Princeton Piton: Open-Source-Chip soll System mit 200.000 Kernen ermöglichen

Dank Forschern der Uni Princeton könnte die Sparc-Architektur neuen Aufwind bekommen. Das Team arbeitet an einem offenen Design mit 25 Kernen pro Chip, das auf bis zu 200.000 Kerne in einem System skaliert werden soll.

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Das Design wirkt alt und dabei trotzdem total ambitioniert.
Das Design wirkt alt und dabei trotzdem total ambitioniert. (Bild: Universität Princeton)

In der Präsentation (PDF) des Chip-Designs Piton von Forschern der Universität Princeton klingt das alles eigentlich ganz einfach: Ein Piton-Chip besteht aus 25 64-Bit-Kernen, die auf der GPL-lizenzierten Open-Sparc-T1-Architektur aufbauen und in einem 5x5-Layout angeordnet sind.

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Über ein spezielles Interface, die sogenannte Chip-Bridge, sollen bis zu 8000 dieser Chips auf einem System verbunden werden können. Bei einem Takt von 350 MHz soll eine Datenübertragungsrate von 2.8 GByte/s zwischen den einzelnen Chips erreicht werden. Die damit 200.000 CPU-Kerne sollen sich dann auch den gesamten verfügbaren Arbeitsspeicher teilen können. Ganz soweit ist das Team zwar noch nicht, einzelne Chips könnten allerdings bereits produktiv eingesetzt werden.

Gefertigt worden sind die Chips von IBM im SOI-Prozess mit 32nm Strukturgröße, das quadratische Die ist dabei 36mm^2 groß und umfasst 460 Millionen Transistoren. Als Taktrate wird etwa 1 GHz angestrebt. Jeder der angepassten Open-Sparc-Kerne unterstützt zwei Threads und wird mit je einer Gleitkommaeinheit nach IEEE 754, einem erweiterten L1-Cache mit 8 Kbyte Speicher, einem L2-Cache mit 64KB Speicher sowie drei NoC-Routern zu einem Tile zusammengefasst. Das NoC (Network on Chip) wird als Interconnect für die 25 Tiles je Chip verwendet.

Gedacht ist der Many-Core-Chip vor allem für typische Rechenzentren und Infrastructure-as-a-Service-Cloudumgebungen, bei denen virtuellen Maschinen je nach Bedarf unterschiedlich viele physische Kerne zugeordnet werden sollen. Als Befehlssatz wird Sparc-v9 genutzt, sodass übliche Werkzeuge und Betriebssysteme verwendet werden könnten.

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Da die eigentlichen Kerne auf dem GPL-lizenzierten Open-Sparc basieren, ist deren Design dem Copyleft-Prinzip folgend ebenfalls GPL-lizenziert. Der Uncore steht unter einer BSD-Lizenz ebenfalls frei zur Verfügung.

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