейндерс, директор Intel з маркетингу та розвитку бізнесу в підрозділі продуктів для розробників (Developer Products Division).
Це, зокрема, компілятори, виконавчі бібліотеки, засоби настройки і перевірки потоків, що полегшують рішення таких проблем, як масштабованість (або прискорення роботи програми при двох і більше ядрах), коректність (або усунення помилок), простота розробки.
"Ми виразно спостерігаємо зміну підходу розробників до багатопотоковим додатків, - констатує Рейндерс. - Я думаю, в найближчі п'ять років вони в більшості своїй захочуть краще зрозуміти особливості паралелізму ".
Щонайменше одна компанія, виробник видеокодеков MainConcept з Німеччини, вже перейшла на багатоядерні процесори, повідомив її генеральний директор Маркус Моніген.
MainConcept виявила, що оптимізація під двоядерні процесори з використанням інструментів Intel дозволяє підвищити продуктивність її продукції. "На двопроцесорних машинах кодеки працюють в 1,8 рази швидше, оскільки ви можете фактично розділити зображення на шари і передавати їх незалежним процесорам, - сказав Моніген. - Для нас перехід до розробки ПЗ для багатоядерних процесорів був пов'язаний з досить серйозними труднощами ".
Він пророкує, що і інші виробники незабаром вступлять на цей шлях. "Компанії на зразок нашої, які не бажають втрачати конкурентоспроможність, будуть змушені піти на це, - заявив Моніген. - Якщо ваш кодек працює недостатньо швидко, його ніхто не купить. Додатки, які потребують значної обчислювальної потужності, дають різноманітні переваги ".
Звичайно, група корпоративних технологій Intel (Corporate Technology Group) має вельми солідну базу в області вивчення Tera-scale: близько 80 проектів і 40% входять до неї дослідників в тій чи іншій мірі задіяні в цьому. Мало того, вже є кілька нішевих ринків, на яких така технологія здатна знайти застосування. І тим не менше може виявитися, що Tera-scale ніколи не буде реалізована в повному обсязі. Адже в кінцевому підсумку дослідження повинні бути схвалені іншими групами Intel, що займаються тими чи іншими конкретними продуктами, перш ніж їх результати з'являться на ринку. А вони можуть не захотіти відмовитися від своїх нинішніх планів або віддати перевагу якійсь іншій підхід до реалізації багатоядерних архітектур.
Але як би там не було, це, безумовно, надасть принциповий вплив на продукти кінця нинішнього і початку наступного десятиліття, упевнений Раттнер.
Версія для друку
Тільки зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі.
