Огромные датацентры, на которых держится весь нынешний Интернет, заполнены сотнями и тысячами стоек, в которых располагается еще большее количество серверов с многоядерными процессорами.
Эти многоядерные процессоры пусть и отличаются от обычных чуть большим количеством ядер и производительностью, тем не менее, их архитектура не позволяет простыми способами объединить все сервера в подобие одного суперкомпьютера, который путем перераспределения вычислительных мощностей может продемонстрировать высочайшую производительность и эффективность.
Для решения этой задачи более подходит новый 25-ядерный процессор, созданный исследователями из Принстонского университета, в котором уже реализованы некоторые “фирменные” технологии, позволяющие реализовать вышеперечисленные идеи.
Новый процессор носит название “Piton”, он является базовой единицей масштабируемой архитектуры, позволяющей объединить все сервера в единую вычислительную систему, содержащую миллионы вычислительных ядер.
“Разрабатывая процессор “Piton” мы параллельно разработали и новую архитектуру вычислительных систем, которая идеально подходит для ее использования в крупных информационных центрах и облачных сервисах” – рассказывает Дэвид Венцлафф (David Wentzlaff), исследователь из Принстона, – “Чип, который мы создали, является одним из самых больших чипов, созданных в стенах университетов во всем мире за всю историю. Он является демонстрацией того, как сервера смогут работать более эффективно, значительно сокращая эксплуатационные расходы”.
Следует отметить, что структура кристалла чипа процессора “Piton” является разработкой исследователей из Принстона, а архитектура этого чипа была разработана специалистами компании IBM в рамках проекта, финансируемого Управлением перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA, американским Национальным научным фондом и Управлением научных исследований ВВС США. Нынешний вариант процессора “Piton” имеет размер кристалла шесть на шесть миллиметров и на этом кристалле находится 460 миллионов транзисторов, размер каждого из которых равен 32 нанометрам.
Подавляющее количество транзисторов формирует схемы 25 вычислительных ядер, что значительно больше четырех или шести ядер обычных процессоров для настольных компьютеров. Архитектура этого процессора допускает размещение тысячи ядер на одном кристалле, а максимальное количество ядер всей вычислительной системы может составлять 500 миллионов.
Мультипроцессорные системы могут демонстрировать увеличение вычислительной мощности только при условии наличия правильно составленного программного обеспечения. Программные средства разработки, оптимизированные под архитектуру процессора “Piton”, позволяют добиться увеличения энергетической эффективности на 20 процентов по сравнению со стандартным одноядерным процессором, а специализированный диспетчер памяти, управляющий перемещением кода программ и данных, обеспечивает увеличение производительности на 18 процентов.
Несмотря на столь внушительное достижение, коим является разработка нового процессора, компания IBM и Принстонский университет делают его архитектуру и структуру чипа открытыми. Принося в жертву потенциальную коммерческую прибыль, они надеются, что это позволит данной технологии очень быстро проложит себе путь в вычислительную технику.