Xeon Phi

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 2. januar 2020; checks kræver 9 redigeringer .
Xeon Phi
CPU
Produktion fra 2010 til 2020 [1]
Udvikler Intel
Fabrikant
CPU frekvens 1,053-1,7  GHz
Produktionsteknologi 22-14  nm
Instruktionssæt x86-64
Antal kerner 57-61 (x100-serien),
64-72 (x200-serien)
L1 cache 32 KB per kerne
L2 cache 512 KB per kerne
stik
Kerner

Xeon Phi  er en familie af x86- processorer fra det nordamerikanske selskab Intel med et stort antal processorkerner . Disse processorer er designet til brug i supercomputere , servere og højtydende arbejdsstationer [2] . Processorarkitekturen tillader brug af standardprogrammeringssprog og OpenMP -teknologier . [3] [4]

Oprindeligt udviklet på basis af eksperimentelle Intel -videoacceleratorer til computere ( GPGPU ) (projekter Larrabee 2006 og Intel MIC 2010) [5] . I modsætning til andre GPGPU'er (især Nvidia Tesla ) bruger Xeon Phi-processorer en x86-kompatibel kerne, der ikke kræver, at programmer omskrives til specielle sprog ( CUDA , OpenCL ) [5] .

Oprindeligt introduceret i 2012 som PCIe- udvidelseskort ( Knights Corner , 22 nm).
Produkter af anden generation af Knights Landing ( 14 nm ) blev annonceret i 2013 [6] og dukkede op i 2016 og er en processor til installation i en LGA3647 server socket (de er den centrale behandlingsenhed).

I juni 2013 blev Tianhe-2 supercomputeren fra NSCC-GZ (Kina) den hurtigste i verden . Den brugte Intel Xeon Phi co-processorer og Xeon CPU'er ( Ivy Bridge -EP) for at opnå 33,86 petaflops. [otte]

Xeon Phi-produkter retter sig mod et marked, der også bruger Nvidia Tesla og AMD Radeon Instinct co-processorer .

Historie

Baggrund

Larrabee-mikroarkitekturen (udviklet siden 2006 [9] ) introducerede brugen af ​​meget brede vektor - ALU'er (512-bit SIMD'er ) i x86 -mikroprocessorer . Den brugte også en ringbus til at sikre cache-kohærens og til at kommunikere med hukommelsescontrolleren . Hver Larrabee-kerne kunne køre 4 tråde. Larrabee havde også nogle enheder, der var specifikke for videoacceleratorer (GPU'er), især en teksturenhed. [10] Planer om at producere en GPU til pc-markedet, baseret på forskning fra Larrabee-projektet, blev opgivet i maj 2010. [11]

I et andet Intel-forskningsprojekt blev x86-arkitekturen implementeret på en multi-core processor - Single-chip Cloud Computer (prototyper blev præsenteret i 2009 [12] ), designet til cloud computing. En chip havde 48 uafhængige kerner med individuel frekvens- og spændingskontrol. For at forbinde kernerne blev der brugt et netværk med en cellulær struktur ( mesh ). Projektet understøttede ikke cache-sammenhæng. [13]

Teraflops Research Chip ( prototype introduceret i 2007 [14] ) er en eksperimentel mikroprocessor med 80 kerner. Hver kerne indeholdt 2 ALU'er til reel databehandling . Maskininstruktionsstørrelsen er  96 bit ( VLIW ). Projektet var i stand til at opnå 1,01 teraFLOPS ved 3,16 GHz og ved at bruge 62 watt elektricitet. [15] [16]

Knights Ferry

Den første generation af processorer baseret på Intel MIC-arkitekturen, kodenavnet Knights Ferry . [17]

Intel MIC-prototypen er Knights Ferry- udvidelseskortet baseret på Aubrey Isle- processoren . Annonceret 31. maj 2010. Det oplyses, at produktet er en fortsættelse af arbejdet med projekterne Larrabee , Single-chip Cloud Computer og andre forskningsprojekter. [atten]

PCIe-kortet har 32 kerner, i rækkefølge, med frekvenser op til 1,2 GHz, der kører 4 tråde på hver kerne. Kortet har 2 GB GDDR5-hukommelse , [19] . Mikroprocessoren har 8 MB sammenhængende L2-cache (256 KB pr. kerne; L1 - 32 KB pr. kerne). [20] Maksimalt strømforbrug er omkring 300 W, [19] bruger 45 nm procesteknologi. [21] Aubrey Isle - chippen bruger en 1024-bit bred ringbus (512 bit i hver retning) mellem processorer og hovedhukommelse. [22] Et kort har en ydeevne på mere end 750 GigaFLOPS [21] (prototypen fungerer kun med 32-bit float [23] , hver kerne udfører op til 16 operationer pr. ur [20] ).

Prototyper er blevet brugt på CERN , Korea Institute of Science and Technology Information (KISTI) og Leibniz Supercomputing Center . IBM , SGI , HP , Dell blev navngivet blandt producenterne af hardware til prototyper . [24]

Knights Corner

Den anden generation af processorer baseret på Intel MIC-arkitekturen, kodenavnet Knights Corner . [17]

Knights Corner -produktlinjen forventes at blive fremstillet ved hjælp af 22nm-procesteknologien ved hjælp af tre-gate transistorer (Intel Tri-gate). Det forventes, at chippen vil indeholde mere end 50 kerner, og at kommercielt tilgængelige produkter vil blive skabt på basis af den. [18] [21]

I juni 2011 annoncerede SGI et partnerskab med Intel om at bruge MIC-arkitekturprodukter i deres High Performance Computing (HPC) løsninger. [25] I september 2011 annoncerede Texas Advanced Computing Center (TACC) brugen af ​​Knights Corner-kort i den projekterede "Stampede" supercomputer med en planlagt ydeevne på 8 petaFLOPS. [26] Ifølge Stampede: A Comprehensive Petascale Computing Environment vil anden generations MIC-chips (Knights Landing) blive tilføjet til supercomputeren senere og øge topydelsen til 15 petaFLOPS. [27]

Den 15. november 2011 demonstrerede Intel tidlige tekniske prøver af Knights Corner-processoren. [28] [29]

Den 5. juni 2012 udgav Intel MPSS ( Linux , GCC , GDB ) softwarekildekoden og dokumentationen på Knights Corner. [tredive]

I juni 2012 annoncerede Cray , at det ville bruge 22nm 'Knight's Corner' (mærket 'Xeon Phi') som coprocessorer i højtydende 'Cascade'-systemer. [31] [32]

På ISC-konferencen i juni 2012 blev Knight Corner-mikroprocessoren omdøbt til Xeon Phi [33] [34] .

Knights Landing

Den tredje generation af processorer baseret på Intel MIC-arkitekturen, kodenavnet Knights Landing [17] [27] .

Disse processorer er fremstillet ved hjælp af Intels 14nm -proces ved hjælp af anden generations 3-D tri-gate teknologi . Produkter af denne generation kan bruges både som en coprocessor baseret på PCIe-udvidelseskort og som en central processing unit (CPU), som installeres direkte i bundkortets stik. I form af en central processor kombinerer de al funktionaliteten fra en klassisk hovedprocessor og samtidig funktionaliteten fra specialiserede coprocessorer. Dette eliminerer kompleksiteten af ​​PCIe-dataoverførselsprogrammering, samt øger databehandlingstætheden og ydeevnen pr. watt markant i denne klasse af processorer. I alle typer processorer af denne generation vil hukommelsesbåndbredden blive væsentligt øget ved at introducere kompleks integreret hukommelse på flere niveauer. Dette vil eliminere "flaskehalsene" fra den tidligere generation, øge ydeevnen for højtydende databehandling og tillade fuld udnyttelse af tilgængelig computerkraft [35] .

I 2013 blev nogle detaljer præsenteret om et 72-kernet Knights Landing-system med kerner baseret på en modificeret Atom -mikroarkitektur med tilføjelsen af ​​AVX -512 [36] .

I november 2015 demonstrerede Intel en siliciumwafer og de første prøver af Knights Landing-chips. De vigtigste detaljer om arkitekturen og karakteristika af chips blev også kendt, især at Knights Landing implementerede den første generation af Intel Omni-Path højtydende netværksinterface [37] [38] [39] .

Knights Hill

Den fjerde generation af processorer baseret på Intel MIC-arkitekturen, kodenavnet Knights Hill [17] .

Den vil være baseret på en 10nm procesteknologi og bruge anden generation af Omni-Path IPC [37] .

Knight's Mill

Knights Mill, den næste generation af Xeon Phi, er optimeret til at accelerere dybe læringsopgaver , [40] oprindeligt udgivet i december 2017. [41] Næsten identisk i specifikationer med Knights Landing, inkluderer optimeringer for bedre at udnytte AVX-512 instruktionerne og giver 4 tråde pr. kerne.

Xeon Phi

Den 18. juni 2012 annoncerede Intel, at de ville bruge mærket "Xeon Phi" til hele sin produktlinje baseret på Intel MIC. [42] [43] [44] [45] [46]

I september 2012 blev Stampede- supercomputeren annonceret med over 6400 Xeon Phi-processorer på Texas Advanced Computing Center . [47] Stampede er planlagt til at have en forestilling på omkring 10 petaflops . [47] [48]

I november 2012 annoncerede Intel to familier af Xeon Phi-coprocessorer: Xeon Phi 3100 og Xeon Phi 5110P. [49] [50] [51] Xeon Phi 3100-processorerne har over 1 teraflops ydeevne (dobbelt), 240 GB/s hukommelsesbåndbredde og mindre end 300 watt varmeafledning. [49] [50] [51] Xeon Phi 5110P-familien vil være i stand til at køre op til 1,01 teraflops (dobbelt præcision), køre med 320 GB/s hukommelse og ikke levere mere end 225 watt. [49] [50] [51] Xeon Phi vil blive fremstillet ved hjælp af 22 nm teknologi. [49] [50] [51] Xeon Phi 3100 vil blive prissat under $2.000 og Xeon Phi 5110P vil blive prissat til $2.649. [49] [50] [51] [52]

Karakteristika

Intel MIC-arkitekturen er baseret på den klassiske x86-arkitektur, [21] acceleratoren kører Linux [53] . Til MIC-programmering er det meningen, at den skal bruge OpenMP , OpenCL , [54] Intel Cilk Plus , specialiserede kompilatorer Intel Fortran, Intel C++. Der er også matematikbiblioteker. [55]

Larrabee arver x86-instruktionssættet, 512-bit vektor-ALU'er (op til 16 float-operationer eller op til 8 dobbeltoperationer pr. instruktion), en sammenhængende L2 - cache på 512 KB pr. kerne [56] og en ultrabred ringbus til tilslutning kerner og en hukommelsescontroller.

Beskrivelsen af ​​Intel MIC-instruktionssættet er offentliggjort på den officielle hjemmeside [57] .

Salget begyndte i januar 2013. [58]

Se også

Noter

  1. Ian Cutress & Anton Shilov. Larrabee-kapitlet lukker: Intels endelige Xeon Phi-processorer nu i EOL (7. maj 2019). Hentet 12. marts 2020. Arkiveret fra originalen 26. oktober 2021.
  2. Intel Xeon Phi-coprocessorer annonceret Arkiveret 19. oktober 2017. .
  3. robert-reed. Bedst kendte metoder til at bruge OpenMP på Intel Many Integrated Core (Intel MIC) Architecture . software.intel.com (4. februar 2013). Hentet 5. maj 2020. Arkiveret fra originalen 24. juni 2018.
  4. Jeffers, James; Reinders, James. Intel Xeon Phi Coprocessor højtydende  programmering . — Morgan Kaufmann , 2013. — ISBN 978-0124104143 .
  5. 1 2 Mittal, Sparsh; Anand, Osho; Kumarr, Visnu P En undersøgelse om evaluering og optimering af ydeevnen for Intel Xeon Phi (maj 2019). Hentet 7. oktober 2019. Arkiveret fra originalen 16. marts 2022.
  6. Sodani, Avinash et al.  Knights Landing : Anden generation af Intel Xeon Phi-produkt  // IEEE Micro : journal. - 2016. - Bd. 36 , nr. 2 . - S. 34-46 . - doi : 10.1109/MM.2016.25 .
  7. Intel driver verdens hurtigste supercomputer, afslører nye og fremtidige højtydende computerteknologier . Hentet 21. juni 2013. Arkiveret fra originalen 22. juni 2013.
  8. Charlie Demerjian (3. juli 2006), Ny fra Intel: Det er minikerner! , The Inquirer , < http://www.theinquirer.net/inquirer/news/1029138/new-from-intel-its-mini-cores > Arkiveret 27. april 2012 på Wayback Machine 
  9. Kilder:
  10. Ryan Smith (25. maj 2010), Intel Kills Larrabee GPU, Will Not Bring a Discrete Graphics Product to Market\ , AnandTech , < http://www.anandtech.com/show/3738/intel-kills-larrabee-gpu- vil-ikke-bringe-et-diskret-grafikprodukt-til-markedet > Arkiveret 20. juni 2012 på Wayback Machine 
  11. Tony Bradley (3. december 2009), Intel 48-Core "Single-Chip Cloud Computer" forbedrer strømeffektiviteten April_singlechipfficiesency_computer.htmlhttp://www.pcworld.com/businesscenter/article/183653/intel_48core_singlechip_fficiiesency_computer.html<,PCWorld, Wayback Machine 
  12. Intel Research: Single-Chip Cloud Computer , Intel , < http://techresearch.intel.com/ProjectDetails.aspx?Id=1 > Arkiveret 20. april 2012 på Wayback Machine 
  13. Ben Ames (11. februar 2007), Intel tester chipdesign med 80-core processor , IDG News , < http://www.pcworld.com/article/128924/intel_tests_chip_design_with_80core_processor.html > Arkiveret 17. januar 2012 på Wayback Machine 
  14. Intels Teraflops Research Chip , Intel , < http://download.intel.com/pressroom/kits/Teraflops/Teraflops_Research_Chip_Overview.pdf > Arkiveret 9. oktober 2012 på Wayback Machine 
  15. Anton Shilov (12. februar 2007), Intel Details 80-Core Teraflops Research Chip , Xbit laboratories , < http://www.xbitlabs.com/news/cpu/display/20070212224710.html > . Hentet 22. juni 2012. Arkiveret 5. februar 2015 på Wayback Machine 
  16. 1 2 3 4 Charlie Demerjian. Hvad kommer efter Knight Landing? Fra Larrabee til Sky Lake, ligesom vi sagde . SemiNøjagtig (12. juni 2012). Arkiveret fra originalen den 27. juni 2013.
  17. 1 2 Kilder:
  18. 1 2 Mike Giles (24. juni 2010), Runners and riders in GPU steeplechase , s. 8–10 , < http://people.maths.ox.ac.uk/gilesm/talks/nag_tpc10.pdf > Arkiveret 29. marts 2012 på Wayback Machine 
  19. 1 2 Hurtig sortering på CPU'er, GPU'er og Intel MIC Architectures , Intel , < http://techresearch.intel.com/spaw2/uploads/files/FASTsort_CPUsGPUs_IntelMICarchitectures.pdf > Arkiveret 27. marts 2012 på Wayback Machine 
  20. 1 2 3 4 Gareth Halfacree (20. juni 2011), Intel presser på for HPC-plads med Knights Corner , Net Communities Limited, UK , < http://www.thinq.co.uk/2011/6/20/intel-pushes -hpc-space-knights-corner/ > Arkiveret 5. oktober 2011 på Wayback Machine 
  21. Intel Many Integrated Core Arhcitecture , Intel, december 2010 , < http://www.many-core.group.cam.ac.uk/ukgpucc2/talks/Elgar.pdf > . Hentet 22. juni 2012. Arkiveret 2. april 2012 på Wayback Machine 
  22. Rick Merritt (20. juni 2011), OEM'er viser systemer med Intel MIC-chips , EE Times , < http://www.eetimes.com/electronics-news/4217092/OEMs-show-systems-with-Intel-MIC-chips > Arkiveret 5. oktober 2012 på Wayback Machine 
  23. Tom R. Halfhill (18. juli 2011), Intel Shows MIC Progress , The Linley Group , < http://www.linleygroup.com/newsletters/newsletter_detail.php?num=4729 > Arkiveret 2. april 2012 på Wayback Machine 
  24. Andrea Petrou (20. juni 2011), SGI vil have Intel til super supercomputer , < http://news.techeye.net/hardware/sgi-wants-intel-for-super-supercomputer > . Hentet 22. juni 2012. Arkiveret 16. september 2011 på Wayback Machine 
  25. "Stampedes" omfattende kapaciteter til at styrke US Open Science Computational Resources , Texas Advanced Computing Center , 22. september 2011 , < http://www.tacc.utexas.edu/news/press-releases/2011/stampede > Arkiveret fra 5. august 2012 på Wayback Machine 
  26. 1 2 Stampede: A Comprehensive Petascale Computing Environment . IEEE Cluster 2011 Special Emne . Hentet 16. november 2011. Arkiveret fra originalen 26. september 2012.
  27. Marcus Yam (16 2011), Intel's Knights Corner: 50+ Core 22nm Co-processor , Tom's Hardware , < http://www.tomshardware.com/news/intel-knights-corner-mic-co-processor,14002. html > . Hentet 16. november 2011. 
  28. Sylvie Barak (16. nov. 2011), Intel afslører 1 TFLOP/s Knights Corner , EE Times , < http://www.eetimes.com/electronics-news/4230654/Intel-unveils-1-TFLOP-s-Knight- s-Hjørne > . Hentet 16. november 2011. Arkiveret 25. oktober 2012 på Wayback Machine 
  29. James Reinders (5. juni 2012), Knights Corner: Open source-softwarestak , Intel , < http://software.intel.com/en-us/blogs/2012/06/05/knights-corner-open-source- software-stak > Arkiveret 10. juni 2012 på Wayback Machine 
  30. Merritt, Rick (8. juni 2012), Cray vil bruge Intel MIC, mærket Xeon Phi , < http://www.eetimes.com/electronics-news/4375500/Cray-will-use-Intel-MIC--branded- Xeon-Phi > Arkiveret 22. juni 2012 på Wayback Machine 
  31. Latif, Lawrence (19. juni 2012), Cray for at understøtte Intels Xeon Phi i Cascade clusters , < http://www.theinquirer.net/inquirer/news/2184891/cray-support-intels-xeon-phi-cascade-clusters > Arkiveret 22. juni 2012 på Wayback Machine 
  32. Prickett Morgan, Timothy (18. juni 2012), Intel slår Xeon Phi-mærket på MIC-coprocessorer , < https://www.theregister.co.uk/2012/06/18/intel_mic_xeon_phi_cray/ > Arkiveret 16. oktober 2017 på Wayback-maskine 
  33. Intel Corporation (18. juni 2012), seneste Intel(R) Xeon(R)-processorer E5-produktfamilie opnår hurtigste vedtagelse af ny teknologi på Top500-listen , < http://www.marketwatch.com/story/latest-intelr-xeonr -processors-e5-product-family-achieves-hurtigste-adoption-of-new-technology-on-top500-list-2012-06-18 > Arkiveret 20. juni 2012 på Wayback Machine 
  34. IntelPR. Intel driver verdens hurtigste supercomputer, afslører nye og fremtidige højtydende computerteknologier . Intel Newsroom (17. juni 2013). Hentet 21. juni 2013. Arkiveret fra originalen 22. juni 2013.
  35. Intel afslører 72-core x86 Knights Landing CPU til exascale supercomputing | ekstremteknologi . Dato for adgang: 28. november 2013. Arkiveret fra originalen 28. november 2013.
  36. 1 2 Supercomputing Conference '15: Intel Knight's Landing detaljer . 3DNews (24. november 2015). Hentet 24. november 2015. Arkiveret fra originalen 25. november 2015.
  37. Inde i fremtidige "Knights Landing" Xeon Phi-systemer . Hentet 3. december 2015. Arkiveret fra originalen 8. december 2015.
  38. Intel stabler Knights Landing Chips ved siden af ​​Xeons . Hentet 3. december 2015. Arkiveret fra originalen 8. december 2015.
  39. Intel annoncerer Knight's Mill: A Xeon Phi for Deep Learning , Anandtech (17. august 2016). Arkiveret fra originalen den 18. august 2016. Hentet 17. august 2016.
  40. Intel viser Knights Mill Xeon Phi på ARK: Op til 72 kerner ved 320W med QFMA og VNNI , Anandtech (19. december 2017). Arkiveret fra originalen den 22. december 2017. Hentet 19. december 2017.
  41. Radek . Chipshot: Intel navngiver teknologien til at revolutionere fremtiden for HPC - Intel® Xeon® Phi™ produktfamilie , Intel (18. juni 2012). Arkiveret fra originalen den 21. juni 2012. Hentet 12. december 2012.
  42. Raj Hazra . Intel® Xeon® Phi™-coprocessorer accelererer tempoet for opdagelse og innovation , Intel (18. juni 2012). Arkiveret fra originalen den 29. oktober 2012. Hentet 12. december 2012.
  43. Rick Merritt . Cray vil bruge Intel MIC, mærket Xeon Phi , EETimes (18. juni 2012). Arkiveret fra originalen den 22. juni 2012. Hentet 12. december 2012.
  44. Terrence O'Brien . Intel døber sine 'Many Integrated Core'-produkter Xeon Phi, eye exascale milepæl , Engadget (18. juni 2012). Arkiveret fra originalen den 26. december 2012. Hentet 12. december 2012.
  45. Jeffrey Burt . Intel omslutter Xeon Phi-branding omkring MIC-coprocessorer , EWeek (18. juni 2012). Hentet 12. december 2012.
  46. 12 Johan De Gelas . Intels Xeon Phi i 10 Petaflops supercomputer , AnandTech (11. september 2012). Arkiveret fra originalen den 25. november 2012. Hentet 12. december 2012.
  47. Ny bog giver indsigt i kodning for Intel Xeon Phi Arkiveret 15. april 2013 på Wayback Machine // InsideHPC, 3/29/2013: "...the Stampede supercomputer på Texas Advanced Computing Center i Austin. Stampede er i øjeblikket rangeret som nummer syv på TOP500 med over 6400 Intel Xeon Phi-coprocessorer."
  48. 1 2 3 4 5 IntelPR . Intel leverer ny arkitektur til opdagelse med Intel® Xeon Phi™-coprocessorer , Intel (12. november 2012). Arkiveret fra originalen den 30. november 2012. Hentet 12. december 2012.
  49. 1 2 3 4 5 Agam Shah . Intel leverer 60-kernet Xeon Phi-processor , Computerworld (12. november 2012). Arkiveret fra originalen den 12. marts 2013. Hentet 12. december 2012.
  50. 1 2 3 4 5 Johan De Gelas . Xeon Phi på arbejde hos TACC , AnandTech (14. november 2012). Arkiveret fra originalen den 12. december 2012. Hentet 12. december 2012.
  51. Intel Xeon Phi: Intel-kort i TACC-supercomputer , THG (4. december 2012). Arkiveret fra originalen den 13. december 2013. Hentet 13. december 2013.
  52. Nikhil Rao. Intel® MIC x100 Coprocessor Driver - på grænserne af Linux og HPC  (engelsk)  (utilgængeligt link) . LinuxCon 2013. Hentet 25. december 2013. Arkiveret fra originalen 29. december 2013.
  53. Rick Merritt (20. juni 2011), OEM'er viser systemer med Intel MIC-chips , EE Times , < http://www.eetimes.com/electronics-news/4217092/OEMs-show-systems-with-Intel-MIC-chips > Arkiveret 5. oktober 2012 på Wayback Machine 
  54. Nyhedsfaktaark: Intel Many Integrated Core (Intel MIC) Architecture ISC'11 Demoer og Performance Description , Intel , 20. juni 2011 , < http://newsroom.intel.com/servlet/JiveServlet/download/2152-4-5220 /ISC_Intel_MIC_factsheet.pdf > . Hentet 22. juni 2012. Arkiveret 24. marts 2012 på Wayback Machine 
  55. Tesla vs. Xeon Phi vs. Radeon. A Compiler Writer's Perspective Arkived December 26, 2013 at the Wayback Machine // The Portland Group (PGI), CUG 2013 Proceedings
  56. Beskrivelse af Intel MIC-instruktionssættet . Hentet 22. juni 2012. Arkiveret fra originalen 20. juni 2012.
  57. Intel Xeon Phi-coprocessorer blev officielt afsløret Arkiveret 19. april 2017. // IXBT
  58. Jon Stokes. Intel fjerner planer for 50-kernes supercomputing-processorer . Ars Technica (20. juni 2011). Arkiveret fra originalen den 26. september 2012.

Links