Futuristický čip spoločnosti môže zmeniť spôsob výroby počítačov

Vývojári z Intel Labs prestavili experimentálny 48-jadrový Intel procesor, alebo "single-chip cloud computer," ktorý kompletne zmení spôsoby myslenia pri návrhu laptopov, PC a serverov. Tento futuristický čip zrýchli približne 10 až 20 krát rýchlosť procesov prebiehajúcich vo vnútri súčasných procesorov rodiny Intel® CoreTM.

Dlhodobým cieľom výskumu je pridanie fantastických škálovateľných možností pre budúce počítače, ktoré poháňajú úplne nové softvérové aplikácie a rozhrania človek-stroj. Plánom spoločnosti je zapojiť priemysel a akademikov poskytnutím minimálne 100 takýchto experimentálnych čipov za účelom výskum vývoja nových softvérových aplikácií a programovacích modelov.
A zatiaľ čo spoločnosť Intel bude pracovať na integrácii kľúčových prvkov do nového radu „Core" čipov začiatkom budúceho roka a predstaví šesť, či osem jadrové procesory neskôr v roku 2010, tento prototyp už dnes obsahuje 48 plne programovateľných jadier, čo je najväčšie množstvo obsiahnuté na jedinom čipe. Taktiež obsahuje vysoko-rýchlostnú sieť na čipe pre zdieľanie informácií spolu s novo-vynájdenou technikou správy napájani, ktorá umožní prevádzku všetkých 48 jadier extrémne efektívne na úrovni 25 wattov v kľudovom režime, alebo 125 wattov na maximálny výkon (podobná úroveň, ako dnešné Intel procesory alebo 2 štandardné žiarovky v domácnosti).
Spoločnosť Intel plánuje lepšie porozumieť plánovaniu a koordinácii viacerých jadier tohto experimentálneho čipu pre jeho budúcu sériovú výrobu. Napríklad, laptopy budúcnosti s takouto spracovateľskou schopnosťou budú môcť mať "vnímať" v rovnakom význame, ako dokáže človek vidieť objekty, ich pohyb a to všetko s veľkou presnosťou.
Predstavte si, že jeden deň bude možné mať virtuálnu tanečnú hodinu s počítačom, alebo or on-line nakupovanie, ktoré využije 3-D kameru na laptope a ukáže váš "obraz" v oblečení, o ktoré máte záujem. Otočte sa a presvedčite sa, či vám oblečenie sedí a či sa farba hodí k vašej pleti.
Tento druh interakcie dokáže eliminovať potrebu klávesnice, diaľkového ovládania, alebo joystickov pre hry. Niektorí vývojári veria, že počítače dokážu dokonca čítať mozgové vlny, takže budú jednoducho ovládateľné pomocou myšlienok bez hovorového slova.
Testovací čip bpol pomenovaný "single-chip cloud computer", pretože pripomína organizáciu v dátových centier, ktorá tvorí "cloud (oblak)" počítačových zdrojov cez internet. Pre lepšiu predstavu, ide o služby ako napríklad online banking, sociálne siete a online obchody pre milióny užívateľov.
Cloud datacentrá obsahujú 10 až 1000 počítačov prepojených fyzickou káblovou sieťou a paralelne distribuujú veľké úlohy a dátové balíky. Experimentálny výskum čipu spoločnosti Intel používa podobný prístup, čiže všetky počítače a siete sú integrované na jediný kus Intel 45nm kremíku s high-k kovovým hradlom veľkosti poštovej známky, čím sa výrazne zníži množstvo fyzických počítačov potrebných na vytvorenie cloud datacentra.
"S čipom ako je tento, budú cloud datacentrá budúcnosti mimoriadne významné a energeticky efektívnejšie, ako v súčasnosti. Budú výrazne šetriť priestor i energetické náklady," povedal Justin Rattner, riaditeľ Intel Labs a Intel CTO. "Očakávam, že takéto pokročilé koncepty si nájdu cestu aj bežných zariadení rovnako, ako to dokázali pokrokové automobilové technológie a ich elektronická kontrola motora, trakcie, air bagov, či ABS, ktoré sa postupne dostali do všetkých áut."



Jadrá umožnia softvéru inteligentné smerovanie dát na zvýšenie efektivity
Koncept čipu obsahuje vysoko-rýchlostné prepojenie medzi jadrami pre afektívne zdieľanie informácií a dát. Táto technika dodáva výrazné zlepšenie vo výkone v komunikácii a energetickej efektívnosti v porovnaní s dnešnými datacentrovými modelmi, pretože dátové pakety majú prejsť len milimetre po čipe a nie desiatky metrov k inému počítačovému systému.
Aplikačný softvér môže využiť túto sieť na rýchle presunutie informácií priamo medzi pracujúcimi jadrami za pár mikrosekúnd a redukovať tak prístup dát do pomalšej systémovej pamäte, ktorá sa nachádza mimo čipu. Aplikácie môžu taktiež dynamicky riadiť priamo, ktoré jadro bude použité pre zadanú úlohu v konkrétnom čase, čím dávajú do rovnováhy potrebný výkon a spotrebovanú energiu.
Príbuzné úlohy môžu byť spracované na blízkych jadrách a výsledky môžu byť posielané medzi jadrami v balíkoch, čím ďalej zvyšujú celkovú efektivitu. Navyše, toto riadenie softvérom je výhodné aj vďaka schopnosti riadenia napätia a rýchlosti. Jadrá môžu byť vypínané a zapínané podľa potrieb výkonnostnej úrovne, neustále sa prispôsobujúc použitiu čo najmenšej energie v danom momente.

Prekonanie softvérových nástrah
Programovací proces pre viaceré jadrá je známa výzva pre priemysel, odkedy sa tvorcovia softvéru posunuli z jedno jadrových čipov v k viacjadrovým. Tento prototyp dokáže využiť obľúbený a efektívny paralelný programovací prístup používaný v cloud datacentrách. Vývojári zo spoločností Intel, HP a Yahoo Open Cirrus spolupracujú na kompatibilite cloud aplikácií pre 48 IA jadrové čipy použitím Hadoop, softvéru na báze Javy podporujúci intenzívny tok dát distribučných aplikácii, ktoré spomínal Rattner.
Intel plánuje vyrobiť 100, alebo viac experimentálnych čipov pre použitie v mnohých spolupracujúcich firemných, ako aj vzdelávacích inštitúciách po celom svete s cieľom vývoja nových softvérových aplikácií a programovacích modelov pre budúcnosť viac jadrových procesorov. Jednou z európskych inštitúcií, ktoré budú využívať Intel čip ako základňu pre budúci výskum je ETH Zurich vo Švajčiarsku.
""Microsoft spolupracuje so spoločnosťou Intel na výskume nových hardvérových a softvérových riešeniach podporujúcich klientov budúcich generácii spolu s cloud aplikáciami," povedal Dan Reed, viceprezident spoločnosti Microsoft pre Extrémny Computing. "Náš skorý výskum v oblasti single-chip-cloud počítačov už dávno identifikoval veľa možností inteligentnej správy zdrojov, dizajnu systémových softvérov, nových programovacích modelov a nástrojov, či aplikácii budúcnosti."
Tento míľnik predstavuje najnovší produkt z programu spoločnosti Intel s názvom Tera-scale Computing Research Program, ktorý je zameraný na prelomenie bariér v oblasti škálovateľnosti čipov s desiatkami až stovkami jadier. Spolupracovali na tom výskumné centrá Intel Labs v Bangalore (India), Braunschweig (Nemecko) a Hillsboro, Ore (USA). Detaily o čipovej architektúre a obvodoch budú zverejnené vo februári na International Solid State Circuits Conference.

Textr: Pavel Svoboda

Späť

Aktuálne číslo

Technika 9/2010



Partneri