Intel: «галопом по европам». День 3
Александр Семёнов
29 октября мы уже были в офисе Intel в Брауншвейге, кстати, удивительно симпатичном, чистом и зеленом городе. (Ранее мы рассказывали о первом и втором днях европейского пресс-тура Intel, в котором принял участие собственный корреспондент THG.ru Александр Семёнов)
Открыл встречу Себастьян Штайбль (Sebastian Steibl), директор лаборатории Intel в Брауншвейге, который рассказал о ее истории и целях. Он напомнил, что лаборатории уже 10 лет. Она была создана на базе небольшой полупроводниковой компании Giga Germany, которую Intel приобрела в 2001 году. В 2003 году здесь была открыта лаборатория проверки оптических сетей Intel. В 2005 году лаборатория была переориентирована на занятие основным бизнесом Intel - архитектурой микропроцессоров. Сейчас в лаборатории работает более 120 инженеров и исследователей, это самая крупная лаборатория Intel по исследованиям и разработкам микропроцессоров в Европе.
Г-н Штайбль особенно подчеркнул, что задача Intel Labs состоит не только в проведении исследований на мировом уровне, но и в налаживании самого широкого и эффективного партнерства с университетами, промышленностью и правительственными организациями. Исследования в Брауншвейге ведутся по четырем направлениям структурные схемы процессоров (в частности, фотоника), микропроцессоры и программирование, интегрированные платформы (активно сотрудничая с лабораторией в Санкт-Петербурге) и организация новых взаимодействий.
Одно из важнейших направлений работы микропроцессорной лаборатории в Германии - это разработка технологии эмуляции микропроцессоров, которая позволяет более эффективно работать над совершенствованием архитектуры чипов. Берется существующий чип, к нему добавляются какие-то новые элементы и проверяется, как на новом варианте работает различное ПО. Таким же образом разрабатываются новые архитектуры памяти и архитектуры процессоров будущего - «tera-scale». Во всех разработках очень важное место занимает проблема энергоэффективности, которая сейчас доминирует практически во всех работах на ИТ-рынке.
Группа, занимающаяся разработками в области архитектуры, участвует в проектировании процессоров вплоть до технологического процесса 22 нм. В Брайншвейге созданы специальные установки для эмуляции и тестирования любых процессорных архитектур - Westmere, Haswell, MIC...
Г-н Штайбль отметил, что одна из трех лабораторий Intel, занимающихся высокопроизводительными вычислениями - exascale computing - находится в Германии, лаборатория «Exacluster» в Юлихе.
Лаборатория Intel в Брауншвейге принимает самое активное участие в жизни местного сообщества. Ведется активное сотрудничество с техническим университетом Брайншвейка, выполняются совместные исследовательские работы и выдаются гранты на исследования по конкретной тематике. Создано сообщество MARC (ManyCore Application Research Community),члены которого получают доступ к тестированию своих программ на прототипах Intel Lab в Брауншвейге. Проводятся конкурсы для школьников, а в трех школах идут специальные программы по ознакомлению учеников с современными компьютерными технологиями.
Продолжил рассказ Михаил Конов (Michael Konow), менеджер по инженерии лаборатории Intel в Брауншвейге, он рассказал о технических аспектах SCC (Single-chip Cloud Computer).
Суть проекта в том, что инженеры лаборатории в Брауншвейге представили экспериментальный 48-ядерный процессор под предварительным названием "одночиповый облачный компьютер". Такое имя процессор получил, поскольку его конструкция повторяет механизм соединения дата-центров, необходимых для реализации облачных вычислений. Все 48 ядер находятся на одном кристалле кремния, и это самое большое число ядер, когда-либо размещенное таким образом.
Г-н Конов специально подчеркнул, что созданный процессор не является продуктом и никогда им не будет. Это лабораторный стенд для исследований в области параллельного программирования.
Представленный процессор предлагает в 10-20 раз более высокую производительность по сравнению с современными процессорами Intel Core. Для высокоскоростного обмена информацией между полностью программируемыми ядрами создана специальная инфраструктура связей, которая позволяет ядрам общаться друг с другом посредством промежуточных ядер.
Для осуществления коммуникации между ядрами используются 24 маршрутизатора. К каждому ядру можно обращаться по отдельности и загружать на нем собственную операционную систему. Таким образом, возникает сеть, имеющая сходство с так называемыми «облачными» вычислительными процессами, в которых отдельные серверы связаны через Интернет, образуя «облако». Правда, в отличие от них, SCC не требуются сложные и медленные кабельные сети. Вместо этого он объединяет свои «вычислительные центры» на пространстве размером с почтовую марку. Результатом сокращения расстояний является гораздо более высокая скорость работы и более низкое энергопотребление.
Пожалуй, самой примечательной особенностью технологии SCC является именно высокая энергоэффективность: поскольку, как частота, так и напряжение в SCC-чипе не обязательно должны быть одинаковыми для всех блоков, мощность и потребление электричества могут динамически изменяться в соответствии с текущими потребностями. Благодаря использованию различных функций управления питанием общая мощность, потребляемая 48-ядерным процессором, составляет всего 25-125 Вт - это приблизительно соответствует объему, расходуемому двумя лампами накаливания. Еще задолго до того, как подобные технологии станут доступны рядовым потребителям, в ближайшем будущем станет возможным по-новому организовать работу вычислительных центров. Ведь последние потребляют в настоящее время значительную долю от общего количества расходуемой энергии в сфере IT, а использование технологии SCC позволило бы им стать гораздо более экологичными.
Пока же наряду с многочисленными испытаниями необходимо решение еще одной немаловажной задачи: многоядерная система на основе технологии SCC предполагает разработку оптимизированного программного обеспечения для эффективного использования всех ее возможностей.
Прежде всего, такая система должна быть оснащена специальной ОС, умеющей более «умно» обращаться к ядрам. С этой целью Intel сотрудничает не только с Microsoft, но и другими партнерами. Так, группа ученых из Швейцарской высшей технической школы Цюриха разрабатывает операционную систему Barrelfish специально для мультиядерных и многоядерных компьютеров.
Большим плюсом прототипа является то, что он позволяет применять существующие методы параллельного программирования, используемые при создании программного обеспечения для центров обработки данных. Компании Intel, HP и проект Yahoo Open Cirrus уже приступили к портированию облачных приложений на данный чип посредством Hadoop, каркаса программирования на базе Java, позволяющего создавать разрозненные приложения с интенсивной обработкой данных.
На примере экспериментального образца Intel намерена разобраться в том, как управлять и координировать работу большого числа ядер, что в дальнейшем позволит вывести такие решения на массовый рынок (это является конечной целью ученых). Будущие ноутбуки, обладающие вычислительной мощностью, которую предлагает такой процессор, например, смогут "воспринимать" окружающий мир так же, как это делает человеческий организм, реагируя на события с высокой точностью. Главный технический директор Intel Джастин Раттнер (Justin Rattner) отметил, что использование таких процессоров в центрах обработки данных позволит существенно сократить число присутствующих в них физических машин. Компания Intel планирует разработать не менее 100 различных прототипов, которые станут доступны десяткам компаний и научным центрам во всем мире.
В Брауншвейге были разработаны ядра и эмулятор, при помощи которого разработчики других центров смогли приступить к созданию программного обеспечения еще до того, как прототип был выпущен физически.
Последнее сообщение сделал Ульрих Хофман (Ulrich Hoffmann), старший стратег по технологиям лаборатории Intel в Брауншвейге. Он подробно остановится на сообществе MARC, о котором уже говорил г-н Штайбль. Кстати, первый симпозиум участников этого сообщества прошел 9 ноября в Брауншвейге.
Центр обработки данных на базе SCC доступен в режиме online, все желающие могут запустить на нем задачу через Интернет-сайт сообщества. Буквально через несколько недель после открытия этой возможности (которая, кстати, приурочена к десятилетию лаборатории в Брауншвейге) было получено более 200 предложений.
Программа MARC объединяет работу 50 лабораторий Intel по всему миру, 20 из которых расположено в Европе. Г-н Хофман подчеркнул, что кроме удаленного доступа к SCC, можно будет получить ограниченное количество образцов этого модуля для использования в своих университетах и лабораториях. Созданная платформа послужит основой для создания программных инструментов для по-настоящему многоядерных конфигураций, а также станет базой для разработки новых аппаратных технологий - скоростных внутричиповых и межчиповых интерфейсов, технологий энергосбережения и оптимизации расходов аппаратных ресурсов процессора в зависимости от текущих задач.
Ранее редакция THG.ru сообщала, что не так давно в Москве прошла встреча в формате круглого стола с директором по маркетингу подразделения Intel по разработке клиентских материнских плат (Director of Marketing, Intel Client Board Division) - Джоном Дэсэрейджем (John Deatherage). Джон поделился с нами планами Intel по разработке новых материнских плат для самых современных платформ.
