Конференція Високопродуктивні обчислення, Київ, 13-15 жовтня 2014

Єдиний обчислювальний елемент (UPU): наступне покоління архітектури процесора?

Нові архітектури центральних процесорів нечасто з’являються. Ось чому так цікаво дізнатись подробиці про архітектуру єдиного гармонійного виконання, розроблену компанією ICube.

Історично так склалось, що розробка архітектур наборів інструкцій – ризиковане заняття. І не тільки тому, що вони надзвичайно складні у проектуванні, а через те, що необхідні величезні додаткові зусилля для створення інструментів, які можуть використовувати нові можливості. Навіть тоді, у розробника попереду велика робота – переконати виробників та розробників ПЗ перекомпілювати існуюче ПЗ, щоб скористатись перевагами нової конструкції.

Компанія ICube заснована досвідченими спеціалістами з Силіконової долини, Сімоном Мойом, колишнім головним інженером NVidia, та Фредом Чоу, головним науковим співробітником SGI та головним інженером MIPS, які є експертами у галузі процесорів, розробки інтегральних схем та ПЗ, та посилюють позицію своєї команди завдяки міжнародній підтримці. Компанія знаходиться у Китаї. Досі відомо небагато подробиць про мікросхему ICube, але навіть доступна інформація допомагає пролити трохи світла на новий чіп.

Архітектура єдиного гармонійного виконання та перше її втілення IC1 згідно опису складаються з «паралельного обчислювального ядра мультипотокового віртуальної магістралі (MVP), архітектури з незалежним набором інструкцій, оптимізованого компілятора та швидкого комутатора динамічного розподілу навантаження».

В іншому місці мікросхема описується як «паралельне ядро потокового обчислювача». Також відомо, на основі наявної літератури, що у мікросхемі використовуються як SMP (симетрична паралельність), так і SMT (одночасна багатопоточність).

Порівняння ефективності

 ICube MVP
(2 ядра)
MIPS 1004K
(3 ядра)
MIPS 1074K
(2 ядра)
ARM Cortex A9 (2 ядра)ARM Cortex A9 (2 ядра)
Технологічний процес, нм6540406540
Максимальна частота, MHz600110012008301100
Площа, мм25,64,74,555,5
Споживання, мВт60010009001500900
Пікова продуктивність, MFlops72006600480033204400
Coremarks108009600600048686453
DMIPS51605100480041505500
DMIPS/MHz4,34,6455
DMIPS/мм2921108510678301000
DMIPS/мВт8,65,15,32,86,1
Показник ефективності8,98,08,05,68,1
CPU+GPUТакНіНіНіНі

Технологія єдиного гармонійного процесора встановлює новий стандарт продуктивності, виконуючи до чотирьох потоків на ядро. Це відрізняється від існуючих на ринку процесорів, які виконують до двох потоків на ядро.

Інформація про ICube IC1

CPU
  • Подвійний MPV
  • Одночасна мультипоточність (SMT)
  • Симетрична багатозадачність (SMP)
  • Однорідні паралельні програми
  • Java додатки
  • Підтримка Pthread, OpenMP
GPU
  • Паралельна обробка даних, задач та функцій, єдиний програмований шейдер
  • Мультистандартний медіа-процесор
  • Гібридні GPGPU додатки
  • Підтримка OpenGL ES2.0, OpenCL
  • 70 мільйонів трикутників на секунду
  • 600 мільйонів пікселів на секунду
Частота600 MHz
БагатопоточністьДо 8 потоків одночасно
Обчислювальна потужність5160 DMIPS, еквівалентно одноядерному процесору з частотою 4,8 GHz
ДисплейLCD: 165 MHz, 24-бітний колірHDMI вихід
Камера8-10 бітні інтерфейси камер
ВідеоДекодування HD 720p H.264
Звук5.1
Пам’ятьПідтримка SD, HCSD, MMC, USB сховища, Nand flash, NOR flash, DDR2 SDRAM
Контроль живлення6 незалежних каналів живлення, 3 моделі економії енергії
Підтримка ОСAndroid, Embedded Linux
Зовнішні підключенняUSB, Wi-Fi, UART, 3G модем, GPRS, клавіатура

VR-Zone описує мікросхему як «елегантне 32-бітне RISC ядро, яке не схоже на оригінальний MIPS». В процесорі IC1 втілена можливість обробки до чотирьох потоків на ядро. Підхід UPU означає, що обчислювальні ресурси, пам’ять та дані регістрів є загальними для усієї мікросхеми. Тут нема таких речей «навантаження CPU і GPU».

Стратегічний план ICube

ПроцесорТехнологічний процес, нмВластивості
IC1652 MPV
8 потоків
600 MHz
CPU+GPU
Android
OpenGL
IC2404 MPV
16 потоків
1 GHz
IC3328 MPV
32 потоки
1,2 GHz
IC4228 MPV
32 потоки
2 GHz

IC1 спроектовано для портативних та мобільних пристроїв на основі Android. У зусиллях компанії у цій сфері можна побачити «руку Китаю», намагання розробити власну конкурентну архітектуру CPU. Більшість досліджень у Китаї до цього було зосереджено на розробку процесорів серії Godson-3, які можна зустріти у доморощених китайських комп’ютерах, але нові UPU мікросхеми явно націлені на масові ПК. IC1 дає можливість Китаю будувати власні альтернативні мобільні пристрої, а не залежати від іноземних виробників мікросхем.

Теги: Android, ARM, Godson, GPU, NVidia, OpenCL, OpenMP, SMP, SMT, UPU, паралельні обчислення, прискорювачі, процесори, сховище, технології

Матеріали за темою:

Коментарі