Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Elektronik

ExaNoDe bygger banebrydende 3-D computerenhedsprototype til exascale

Kredit:Exanode

Det europæiske ExaNoDe-projekt har bygget en banebrydende computerenhedsprototype, der baner vejen for morgendagens exascale supercomputere, dem, der er i stand til at udføre en milliard milliarder beregninger i sekundet, eller ti gange hurtigere end nutidens mest kraftfulde computere.

ExaNoDe-prototypen tillader forskellige typer processorer at blive kombineret og sammenkoblet på den samme chip, fra centralprocessorer med lav effekt (CPU'er) til omprogrammerbare ledsagende processorer, som kan omkonfigureres på farten. Ved at tillade sammenkoblinger på chip, prototypen hjælper med at overvinde en af ​​de vigtigste vejspærringer til mere kraftfulde computere:energi- og ydeevneomkostningerne ved at overføre data mellem hovedprocessorerne og deres ledsagende processorer. Alt dette i en revolutionerende tredimensionel pakke.

"Strømforbrug og overkommelig pris er de vigtigste forhindringer i vejen for en computerenhed, der er i stand til at levere en høj ydeevne, " siger Denis Dutoit, forskningsingeniør hos CEA-Leti og koordinator for ExaNoDe. "Kombinationen af ​​3D-integration og heterogene enheder på chippen adresserer disse forhindringer. Skulle man bruge standardteknologier, som brugt i top-end pc'er, der bruges af gamere, så ville det kræve en computer med strømkrav svarende til en by med en million indbyggere for at nå exascale."

Med udgangspunkt i en innovativ interposer udviklet af CEA, ExaNoDe tillader kombinationen af ​​flere system-on-chips (SoC)-chiplets, danner et tredimensionelt integreret kredsløb (3DIC). Dette giver flere fordele, såsom:

  • højere spånfremstillingsudbytte - og dermed lavere omkostninger - takket være den mindre spånstørrelse
  • reducerede omkostninger til tilpasning, da det modulære design tillader kombination af den mest banebrydende teknologi med lavere omkostninger, mere etableret teknologi efter behov
  • fleksibiliteten til at placere computerelementer - såsom CPU'er og acceleratorer - på en enkelt chip til forskellige applikationer, hvilket resulterer i større ydeevne til en bredere vifte af applikationer til lavere designomkostninger
  • reducerede inter-chip kommunikationsafstande, resulterer i forbedret energieffektivitet

"ExaNoDe-prototypen integrerer flere kerneteknologier:en 3-D aktiv interposer med chiplets, Armkerner med FPGA acceleration, et globalt adresseområde, højtydende og produktivt programmeringsmiljø, som vil sætte europæisk teknologi i stand til at opfylde kravene til exascale computing, " tilføjer Denis.

ExaNoDe bygger på tidligere europæisk finansieret forskning ved at bruge UNIMEM-hukommelsessystemet, som blev skabt i EUROSERVER-projektet og bringes til skala i EuroEXA-projektet. Dette muliggør oprettelse af delt hukommelse blandt flere computerknudepunkter og hjælper derfor med at reducere den afstand, dataene skal rejse.

For at give programmører mulighed for fuldt ud at udnytte disse forskellige hardwareressourcer, der er gjort fremskridt i programmeringsmodellerne OmpSs-2@Cluster og OpenStream til parallel databehandling. Virkelige applikationer, inden for områder som materialevidenskab og maskinlæring, er blevet udviklet og testet på ExaNoDe-arkitekturen ved hjælp af disse programmeringsmodeller og kommunikationsapplikationsprogrammeringsgrænseflader (API'er).


Varme artikler