Xeon Phi

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 2 januari 2020; kontroller kräver 9 redigeringar .
Xeon Phi
CPU
Produktion från 2010 till 2020 [1]
Utvecklaren Intel
Tillverkare
CPU- frekvens 1,053-1,7  GHz
Produktionsteknik 22-14  nm
Instruktionsuppsättningar x86-64
Antal kärnor 57-61 (x100-serien),
64-72 (x200-serien)
L1 cache 32 KB per kärna
L2 cache 512 KB per kärna
kontakt
Kärnor

Xeon Phi  är en familj av x86 - processorer från det nordamerikanska företaget Intel med ett stort antal processorkärnor . Dessa processorer är designade för användning i superdatorer , servrar och högpresterande arbetsstationer [2] . Processorarkitekturen tillåter användning av standardprogrammeringsspråk och OpenMP -teknologier . [3] [4]

Ursprungligen utvecklad på basis av experimentella Intel -videoacceleratorer för datorer ( GPGPU ) (projekt Larrabee 2006 och Intel MIC 2010) [5] . Till skillnad från andra GPGPU:er (särskilt Nvidia Tesla ) använder Xeon Phi-processorer en x86-kompatibel kärna som inte kräver att program skrivs om till speciella språk ( CUDA , OpenCL ) [5] .

Inledningsvis introducerades 2012 som PCIe- expansionskort ( Knights Corner , 22 nm).
Produkter av den andra generationen av Knights Landing ( 14 nm ) tillkännagavs 2013 [6] och dök upp 2016 och är en processor för installation i en LGA3647-serversocket (de är den centrala processorenheten).

I juni 2013 blev superdatorn Tianhe-2 från NSCC-GZ (Kina) den snabbaste i världen . Den använde Intel Xeon Phi-samprocessorer och Xeon-processorer ( Ivy Bridge -EP) för att uppnå 33,86 petaflops. [åtta]

Xeon Phi-produkter riktar sig till en marknad som också använder Nvidia Tesla och AMD Radeon Instinct -samprocessorer .

Historik

Bakgrund

Larrabee-mikroarkitekturen (utvecklad sedan 2006 [9] ) introducerade användningen av mycket breda vektor - ALU:er (512-bitars SIMDs ) i x86 -mikroprocessorer . Den använde också en ringbuss för att säkerställa cache-koherens och för att kommunicera med minneskontrollern . Varje Larrabee-kärna kunde köra 4 trådar. Larrabee hade också några enheter specifika för videoacceleratorer (GPU), i synnerhet en texturenhet. [10] Planer på att producera en GPU för PC-marknaden, baserad på forskning från Larrabee-projektet, övergavs i maj 2010. [11]

I ett annat Intel-forskningsprojekt implementerades x86-arkitekturen på en flerkärnig processor - Single-chip Cloud Computer (prototyper presenterades 2009 [12] ), designad för cloud computing. Ett chip hade 48 oberoende kärnor med individuell frekvens- och spänningskontroll. För att koppla ihop kärnorna användes ett nätverk med en cellulär struktur ( mesh ). Projektet stödde inte cachekoherens. [13]

Teraflops Research Chip ( prototyp introducerad 2007 [14] ) är en experimentell 80-kärnig mikroprocessor. Varje kärna innehöll 2 ALU för verklig databehandling . Maskininstruktionsstorleken  är 96 bitar ( VLIW ) . Projektet kunde uppnå 1,01 teraFLOPS vid 3,16 GHz och använda 62 watt elektricitet. [15] [16]

Knights Ferry

Den första generationen av processorer baserade på Intel MIC-arkitektur, kodnamnet Knights Ferry . [17]

Intel MIC-prototypen är Knights Ferry- expansionskortet baserat på Aubrey Isle- processorn . Tillkännagav 31 maj 2010. Det anges att produkten är en fortsättning på arbetet med projekten Larrabee , Single-chip Cloud Computer och andra forskningsprojekt. [arton]

PCIe -kortet har 32 kärnor, i ordning, med frekvenser upp till 1,2 GHz, med 4 trådar på varje kärna. Kortet har 2 GB GDDR5-minne , [19] . Mikroprocessorn har 8 MB koherent L2-cache (256 KB per kärna; L1 - 32 KB per kärna). [20] Maximal strömförbrukning är cirka 300 W, [19] använder 45 nm processteknik. [21] Aubrey Isle -chippet använder en 1024-bitars bred ringbuss (512 bitar i varje riktning) mellan processorer och huvudminne. [22] Ett kort har en prestanda på mer än 750 GigaFLOPS [21] (prototypen fungerar bara med 32-bitars flöten [23] , varje kärna utför upp till 16 operationer per klocka [20] ).

Prototyper har använts vid CERN , Korea Institute of Science and Technology Information (KISTI) och Leibniz Supercomputing Center . IBM , SGI , HP , Dell utsågs bland tillverkarna av hårdvara för prototyper . [24]

Knights Corner

Den andra generationens processorer baserade på Intel MIC-arkitektur, kodnamnet Knights Corner . [17]

Knights Corners produktlinje förväntas tillverkas med hjälp av 22nm-processteknologin, med tre-gate transistorer (Intel Tri-gate). Det förväntas att chippet kommer att innehålla mer än 50 kärnor, och att kommersiellt tillgängliga produkter kommer att skapas på grundval av det. [18] [21]

I juni 2011 tillkännagav SGI ett partnerskap med Intel för att använda MIC-arkitekturprodukter i sina HPC-lösningar (High Performance Computing). [25] I september 2011 tillkännagav Texas Advanced Computing Center (TACC) användningen av Knights Corner-kort i den projekterade superdatorn "Stampede" med en planerad prestanda på 8 petaFLOPS. [26] Enligt Stampede: A Comprehensive Petascale Computing Environment kommer andra generationens MIC-chips (Knights Landing) att läggas till superdatorn senare och öka toppprestanda till 15 petaFLOPS. [27]

Den 15 november 2011 demonstrerade Intel tidiga tekniska prover av Knights Corner-processorn. [28] [29]

Den 5 juni 2012 släppte Intel källkoden och dokumentationen för MPSS ( Linux , GCC , GDB ) på Knights Corner. [trettio]

I juni 2012 meddelade Cray att de skulle använda 22nm 'Knight's Corner' (märkt 'Xeon Phi') som samprocessorer i högpresterande 'Cascade'-system. [31] [32]

Vid ISC-konferensen i juni 2012 döptes Knight Corner-mikroprocessorn om till Xeon Phi [33] [34] .

Knights Landing

Den tredje generationens processorer baserade på Intel MIC-arkitektur, kodnamnet Knights Landing [17] [27] .

Dessa processorer är tillverkade med hjälp av Intels 14nm -process med andra generationens 3-D tri-gate- teknik . Produkter av denna generation kan användas både som en coprocessor baserad på PCIe-expansionskort och som en central processorenhet (CPU), som installeras direkt i moderkortets sockel. I form av en central processor kombinerar de all funktionalitet hos en klassisk huvudprocessor och samtidigt funktionaliteten hos specialiserade samprocessorer. Detta eliminerar komplexiteten i PCIe-dataöverföringsprogrammering, samt ökar avsevärt beräkningstätheten och prestanda per watt i denna klass av processorer. I alla typer av processorer av denna generation kommer minnesbandbredden att ökas avsevärt genom att introducera komplext integrerat minne på flera nivåer. Detta kommer att eliminera "flaskhalsarna" från den tidigare generationen, öka prestandan för högpresterande beräkningar och tillåta fullt utnyttjande av tillgänglig beräkningskraft [35] .

Under 2013 presenterades några detaljer om ett 72-kärnigt Knights Landing-system med kärnor baserade på en modifierad Atom -mikroarkitektur med tillägg av AVX -512 [36] .

I november 2015 demonstrerade Intel en kiselwafer och de första proverna av Knights Landing-chips. De viktigaste detaljerna om kretsens arkitektur och egenskaper blev också kända, i synnerhet att Knights Landing implementerade den första generationens Intel Omni-Path högpresterande nätverksgränssnitt [37] [38] [39] .

Knights Hill

Den fjärde generationens processorer baserade på Intel MIC-arkitektur, kodnamnet Knights Hill [17] .

Den kommer att baseras på en 10nm processteknik och använda den andra generationen av Omni-Path IPC [37] .

Knight's Mill

Knights Mill, nästa generation av Xeon Phi, är optimerad för att påskynda djupinlärningsuppgifter , [40] släpptes ursprungligen i december 2017. [41] Nästan identisk i specifikationerna med Knights Landing, inkluderar optimeringar för att bättre utnyttja AVX-512-instruktionerna och ger 4 trådar per kärna.

Xeon Phi

Den 18 juni 2012 meddelade Intel att de skulle använda varumärket "Xeon Phi" för hela sin produktlinje baserad på Intel MIC. [42] [43] [44] [45] [46]

I september 2012 tillkännagavs Stampede- superdatorn med över 6400 Xeon Phi-processorer vid Texas Advanced Computing Center . [47] Stampede är planerad att ha en föreställning på cirka 10 petaflops . [47] [48]

I november 2012 tillkännagav Intel två familjer av Xeon Phi-samprocessorer: Xeon Phi 3100 och Xeon Phi 5110P. [49] [50] [51] Xeon Phi 3100-processorerna har över 1 teraflops prestanda (dubbel), 240 GB/s minnesbandbredd och mindre än 300 watts värmeavledning. [49] [50] [51] Xeon Phi 5110P-familjen kommer att kunna köra upp till 1,01 teraflops (dubbel precision), köras med 320 GB/s minne och inte leverera mer än 225 watt. [49] [50] [51] Xeon Phi kommer att tillverkas med 22 nm-teknik. [49] [50] [51] Xeon Phi 3100 kommer att kosta under 2 000 $ och Xeon Phi 5110P kommer att kosta 2 649 $. [49] [50] [51] [52]

Egenskaper

Intel MIC-arkitekturen är baserad på den klassiska x86-arkitekturen, [21] acceleratorn kör Linux [53] . För MIC-programmering är det tänkt att använda OpenMP , OpenCL , [54] Intel Cilk Plus , specialiserade kompilatorer Intel Fortran, Intel C++. Matematikbibliotek finns också. [55]

Larrabee ärver x86-instruktionsuppsättningen, 512-bitars vektor-ALU (upp till 16 flytoperationer eller upp till 8 dubbeloperationer per instruktion), en sammanhängande L2 - cache på 512 KB per kärna [56] och en ultrabred ringbuss för anslutning kärnor och en minneskontroller.

Beskrivningen av Intel MIC-instruktionsuppsättningen publiceras på den officiella webbplatsen [57] .

Försäljningen började i januari 2013. [58]

Se även

Anteckningar

  1. Ian Cutress & Anton Shilov. Larrabee-kapitlet stängs: Intels sista Xeon Phi-processorer nu i EOL (7 maj 2019). Hämtad 12 mars 2020. Arkiverad från originalet 26 oktober 2021.
  2. Intel Xeon Phi-samprocessorer tillkännagavs Arkiverade 19 oktober 2017. .
  3. robert-reed. Bäst kända metoder för att använda OpenMP på Intel Many Integrated Core (Intel MIC) Architecture . software.intel.com (4 februari 2013). Hämtad 5 maj 2020. Arkiverad från originalet 24 juni 2018.
  4. Jeffers, James; Reinders, James. Intel Xeon Phi Coprocessor högpresterande  programmering . — Morgan Kaufmann , 2013. — ISBN 978-0124104143 .
  5. 1 2 Mittal, Sparsh; Anand, Osho; Kumarr, Visnu P En undersökning om utvärdering och optimering av prestanda hos Intel Xeon Phi (maj 2019). Hämtad 7 oktober 2019. Arkiverad från originalet 16 mars 2022.
  6. Sodani, Avinash et al.  Knights Landing : Andra generationens Intel Xeon Phi-produkt  // IEEE Micro : journal. - 2016. - Vol. 36 , nr. 2 . - S. 34-46 . - doi : 10.1109/MM.2016.25 .
  7. Intel driver världens snabbaste superdator, avslöjar nya och framtida högpresterande datortekniker . Hämtad 21 juni 2013. Arkiverad från originalet 22 juni 2013.
  8. Charlie Demerjian (3 juli 2006), Nytt från Intel: Det är minikärnor! , The Inquirer , < http://www.theinquirer.net/inquirer/news/1029138/new-from-intel-its-mini-cores > Arkiverad 27 april 2012 på Wayback Machine 
  9. Källor:
  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- kommer-inte-föra-en-diskret-grafikprodukt-till-marknaden > Arkiverad 20 juni 2012 på Wayback Machine 
  11. Tony Bradley (3 december 2009), Intel 48-Core "Single-Chip Cloud Computer" Improves Power Efficiency >http://www.pcworld.com/businesscenter/article/183653/intel_48core_singlechip_fficiesency_computer.html<,PCWorld, Wayback Machine 
  12. Intel Research: Single-Chip Cloud Computer , Intel , < http://techresearch.intel.com/ProjectDetails.aspx?Id=1 > Arkiverad 20 april 2012 på Wayback Machine 
  13. Ben Ames (11 februari 2007), Intel testar Chip Design With 80-Core Processor , IDG News , < http://www.pcworld.com/article/128924/intel_tests_chip_design_with_80core_processor.html > Arkiverad 17 januari 2012 på Wayback Machine 
  14. Intels Teraflops Research Chip , Intel , < http://download.intel.com/pressroom/kits/Teraflops/Teraflops_Research_Chip_Overview.pdf > Arkiverad 9 oktober 2012 på Wayback Machine 
  15. Anton Shilov (12 februari 2007), Intel Details 80-Core Teraflops Research Chip , Xbit laboratories , < http://www.xbitlabs.com/news/cpu/display/20070212224710.html > . Hämtad 22 juni 2012. Arkiverad 5 februari 2015 på Wayback Machine 
  16. 1 2 3 4 Charlie Demerjian. Vad kommer efter Knight Landing? Från Larrabee till Sky Lake, precis som vi sa . SemiAccurate (12 juni 2012). Arkiverad från originalet den 27 juni 2013.
  17. 1 2 Källor:
  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 > Arkiverad 29 mars 2012 på Wayback Machine 
  19. 1 2 Snabb sortering på processorer, grafikprocessorer och Intel MIC-arkitekturer , Intel , < http://techresearch.intel.com/spaw2/uploads/files/FASTsort_CPUsGPUs_IntelMICarchitectures.pdf > Arkiverad 27 mars 2012 på Wayback Machine 
  20. 1 2 3 4 Gareth Halfacree (20 juni 2011), Intel driver på för HPC-utrymme med Knights Corner , Net Communities Limited, Storbritannien , < http://www.thinq.co.uk/2011/6/20/intel-pushes -hpc-space-knights-corner/ > Arkiverad 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 > . Hämtad 22 juni 2012. Arkiverad 2 april 2012 på Wayback Machine 
  22. Rick Merritt (20 juni 2011), OEMs visar system med Intel MIC-chips , EE Times , < http://www.eetimes.com/electronics-news/4217092/OEMs-show-systems-with-Intel-MIC-chips > Arkiverad 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 > Arkiverad 2 april 2012 på Wayback Machine 
  24. Andrea Petrou (20 juni 2011), SGI vill ha Intel för supersuperdator , < http://news.techeye.net/hardware/sgi-wants-intel-for-super-supercomputer > . Hämtad 22 juni 2012. Arkiverad 16 september 2011 på Wayback Machine 
  25. "Stampedes" omfattande kapacitet för att stärka US Open Science Computational Resources , Texas Advanced Computing Center , 22 september 2011 , < http://www.tacc.utexas.edu/news/press-releases/2011/stampede > Arkiverad från 5 augusti 2012 på Wayback Machine 
  26. 1 2 Stampede: En omfattande Petascale-beräkningsmiljö . IEEE Cluster 2011 specialämne . Hämtad 16 november 2011. Arkiverad från originalet 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 > . Hämtad 16 november 2011. 
  28. Sylvie Barak (16 nov 2011), Intel avslöjar 1 TFLOP/s Knights Corner , EE Times , < http://www.eetimes.com/electronics-news/4230654/Intel-unveils-1-TFLOP-s-Knight- s-Hörn > . Hämtad 16 november 2011. Arkiverad 25 oktober 2012 på Wayback Machine 
  29. James Reinders (5 juni 2012), Knights Corner: Software stack med öppen källkod , Intel , < http://software.intel.com/en-us/blogs/2012/06/05/knights-corner-open-source- software-stack > Arkiverad 10 juni 2012 på Wayback Machine 
  30. Merritt, Rick (8 juni 2012), Cray kommer att använda Intel MIC, märkt Xeon Phi , < http://www.eetimes.com/electronics-news/4375500/Cray-will-use-Intel-MIC--branded- Xeon-Phi > Arkiverad 22 juni 2012 på Wayback Machine 
  31. Latif, Lawrence (19 juni 2012), Cray för att stödja Intels Xeon Phi i Cascade-kluster , < http://www.theinquirer.net/inquirer/news/2184891/cray-support-intels-xeon-phi-cascade-clusters > Arkiverad 22 juni 2012 på Wayback Machine 
  32. Prickett Morgan, Timothy (18 juni 2012), Intel slår Xeon Phi-märket på MIC-samprocessorer , < https://www.theregister.co.uk/2012/06/18/intel_mic_xeon_phi_cray/ > Arkiverad 16 oktober 2017 på Wayback-maskinen 
  33. Intel Corporation (18 juni 2012), Senaste Intel(R) Xeon(R)-processorer E5-produktfamiljen uppnår snabbast användning av ny teknik på Top500-listan , < http://www.marketwatch.com/story/latest-intelr-xeonr -processors-e5-product-family-achieves-fastest-adoption-of-new-technology-on-top500-list-2012-06-18 > Arkiverad 20 juni 2012 på Wayback Machine 
  34. IntelPR. Intel driver världens snabbaste superdator, avslöjar nya och framtida högpresterande datortekniker . Intel Newsroom (17 juni 2013). Hämtad 21 juni 2013. Arkiverad från originalet 22 juni 2013.
  35. Intel avslöjar 72-kärnig x86 Knights Landing CPU för exascale superdatorer | extremetech . Datum för åtkomst: 28 november 2013. Arkiverad från originalet 28 november 2013.
  36. 1 2 Supercomputing Conference '15: Intel Knight's Landing detaljer . 3DNews (24 november 2015). Hämtad 24 november 2015. Arkiverad från originalet 25 november 2015.
  37. Inuti framtida "Knights Landing" Xeon Phi Systems . Hämtad 3 december 2015. Arkiverad från originalet 8 december 2015.
  38. Intel staplar Knights Landing Chips bredvid Xeons . Hämtad 3 december 2015. Arkiverad från originalet 8 december 2015.
  39. Intel tillkännager Knight's Mill: A Xeon Phi for Deep Learning , Anandtech (17 augusti 2016). Arkiverad från originalet den 18 augusti 2016. Hämtad 17 augusti 2016.
  40. Intel listar Knights Mill Xeon Phi på ARK: Upp till 72 kärnor vid 320W med QFMA och VNNI , Anandtech (19 december 2017). Arkiverad från originalet den 22 december 2017. Hämtad 19 december 2017.
  41. Radek . Chipshot: Intel namnger tekniken för att revolutionera HPC:s framtid - Intel® Xeon® Phi™-produktfamiljen , Intel (18 juni 2012). Arkiverad från originalet den 21 juni 2012. Hämtad 12 december 2012.
  42. Raj Hazra . Intel® Xeon® Phi™-samprocessorer ökar hastigheten för upptäckt och innovation , Intel (18 juni 2012). Arkiverad från originalet den 29 oktober 2012. Hämtad 12 december 2012.
  43. Rick Merritt . Cray kommer att använda Intel MIC, märkt Xeon Phi , EETimes (18 juni 2012). Arkiverad från originalet den 22 juni 2012. Hämtad 12 december 2012.
  44. Terrence O'Brien . Intel döper sina "Många integrerade kärnor"-produkter Xeon Phi, eye exascale milestone , Engadget (18 juni 2012). Arkiverad från originalet den 26 december 2012. Hämtad 12 december 2012.
  45. Jeffrey Burt . Intel omsluter Xeon Phi Branding Around MIC Coprocessors , EWeek (18 juni 2012). Hämtad 12 december 2012.
  46. 12 Johan De Gelas . Intels Xeon Phi i 10 Petaflops superdator , AnandTech (11 september 2012). Arkiverad från originalet den 25 november 2012. Hämtad 12 december 2012.
  47. Ny bok ger insikt i kodning för Intel Xeon Phi Arkiverad 15 april 2013 på Wayback Machine // InsideHPC, 2013-03-29: "...den Stampede superdatorn vid Texas Advanced Computing Center i Austin. Stampede är för närvarande rankad som nummer sju på TOP500, med över 6400 Intel Xeon Phi-samprocessorer.”
  48. 1 2 3 4 5 IntelPR . Intel levererar ny arkitektur för upptäckt med Intel® Xeon Phi™-samprocessorer , Intel (12 november 2012). Arkiverad från originalet den 30 november 2012. Hämtad 12 december 2012.
  49. 1 2 3 4 5 Agam Shah . Intel levererar en 60-kärnig Xeon Phi-processor , Computerworld (12 november 2012). Arkiverad från originalet den 12 mars 2013. Hämtad 12 december 2012.
  50. 1 2 3 4 5 Johan De Gelas . Xeon Phi på jobbet på TACC , AnandTech (14 november 2012). Arkiverad från originalet den 12 december 2012. Hämtad 12 december 2012.
  51. Intel Xeon Phi: Intel-kort i TACC superdator , THG (4 december 2012). Arkiverad från originalet den 13 december 2013. Hämtad 13 december 2013.
  52. Nikhil Rao. Intel® MIC x100 Coprocessor Driver - on the Frontiers of Linux & HPC  (engelska)  (ej tillgänglig länk) . LinuxCon 2013. Hämtad 25 december 2013. Arkiverad från originalet 29 december 2013.
  53. Rick Merritt (20 juni 2011), OEMs visar system med Intel MIC-chips , EE Times , < http://www.eetimes.com/electronics-news/4217092/OEMs-show-systems-with-Intel-MIC-chips > Arkiverad 5 oktober 2012 på Wayback Machine 
  54. Nyhetsfaktablad: Intel Many Integrated Core (Intel MIC) Architecture ISC'11 Demos and Performance Description , Intel , 20 juni 2011 , < http://newsroom.intel.com/servlet/JiveServlet/download/2152-4-5220 /ISC_Intel_MIC_faktablad.pdf > . Hämtad 22 juni 2012. Arkiverad 24 mars 2012 på Wayback Machine 
  55. Tesla vs. Xeon Phi vs. Radeon. A Compiler Writer's Perspective Arkiverad 26 december 2013 på Wayback Machine // The Portland Group (PGI), CUG 2013 Proceedings
  56. Beskrivning av Intel MIC-instruktionsuppsättningen . Hämtad 22 juni 2012. Arkiverad från originalet 20 juni 2012.
  57. Intel Xeon Phi-samprocessorer presenterade officiellt Arkiverad 19 april 2017. // IXBT
  58. Jon Stokes. Intel avbryter planer på 50-kärniga superdatorprocessorer . Ars Technica (20 juni 2011). Arkiverad från originalet den 26 september 2012.

Länkar