Форум для разработчиков Intel: производительность терафлоп

В своем выступлении на Форуме Intel для разработчиков 26 сентября старший заслуженный инженер-исследователь Intel и главный технологический директор корпорации Джастин Раттнер (Justin Rattner) заявил, что в ближайшее десятилетие интерактивные программные сервисы, обслуживаемые гигантскими центрами обработки данных, в которых содержится более миллиона серверов, позволят пользователям получать доступ к персональной информации, мультимедиа и приложениям с любого высокопроизводительного устройства, запускать фотореалистичные игры, совместно просматривать видео в режиме реального времени и вести поиск мультимедийной информации. Такая новая модель использования ставит перед отраслью проблему обеспечения производительности в один триллион операций с плавающей запятой в секунду (терафлоп) и пропускной способности в несколько терабайт в качестве базовых характеристик.

<Развитие гигантских центров обработки данных и спрос на высокопроизводительные персональные устройства потребуют от нашей отрасли инноваций на всех уровнях — от многоядерных процессоров до высокоскоростных коммуникаций между системами — при одновременном повышении уровня информационной безопасности и эффективности энергопотребления, — сказал Раттнер. — Решение этих проблем обеспечит преимущества всем вычислительным устройствам и приведет к появлению новых рынков и возможностей для разработчиков и проектировщиков систем>.

Раттнер подчеркнул важность трех основных достижений в области полупроводниковых компонентов. Вначале он привел некоторые данные о прототипе опытного полупроводникового кристалла — первого в мире программируемого процессора с производительностью уровня терафлоп. Эта экспериментальная микросхема, содержащая 80 ядер и работающая на частоте 3,1 ГГц, была создана для тестирования межкомпонентных соединений, обеспечивающих быстрое перемещение терабайтов информации от ядра к ядру и между ядрами и памятью.

<Сочетание этих экспериментальных микросхем с нашими новейшими достижениями в области полупроводниковой фотоники позволяет удовлетворить три главных требования, предъявляемых вычислениями тера-масштаба — производительность на уровне триллионов операций в секунду, полоса пропускания памяти шириной несколько терабайт в секунду и пропускная способность подсистемы ввода/вывода порядка терабит в секунду, — пояснил Раттнер. — Хотя коммерческое использование этих технологий начнется лишь через несколько лет, мы сделали первый шаг на пути к достижению производительности тера-масштаба для персональных компьютеров и серверов>.

Опытная микросхема конструктивно представляет собой массив, в котором 80 элементов расположены в виде матрицы 8x10. Каждый элемент содержит небольшое вычислительное ядро, поддерживающее набор простых инструкций для обработки данных с плавающей запятой, не совместимое с архитектурой Intel. Кроме того, каждый элемент содержит маршрутизатор для подключения ядра к сетевому решению на одном кристалле, соединяющий ядра друг с другом и предоставляющий им доступ к памяти.

Второй крупнейшей инновацией является 20-мегабайтная микросхема статической памяти (SRAM), пакетированная с процессором и размещенная на одном кристалле с ним. Пакетирование в процессоре позволяет создать тысячи межкомпонентных соединений и обеспечивает полосу пропускания канала между памятью и ядрами шириной более терабайта в секунду.

Раттнер продемонстрировал третью важнейшую инновацию — недавно анонсированную микросхему гибридного полупроводникового лазера, разработанную в сотрудничестве с исследователями из Калифорнийского университета (Санта-Барбара). Благодаря этому выдающемуся научному достижению можно будет интегрировать десятки, а, может быть, и сотни гибридных полупроводниковых лазеров с другими компонентами полупроводниковой фотоники в одной микросхеме. Это поможет создать оптический канал связи с пропускной способностью порядка терабитов в секунду между микросхемами в компьютере, между персональными компьютерами, а также между серверами в центрах обработки данных.