Intel-Forschung: 1 Teraflop mit 80 Cores bei 62 Watt

Experimenteller Chip "Polaris" bricht Rekorde

Intel hat erstmals einen Prozessor hergestellt, mit dem auf einem Die eine Rechenleistung von einer Billion Gleitkomma-Berechnungen pro Sekunde erreicht wird. Der Chip mit 80 Kernen skaliert bereits bis über 5 GHz und soll bei gut 3 GHz nur 62 Watt elektrischer Leistung aufnehmen.

Den experimentellen Prozessor mit Codenamen "Polaris" hatte Intel auf dem letzten IDF im Herbst 2006 bereits kurz in einer Präsentation erwähnt, aber keine Leistungsdaten genannt. Diese legte der Chip-Hersteller nun auf der "Integrated Solid State Circuits Conference" (ISSC) in San Francisco vor. Wie Intel im Anschluss gegenüber Golem.de bekräftigte, handelt es sich nicht um ein x86-Design. Mit welchem Befehlssatz Polaris arbeitet, ist damit noch nicht bekannt. Es handelt sich um ein Forschungsprojekt, mit dem Intel vor allem die effiziente Vernetzung von Dutzenden von Kernen auf einem Die erproben möchte. Welche der Erkenntnisse Intel in kommenden Prozessoren nach x86 oder IA64 (Itanium) nutzt, bleibt vorerst offen.

Vernetzung der Kerne Jeder der Kerne von Polaris verfügt über zwei Gleitkomma-Einheiten (FPUs). Auf dem Kern sitzt auch eine von Intel als "Netzwerk-Router" bezeichnete Einheit, welche die Kerne über ein Mesh-Netzwerk direkt miteinander verschalten kann. Dieser Router hat 5 Ports, so dass die Kerne die Daten an ihre 4 Nachbarn weiterreichen können. Der fünfte Port ist für eine zukünftige Erweiterung gedacht, mit der Arbeitsspeicher auf dem Die, so genanntes Stacked Memory, direkt angebunden werden kann. Bei einem Takt von 4 GHz soll der Router eine Bandbreite von 80 Gigabyte pro Sekunde erreichen.

Sparmodi der Einheiten Laut der von Intel vorgelegten Daten skaliert Polaris sowohl in der Rechenleistung als auch in der Aufnahme elektrischer Leistung sehr gut. Eine Billion Gleitkomma-Operationen in einfacher Genauigkeit sollen bereits bei 3,16 GHz erreicht werden, dabei soll der Prozessor nur 62 Watt verbrauchen. Die Kernspannung beträgt dabei 0,95 Volt. Bis zu 1,81 Teraflops sind beim bisherigen Rekord von 5,7 GHz machbar, dann allerdings bei 1,35 Volt mit satten 265 Watt Leistungsaufnahme.

Platzierung der Elemente Den recht geringen Strombedarf bei geringen Takten hat Intel über eine noch feinere Spartechnologie erreicht. So können 21 Teile eines Kerns einzeln in verschiedene Schlafzustände versetzt werden, die Spannung ist zudem von 0,7 bis 1,35 Volt regelbar. Je nach Auslastung durch mehrere Threads können sich die 80 Cores auch einzeln schlafen legen, sie sind dabei nicht von den benachbarten Kernen abhängig - außer, wenn natürlich kurz Daten weitergeleitet werden müssen.

Polaris in Testplattform Der Funktionsumfang von Polaris ist noch gering. Intel legte bisher nur Gleitkomma-Ergebnisse vor, keine Integer-Werte. Auch die Zahl von 100 Millionen Transistoren für die 80 Cores bei einer gesamten Die-Größe von 275 Quadratmillimetern bei 65 Nanometern Strukturbreite liegt weit unter dem, was moderne Mehrkern-CPUs mit ihren großen Caches benötigen. Offenbar geht es Intel vor allem darum, die Mesh-Netzwerke zu erforschen. Da das Unternehmen bisher maximal zwei Kerne auf einem Die vernetzt - und dort auch nur über ihren gemeinsamen L2-Cache -, ist Innovation auf diesem Feld auch dringend nötig.