专为数据中心打造的高级芯片Piton,到底有什么特别之处?

2016-08-26 10:31:17     作者:亚萌      来源:雷锋网

用8000个Piton塞满一台计算机,打造成内核总数达20万的计算机。

在8月23日的旧金山Hot Chips大会上,普林斯顿大学的研究人员公布了其名为“Piton ”的25核处理器芯片的细节,并提出用8000个Piton塞满一台计算机,打造成20万内核总数计算机的非凡构想。

一般个人计算机的芯片只有4~8个内核,而Piton为大型数据中心支持大流量数据、具有高度可扩展性、能够支持多个处理器核心等特点量身打造。20万内核计算机的构想如果真的实现,就要看哪一家厂商愿意使用它了。

Piton可以大幅度提高运算数据并节省能耗,其构造上具有出色的可扩展性,这意味着几千个这样的芯片可组合起来,构成一个具有数百万个处理器的整体系统。

普林斯顿大学的教授David Wentzlaff说道:“在Piton制作工程中,我们重新思考了计算机的架构,专门为数据中心和云打造这样一个特殊的芯片。这是目前学术界制作的最大的芯片之一,它可以更有效地运行,并且更便宜。”

Piton是Wentzlaff和他的学生们多年来共同努力的成果,目前的版本是6mm x 6mm的面积,包含4.6亿个晶体管,每一个晶体管只有32纳米长,除了用电子显微镜,肉眼根本无法可见这些晶体管。

总的来说,Piton有以下三大特点:

  • “执行破风”

Piton的设计专注于挖掘同一个芯片上运行程序的共性。其中一种方法被称作是“执行破风”(Execution Drafting),这很类似于在自行车比赛中,车手们组成特定的队形,利用领骑手破风所形成的气流(Drafting),以此减少阻力节省能量。

在一个数据中心里,通常多个用户运行的程序依赖着相似的处理器操作。Piton的内核们可以识别出这些程序之间的关系,并且连续执行相同的指令,所以内核们一个接一个地循环运行,就像是一列赛车手一样。研究人员表示,这样运行的效果是,比起普通的内核,可以提高大约20%的能效。

  • 流量整形器

一般来说,多个程序相互挤占计算机内存。Piton会有一个内存流量整形器(Memory-traffic Shaper),这个功能就像是一个在繁忙的十字路口的“流量警察”,它评估每一个程序的需要,相应地调整它们的内存请求,指挥程序们顺畅流通,避免发生堵塞。与传统分配方法相比,这个可以让芯片的性能提高18%。

  • 高效的缓存管理

Piton芯片本身的内存管理也十分高效。这种内存,就是通常所说的“缓存”。在大多数的设计中,一个芯片的所有内核都会共享缓存,但是这种策略在多个内核要获得并修改缓存的时候,就会出现冲突的问题。Piton并未采取这种共享的方法,而是给缓存的区域和特定的内核分配了不同的用途。研究人员表示,这样一来,每个芯片的效率能够提升29%,而且当一个数据中心里数百万的内核一起运行的时候,系统的效率还会成倍增加。

研究人员表示,这些经过改善的特性,与现存的生产标准保持一致,可以应用于生产实践中。为了促进Piton的发展和应用,普林斯顿大学已经把Piton的设计开源,公众和研究人员都可以点击这个网站获得相关信息。

Via Princeton University News Room


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