El procesador de 25 núcleos de código abierto se puede conectar a una computadora de 200,000 núcleos

Los investigadores quieren darle un mordisco serio a un procesador de código abierto de 25 núcleos llamado Piton.

Los desarrolladores del chip en la Universidad de Princeton tienen en mente un núcleo de 200,000 núcleos computadora repleta de 8,000 chips Piton de 64 bits.

No sucederá pronto, pero ese es un escenario de uso posible para Piton. El chip está diseñado para ser flexible y rápidamente escalable, y deberá garantizar que la colección gigante de núcleos esté sincronizada al procesar aplicaciones en paralelo.

Los detalles sobre Piton se proporcionaron en la conferencia Hot Chips esta semana. El objetivo era diseñar un chip que pudiera usarse en grandes centros de datos que manejan solicitudes de redes sociales, servicios de búsqueda y en la nube. El tiempo de respuesta en redes sociales y búsqueda está ligado a la potencia de los servidores en los centros de datos.

Piton es un raro procesador de código abierto basado en el diseño OpenSparc, que es una versión modificada del procesador OpenSparc T1 de Oracle.

Muchas CPU y arquitecturas de código abierto ya están siendo diseñadas. Una arquitectura notable en desarrollo es RISC-V, que SiFive está utilizando para diseñar un nuevo procesador. Algunos diseños de procesador de código abierto son divertidos. Por ejemplo, Open Core Foundation está tratando de proporcionar un diseño de código abierto para el procesador SH2, que estaba en la consola de juegos Saturn de 1994 de Sega.

Las empresas pueden tomar los diseños de código abierto, modificarlos y fabricar chips en las fábricas. Alternativamente, el chip se puede simular poniendo la lógica programable en FPGA (arreglos de puertas programables en el campo), que luego imitarán la funcionalidad de la CPU multi-core.

Es interesante que los investigadores eligieron SPARC como la arquitectura de elección porque es diseño. SPARC es utilizado por Oracle en sus servidores de gama alta diseñados para bases de datos, pero la popularidad de la arquitectura está disminuyendo. Fujitsu dijo recientemente que estaba iniciando SPARC a favor de ARM para servidores, específicamente para el supercomputador Post-K que se implementará en Japón en 2020.

Un chip Piton tiene 25 núcleos divididos en cinco líneas, una topología ampliamente conocida como un diseño de malla. Cada núcleo funciona a 1 GHz. Varios chips en una matriz pueden ser un sistema en cadena a través de un "puente" que se encuentra en la parte superior de la estructura del chip. El puente también vincula el chip a DRAM y almacenamiento.

El diseño de malla no es una idea nueva, ya que se ha utilizado en chips de compañías como Tilera, que ahora forma parte de Mellanox. Pero lo que es único de Piton es la caché distribuida y los enlaces unidireccionales que unirían todos los núcleos en un servidor grande. Los núcleos también comparten memoria.

Cada núcleo tiene 64 KB de caché L2, que suman 1,6 MB para el chip. Un mini-enrutador en cada núcleo facilita la comunicación rápida con otros núcleos. Cada núcleo también tiene una unidad de coma flotante, principalmente para computación en paralelo a gran escala.

El recuento de núcleos en las CPU está aumentando, especialmente en los chips de servidores y juegos, para proporcionar más potencia informática. Los próximos chips basados ​​en Zen de AMD tendrán hasta 32 núcleos, mientras que los últimos chips de servidor Xeon E7 de Intel tienen hasta 24 núcleos.

Los investigadores de Princeton afirman que Piton es el chip más grande en la academia. Esa afirmación no puede basarse en la cantidad de núcleos en el chip. Un chip de 1000 núcleos llamado KiloCore ha sido diseñado por investigadores del VLSI Computing Lab de la Universidad de California, Davis.

Pero los 460 millones de transistores podrían hacer que Piton sea el chip más grande desarrollado por el mundo académico en tamaño. Es pequeño en comparación con el servidor más robusto de hoy en día y las fichas de juego con miles de millones de transistores. Los investigadores fabricaron Piton utilizando el proceso de 32 nanómetros de IBM.