Шаг в завтрашний день
Джастин Раттнер, 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.
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 г-н 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.
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.
Г-н 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.
Г-н Раттнер рассказал о новых 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: увеличение количества запросов в секунду для приложений Memcached, использующих расширенные возможности мультиядерных процессоров второго поколения 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).
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 г-н 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.
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.
Г-н 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.
Г-н Раттнер рассказал о новых 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: увеличение количества запросов в секунду для приложений Memcached, использующих расширенные возможности мультиядерных процессоров второго поколения 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).
