半导体

多核设计应注重能源效率和功耗比

作者:詹姆斯·郝尔德来源:中国电子报发布时间:2009-12-15 12:54我要评论

 


  随着人们对可视性、娱乐性以及多媒体应用需求的增多,电脑对处理器的性能要求也越来越高。但要进一步提高处理器的性能,就面临各种各样的挑战,其中之一就是能源效率。当然我们可以通过现有技术添加核的数量,但用户不希望增加甚至要减少能耗;同时受到设备尺寸的限制,他们也不希望添加更大的电池。所以不仅在移动客户端方面,在数据中心方面也希望设备的能耗降低及效率提高。如果要通过并行设计添加更多的核来提高处理的性能,也就意味着软件的编写也必须进行修改,让它以“透明”方式认识到这些核的添加和频率的增加,同时利用增加的处理器。


最近,英特尔推出了一款处理器原型设计,叫做“单芯片云计算机”,其运行方式是把同类型的处理器通过高性能的网络连接在一起,这样就可以在一个或者多个处理器上运行程序,从而完成某一项任务。这种设计是在一个芯片上实现多个独立节点的操作,通过类似网络消息传递的方式实现,很好地代表了未来综合处理器设计的趋势。该处理器利用英特尔主流的45纳米制程技术,是48个奔腾32位的核通过高性能的网络连接起来。它还整合了进行信息共享的高速片上网络,以及最新发明的电源管理技术,全部48个内核都实现了极高能效运行,其功耗为25瓦-125瓦。该项研究的长期目标是为未来计算机创建目前难以置信的扩展性能,促进开发全新的应用程序和人机界面。英特尔计划于明年提供100个以上的芯片原型用于实际研究,开发全新的软件程序和编程模式,为以后大规模应用并行处理器设计进行铺垫。


英特尔将在2010年初发布集成关键功能的新一代酷睿系列芯片产品,同年还将发布该系列的6核和8核处理器产品。而这次推出的芯片原型则拥有48个可完全编程的英特尔处理器内核。实际上,这48个核都是非常简单的核,突出强调能效和功耗比,而且出于灵活度的考虑,我们确实借鉴了高性能计算方面的一些经验,比如说用集成芯片的方式提高处理能力。从务实的角度来说,英特尔不考虑在一个片上放不同规格的芯片,从资金、时间、资源角度来说条件都不允许,所以只能利用现有资源和核心进行研究。


随着计算机制造商和软件开发商转向研发单硅芯片上的众核技术,针对多核处理器的编程已经成为业界的一大挑战。这款芯片原型可以应用云数据中心软件常用的高效并行编程方法。目前,在OpenCir-rus上进行合作的英特尔、惠普和雅虎的研究人员已经开始利用Hadoop这种支持数据密集型、分布式应用程序的Java软件框架,将云应用程序移植到这种包含48个IA内核的芯片上。


责任编辑:电子信息产业网
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