Ещё в 2010 году исследователи Intel заявили, что создание 1000-ядерного процессора вскоре сможет стать реальной возможностью. Сегодня, в 2016 году, мы знаем, что их предсказания полностью осуществились: уже выпущен тестовый образец 1000-ядерного чипа KiloCore, а недавно компания Adapteva отрапортовала о выпуске 1024-ядерного процессора под названием Epiphany V. Создатели считают, что их детище способно опередить в ряде задач последние модели серверов и игровых систем, базирующиеся на традиционных технологиях.

Сам процессор Epiphany V, однако, ни в коей мере не предназначен для игр. С его параллелизмом он нацелен на использование в таких областях, как машинное зрение и машинное обучение, а также отлично подходит для использования в системах полностью автоматического вождения. Как сказал Андреас Олофсон (Andreas Olofsson), основатель Adapteva, на базе Epiphany V энтузиаст вполне сможет построить ПК, работающий под управлением Linux, но чип всё-таки предназначается не для этого. Он также отметил, что данный чип обладает лучшими показателями производительности на ватт и квадратный миллиметр, нежели любой современный x86-совместимый процессор. Архитектура Adapteva подразумевает использование когерентности кешей; некий объём разделяемой памяти (64 Мбайт SRAM) доступен всем ядрам.

В основе Epiphany V лежит 64-битная архитектура RISC, производство его уже начато, и массовое тестирование в крупномасштабных системах начнётся в течение ближайших нескольких месяцев. Новый 1024-ядерный процессор выпускается с использованием 16-нм технологических норм FinFET, разработанных и используемых компанией TSMC. Аналогичный техпроцесс применяется в производстве NVIDIA Pascal. Площадь ядра новинки составляет 117 мм², на этом пространстве размещается 4,56 миллиарда транзисторов. К сожалению, в открытой продаже Epiphany V приобрести будет нельзя, но Apdapteva планирует активно работать с партнёрами в области коммерческого внедрения нового чипа. О внутренней архитектуре Epiphany V пока известно немного, скажем лишь, что он поддерживает такие стандарты программирования, как OpenCL, что должно облегчить его внедрение в коммерческих приложениях.

В Принстонском университете (США) разработан процессор для нужд крупных дата-центров, используемых компаниями уровня Facebook или Google, который призван повысить их энергоэффективность и производительность. Чип получил название Piton и отличается масштабируемой архитектурой, позволяющей с лёгкостью варьировать число ядер в вычислительных системах от нескольких десятков до нескольких тысяч. Применяя тысячи таких CPU, можно создавать компьютеры с сотнями тысяч и даже миллионами максимально синхронизированных ядер.

В основе продемонстрированного образца Piton лежат 25 модифицированных ядер Oracle OpenSPARC T1, расположенных в пять рядов (эту топологию называют ячеистой) и работающих на тактовой частоте 1 ГГц. Микросхема имеет площадь 6 × 6 мм и содержит 460 млн транзисторов. Изготовлена она с применением 32-нм техпроцесса IBM.

Одной из ключевых особенностей архитектуры Piton является способность загружать отдельные ядра последовательным исполнением фрагментов кода, общего для нескольких программ. Кроме того, кеш-память в Piton сделана распределяемой, а каждое ядро снабжено собственным маршрутизатором, обеспечивающим быструю передачу данных внутри процессора. В совокупности эти технологии обеспечивают Piton улучшение энергоэффективности более чем на 20 % и повышение производительности как минимум на 18 % по сравнению с используемыми в современных ЦОД решениями.

Проект Piton, работа над которым ведётся с 2013 года, был реализован на условиях Open Source, то есть вся техническая документация по чипу находится в открытом доступе, что должно способствовать дальнейшему развитию архитектуры. Но, несмотря на это, даже сами создатели Piton пока не могут сказать, как скоро их детище сможет появиться на рынке в качестве коммерческого продукта, не говоря уже о том, когда на его основе будут собираться вычислительные системы, содержащие миллионы ядер.

Ускорители Intel Xeon Phi на базе архитектуры x86 не очень известны в пользовательской среде — это сравнительно узкоспециализированные вычислительные ускорители, порождённые проектом Intel Larrabee, целью которого изначально было создание мощных дискретных видеокарт Intel и её возвращение на рынок в этом секторе, где сейчас безраздельно царствуют AMD и NVIDIA. Но не сложилось. А вот платы Xeon Phi снискали определённую популярность в профессиональной среде, в частности, среди разработчиков суперкомпьютеров.

Xeon Phi 31S1P внизу. Его система охлаждения не имеет активных элементов

Разумеется, интересуются ими и обычные энтузиасты многопоточных вычислений, но вот цены на Xeon Phi до недавнего момента были совершенно неподъёмными для рядового покупателя. Xeon Phi 31S1P, к примеру, оценивалась в $1695 — слишком много для хобби или некоммерческого проекта. Однако продвижение архитектуры MIC (Many Integrated Cores) явно входит в сферу интересов Intel, поэтому, в рамках специальной программы для разработчиков было решено снизить цену примерно до 190 долларов США.

Технические характеристики семейства

За 57 ядер с частотой 1,1 ГГц, 8 Гбайт памяти и производительность свыше 1 терафлопса в режиме двойной точности (FP64) такая цена выглядит просто ничтожной. При этом Xeon Phi весьма дружествен к среде Linux и прекрасно работает в Red Hat Enterprise и даже в Ubuntu. Имеется полная поддержка GCC. Стоит, правда, напомнить, что TDP Xeon Phi 31S1P составляет 270 ватт, так что приличный блок питания не помешает. Предложение Intel ограничено во времени, поэтому рекомендуем интересующимся этой темой воспользоваться соответствующей ссылкой как можно скорее. Эти ускорители были также замечены и на Amazon.com по цене около $150, но на данный момент их запасы иссякли. Пополнение складов ожидается не ранее декабря.