Xeon Phi — семейство x86-процессоров североамериканской корпорации Intel с большим количеством процессорных ядер. Данные процессоры предназначены для использования в суперкомпьютерах, серверах и высокопроизводительных рабочих станцияхАнонсирован выпуск сопроцессоров Intel Xeon Phi . Архитектура процессоров позволяет использовать стандартные языки программирования и технологии OpenMP.
Изначально разработаны на основе экспериментальных видеоускорителей Intel для вычислений (GPGPU) (проекты Larrabee 2006 и Intel MIC, 2010 года). В отличие от других GPGPU (в частности Nvidia Tesla), в процессорах Xeon Phi используется x86-совместимое ядро, не требующее переписывания программ на специальные языки (CUDA, OpenCL).
Первоначально представлены в 2012 году, в виде карт расширения PCIe (Knights Corner, 22 нм). Продукты второго поколения Knights Landing (14 нм) были анонсированы в 2013 году, появились же в 2016 году и представляли собой процессор для установки в серверный сокет LGA 3647 (являются центральным процессором).
В июне 2013 китайский суперкомпьютер Tianhe-2 стал быстрейшим в мире, он использовал сопроцессоры Intel Xeon Phi и центральные процессоры Xeon (Ivy Bridge-EP) для достижения 33,86 петафлопсов.
Продукты Xeon Phi ориентированы на рынок, в котором также присутствуют сопроцессоры Nvidia Tesla и .
История Предпосылки Микроархитектура Larrabee (разрабатывалась с 2006 года) ввела применение очень широких векторных АЛУ (512-разрядные SIMD) в микропроцессоры с архитектурой x86. Также в ней применялась кольцевая шина для обеспечения когерентности кэшей и для связи с контроллером памяти. Каждое ядро Larrabee могло исполнять 4 потока. Также Larrabee имели некоторые блоки, специфичные для видеоускорителей (GPU), в частности, текстурный блокИсточники: doi:10.1145/1360612.1360617 . От планов производить GPU для рынка ПК, основанный на исследованиях проекта Larrabee, отказались в мае 2010 .
В другом исследовательском проекте Intel — , предназначенном для облачных вычислений — была реализована архитектура x86 на многоядерном процессоре (прототипы представлены в 2009 году ). Одна микросхема имела 48 независимых ядер с индивидуальным управлением частотой и напряжением. Для связи ядер использовалась сеть с ячеистой структурой (mesh). В проекте не поддерживалась когерентность кэшей.
(прототип представлен в 2007 году ) — экспериментальный 80-ядерный микропроцессор. Каждое ядро содержало 2 АЛУ для обработки вещественных данных. Размер машинной команды — 96 бит (VLIW). Проект смог достичь 1,01 тераFLOPS на частоте 3,16 ГГц и при потреблении 62 Вт электроэнергии.
Knights Ferry Первое поколение процессоров на базе архитектуры Intel MIC под кодовым названием Knights Ferry.
Прототип Intel MIC — плата расширения Knights Ferry, основанная на процессоре Aubrey Isle. Анонсирован 31 мая 2010 года. Заявлено, что продукт является продолжением работ по проектам Larrabee, Single-chip Cloud Computer и другим исследовательским проектам.Источники:
Карта с интерфейсом PCIe имеет 32 ядра, in-order, с частотами до 1,2 ГГц, исполняющих 4 потока на каждом ядре. На карте установлено 2 ГБ памяти GDDR5, . Микропроцессор имеет 8 МБ когерентного кэша L2 (256 кБ на ядро; L1 — 32 кБ на ядро). Максимальная потребляемая мощность около 300 Вт,, использует 45-нм техпроцесс. В чипе Aubrey Isle используется кольцевая шина шириной в 1024 разряда (по 512 бит в каждом направлении), соединяющая процессоры и оперативную память. . Одна плата имеет производительность более 750 ГигаFLOPS (в прототипе реализована только работа с 32-разрядными плавающими , за такт каждое ядро выполняет до 16 операций).
Прототипы использовались в европеййском ЦЕРНе (CERN), корейском (KISTI) и мюнхенском . Среди производителей аппаратного обеспечения для прототипов назывались IBM, SGI, HP, Dell.
Knights Corner Второе поколение процессоров на базе архитектуры Intel MIC под кодовым названием Knights Corner.
Ожидалось, что линия продуктов Knights Corner будет выполнена с использованием 22 нм техпроцесса, с применением трехзатворных транзисторов (Intel Tri-gate). Предполагалось, что микросхема будет содержать более 50 ядер, и что на её базе будут созданы коммерчески доступные продукты.
В июне 2011 года SGI объявила о партнерстве с Intel в целях использования продуктов с архитектурой MIC в своих решениях для высокопроизводительных вычислений (HPC) . В сентябре 2011 года (TACC) объявил об использовании карт Knights Corner в проектируемом суперкомпьюетере «Stampede» с планируемой производительностью в 8 петаFLOPS . Согласно публикации «Stampede: A Comprehensive Petascale Computing Environment» чипы MIC второго поколения (Knights Landing) будут добавлены в суперкомпьютер позже и увеличат пиковую производительность до 15 петаFLOPS.
15 ноября 2011 года Intel продемонстрировала ранние инженерные образцы процессора Knights Corner .
5 июня 2012 года Intel опубликовала исходный код ПО (Linux, GCC, GDB) и документацию на Knights Corner.
В июне 2012 года Cray анонсировал, что будет использовать 22-нм 'Knight’s Corner' (под брендом 'Xeon Phi') в качестве сопроцессоров в высокопроизводительных системах 'Cascade'.
На конференции ISC в июне 2012 микропроцессор Knight Corner был переименован в Xeon Phi .
Knights Landing Третье поколение процессоров на базе архитектуры Intel MIC под кодовым названием Knights Landing.
Эти процессоры изготавливаются с использованием 14-нм техпроцесса компании Intel, с применением технологии трехзатворных транзисторов («3-D tri-gate») второго поколения. Продукты этого поколения могут использоваться как в качестве сопроцессора на базе PCIe карт расширения, так и в качестве центрального процессора (CPU), которые устанавливаются непосредственно в сокет материнских плат. В виде центрального процессора сочетают в себе всю функциональность классического основного процессора и одновременно функциональность специализированных сопроцессоров. Это избавит от сложностей программирования передачи данных по PCIe, а также значительно увеличит вычислительную плотность и производительность на ватт в данном классе процессоров. Во всех типах процессоров этого поколения значительно увеличится пропускная способность памяти путём внедрения комплексной многоуровневой интегрированной памяти. Это устранит «узкие места» предыдущего поколения, увеличит производительность для высокопроизводительных вычислений, и позволит в полной мере использовать имеющиеся вычислительные мощности.
В 2013 году были представлены некоторые подробности про 72-ядерную систему Knights Landing с ядрами на базе модифицированной микроархитектуры Atom с добавлением AVX-512.
В ноябре 2015 года компания Intel продемонстрировала кремниевую пластину и первые образцы чипов Knights Landing. Также стали известны основные подробности об архитектуре и характеристиках чипов, в частности, что в Knights Landing реализован интерфейс высокопроизводительной сети Intel Omni-Path первого поколения.
Knights Hill
Четвёртое поколение процессоров на базе архитектуры Intel MIC под кодовым названием Knights Hill.
Будет базироваться на 10-нанометровом техпроцессе и использовать второе поколение межпроцессорного интерфейса Omni-Path.
Knights Mill Knights Mill, следующее поколение Xeon Phi, оптимизирован для ускорения задач глубокого обучения, первоначально выпущен в декабре 2017 года.. Почти идентичен по техническим характеристикам Knights Landing, включает в себя оптимизацию для лучшего использования инструкций AVX-512 и обеспечивает 4 потока на ядро.
Xeon Phi 18 июня 2012 года Intel заявила что будет использовать бренд «Xeon Phi» для всей линейки продуктов, созданных на базе Intel MIC.
В сентябре 2012 было объявлено о создании в суперкомпьютера Stampede (для целей «открытой науки») с использованием более 6400 процессоров Xeon Phi. Планировалось, что Stampede будет иметь производительность около 10 петафлопсNew Book Offers Insight into Coding for Intel Xeon Phi // InsideHPC, 29.03.2013: «…the Stampede supercomputer at the Texas Advanced Computing Center in Austin. Stampede is currently ranked number seven on TOP500, with over 6400 Intel Xeon Phi coprocessors.».
В ноябре 2012 года Intel анонсировала два семейства сопроцессоров Xeon Phi: Xeon Phi 3100 и Xeon Phi 5110P. Xeon Phi 3100 имел производительность более 1 терафлопса (при работе с числами двойной точности), пропускную способность памяти в 240 ГБ/с и тепловыделение не выше 300 Вт.. Семейство(?) Xeon Phi 5110P сможет исполнять до 1,01 терафлопс (двойной точности), работать с памятью со скоростью в 320 ГБ/с и выделять не более 225 Вт. Цена Xeon Phi 3100 составит менее 2000 долларов США, а Xeon Phi 5110P будет стоить 2649 долларов.
Производиться Xeon Phi будет по технологии 22 нм.
Характеристики В основе архитектуры Intel MIC лежит классическая архитектура x86 на ускорителе исполняется ОС Linux.
Для программирования MIC предполагается использовать OpenMP, OpenCL Intel Cilk Plus, специализированные компиляторы Intel Fortran и Intel C++. Также предоставляются математические библиотеки
От Larrabee унаследованы набор команд x86, 512-битные векторные АЛУ (до 16 операций над float или до 8 операций над double в инструкции), когерентный L2 кэш размером 512 КБ на ядроTesla vs. Xeon Phi vs. Radeon. A Compiler Writer’s Perspective // The Portland Group (PGI), CUG 2013 Proceedings, и сверхширокая кольцевая шина для связи ядер и контроллера памяти.
Описание набора команд Intel MIC опубликовано на официальном сайте.
Продажи начались в январе 2013 годаСопроцессоры Intel Xeon Phi представлены официально // IXBT, 2013 / .
См. также Cell (архитектура)
Nvidia Tesla (прямой конкурент на рынке HPC)
Ссылки Support for Xeon Phi, Intel Many Integrated Core (MIC) Architecture — на официальном сайте компании Intel THE END OF XEON PHI — IT’S XEON AND MAYBE GPUS FROM HERE, 2018-07-27 Intel раскрывает детали о будущих Xeon Phi: не сопроцессоры, а CPU // 3DNews, 2013 Intel представила сопроцессоры нового поколения Xeon Phi Knights Landing // 3DNews, 2014 Архитектура Intel Xeon Phi, англ — Учебные курсы мехмата ЮФУ Новая стратегия: Intel отказывается от производства Knights Hill по 10-нм техпроцессу // hardwareluxx.ru, 2017
Примечания
Категория:Архитектура компьютеров Категория:Микропроцессоры фирмы Intel Категория:Параллельные вычислительные системы Категория:X86