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解析申威26010處理器結構(附:國產超算發展史)

發布日期:2022-04-17 點擊率:1092 品牌:組態王_Kingview

  申威26010處理器每片處理器包含4個核心,片上的4個核心通過片上網絡互聯,并通過PCI-E 3.0對外連接,每個核心擁有獨立的128位DDR3控制器連接到8GB DDR3-2133內存,這樣4個核心一共擁有32GB的DDR3內存。

  解析申威26010處理器結構

  解析申威26010處理器結構

  從這里可以看出SW26010實際上類似于用膠水把4個獨立的處理器粘在了一起,整合到了一個芯片里面,但是每個核心還是可以獨立工作,而且擁有獨立的128bit 8GB內存。這樣單個核心的內存帶寬達到了34GB/s,整個處理器達到了136GB/s,這樣設計最大的好處就是每個核心的帶寬是完全獨享的,缺點是空閑核心的帶寬無法共享給其他核心。

  其中每個核心包含一個主處理器(MPE)和一個8*8的計算單元陣列(CPEs),主處理器是一個64位的RISC架構核心,用來跑操作系統,并且支持264位的矢量指令集,擁有32KB的L1指令緩存和32KB的L1數據緩存(總共64KB L1 cache),和256KB L2 Cache,應該說這樣的緩存配置并不算大,應該是為了節約芯片面積考慮,4個核心的主處理器加起來一共有256KB L1 cache和1MB L2 cache。

  計算單元陣列(CPEs)是一個由64個簡化的62bit處理器(不是常見的64bit)組成,每個處理器只有16KB的L1指令緩存和64KB本地儲存,沒有L1數據緩存,并且和主處理器一樣支持264位的矢量指令集,單片處理器擁有一共256個這樣的計算單元。

  于是加上4個主處理器,單片處理器一共擁有260個處理器核心。

  解析申威26010處理器結構

  神威·太湖之光的每個處理器卡有兩片SW26010處理器,和一共64GB內存,長得像這樣,每個處理器算一個計算節點,這樣一塊處理器卡和intel xeon phi協處理器卡類似,只是intel這樣一塊計算卡只有區區60個核心,而且不能獨立工作,還需要另外購買一個獨立的xeon主機作為管理處理器使用。而SW26010處理器集成了管理處理器,可以獨立工作,并且單個處理器卡擁有高達520個處理器核心。

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  對比一下intel xeon phi計算系統的結構:

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  KNC Card就是一塊intelXeon Phi協處理器卡,協處理器卡通過PCIE-X16和主處理器相連,其實看上去就像是一臺PC上面插著好幾塊顯卡。這樣一臺PC構成一個計算節點。

  對比SW26010處理器的方案,單個節點來看,一塊SW26010的核心數量和一臺帶有4塊xeon phi計算卡的功能相當。Intel方案的麻煩在于,這樣一個計算節點的功耗和體積遠遠大于SW26010,而且intel主處理器內存和協處理器卡的內存是分離的,需要先將要處理的數據通過PCI-E x16傳輸至計算卡內存,然后計算卡才能計算,最后將結果通過PCI-E x16讀回主處理器,這樣一來一回的性能損失很多時候遠大于計算卡帶來的好處。

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