Datenfluss-Prozessor: Intels Exascale-Chip nutzt kein x86

Ein US-Patent gibt einen ersten Einblick in das Design, mit dem Intel die notwendige Rechenleistung für einen Exascale-Supercomputer erreichen will. Der Configurable Spatial Accelerator scheint ein Datenfluss-Prozessor zu sein und könnte mit herkömmlichen Xeons kombiniert werden.

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Grober Aufbau des Configurable Spatial Accelerators mit vielen Processing Elements
Grober Aufbau des Configurable Spatial Accelerators mit vielen Processing Elements (Bild: Intel)

Das von Intel ursprünglich Ende 2016 eingereichte und mittlerweile öffentliche US-Patent 20180189231 zeigt einen der Ansätze für einen Exascale-Supercomputer, also mindestens 1.000 Petaflops. Das derzeit schnellste gelistete System, der Summit, schafft im Vergleich mit 188 FP64-Petaflops kein Fünftel davon. Intel spricht im Patent von einem Exaflop und exemplarischen 20 Megawatt und nennt explizit das US-amerikanische Energieministerium (Deparment of Energy), das den Bau solcher System vorantreibt.

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Intel beschreibt einen sogenannten Configurable Spatial Accelerator, welcher keine x86-Architektur und kein Von-Neumann-Design verwendet, sondern eher in Richtung eines Datenfluss-Prozessors geht und zumindest ein bisschen auch Erinnerungen an Intels Edge-ISA (Explicit Data Graph Execution) weckt. Zum Team hinter dem Patent gehört mit Al Gara unter anderem einer der Architekten von IBMs Blue-Gene-Supercomputern und von Intels Knight-Familie alias Xeon Phi, worauf The Next Platform umsichtig aufmerksam macht.

Wie erwartet, besteht der Configurable Spatial Accelerator aus einer Vielzahl von Processing Elements, die vom Compiler per Datenflussgraph versorgt werden. Die PEs beherrschen Ganzzahl- und Gleitkomma-Berechnungen und sind per Fabric verknüpft. Der Fokus liegt auf einer hohen Effizienz, anders ist ein Exaflop bei 20 Megawatt unerreichbar. Unklar bleibt vorerst, wie die Beschleuniger angesteuert werden, denkbar sind Nodes mit x86-Xeons und mit CSAs auf einem Package oder als externe Steckkarten, wobei Ersteres angesichts von Chips wie dem Xeon 6138P samt FPGA naheliegt.

Ursprünglich wollte Intel für Exascale-Supercomputer auf Knights Hill setzen, also Xeon Phi mit 10 nm. Die wurden aber eingestellt, weshalb spezielle Ice-Lake-x86-Xeons im Gespräch waren, aber eventuell hat sich die Roadmap hier geändert oder das Aurora-System des US-amerikanischen Energieministeriums wird mit hybrider Technologie ausgestattet.

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