Многоядерные технологии стали общедоступными, вычисления перешли на гиперскорости

Джастин Раттнер (Justin Rattner), главный технический директор корпорации Intel, рассказал участникам Форума Intel для разработчиков о том, что сделан значительный шаг на пути к будущему компьютерных технологий: много- и мультиядерные вычислительные устройства стали общедоступными, появляются новые разработки в сфере экстремально масштабных вычислений.

Экстремально масштабные вычисления

Intel продолжает расширять границы современных технологий. Последние разработки корпорации выводят производительность вычислительных систем на принципиально новый уровень, при этом обеспечивается гораздо меньшее энергопотребление. В качестве примера Раттнер продемонстрировал «процессор с околопороговым напряжением», в котором применяются новые схемы со сверхнизким напряжением, существенно сокращающие энергопотребление. Они работают с околопороговым напряжением, близким к напряжению включения транзисторов. Экспериментальный процессор обеспечивает максимальное быстродействие, когда это необходимо, и снижает мощность до уровня ниже 10 милливатт, если рабочая нагрузка незначительна. В этом режиме процессор сможет работать от солнечной батареи размером с почтовую марку. Данный прототип не станет самостоятельным продуктом, однако результаты проведенного исследования помогут инициировать интеграцию масштабируемых схем с околопороговым напряжением во множество будущих продуктов. Энергопотребление снизится в 5 и более раз, возрастет число устройств, которые смогут работать в круглосуточном режиме. Подобные технологии помогут Intel Labs достичь своей амбициозной цели – сократить затраты энергии на вычисления в 100-1000 раз. Преобразования будут актуальны для большинства сфер применения вычислительных систем: от массовой обработки данных до вычислений в режиме «tera-scale».

Hybrid Memory Cube – экспериментальная память DRAM, разработанная компанией Micron совместно с корпорацией Intel. Она демонстрирует новый подход к проектированию ОЗУ, который обеспечивает повышение энергоэффективности в 7 раз, по сравнению с современной оперативной памятью DDR3. В Hybrid Memory Cube используется чип стековой памяти, формирующий компактный «куб», а также новый высокоэффективный интерфейс памяти с рекордно низким энергопотреблением на бит переданной информации, обеспечивающий скорость передачи данных в один триллион бит в секунду. Результаты этого исследования открывают новые возможности для серверов, оптимизированных для облачных вычислений, а также для ультрабуков, телевизионных систем, планшетных ПК и смартфонов.

Области применения многоядерных процессоров

Мультиядерные процессоры, где на одном чипе собрано несколько обрабатывающих процессоров, – общепринятое средство повышения производительности при сохранении низкого энергопотребления. Хотя многоядерность перспективнее с точки зрения проектирования, чем простое добавление ядер процессоров при традиционном подходе, новая конструкция чипа базируется на предположении, что большое число ядер является новым стандартом. Джастин Раттнер подчеркнул, что развитие мультиядерных вычислений идет быстрыми темпами с тех пор, когда он анонсировал первый двухъядерный процессор Intel на Форуме разработчиков Intel пять лет назад. Сегодня много- и мультиядерные процессоры Intel обеспечивают работу мириад важнейших приложений в различных отраслях промышленности, а сфера их применения неожиданно расширилась до стремительно развивающейся области многопроцессорных высокоскоростных вычислений.

Раттнер рассказал о новейших способах применения данной технологии, а также о программных инструментах и методиках программирования, позволяющих разработчикам использовать мощности много- и мультиядерных процессоров в различных областях, в числе которых:

- ускорение работы веб-приложений: расширение JavaScript функциями параллельного программирования данных, использование только что выпущенного экспериментального движка Parallel JS с открытым кодом от Intel Labs позволяет разрабатывать новые классы веб-приложений, например, для редактирования фотографий и видео, физического имитационного моделирования, 3D-игр для настольных и мобильных ПК, включая ультрабуки; - сокращение времени отклика облачных сервисов: лучшее в своем классе увеличение количества запросов в секунду для приложений Memcached, использующих расширенные возможности мультиядерных процессоров второго Iпоколения Intel Core, позволяющих крупнейшим в мире веб-сайтам ускорять отклик на запрос и минимизировать время ожидания пользователями важнейших данных;

- повышение безопасности клиентских ПК: параллельная криптография и сервисы по распознаванию лиц повышают безопасность ультрабуков, традиционных ноутбуков и настольных ПК, используя все возможности IA графических процессоров второго поколения Intel Core в гетерогенном режиме; - снижение стоимости беспроводной инфраструктуры: исследования, проведенные совместно с China Mobile, были направлены на замену привычной дорогостоящей инфраструктуры базовых станций, используемых сегодня на вышках сотовой связи, альтернативными решениями на базе программного обеспечения для ПК, полностью программируемыми и более дешевыми;

- фундаментальная наука: разгадка тайн природы с помощью кластеров многоядерных процессоров Intel в Европейском центре ядерных исследований позволила значительно повысить производительность приложений, используемых в физике высоких энергий, и ускорить процесс портирования их кода в семейство продуктов Intel с новой архитектурой Many Integrated Core (MIC).