Die Zukunft wird schneller: Multicore wird alltäglich, Computing erweitert seine Grenzen

Die Intel Labs haben einen Forschungschip auf Basis des Intel® Pentium® Prozessors entwickelt, der von einer Solarzelle in Briefmarkengröße betrieben wird

(Auszug aus der Pressemitteilung)

Intel Developer Forum, San Francisco/Feldkirchen, 15.09.2011 – Justin Rattner, Chief Technology Officer (CTO) von Intel, sieht im Rahmen seiner Keynote auf dem Intel Developer Forum in San Francisco die Zukunft des Computings auf der Überholspur. Als Beispiele führte er die Bedeutung von Multicore- und Manycore-Computing an, das zunehmend auch in Alltagsprodukten zum Einsatz kommt, sowie die unaufhaltsame Entwicklung in Bereichen mit extremen Rechenleistungen. Rattner stellte in der Folge eine Reihe wichtiger Multicore-Anwendungen vor und zeigte, wie die Forscher der Intel Labs die Grenzen des Computings immer weiter verschieben. Er präsentierte unter anderen den mit einer Solarzelle betriebenen „Near Threshold Voltage Processor“ und den bislang schnellsten DRAM-Speicher.

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„Seit 2006 arbeitet Intel mit der IA-Entwickler Community partnerschaftlich zusammen, um das Potenzial von Multicore- und Manycore-Computing auszuloten. Was wir heute zeigen, kratzt nur die Oberfläche dessen, was mit Manycore- und Exascale-Supercomputer zukünftig möglich ist“, so Rattner während seiner Keynote am dritten Tag des IDFs in San Francisco.

Computing im Extrembereich
Intel wird weiterhin die Grenzen der heutigen Technik verschieben, um Rechner mit höherer Leistung bei niedrigerem Stromverbrauch zu ermöglichen. Als Beispiel zeigte Justin Rattner einen experimentellen „Near Threshold Voltage-Prozessor“ mit einer Versorgungsspannung, die nahe im Bereich der Schwellenspannung der Transistoren liegt und damit extrem energiesparend arbeitet. Diese Forschungs-CPU läuft bei Bedarf sehr schnell, senkt aber die Leistung bei geringer Arbeitsbelastung auf unter 10 Milliwatt – sie ist dann weiter in Betrieb und wird nur durch eine Solarzelle von der Größe einer Briefmarke mit Strom versorgt. Der Forschungschip selbst wird nicht in Produktion gehen; die Forschungsergebnisse könnten aber zur Integration von Schaltkreisen mit sehr niedriger Schwellenspannung für ein breites Spektrum künftiger Geräte führen. Dies würde den Stromverbrauch um den Faktor 5 oder mehr senken und immer mehr Geräte ständig empfangsbereit machen. Technologien wie diese unterstützen das Ziel der Intel Labs, den Energieverbrauch pro Berechnung 100 bis 1000-fach zu senken. Das gilt für Anwendungen von der Verarbeitung großer Datenmengen bis hin zum Terascale in der Westentasche.

Der Hybrid Memory Cube ist ein DRAM-Prototyp, den Intel gemeinsam mit Micron* entwickelt hat. Dieser neue Ansatz für Speicher-Design verbessert die Energieeffizienz im Vergleich zum heutigen DDR3-Speicher um den Faktor 7. Der Hybrid Memory Cube bildet einen kompakten „Würfel“ aus gestapelten Speicherzellen und verwendet eine neue, hocheffiziente Speicher-Schnittstelle. Diese setzt einen neuen Maßstab im beim Energieverbrauch pro übertragenes Bit und unterstützt gleichzeitig Datenraten von bis zu drei Billionen Bits pro Sekunde. Dies könnte zu erheblichen Verbesserungen bei Servern für Cloud-Computing, aber auch für UltrabooksTM, TV-Geräte, Tablets und Smartphones führen.

Einsatzszenarien für Multicore-Prozessoren
Multicore, sprich die Integration mehrerer Prozessorkerne auf einem Chip, hat sich als anerkannte Methode erwiesen, um die Leistung zu erhöhen und dabei den Strombedarf niedrig zu halten. Manycore beschreibt eher die Design-Perspektive als das tatsächliche schrittweise Hinzufügen von Kernen. Somit stellt es eine Neudefinition des Chip-Designs dar, basierend auf der Annahme, dass eine hohe Anzahl von Kernen die neue Norm darstellt.

Justin Rattner illustrierte die Fortschritte beim Multicore-Computing, seit er Intels ersten Dualcore-Prozessor auf dem IDF vor fünf Jahren vorstellte. Heute treiben Intels Multicore- und Manycore-Prozessoren eine Vielzahl von wichtigen Anwendungen in einem breiten Spektrum von Branchen an, darunter auch einige überraschende neue Einsatzszenarien in der rasch voranschreitenden Welt des High-Core-Count-Computing. Hier einige Beispiele der neuen Anwendungen dieser Technologie zusammen mit den Software-Tools und Programmiertechniken, die es Entwicklern ermöglichen, die Leistung von Multicore- und Manycore-Computing zu nutzen:

  • Schnellere Web Apps: Eine gerade veröffentlichte, experimentelle Open Source „Parallel JS“ Engine der Intel Labs erweitert JavaScript™ um Funktionen für die parallele Datenverarbeitung. Das ermöglicht eine neue Klasse von browserbasierten Apps in Gebieten wie Video- und Fotobearbeitung, physikalischen Simulationen sowie 3D-Spiele für Desktops-PCs und mobile Geräte wie UltrabooksTM.
  • Reaktionsschnellere Cloud Services: Die Multicore-Chips der zweiten Generation der Intel® Core™ Prozessoren steigern die möglichen Abfragen pro Sekunde für Speichercache-Anwendungen erheblich. Damit können die weltweit größten Internetseiten die Reaktionszeit ihrer Web Apps verbessern und die Wartezeiten der Nutzer für kritische Daten minimieren.
  • Bessere Client-Sicherheit: Parallele Verschlüsselung und Gesichtserkennung erhöhen die Sicherheit auf Ultrabooks, traditionellen Notebooks und Desktop-PCs, indem alle Prozessor- und Grafik-Kerne der zweiten Generation der Intel Core Prozessoren heterogen genutzt werden.
  • Kostengünstigere Wireless Infrastruktur: Eine gemeinsame Forschung mit China Mobile hat zum Ziel, die maßgeschneiderte und kostspielige Hardware der Basisstationen der Mobilfunkmasten von heute durch eine voll programmierbare und weitaus kostengünstigere, Software-basierten PC-Alternative zu ersetzen.
  • Große Wissenschaft: Cluster, die aus Intel Multicore-Prozessoren bestehen, sollen dazu beitragen, die Geheimnisse des Universums am CERN* zu enthüllen. Damit verbessert das CERN die Leistung seiner Hochenergiephysik App erheblich und kann deren Code schnell auf die kommende Many Integrated Core (MIC) Architektur-Produktfamilie von Intel portieren.
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