在舊金山Hot Chips大會(huì)上,,普林斯頓大學(xué)的研究人員公布了其名為“Piton ”的25核處理器芯片的細(xì)節(jié),,并提出用8000個(gè)Piton塞滿一臺(tái)計(jì)算機(jī),打造成20萬(wàn)內(nèi)核總數(shù)計(jì)算機(jī)的非凡構(gòu)想,。一般個(gè)人計(jì)算機(jī)的芯片只有4~8個(gè)內(nèi)核,,而Piton為大型數(shù)據(jù)中心支持大流量數(shù)據(jù)、具有高度可擴(kuò)展性,、能夠支持多個(gè)處理器核心等特點(diǎn)量身打造,。20萬(wàn)內(nèi)核計(jì)算機(jī)的構(gòu)想如果真的實(shí)現(xiàn),就要看哪一家廠商愿意使用它了,。
Piton可以大幅度提高運(yùn)算數(shù)據(jù)并節(jié)省能耗,,其構(gòu)造上具有出色的可擴(kuò)展性,這意味著幾千個(gè)這樣的芯片可組合起來(lái),,構(gòu)成一個(gè)具有數(shù)百萬(wàn)個(gè)處理器的整體系統(tǒng),。
普林斯頓大學(xué)的教授David Wentzlaff說(shuō)道:“在Piton制作工程中,,我們重新思考了計(jì)算機(jī)的架構(gòu),專(zhuān)門(mén)為數(shù)據(jù)中心和云打造這樣一個(gè)特殊的芯片,。這是目前學(xué)術(shù)界制作的最大的芯片之一,,它可以更有效地運(yùn)行,并且更便宜,?!?/p>
Piton是Wentzlaff和他的學(xué)生們多年來(lái)共同努力的成果,目前的版本是6mm x 6mm的面積,,包含4.6億個(gè)晶體管,,每一個(gè)晶體管只有32納米長(zhǎng),除了用電子顯微鏡,,肉眼根本無(wú)法可見(jiàn)這些晶體管,。
總的來(lái)說(shuō),Piton有以下三大特點(diǎn):
“執(zhí)行破風(fēng)”
Piton的設(shè)計(jì)專(zhuān)注于挖掘同一個(gè)芯片上運(yùn)行程序的共性,。其中一種方法被稱(chēng)作是“執(zhí)行破風(fēng)”(Execution Drafting),這很類(lèi)似于在自行車(chē)比賽中,,車(chē)手們組成特定的隊(duì)形,,利用領(lǐng)騎手破風(fēng)所形成的氣流(Drafting),以此減少阻力節(jié)省能量,。
在一個(gè)數(shù)據(jù)中心里,,通常多個(gè)用戶運(yùn)行的程序依賴(lài)著相似的處理器操作。Piton的內(nèi)核們可以識(shí)別出這些程序之間的關(guān)系,,并且連續(xù)執(zhí)行相同的指令,,所以內(nèi)核們一個(gè)接一個(gè)地循環(huán)運(yùn)行,就像是一列賽車(chē)手一樣,。研究人員表示,,這樣運(yùn)行的效果是,比起普通的內(nèi)核,,可以提高大約20%的能效,。
流量整形器
一般來(lái)說(shuō),多個(gè)程序相互擠占計(jì)算機(jī)內(nèi)存,。Piton會(huì)有一個(gè)內(nèi)存流量整形器(Memory-traffic Shaper),,這個(gè)功能就像是一個(gè)在繁忙的十字路口的“流量警察”,它評(píng)估每一個(gè)程序的需要,,相應(yīng)地調(diào)整它們的內(nèi)存請(qǐng)求,,指揮程序們順暢流通,避免發(fā)生堵塞,。與傳統(tǒng)分配方法相比,,這個(gè)可以讓芯片的性能提高18%,。
高效的緩存管理
Piton芯片本身的內(nèi)存管理也十分高效。這種內(nèi)存,,就是通常所說(shuō)的“緩存”,。在大多數(shù)的設(shè)計(jì)中,一個(gè)芯片的所有內(nèi)核都會(huì)共享緩存,,但是這種策略在多個(gè)內(nèi)核要獲得并修改緩存的時(shí)候,,就會(huì)出現(xiàn)沖突的問(wèn)題。Piton并未采取這種共享的方法,,而是給緩存的區(qū)域和特定的內(nèi)核分配了不同的用途,。研究人員表示,這樣一來(lái),,每個(gè)芯片的效率能夠提升29%,,而且當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)中心里數(shù)百萬(wàn)的內(nèi)核一起運(yùn)行的時(shí)候,系統(tǒng)的效率還會(huì)成倍增加,。
研究人員表示,,這些經(jīng)過(guò)改善的特性,與現(xiàn)存的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)保持一致,,可以應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中,。為了促進(jìn)Piton的發(fā)展和應(yīng)用,普林斯頓大學(xué)已經(jīng)把Piton的設(shè)計(jì)開(kāi)源,,公眾和研究人員都可以點(diǎn)擊這個(gè)網(wǎng)站獲得相關(guān)信息,。