Sima Dezső

Többmagos/sokmagosprocesszorok-1

2012. Október

Version 3.0

Áttekintés

1. Többmagos processzorok megjelenésének szükségszerűsége•

2. Homogén többmagos processzorok •

3. Heterogén többmagos processzorok•

2.1 Hagyományos többmagos processzorok•

3.1 Mester/szolga elvű többmagos processzorok•

3.2 Csatolt többmagos processzorok•

4. Kitekintés•

2.2 Sokmagos processzorok•

1. Többmagos processzorok megjelenésének szükségszerűsége

1.1 ábra: Az integrált áramkörök gyártási technológiájának fejlődése

1. Többmagos processzorok megjelenésének szükségszerűsége (1)

Shrinking: ~ 0.7/2 Years

1. Többmagos processzorok megjelenésének szükségszerűsége (2)

IC gyártási technológia

Moore szabály

• azonos tranzisztorszám ½ Si területen

(Jelenleg: lineáris zsugorítás ~ 0.7x/2 év)

• azonos területen 2x annyi tranzisztor

Két évente

Kétévente kb. duplázódik az egy lapkán megvalósítható

ltranzisztorok száma

Possible use of surplus transistors

Wider processor width Core enhancements Cache enhancements

superscalar

• branch prediction• speculative loads• ...

L2/L3enhancements

(size, associativity ...)

1. Gen. 2. Gen.

1 2 4

pipeline

A tranzisztorszámok duplázódása ~ két évente

Mire használhatók fel a többlet-tranzisztorok

a mikroarchitektúra fejlesztésében?Moore szabály

1. Többmagos processzorok megjelenésének szükségszerűsége (3)

A többlet tranzisztorok felhasználása többmagos processzorként

A többmagos processzorok megjelenésének szükségszerűsége

Növekvő tranzisztorszámok Egyre csökkenő teljesítményhozam

1. Többmagos processzorok megjelenésének szükségszerűsége (4)

1.3 ábra: Intel többmagos processzorainak robbanásszerű elterjedése

1. Többmagos processzorok megjelenésének szükségszerűsége (5)

1. Többmagos processzorok megjelenésének szükségszerűsége (7)

1.4 ábra: Többmagos processzorok főbb osztályai

Desktops

Heterogenous multicores

Homogenous multicores

Multicore processors

Manycore processors

Servers

with >8 cores

ConventionalMC processors

Master/slavearchitectures

Add-onarchitectures

MPC

CPU GPU

2 ≤ n ≤ 8 cores

General purpose computing

Prototypes/ experimental systems

MM/3D/HPCproduction stage

HPCnear future

2. Homogén többmagos processzorok

2. Homogén többmagos procdesszorok (1)

2.1 ábra: Többmagos processzorok főbb osztályai

Desktops

Heterogenous multicores

Homogenous multicores

Multicore processors

Manycore processors

Servers

with >8 cores

ConventionalMC processors

Master/slavearchitectures

Add-onarchitectures

MPC

CPU GPU

2 ≤ n ≤ 8 cores

General purpose computing

Prototypes/ experimental systems

MM/3D/HPCproduction stage

HPCnear future

2.8 ábra: Többmagos processzorok főbb osztályai

Desktops

Heterogenous multicores

Homogenous multicores

Multicore processors

Manycore processors

Servers

with >8 cores

ConventionalMC processors

Master/slavearchitectures

Add-onarchitectures

MPC

CPU GPU

2 ≤ n ≤ 8 cores

General purpose computing

Prototypes/ experimental systems

MM/3D/HPCproduction stage

HPCnear future

2.2 Sokmagos processzorok (1)

2.2 Sokmagos processzorok

2.2 Sokmagos processzorok•

2.2.2 Intel Tiled processszora•

2.2.1 Intel Larrabee processzora•

2.2.3 Intel SCC•

2.2.4 Intel MIC•

2.2.1 Intel Larrabee processzora

2.2.1 Intel Larrabee processzora (1)

Larrabee

Intel’s Tera-Scale kezdeményezésének részeként.

Projekt kezdete ~ 2005Az első nem nyilvános prezentáció: 03/2006 (visszavonva) Az első nyilvános prezentáció: 08/2008 (SIGGRAPH)Bejelentett megjelenés ~ 2009Visszavonás: 2010 vége

• Teljesítmény (cél): 2 TFlops

• Előzmények:

• Célok:

Nem egyetlen termék, hanem egy termékcsalád alapjául szolgáló bázis architektúra.

Nagyteljesítményű grafikai processzor, HPC

2.2.1 Intel Larrabee processzora (2)

2.9 ábra: A GPU-orientált Larrabe blokk diagramja (2008 aug. SIGGRAPH)

Basic architecture

16-byte széles SIMD feldolgozó egységek

2.2.1 Intel Larrabee processzora (3)

2.10 ábra: GPU-orientált Larrabee alaplapja (2006, túlhaladott)

2.2.1 Intel Larrabee processzora (4)

Multi GPU?

2.11 ábra: Négyfoglalatos MP szerver célú Larrabee rendszer architektúrája

CSI: Common Systems Interface (csomagalapú soros IF)

2.2.1 Intel Larrabee processzora (5)

2.2.2 Intel 80-magos Tile processzora

• Intel Tera-Scale kezdeményezésének első megvalósítása

Bejelentése IDF 9/2006

Megjelenése 2/2007

• Cél: Tera-Scale kísérleti chip

(több, mint 100 projekt között)

• Előzmények:

80-magos Tile Processzor

2.2.2 Intel 80-magos Tile processzora (1)

Intel

Bisection bandwidth: If the network is segmented into two equal parts, this is the bandwidth between the two parts

Mezosynchronous clock Same clock frequency, different phase

2.2.2 Intel 80-magos Tile processzora (2)

Intel

2.2.2 Intel 80-magos Tile processzora (3)

Intel

(Clocks run with the same frequency but unknown phases

FP Multiply-Accumulate(AxB+C)

2.2.2 Intel 80-magos Tile processzora (4)

Figure: On board implementation of the 80-core Tile Processor

http://www.legitreviews.com/article/460/1/

2.2.2 Intel 80-magos Tile processzora (5)

Intel

WIMP stands for "window, icon, menu, pointing device",

2.2.2 Intel 80-magos Tile processzora (6)

Intel

2.2.2 Intel 80-magos Tile processzora (7)

Intel

VLIW

2.2.2 Intel 80-magos Tile processzora (8)

Intel

2.2.2 Intel 80-magos Tile processzora (9)

Intel

2.2.2 Intel 80-magos Tile processzora (10)

(Pentium II)

Intel

NoC: No Cache

2.2.2 Intel 80-magos Tile processzora (11)

Intel

2.2.2 Intel 80-magos Tile processzora (12)

2.2.3 Intel SCC (Single-chip Cloud Computer)

• 12/2009: Announced

• 9/2010: Many-core Application Research Project (MARC) initiative started on the SCC platform

• Designed in Braunschweig and Bangalore

• 48 core, 2D-mesh system topology, message passing

Intel SCC (Single-chip Cloud Computer)

2.2.3 Intel SCC (Single-chip Cloud Computer) (1)

Intel

2.2.3 Intel SCC (Single-chip Cloud Computer) (2)

Intel

(350 nm)

2.2.3 Intel SCC (Single-chip Cloud Computer) (3)

Intel

(Joint Test Action Group)Standard Test Access Port

2.2.3 Intel SCC (Single-chip Cloud Computer) (4)

Intel

2.2.3 Intel SCC (Single-chip Cloud Computer) (5)

2009

2.2.3 Intel SCC (Single-chip Cloud Computer) (6)

2009

2.2.3 Intel SCC (Single-chip Cloud Computer) (7)

Intel

2.2.3 Intel SCC (Single-chip Cloud Computer) (8)

Intel

(Message Passing Buffer)

2.2.3 Intel SCC (Single-chip Cloud Computer) (9)

2.2.4 Intel MIC (Many Integrated Cores) - Xeon Phi(Knights Corner)

2.2.4 Intel MIC (Many Integrated Cores) (1)

A Larrabee projekt továbbfejlesztése

Cél: Adatpárhuzamos gyorsító (GPGPU-k “kiszorítására”)

Bejelentés: 5/2010 (International Supercomputing Conference)

Gyártás: 2012 vége

50 mag, 22 nm

Bevezetés

https://www-304.ibm.com/services/learning/content/pdfs/IBM_May_9th_2012_Business_Partners_-_Intel_MIC_Overview_Public_Deck.pdf

2.2.4 Intel MIC (Many Integrated Cores) (2)

https://www-304.ibm.com/services/learning/content/pdfs/IBM_May_9th_2012_Business_Partners_-_Intel_MIC_Overview_Public_Deck.pdf

2.2.4 Intel MIC (Many Integrated Cores) (3)

G. Chrysos, Intel Xeon Phi Coprocessor, Hot Chips 2012

2.2.4 Intel MIC (Many Integrated Cores) (4)

G. Chrysos, Intel Xeon Phi Coprocessor, Hot Chips 2012

2.2.4 Intel MIC (Many Integrated Cores) (5)

G. Chrysos, Intel Xeon Phi Coprocessor, Hot Chips 2012

2.2.4 Intel MIC (Many Integrated Cores) (6)

G. Chrysos, Intel Xeon Phi Coprocessor, Hot Chips 2012

2.2.4 Intel MIC (Many Integrated Cores) (7)

G. Chrysos, Intel Xeon Phi Coprocessor, Hot Chips 2012

Heavily customized Pentium P54C

2.2.4 Intel MIC (Many Integrated Cores) (8)

http://h30613.www3.hp.com/media/files/downloads/Non-FilmedSessions/BB3330_Lafferty.pdf

2.2.4 Intel MIC (Many Integrated Cores) (9)