Phi в Intel
«Камнями» Phi в Intel мостят себе дорогу к достижению амбициозной цели: создать к 2018 году суперкомпьютер мощностью в экзафлопс. Источник: Intel

Чипы семейства Xeon Phi, также известного под кодовым названием Knights Corner, работают в связке с центральными процессорами сервера, ускоряя математические и графические задачи. Сопроцессоры Phi предназначены для серверов и суперкомпьютеров. У первых моделей чипов 60 или больше ядер: самые быстрые из этих процессоров обеспечивают быстродействие свыше терафлопса.

Чипы Phi — это «камни», которыми Intel мостит дорогу к достижению амбициозной цели: создать к 2018 году суперкомпьютер мощностью в экзафлопс (1000 PFLOPS). Первые сопроцессоры Phi будут применяться совместно с серверными чипами Intel Xeon E5 в суперкомпьютере Stampede на 10 PFLOPS, который в начале будущего года планируется ввести в действие в Техасском центре перспективных вычислительных систем.

Рост вычислительной мощи необходим для решения все усложняющихся задач науки и национальной безопасности, полагает Джо Керли, директор по маркетингу подразделения Intel Technical Computing. Приложения можно разбивать на подзадачи и обрабатывать их одновременно на многоядерных чипах Phi в рамках заданных пределов расхода энергии.

Чипы Phi содержат x86-совместимые процессоры общего назначения и векторные. Они созданы как ответ на графические процессоры старшего класса наподобие Nvidia Tesla. Сегодня в некоторых самых быстрых суперкомпьютерах, в том числе в системе Titan министерства энергетики США и в суперкомпьютере Tianhe-1A в китайском Национальном суперкомпьютерном центре в Тяньцзинь, используются x86-процессоры Intel совместно с графическими чипами Nvidia.

Сопроцессоры Phi

Сопроцессоры Phi, предназначенные для высокопроизводительных серверов и суперкомпьютеров, применяются совместно с серверными чипами Intel Xeon. Источник: Intel

Первый чип Knights Corner, поступивший заказчикам, — это Xeon Phi 5110P с 60 ядрами и тактовой частотой 1,05 ГГц. Пиковое быстродействие составляет 1,011 GFLOPS при обработке чисел двойной точности, размер кэша — 40 Гбайт, емкость памяти 6 Гбайт. Подобно графическим адаптерам, чип устанавливается в слот PCI-Express 2.0, а охлаждается системным вентилятором. Как указывает Керли, по цене такая плата вполне может составить конкуренцию графическим чипам Nvidia Tesla и AMD FireStream, которые применяются в суперкомпьютерах.

Intel выпустит еще два чипа серии Phi 3100 в первой половине 2013 года. Их пиковое быстродействие составит 1 TFLOPS при обработке чисел двойной точности, размер кэша — 28,5 Гбайт, емкость памяти — до 6 Гбайт. Phi 3100A будет комплектоваться собственным вентилятором, а 3100T будет охлаждаться системным. Конкретную дату выпуска и расценки в Intel не уточнили.

В корпорации также анонсировали 61-ядерные процессоры Phi SE10X и SE10P быстродействием 1073 GFLOPS. Они разработаны специально для суперкомпьютера Stampede, и налаживать их серийный выпуск не планируется, сообщил Керли.

Кроме Техасского центра чипами Phi в суперкомпьютерах воспользуются еще в ряде научных учреждений, а поставлять системы с новыми сопроцессорами Intel будут IBM, HP, Dell, ASUS и Acer.

О разработке Phi было впервые объявлено еще в 2010 году. В то время сообщалось, что процессор продолжает свернутый проект по разработке первого графического чипа Intel под названием Larrabee.

Но, подчеркивает Керли, чипы Phi задумывались не как графические. По его словам, сопроцессор подходит для визуализаций и графических приложений, но он не рассчитан на высокоуровневые интерфейсы программирования, обычно применяемые при разработке игр и других графических приложений. Некоторые элементы Phi были позаимствованы у экспериментального 48-ядерного процессора Intel для облачных вычислений и 80-ядерного для суперкомпьютеров.

С помощью Phi в Intel надеются претворить в жизнь закон Мура об удвоении числа транзисторов в процессорах и их быстродействия приблизительно каждые два года. Так как компромисс между быстродействием и потребляемой мощностью обеспечивать становится все труднее, приходится увеличивать число ядер и помогать разработчикам осваивать распараллеливание.

Intel предлагает средства программирования, позволяющие создавать приложения для процессоров Phi и переносить существующие. По утверждению Керли, с помощью этих средств имеющийся x86-код можно будет легко перекомпилировать, чтобы приложения могли пользоваться преимуществами многоядерной обработки.

Процессоры Phi в принципе могут работать совместно с центральными процессорами ARM, однако для создания подобной системы от производителя серверов потребовались бы внушительные инвестиции, полагает Керли.

«В конструкции Phi нет ничего, что помешало бы построить такую систему», — указал он. Однако, по словам Керли, нынешние процессоры Phi будут использоваться только в серверах с процессорами x86-архитектуры.