Исследовательское подразделение корпорации Intel ведет разработки экспериментального микропроцессора, содержащего в себе до 1000 вычислительных ядер. Сегодняшние центральные процессоры в большинстве своем содержат от двух до шести ядер на чип. Недавно компания представила экспериментальный 48-ядерный чип, предназначенный для масштабируемых многопоточных вычислений для научных исследований.

По словам Тимоти Мэттсона, научного специалиста Intel, выступавшего с докладом на конференции Supercomputing Conference 2010 в Новом Орлеане в США, именно на основе масштабируемой архитектуры 48-ядерного процессора и базируется концепция чипа с 1000 рабочими ядрами. Мэттсон говорит, что по масштабируемости 1000-ядерные чипы могут сравниться с целыми датацентрами, используемыми сегодня.

Более того, он отметил, что созданная база для 48-ядерного процессора оказалась очень удачной и ее можно свободно масштабировать. "Это облачная архитектура, которая в принципе может масштабироваться до 1000 ядер. Я просто могу добавлять и добавлять ядра, - говорит он, - только после 1000 ядер диаметр физического процессора становится таким, что его увеличенные размеры начинают негативно влиять на производительность".

Напомним, что ранее и другие представители Intel, крупнейшего в мире производителя микропроцессоров, выражали уверенность в том, что ключ к дальнейшему повышению производительности компьютеров - это не наращивание тактовой частоты, а добавление новых ядер на кристалл процессора. Однако в Intel признают, что с добавлением все новых и новых ядер на процессор повышается сложность дизайна процессора и вероятность сбоев в работе множественных ядер, которые необходимо синхронизировать во время выполнения расчетов.

Тимоти Мэттсон говорит, что сейчас в компании есть экспериментальные технологии, позволяющие наращивать количество ядер до 1000. После этого предела наступает "переполнение протокола выполнения в расчете на ядро" и многоядерный чип начинает работать не только не быстрее, но даже медленнее, так как на межъядерные коммуникации тратится слишком много ресурсов чипа - больше, чем на полезные вычисления.

Для того, чтобы синхронизировать многоядерные процессоры, Intel применяет новую концепция "сеть-на-чипе", то есть управление ядрами происходит по принципу компьютерной сети, где ядра можно сравнить с индивидуальными компьютерами. Тем не менее, даже такая конфигурация процессора имеет свои лимиты, достигнув которые следует говорить о создании процессора с принципиально иной архитектурой.

Мэттсон говорит, что в Intel пока нет работающего чипа с таким большим количеством ядер, он есть лишь в теоретических схемах, создаваемых в рамках проекта Intel Terascale Research Program, существующего уже несколько лет.

Пока здесь был создан 48-ядерный чип, получивший название "процессор-датацентр". Инженеры говорят, что многоядерные концепции, заложенные в 48-ядерном процессоре, позволяют использовать производные технологии как в серверах, так и в мобильных телефонах. Работает новый чип на той же частоте, что и существующие на сегодня чипы Intel Atom (1,66 - 1,83 ГГц), но в экспериментальном процессоре использована mesh-архитектура, которая позволяет очень гибко подключать и отключать ядра процессора, причем в случае активации всех ядер чипа, его производительность многократно вырастает. Также в экспериментальном процессоре использована новая технология коммуникации ядер.

В Intel говорят, что добавление новых ядер - это на сегодня наиболее эффективный способ повышения производительности чипов без существенного роста потребления электроэнергии. Также многоядерные чипы не требуют более высоких тактовых частот, из-за которых ЦПУ сильно греется во время работы.

"48-ядерный чип построен на обновленной архитектуре, которая лишена тех узких мест при коммуникации с памятью, что присутствуют в современных x86-чипах. Для более быстрой обработки данных здесь была изменена топология организации ядер, получающих и отправляющих данные. На кристалле процессора размещены 24 небольших маршрутизатора, которые организуют работу ядер", - рассказал Кристофен Андерсен, инженер Intel Labs.

Сообщается, что некоторые из функций, реализованные в 48-ядерном процессоре, в особенности те, что связаны с управлением питанием, должны появиться уже в ближайших версиях коммерческих чипов. Также будет реализована технология типовых буферов данных, которые помогают ядрам обмениваться данными в параллельном режиме.