18歲CEO催生開放架構(gòu)平行處理器 提早實現(xiàn)exascale等級系統(tǒng)

在美國有一家由兩個青少年所創(chuàng)立的新公司 Rex Computing ，開發(fā)了一款平行架構(gòu)處理器，期望能為高階系統(tǒng)帶來10倍的每瓦效能提升;該公司并打算將指令集架構(gòu)轉(zhuǎn)為開放源碼，以拉攏支持者。

這家新創(chuàng)公司的雄心不小，最近終于到了可以自己簽公司合約年紀(jì)(18歲)的該公司執(zhí)行長Thomas Sohmers的目標(biāo)，是打造目前處理器與加速器的替代技術(shù)──現(xiàn)有的方案若要升級至研究人員期望在未來十年達(dá)到的exaflop等級性能，要付出的代價太高(主要是功耗方面)。

Sohmers 表示，運(yùn)算產(chǎn)業(yè)界面前是一條艱辛的長路;大家廣泛接受的是繼續(xù)與英特爾(Intel)、Nvidia一起遵循摩爾定律(Moore‘s Law)路線往下走：“現(xiàn)在有一個很好的機(jī)會能讓我們能提早實現(xiàn)exascale等級系統(tǒng)，我們需要的是很新的東西，我們也正在嘗試推廣它，不過這是一樁 困難的生意，很多人抗拒新的東西。”

最近Sohmers當(dāng)選為Facebook發(fā)起的開放運(yùn)算計畫(Open Compute Project，OCP)高性能工作小組共同主席;他預(yù)期Rex最快能在明年1月完成其Neo核心的開發(fā)，并且透過OCP將該處理器架構(gòu)開放：“我們的想法是讓它成為一個基礎(chǔ)架構(gòu)，讓其他人能利用它打造未來的系統(tǒng)。”

Neo核心架構(gòu)

Sohmers 透露這會是第一個全力實現(xiàn)晶片的OCP專案，其他成員將協(xié)助提供晶片互連、以及實際的Verilog、RTL等設(shè)計程序。3W的Neo處理器在80mm2 面積內(nèi)包含256個核心(核心架構(gòu)如上圖)，每個核心具備64位元ALU、128Kbyte容量的SRAM暫存記憶體。

每個Neo核心之間有16Gbyte/s的互連，晶片之間的總頻寬約384 Gbytes/s。該處理器架構(gòu)的靈感來自于Adapteva 的Epiphany晶片，Sohmers 用它做出了第一代原型晶片，不過該原型的記憶體頻寬不夠、也達(dá)不到他想要的雙倍精度。

Rex Computing規(guī)劃的系統(tǒng)設(shè)計

Rex Computing規(guī)劃了一個系統(tǒng)設(shè)計(如上圖)，只需利用三分之一的OCP 1U伺服器節(jié)點(diǎn)，采用4x4的晶片陣列，由一個次元件來控制──該公司打算一開始采用FPGA方案;Sohmers表示，該設(shè)計可達(dá)到50 Gflops/watt、雙倍精度浮點(diǎn)運(yùn)算。

執(zhí)行Linux軟體的控制晶片能提供Neo陣列存取功能，并能以C語言編寫高度平行化的應(yīng)用程式;不過Sohmers強(qiáng)調(diào)，要讓新架構(gòu)處理器充分發(fā)揮效能， 會需要用到一些新興的平行編程解決方案，例如Unified C或Erlang。該新架構(gòu)系統(tǒng)鎖定的應(yīng)用市場包括石油/天然氣探勘、機(jī)器學(xué)習(xí)等等，Rex Computing正在籌募種子基金，為Neo處理器投片做準(zhǔn)備。

在不久前的Supercomputing 2014大會上，Sohmers 與來自Cray、IBM、美國國家實驗室的技術(shù)菁英們一起參與了一場座談會，探討exascale 等級系統(tǒng)的未來發(fā)展;有人認(rèn)為，該類系統(tǒng)將會是遠(yuǎn)超過可預(yù)期的未來，部分原因是目前系統(tǒng)的性能都被高估了。

不過Sohmers認(rèn)為，全球 百大超級電腦仍是利用已經(jīng)有30年歷史的Linpack基準(zhǔn)，根本無法強(qiáng)調(diào)記憶體頻寬或是模擬實際應(yīng)用;而HPCG (high-performance conjugant gradient)基準(zhǔn)是更實際的量測，采用該基準(zhǔn)所列出的系統(tǒng)評比結(jié)果，只有Linpack基準(zhǔn)性能的60分之一，因此現(xiàn)今最強(qiáng)大的系統(tǒng)可能只有還構(gòu)不上petaflop等級的一半：“這真的很糟糕。”