Классические универсальные процессоры хорошо справляются с разными задачами, но по отдельности. Когда речь идет о массовых однотипных операциях, например, обработке видео или поиске в огромных базах данных, их мощности перестает хватать. Бесконечно увеличивать количество ядер в процессоре невозможно из-за закона Амдала, ограничивающего скорость параллельных вычислений. Эпоха безудержного роста частоты процессоров закончилась — на смену закону Деннарда пришла эра специализации вычислителей.
Ученые РТУ МИРЭА предложили решение: не наращивать ядра, а добавлять специализированных «помощников» — аппаратные ускорители, которые берут на себя самые массовые, но узкие задачи. Методика позволяет заранее рассчитать, сколько и каких ускорителей разместить на кристалле и какой объем работы им давать, чтобы интерфейсы передачи данных не стали «узким горлышком».
Достаточно сложно звучит фраза «массово-параллельная потоковая обработка». На деле это просто — как будто у вас не один повар на кухне, а целая команда, которая одновременно и непрерывно чистит, режет и жарит, но каждый участник команды выполняет только свою специализированную задачу. Наша методика позволяет заранее понять, сколько и каких специализированных «поваров» целесообразно разместить на одном кристалле
Обычно создание аппаратных ускорителей похоже на игру в «испорченный телефон» между тремя группами специалистов: математиками и микроархитекторами, проектировщиками и технологами. Подход РТУ МИРЭА объединяет три направления в единую методику: архитектуру чипа, мастерство компилятора (который переводит команды на язык железа) и тонкости техпроцесса. Это позволяет оценить эффективность будущего ускорителя еще на самых ранних этапах — буквально «на салфетке».
Загружать универсальный процессор большими объемами специализированных задач — это как пытаться забить гвоздь микроскопом. Наша разработка — дорожная карта для разработчиков гетерогенных систем. Мы показываем, как именно использовать специализированные аппаратные ускорители с массовым параллелизмом вычислений и независимо программируемыми ядрами
Методика позволяет оценить варианты реализации ускорителей на самых ранних этапах — с учетом версий алгоритмов, альтернатив реализации и технологического процесса. Это напрямую повлияет на появление более быстрых серверов, «интеллектуальных» камер видеонаблюдения и экономичных чипов для носимой электроники. Исследование опубликовано в журнале Russian Technological Journal.
Ранее Наука Mail писала о том, что такое суперкомпьютеры, чем отличаются от обычных, зачем нужны и какими они бывают.