Knights Landing, la nueva arquitectura Xeon de Intel

Intel Corporation ha anunciado hoy más detalles acerca de su próxima generación de procesadores Intel Xeon Phi, desarrollada bajo el nombre en clave de Knights Landing, que permitirá seguir aprovechando las inversiones en modernización del código que se están realizando para la actual generación de productos Intel. Estos nuevos procesadores incluirán un nuevo tejido de interconexión de alta velocidad que se integrará directamente en el chip, así como un módulo de memoria de gran ancho de banda que, combinados, prometen acelerar la cadencia de los descubrimientos científicos en el futuro. Actualmente, la memoria y el tejido de interconexión están disponibles como componentes dedicados para servidores, lo que limita el rendimiento y la densidad de los superordenadores.

La nueva tecnología de interconexión, llamada Intel Omni Scale Fabric, ha sido diseñada para responder a las necesidades de una nueva generación de sistemas de computación de alto rendimiento (o HPC). Intel Omni Scale Fabric se integrará a nivel de chip en la próxima generación de procesadores Intel Xeon Phi, así como en los futuros procesadores Intel Xeon para informática general. Esta integración, unida a la arquitectura del tejido de interconexión, optimizado para cargas de trabajo HPC, responde a las necesidades de los sistemas HPC del futuro en materia de rendimiento, escalabilidad, fiabilidad, consumo energético y densidad. Esta arquitectura ha sido diseñada como un equilibrio perfecto entre coste y rendimiento, para sistemas que van desde equipos básicos a sistemas de escala extrema.

Al integrar Intel Omni Scale Fabric en Knights Landing, en Intel estamos transformando la arquitectura de los componentes fundamentales de los sistemas HPC, marcando un punto de inflexión significativo y un hito en el sector de la computación de alto rendimiento,” ha afirmado Charles Wuischpard, vicepresidente y director general de la división Workstations and HPC de Intel. “Knights Landing se convertirá en el primer procesador polinúcleo en responder a los retos que actualmente presenta la computación de alto rendimiento en lo que respecta al rendimiento de la memoria y la E/S de datos. Esta arquitectura permitirá a los programadores aprovechar código y modelos estándar de programación ya existentes para obtener mejoras significativas de rendimiento para un amplio espectro de aplicaciones. El diseño de la plataforma, el modelo de programación y lo equilibrado de su rendimiento hace de esta arquitectura el primer paso viable hacia sistemas exascale (a niveles de cálculo de 1 exaFLOPS y superiores).

Knights Landing: niveles de integración sin precedentes

Además del formato de tarjeta PCIe ya conocido, Knights Landing se ofrecerá también como un procesador independiente que se podrá montar directamente en el zócalo de la placa base. La opción para zócalos elimina complejidades de programación y los cuellos de botella en la E/S de datos que representa el bus PCIe, que también sufren las soluciones basadas en aceleradoras y GPU. En el momento de su lanzamiento, Knights Landing incluirá hasta 16 GB de memoria de alto ancho de banda integrada en el chip, diseñada en colaboración con Micron*, lo que permitirá a estos procesadores ofrecer un ancho de banda 5 veces superior que el que ofrece la memoria DDR4, con una eficiencia energética 5 veces superior y 3 veces más densidad que la que ofrece la memoria GDDR actual. En combinación con la integración de Intel Omni Scale Fabric, esta nueva solución de memoria permitirá instalar procesadores Knights Landing como recursos independientes de computación, ahorrando espacio y energía al reducir el número de componentes. 

Knights Landing, que contará con más de 60 núcleos basados en la arquitectura Silvermont mejorados para HPC, ofrecerá más un rendimiento de más de 3 TFLOPS en cálculos de doble precisión y un rendimiento 3 veces superior en la ejecución de un único hilo respecto a los procesadores de la generación actual. En sus versiones para zócalos de servidores, Knights Landing ofrecerá compatibilidad con memoria DDR4, comparable en capacidad y ancho de banda a la de las plataformas basadas en procesadores Intel Xeon, permitiendo el uso de aplicaciones con un consumo de memoria mucho mayor. Knights Landing ofrecerá compatibilidad binaria con los procesadores Intel Xeon, lo que permitirá a los desarrolladores de software reutilizar la enorme base de software actualmente existente.

Por otro lado, Knights Landing y las controladoras Intel Omni Scale Fabric se ofrecerán como tarjetas de expansión PCIe, para aquellos clientes que prefieran contar con componentes dedicados que les permitan ampliar sistemas ya existentes sin tener que alterar el resto de sus componentes. Además la futura Intel Omni Scale Fabric será compatible con la actual Intel True Scale Fabric a efectos de aplicaciones, lo que permitirá a los clientes realizar la transición a la nueva tecnología de interconexión sin verse obligados a cambiar de aplicaciones. Intel ofrecerá un programa de actualización a Intel Omni Scale Fabric para aquellos de sus clientes que adquieran soluciones Intel True Scale Fabric, cuando la nueva tecnología esté disponible.

Intel prevé que sus procesadores Knights Landing estarán disponibles para sistemas HPC a lo largo del segundo semestre de 2015. Así, por ejemplo, el pasado mes de abril el NERSC (National Energy Research Scientific Computing Center o Centro Nacional de Computación Científica para la Investigación Energética) anunció la instalación de un sistema HPC, planificada para 2016, que servirá a más de 5.000 usuarios y más de 700 proyectos científicos de escala extrema. 

Nuevo tejido de interconexión y velocidades nunca vistas, gracias a Intel Omni Scale Fabric

Intel Omni Scale Fabric parte de una combinación de mejoras en tecnologías adquiridas de Cray y QLogic con innovaciones desarrolladas por la propia Intel. Intel Omni Scale Fabric comprenderá toda una gama de productos, consistente en adaptadores, switches perimetrales, sistemas de switches directores y herramientas de software y de gestión del tejido de interconexión, todas ellas de código libre. Además, los transceptores eléctricos convencionales presentes en los switches directores de las actuales tecnologías de interconexión serán reemplazados por soluciones basadas en Intel Silicon Photonics, que ofrecen una mayor densidad de puertos, un cableado más sencillo y menores costes. Además, los clientes tendrán la posibilidad de utilizar soluciones de transceptores y cableado basados en Intel Silicon Photonics con sus procesadores, adaptadores y switches perimetrales basados en Intel Omni Scale.

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