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此項(xiàng)合作的重點(diǎn)將集中在新型處理器內(nèi)核設(shè)計(jì)以及采用的大量的小型處理器內(nèi)核實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu),并通過(guò)優(yōu)化的方法將多處理器連接在一起,是針對(duì)高并行度的應(yīng)用而設(shè)計(jì),例如氣象仿真等。對(duì)這些科學(xué)難題的研究要求計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力是當(dāng)下高端計(jì)算裝置的100倍至1000倍。而傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要耗費(fèi)大量電力,同時(shí)產(chǎn)生大量熱量,并對(duì)安裝設(shè)置要求異常復(fù)雜,這些巨大的成本消耗越來(lái)越不被允許。該項(xiàng)合作旨在使“exascale systems”(每秒高達(dá)10的18次方次浮點(diǎn)運(yùn)算)的應(yīng)用具備低成本的可實(shí)現(xiàn)性。

兩家公司的此項(xiàng)合作被頗為看好。Tensilica公司是全球公認(rèn)的可配置處理器技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者,亦是低功耗移動(dòng)音視頻市場(chǎng)高性價(jià)比處理器IP的供應(yīng)商。而B(niǎo)erkeley實(shí)驗(yàn)室組織管理著一個(gè)全球領(lǐng)先的超級(jí)計(jì)算機(jī)中心,在部署先進(jìn)的計(jì)算機(jī)體系架構(gòu)加速科學(xué)研究探索上有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。

Berkeley計(jì)算機(jī)科技實(shí)驗(yàn)室副主任Horst Simon說(shuō):“我們的研究顯示,當(dāng)前的能源消耗處理方式是不可持續(xù)的,軟硬件的協(xié)同設(shè)計(jì)中使用的Tensilica公司的微型處理器內(nèi)核,在降低系統(tǒng)功耗和增加運(yùn)算性能方面有著強(qiáng)勁的支持。這種處理器具有提供最大性能卻同時(shí)只需消耗最小功耗的特性——這正是克服當(dāng)前高性能計(jì)算研究所面臨的挑戰(zhàn)的解決方案。目前計(jì)算最密集的應(yīng)用之一是模擬全球氣候變化的,這是一個(gè)關(guān)于節(jié)能的優(yōu)化計(jì)算的關(guān)鍵性研究。

Tensilica公司總裁兼首席執(zhí)行官Chris Rowen 表示:“Berkeley實(shí)驗(yàn)室在利用超級(jí)計(jì)算機(jī)資源來(lái)進(jìn)行跨多學(xué)科研究中有著全球領(lǐng)先的經(jīng)驗(yàn),而其在氣候仿真研究上的經(jīng)驗(yàn),尤其適合這個(gè)合作項(xiàng)目。如果我們能采用更具能源效率的方式了解影響氣候變化的因素,相信該項(xiàng)目會(huì)為其他計(jì)算研究的突破產(chǎn)生相應(yīng)的啟發(fā)。我們很高興能為此項(xiàng)研究貢獻(xiàn)力量,通過(guò)Tensilica的Xtensa處理器和軟件,協(xié)助解決這個(gè)具有全球意義的問(wèn)題。同時(shí),在移動(dòng)電話中被證明是能耗超低的可配置處理器技術(shù)將被證明也能為需要低功耗的科學(xué)計(jì)算所需的超級(jí)計(jì)算能力提供強(qiáng)大支持。

研究小組將采用Tensilica的Xtensa LX可配置處理器內(nèi)核作為該大型并行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)架構(gòu)。每一個(gè)處理器將僅消耗數(shù)百毫瓦的功耗,而可以提供每秒數(shù)十億次浮點(diǎn)運(yùn)算,同時(shí)可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言和工具進(jìn)行編程設(shè)計(jì)。相比傳統(tǒng)臺(tái)式機(jī)和服務(wù)器的處理器芯片,這相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)了每瓦功耗上浮點(diǎn)運(yùn)算能力被提升了一個(gè)數(shù)量級(jí)。這些小尺寸低功耗的處理器使得數(shù)百萬(wàn)顆處理器緊密集成在芯片、電路板和機(jī)架上成為了可能 。

該協(xié)同設(shè)計(jì)將采用自動(dòng)化處理器生成技術(shù),包括仿真模型、基于FPGA硬件實(shí)現(xiàn)、和軟件工具等研究處理器指令集、接口、多處理器通信機(jī)制的快速原型評(píng)價(jià)和應(yīng)用性能提升。

該研究也將為大型陣列計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)和通信寬帶優(yōu)化提供參考,對(duì)大型應(yīng)用功能的陣列化分布式并行設(shè)計(jì),以及開(kāi)發(fā)合適的原型和軟件來(lái)支持大型應(yīng)用系統(tǒng)。