Перед своим 25-ядерным процессором Piton с открытой архитектурой исследователи из Принстонского университета ставят самые серьезные задачи: они намерены построить компьютер, который будет вмещать в себя 8 тыс. 64-разрядных чипов Piton или 200 тыс. процессорных ядер.

Вряд ли этот компьютер появится в ближайшее время, но в перспективе такой сценарий вполне возможен. Piton специально проектировался в расчете на то, чтобы обеспечить синхронизацию гигантского количества ядер при параллельной обработке приложений.

Поставленная исследователями цель заключалась в том, чтобы создать процессор для ЦОД, способных удовлетворить вычислительные потребности крупных социальных сетей, поисковых систем и облачных сервисов. Время отклика в соцсетях и оперативность поиска определяются сегодня совокупной мощностью серверов, развернутых в ЦОД.

Piton относится к довольно редкому классу процессоров с открытым кодом, созданных на базе архитектуры OpenSPARC, и представляет собой модифицированную версию чипа Oracle OpenSPARC T1.

Чип Piton имеет 25 ядер, размещенных в пяти рядах. Такую топологию обычно называют ячеистой. Все ядра работают на тактовой частоте 1 ГГц. Несколько чипов в массиве образуют «гирлянду», отдельные звенья которой связаны через «мост», встраиваемый поверх структуры чипа. Кроме того, мост связывает процессор с оперативной памятью и подсистемой хранения.

Идея ячеистой структуры процессора не нова; ее активно использует, к примеру, компания Tilera, входящая в один холдинг с Mellanox Technologies. Уникальными же чертами Piton являются распределенная кэш-память и однонаправленные связи, объединяющие ядра в большом сервере. Оперативная память также используется ядрами совместно.

Каждое из ядер имеет 64 Кбайт кэш-памяти второго уровня. Таким образом, общий ее объем составляет 1,6 Мбайт. Наличие мини-маршрутизатора в каждом из ядер упрощает установление быстрых соединений с другими ядрами. Каждое ядро оснащено блоком выполнения операций с плавающей запятой, который используется в основном при организации крупномасштабных параллельных вычислений.

Количество ядер в процессорах продолжает увеличиваться (особенно это касается серверных и игровых чипов), обеспечивая тем самым увеличение вычислительной мощности. Новые процессоры AMD Zen будут иметь до 32 ядер, а число ядер в последних серверных чипах Intel Xeon E7 может достигать 24.

Piton содержит 460 млн транзисторов. Впрочем, это совсем немного по сравнению с современными серверными и игровыми процессорами, состоящими из миллиардов транзисторов. Процессор Piton изготовлен по 32-нанометровой производственной технологии IBM.

Купить номер с этой статьей в PDF