Scalable Vector Extension: Die Basis für kommende ARM-Supercomputer ist gelegt

Speziell für High Performance Computing: Eine neue Erweiterung bildet die Grundlage für ARM-basierte Supercomputer. Die ersten CPUs damit werden von Fujitsu entwickelt und sind breit ausgelegt.

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Der aktuelle K-Computer
Der aktuelle K-Computer (Bild: Riken)

Die Zeiten, in denen x86-Systeme die Top 500 der Supercomputer dominieren, könnten bald vorbei sein: ARM hat auf der Hot Chips eine Erweiterung der ARMv8-A-Architektur vorgestellt, die Scalable Vector Extension (SVE). Diese funktioniert wenig überraschend einzig bei Aarch64-Designs und unterstützt eine Vektorlänge von 128 bis 2.048 Bit - unabhängig von der Hardware.

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Das ist mehr als mit der aktuellen Neon-Erweiterung möglich ist, die auf eine Vektorlänge von 128 Bit beschränkt ist - was für die meisten bisherigen Anwendungsfälle wie Smartphones auch ausreicht. Chips auf Basis der Scalable Vector Extension werden über eine agnostische Vektorprogrammierung angesprochen, der Code muss nicht rekompiliert werden, falls er auf einem Design läuft, das eine andere Vektorlänge aufweist.

  • Die SVE ist für HPC gedacht. (Bild: ARM)
  • Für die SVE sind entsprechende Register notwendig. (Bild: ARM)
  • Unterstützt wird einzig AArch64. (Bild: ARM)
  • Längere Vektoren steigern je nach Workload die Leistung massiv. (Bild: ARM)
  • Fujitsu plant den Post-K Supercomputer (Bild: Fujitsu)
  • Überblick zum Post-K Supercomputer (Bild: Fujitsu)
  • Überblick zum Post-K Supercomputer  (Bild: ARM)
  • Der neue System dürfte sich erneut in den Top10 positionieren. (Bild: ARM)
Die SVE ist für HPC gedacht. (Bild: ARM)

Partner, die Lizenznehmer der ARMv8-Architektur sind, haben Zugriff auf die Scalable Vector Extension, um CPU-Kerne und Chips damit zu entwickeln. Zu den ersten gehört Fujitsu, die damit ein CPU-Design für den nächsten japanischen Supercomputer des Forschungsinstituts Rikagaku Kenkyujo (Riken) entwerfen. Das als Post-K bezeichnete System soll 50-fach so schnell rechnen und 15-fach so effizient sein wie der aktuelle K-Computer.

Wie der Many-Core-Chip aussieht, hat Fujitsu nicht bekannt gegeben, einzig die Vektorlänge von 512 Bit sowie unter anderem verbesserte FMA-Berechnungen sind öffentlich. Die Prozessoren sollen über eine weiterentwickelte Version des bisherigen Tofu-Interconnects kommunizieren.

  • Die SVE ist für HPC gedacht. (Bild: ARM)
  • Für die SVE sind entsprechende Register notwendig. (Bild: ARM)
  • Unterstützt wird einzig AArch64. (Bild: ARM)
  • Längere Vektoren steigern je nach Workload die Leistung massiv. (Bild: ARM)
  • Fujitsu plant den Post-K Supercomputer (Bild: Fujitsu)
  • Überblick zum Post-K Supercomputer (Bild: Fujitsu)
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  • Der neue System dürfte sich erneut in den Top10 positionieren. (Bild: ARM)
Fujitsu plant den Post-K Supercomputer (Bild: Fujitsu)
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Abseits K-Computers mit Sparc64-Chips und dem Post-K-Computer basiert auch der Sunway Taihu Light, der derzeit weltschnellste Supercomputer, auf nicht-x86-Prozessoren. Der chinesische Tianhe-2 soll mit Mars-Chips von Phytium aufgerüstet werden, die ebenfalls auf der ARMv8 basieren.

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