Кило процессоров на кончике пальца в разы обгоняет классические камни

Что выгоднее: сто грузовиков, перевозящих по тонне, или один – на сто тонн? В розничной торговле – первое, а в горнодобывающей отрасли – второе. Всё зависит от выполняемой задачи. Но при чём тут, скажете вы, процессоры?

Новая маленькая компания из Кремниевой долины — Rapport — разработала миниатюрный и экономичный чип Kilocore, содержащий 1024 крошечных одинаковых процессора и ещё один — вдобавок.

 

 

Базируется эта удивительная новинка на лицензионной технологии, разработанной в университете Карнеги-Меллона (Carnegie Mellon University), а также на технологии процессора Power PC от IBM (только здесь применена изменённая его версия).

Зачем втискивать тысячу процессоров (пусть совсем небольших и не слишком-то мощных) на один чип? И чем это лучше просто одного мощного процессора на сколько-то там гигагерц?

Для начала вспомним, что при необходимости обработки большого потока однообразных данных (например, при расчётах виртуальных экспериментов) очень эффективны кластеры из множества машин. Такие комплексы порой занимают целые комнаты.

Логичным шагом в этом направлении распараллеливания вычислений (если, конечно, не считать так называемые "конвейеры" внутри одного обычного процессора) было появление пару лет назад удивительного гибрида кластера-рабочей станции Orion DS-96. В ней 96 процессоров помещались в не слишком крупном корпусе-башне.

	Кино в мобильниках уже идёт. Теперь важно, чтобы оно шло с лучшим качеством и за меньшие деньги (фото с сайта xo.typepad.com).

Там применялись относительно маломощные процессоры, которые даже в сумме (все 96 штук) потребляли из сети заметно меньше электричества, чем обычные PC, при этом превосходя традиционные компьютеры на основе обычных быстрых процессоров и в скорости. Разумеется, в тех задачах, которые позволяли себя распараллеливать.

Между прочим, раз уж мы вспомнили о потребляемой мощности, сразу напрашивается тезис, что подобное решение будет выгодным в карманной технике. Верно? Да, и к этому мы вернёмся. А сейчас продолжим экскурс.

В области процессоров для самых обычных настольных PC (и портативной техники) недавно "родились" двухъядерные, и даже четырёхъядерные "камни".

И, наконец, появился экзотический мультипроцессор IBM Cell BE — фактически представляющий собой 9 процессоров на одном миниатюрном (чуть больше квадратного сантиметра) чипе.

Этот процессор — одно из слагаемых огромной пиковой производительности игровой приставки Sony PlayStation 3 и новых серверов IBM.

В IBM посчитали, что 8 специализированных процессоров (а не конвейеров или ядер, как раньше), "заточенных" под обработку массивных потоковых данных, во главе с одним "процессором-главнокомандующим" — дадут чипу колоссальную скорость вычислений при сохранении очень низкого расхода энергии. Так и вышло.

Другое дело, что экзотичный по устройству Cell BE показывает свою мощь "в полный рост" в специфических приложениях (обработке картинки для современных игр или, скажем, перелопачивания могучего потока запросов на сетевой сервер). Сравнивать этот продукт с процессорами для PC — не вполне корректно.

Преимущества технологии Kilocore (иллюстрация с сайта rapportincorporated.com).

И вот новаторы из Карнеги-Меллона, вместе со спецами из той же IBM и компанией Rapport, сделали логичный следующий шаг: втиснули на один чип 1024 совсем крошечных процессора с тактовой частотой всего 125 мегагерц. Причём каждый такой "камушек" может обрабатывать всего 8 бит данных.

Но благодаря продуманному взаимодействию процессоров — общий результат впечатляющий. Авторы новинки говорят, что в определённых задачах их чип в 50 раз эффективнее (скорость/потребление энергии), чем нынешние специализированные процессоры для тех же приложений. И при этом – он довольно дёшев.

Но о каких приложениях всё же идёт речь? В первую очередь — это обработка потокового видео в реальном времени. Но чип также можно приспособить и для решения других задач: его схема допускает свою реконфигурацию "на лету", причём связи между тысячью с лишним "камней" могут быть перенастроены без остановки работы и всего за один такт.

Авторы Kilocore сравнивали его со специализированным процессором ARM 7 и старым, но заслуженным и хорошо управляющимся именно с видео "камнем" Intel Pentium III (1,8 гигагерца).

В одной и той же задаче ARM 7 обрабатывал 3,6 кадра в секунду, затрачивая 0,5 ватта энергии. А Kilocore — 33 кадра в секунду при расходе электричества всего в 0,1 ватта. В сравнении же с Pentium Kilocore выиграл в скорости вычислений более чем в три раза (16 и 55 кадров в секунду; в этом соревновании Kilocore работал в режиме повышенной мощности), а по расходу энергии оказался экономичнее него в 214 раз (75 ватт и 0,35 ватта, соответственно).

Кому интересно, видео было такое: 320 х 240 пикселей, цвет — 24 бита, алгоритм дешифровки IDEA.

Отсюда очевидна и область применения новых чипов — портативная электроника и специфические задачи в ней. Для начала заявлена "поставка" потокового видео (телевизионные каналы) в сотовых телефонах нового поколения.

Rapport уже выпустила на рынок чип с такой необычной архитектурой, но пока "всего-то" с 256 процессорами (с частотой 100 мегагерц и переключением на 125 мегагерц по мере необходимости) внутри. Этот чип (называется он KC-256) потребляет в зависимости от загрузки от 0,015 до 0,5 ватта энергии. Его площадь (а по форме это — почти квадрат) составляет всего 55 квадратных миллиметров.

256-процессорный "процессор" готов бороться с конкурентами на рынке начинки для мобильной электроники (фото с сайта rapportincorporated.com).

Эндрю Сингер (Andrew Singer), как пишет New York Times, один из "пионеров в индустрии софта для персональных компьютеров", глава и основатель Rapport, сообщил, что за прошлый год компания освоила $7 миллионов. И теперь на основе данной технологии она намерена создать целую гамму чипов-мультипроцессоров, тем более, что по своей природе эта система легко масштабируется в любую сторону.

Скажем, 256-процессорный, уже освоенный чип компания может уменьшить до модификации с 32 процессорами на площади всего 8 квадратных миллиметров (техпроцесс 0,18 микрона, дальше обещают перейти на 0,09 микрона), работающих с тактовой частотой 30 мегагерц и потребляющих 0,01 ватта энергии.

Помимо обработки потокового видео, таким чипам прочат "славу" в ускорении XML-приложений, поисковых движках, криптографии.

А в середине 2007 года Rapport намерена начать продажу того самого 1024-процессорного чипа Kilocore. Он будет называться Kilocore1025. Почему 1025? Потому, что в это число входят те самые 1024 одинаковых процессора для обработки потока данных и ещё один "камень". Фактически – это ядро от процессора IBM Power PC (для управления всем этим богатым хозяйством). Всё – на одном чипе.

Итак, шуточная фраза покупателя "дайте мне кило процессоров" теперь обретает новый смысл. Если вспомнить, что приставка "кило" означает тысячу.

Статья о науки и техники получена: Membrana.ru