Revoluční 14nm Xeon Phi přijde za rok, má na čipu speciální RAM od Micronu

0

Tento týden probíhala v Leipzigu konference ISC 2014 o superpočítačích. Již jsme informovali o tom, že na ní Nvidia oznámila dostupnost výpočetních GPU Tesla a frameworku Cuda na platformě ARM, ovšem aktivní zde byl i polovodičový gigant Intel. Společnost se zde pochlubila příští generací procesorů Xeon Phi s kódovým označením Knights Landing, které chystá do výroby na 14nm procesu.

Že bude Knights Landing pozoruhodný počin, víme již od loňska. Většina informací, které o nich Intel nyní zveřejnil, totiž pokoutně unikla již na podzim, takže nyní jde spíše už jen o jejich potvrzení. Než se tedy dostaneme k novinkám, zrekapitulujme. Knights Landing nahradí primitivní architekturu jader původních Xeonů Phi architekturou založenou na Atomech Silvermont, každé jádro by tedy mělo mít dramaticky vyšší výkon. Navíc ovšem každé ponese místo jedné 512bitové vektorové jednotky SIMD hned dvě. Knights Landing bude nově plně kompatibilní s klasickými CPU, protože dostane všechny dříve chybějící instrukce včetně MMX, SSE1–4, FMA, AVX, AVX2 a samozřejmě 512bitových AVX-512. Jediné, co má čipům Knights Landing chybět, bude rozšíření TSX (transakční paměť), jinak budou plně binárně kompatibilní s Xeony na bázi Haswellu.

14nm Xeon Phi bude procesorem plně kompatibilním s klasickými Xeony
14nm Xeon Phi bude procesorem plně kompatibilním s klasickými Xeony

Počet jader by dle materiálů Intel měl dosáhnout až 72 (22nm Phi jich fyzicky mají 62), ovšem každé bude umět zpracovávat čtyři vlákna naráz. Knights Landing bude tedy ve všech ohledech podstatně vylepšen, což má vést až k trojnásobnému výkonu. Čip údajně ve výpočtech s dvojitou přesností (64bitové hodnoty) vyvine výkon přes 3 TFLOPS. Navíc již nepůjde toliko o koprocesor – vedle karty do PCI Express bude moci fungovat i v klasickém procesorovém socketu. A to i jako samostatné CPU schopné zavést a spustit operační systém. V serverech či superpočítačích tedy bude moci být i hlavním mozkem stroje, případně pracovat v přímém tandemu s normálními Xeony (s nimiž může být i koherentně propojen pomocí sběrnice QuickPath).

 

 

RAM bude přímo na čipu, Micron vyrobí Intelu na míru modifikovanou 3D paměť

Již z minula též víme, že 14nm Xeony Phi budou mít konvenční řadiče (šestikanálové) pro paměť DDR4, kromě toho ale ponesou ještě velké množství velmi rychlé RAM přímo na čipu. Té má být až 16 GB (to je tolik, co mají nejvyšší dnešní Xeony Phi celkem) a má dosahovat propustnosti až 500 GB/s. Intel nyní prozradil, že tuto paměť vyrobí pro Knights Landing na míru Micron. Samotná RAM bude vycházet z technologie HMC (Hybrid Memory Cube) s vrstvenými čipy propojenými pomocí tzv. TSV. Rozhraní a možná i zapouzdření ovšem bude nestandardní a přímo uzpůsobené pro integraci přímo do pouzdra čipu Knights Landing.

MCDRAM od Micronu u čipů Knights Landing
Paměť MCDRAM integrovanou v pouzdru vyrobí Intelu na míru Micron

Tato paměť (Intel ji označuje MCDRAM) má kromě vysokého výkonu mít ještě výhodu nízké spotřeby. Podle interních studií Intelu by měla být až pětkrát efektivnější, než externě připojená DDR4. Podle dosavadních informací se zdá, že v případě potřeby bude Knights Landing moci běžet toliko s touto MCDRAM bez externí paměti na PCB karty či ve slotech DIMM. V takové konfiguraci by tyto čipy mohly uspořit hodně prostoru a dovolit značnou míru integrace.

Paměť MCDRAM integrovanou v pouzdru vyrobí Intelu na míru Micron

 

Propojovací logika Omni Scale Fabric

Protože v superpočítačích je vedle výkonu stěžejním problémem škálování a komunikace jednotlivých uzlů, dostanou čipy Knights Landing do pouzdra také integrovanou propojovací logiku nové generace Omni Scale Fabric (dříve měla kódové označení Storm Lake). Toto rozhraní má v budoucnu eliminovat problémy s kapacitou I/O nejen na Xeonech Phi; výhledově chce Intel Omni Scale integrovat také do klasických Xeonů. Používat by ji mohly i switche, periférie a další komponenty. Technologie by mimochodem měla mít kořeny ve firmě Cray, od níž Intel tyto technologie a související vývojové týmy koupil v roce 2012.

Knights Landing přinese novou propojovací logiku Omni Scale Fabric
Knights Landing přinese novou propojovací logiku Omni Scale Fabric

 

Nejdřív za rok

Poslední, ovšem důležitá informace, která z Intelu na ISC vypadla, je konečně termín, kdy můžeme nové Xeony Phi očekávat. Podle oficiálního sdělení zamíří na trh až v druhé polovině příštího roku. V tomto časovém období již mají být komerčně dostupné, případně se objevit v serverech a superpočítačích. Knights Landing se tedy do světa rozletí nejdříve circa za rok ode dneška.

Jedním z prvních ohlášených systémů, v kterém to Knights Landing „rozbalí“, má být superpočítač Cori pro americký institut National Energy Research Scientific Center. Běžet v něm má více než 9300 procesorů Knights Landing, což by (půjde-li o 72jádrové kusy) dávalo přes 669 600 procesorových jader. Systém vybuduje firma Cray na bázi své architektury Aries.

Zdroje: Intel, AnandTech

Revoluční 14nm Xeon Phi přijde za rok, má na čipu speciální RAM od Micronu

Ohodnoťte tento článek!