Un microchip che contiene 1.000 processori indipendenti programmabili è stato progettato da un team di ricercatori del dipartimento di ingegneria elettrica e informatica presso l'Università della California, Davis. Il chip "KiloCore" ha un’efficienza energetica elevata e possiede una velocità di calcolo massima pari a 1,78 trilioni di istruzioni al secondo e contiene 621 milioni di transistor.
Il KiloCore è stato presentato durante il simposio VLSI Technology and Circuits (VLSI Very-large-scale integration) a Honolulu, Hawaii il 16 giugno 2016.
Primo chip al mondo con 1.000 processori e con la frequenza di clock più alta mai progettato in una università
«Si tratta, al meglio della nostra conoscenza, del primo chip al mondo con 1.000 processori e con la frequenza di clock più alta mai progettato in una università» scrive Bevan Baas, professore di ingegneria elettrica e informatica, che ha coordinato il team che ha progettato l'architettura del chip.
Nonostante in passato siano stati realizzati altri chip multiprocessore, nessuno aveva mai superato i 300 processori, secondo un'analisi condotta dal team di Baas. Molti di questi chip sono stati creati per scopi di ricerca scientifica e pochi vengono venduti sul mercato.
Il chip KiloCore è stato fabbricato da IBM utilizzando la tecnologia CMOS a 32 nm.
Ogni processore può eseguire un piccolo programma indipendentemente dagli altri, un approccio fondamentalmente più flessibile rispetto agli approcci cosiddetti SIMD (Single-Instruction-Multiple-Data: più unità elaborano dati diversi in parallelo) utilizzata da processori come le GPU (graphics processing unit). L'idea alla base del nuovo approccio è quella di suddividere un'applicazione in tanti piccoli pezzi da essere eseguiti singolarmente in parallelo su processori diversi, questo consente di ottenere una produttività elevata con un basso consumo di energia, scrive Baas.
Ogni singolo processore ha una frequenza di clock indipendente
Grazie alla frequenza di clock indipendente ogni processore ha la capacità di arrestarsi autonomamente nel momento in cui non ci sono dati da elaborare, questo permette di risparmiare ulteriore energia, scrive il dott. Brent Bohnenstiehl che ha sviluppato l'architettura principale del microchip.
I nuclei operano a una frequenza di clock media di 1,78 GHz, ogni nucleo è in grado di trasferire i dati direttamente a un altro nucleo senza la necessità di utilizzare un'area di memoria condivisa che può diventare un collo di bottiglia per i dati.
Risparmio energetico record, il microchip consuma solo 0,7 W
Il dispositivo è il più efficiente microchip multi processore mai segnalato, sostiene Baas.
Ad esempio, i 1.000 processori possono eseguire 115 miliardi di istruzioni al secondo dissipando solo 0,7 watt, un consumo energetico abbastanza basso da poter essere sostenuto con una singola batteria stilo AA.
Il chip KiloCore esegue le istruzioni con una efficienza 100 volte superiore rispetto a un processore di un moderno computer portatile.
Le applicazioni già sviluppate
Le applicazioni già sviluppate per il chip includono codifica/decodifica wireless, elaborazione video, crittografia e altre che coinvolgono l’elaborazione di grandi quantità di dati in parallelo come dati scientifici e dati provenienti dai datacenter.
Il team ha ultimato la realizzazione di un compilatore e degli strumenti per la mappatura automatica dei programmi per l’uso nella programmazione del chip.
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