Intel MIC

Intel MIC (Intel Many Integrated Core Architecture) — архитектура многоядерной процессорной системы. Создана инженерами компании Intel. Заключает в себе наработки и элементы таких архитектур, как: Larrabee, Teraflops Research Chip, Single-chip Cloud Computer.

Опытный образец процессора, построенный на архитектуре MIC, имел кодовое название «Knights Ferry». Впервые он был представлен в 2010 году.

Коммерческие процессоры, построенные на этой архитектуре, обладают кодовым именем «Knights Corner». Их планируется выпускать на 22-нм техпроцессе. Появление этих процессоров на рынке ожидается в конце 2012 - начале 2013 года.

В сентябре 2011 года, центр Texas Advanced Computing Center (TACC) обнародовал планы по использованию карт с «Knights Corner». С их помощью создан суперкомпьютер «Stampede», обладающий производительностью в 8-10 петаFLOPS. В ходе конференции International Supercomputing Conference 2012 в Гамбурге, корпорация Intel опубликовала планы по поводу ребрендинга этих процессоров. Новое название - Xeon Phi.

История

Начало

Разработка микроархитектуры Larrabee началась еще в 2006 году. Благодаря ей, в x86-микропроцессоры были введены широкие векторные АЛУ (512-разрядные SIMD). Более того, в ней была задействована кольцевая шина, которую установили в целях обеспечения когерентности кешей и связи с контроллером памяти. Каждое ядро Larrabee исполняло 4 потока. 

Кроме того, в Larrabee использовались блоки, часто применяемые в видеоускорителях (GPU). Например, текстурный.

Другой пилотный проект компании Intel представлял из себя реализацию x86-архитектуры на многоядерном процессоре. Данное решение носило название Single Chip Cloud Computer. Первые прототипы были представлены в 2009 году. Они были направлены на работу с облачными вычислениями. 

Одна микросхема оснащалась 48-ю независимыми ядрами, обладающими персональными показателями управления частотой и напряжением. Чтобы обеспечить связь между ядрами, применялась сеть с ячеистой структурой (mesh). Проект не использовал когерентность кешей.

В 2007 году был представлен экспериментальный 80-ядерный микропроцессор, получивший название Teraflops Research Chip. В каждом ядре находилось 2 АЛУ для обработки вещественных данных. Размер машинной команды составлял 96 бит (VLIW). Разработка демонстрировала следующие показатели: 1,01 тераFLOPS, частота 3,16 ГГц; 62 Вт электроэнергии.

Knights Ferry

Плата расширения Knights Ferry являлась прототипом архитектуры Intel MIC. Она была построена на процессоре Aubrey Isle. Премьера разработки прошла 31 мая 2010 года. 

Карта с интерфейсом PCIe оснащалась 32 ядрами, с частотами до 1,2 ГГц, исполняющими 4 потока на каждом ядре. Объем памяти - 2 ГБ, форм-фактор - GDDR5. Микропроцессор обладал 8 МБ когерентного кеша L2 (256 кБ на ядро; L1 — 32 кБ на ядро). Максимальная мощность достигала 300 Вт, применялся 45-нм техпроцесс. Чип Aubrey Isle использует кольцевую шину шириной в 1024 разряда, которая соединяет процессоры и ОЗУ. Одна плата обладает производительностью свыше 750 ГигаFLOPS.

После выхода, данные прототипы широко применялись в следующих университетах: CERN, Korea Institute of Science and Technology Information (KISTI) и Leibniz Supercomputing Centre. Среди производителей аппаратного обеспечения прототип использовали IBM, SGI, HP, Dell.

Knights Corner

В серии продуктов Knights Corner будет применяться 22-нм техпроцесс, а также трехзатворные транзисторы (Intel Tri-gate). Предположительно, микросхема будет содержать в себе свыше 50 ядер. На ее базе планируется построить продукты для широкой аудитории.

  • В июне 2011 года, между компаниями SGI и Intel было объявлено сотрудничество, в рамках которого SGI планировала внедрять архитектуру MIC в свои HPC-решения. 
  • В сентябре 2011 года, центр Texas Advanced Computing Center (TACC) обнародовал новый суперкомпьютер «Stampede», в котором использовались карты «Knights Corner». «Машина» обладала производительностью в 8 петаFLOPS. 
  • 15 ноября 2011 года, корпорация Intel впервые обнародовала инженерные образцы процессора «Knights Corner».
  • 5 июня 2012 года, корпорация Intel опубликовала исходный код ПО MPSS (Linux, GCC, GDB) и документацию по «Knights Corner».
  • В июне 2012 года, компания Cray анонсировала: 22-нм 'Knight’s Corner' будет применяться в качестве сопроцессоров в высокопроизводительных системах 'Cascade'.
  • В ходе конференции ISC, состоявшейся в июне 2012, микропроцессор «Knight Corner» переименовали в Xeon Phi. В скором будущем, линейка сопроцессоров от Intel будет реализоваться под дочерним брендом 'Xeon Phi'. Так, благодаря выходу новой технологии, «умирающий» бренд Intel Xeon получил вторую жизнь.


Knights Landing

«Knights Landing» - это кодовое имя процессоров MIC II-го поколения. Эти чипы в скором будущем планируется внедрять в суперкомпьютеры. По рассчетам инженеров, они увеличат максимальную производительность до 15 петаFLOPS.

Параметры

Базой для архитектуры Intel MIC служит классическая архитектура x86, именно на ней и была построена новая разработка компании Intel. 

Чтобы спрограммировать MIC, требуется использовать OpenMP, OpenCL, Intel Cilk Plus, а также специализированные компиляторы Intel Fortran, Intel C++. Кроме того, имеются специальные математические библиотеки.

Новая архитектура унаследовала от Larrabee:

  • набор команд x86;
  • 512-битные векторные АЛУ;
  • когерентный L2 кеш;
  • сверхширокую кольцевую шину (в целях осуществления связи между ядрами и контроллером памяти).
#