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Intel Xeon Phi: da Larrabee al coprocessore per i supercomputer

Pagina 1: Intel Xeon Phi: da Larrabee al coprocessore per i supercomputer

Introduzione

Intel vuole che i supercomputer raggiugano prestazioni di classe exaFLOPS entro il 2020, ma già dalla metà degli anni '90 si parlava di sistemi con una potenza nell'ordine dei teraFLOPS, mentre al giorno d'oggi i supercomputer più veloci arrivano a decine petaFLOPS. Un exaFLOPS richiede quindi un aumento della velocità fino a 1000 volte rispetto a un sistema da un petaFLOPS; un valore incredibilmente elevato.

AMD e Nvidia usano le GPU per offrire elevatissime prestazioni con calcoli in virgola mobile, e tutti sono d'accordo nel dire che questo settore non è uno spazio esclusivo delle CPU, come gli Xeon e gli Opteron. Il futuro è fatto di un mix di risorse di calcolo, cioè grandi CPU e core più piccoli e specializzati.

Nel tentativo di bloccare l'avanzata dei produttori di schede video in questo settore, e soddisfare la crescente domanda di prestazioni, Intel ha introdotto la schede acceleratrici Xeon Phi Coprocessor 5110P e annunciato la Xeon Phi Coprocessor 3100, in arrivo nel 2013.

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La Xeon Phi 5110P ha 60 core x86 con grandi unità vettoriali a 512 bit, che funzionano a oltre 1 GHz e sprigionano una potenza di oltre 1 teraFLOPS con calcoli in doppia precisione su una scheda PCI Express dual-slot dotata di una distribuzione personalizzata di Linux.

La Xeon Phi 5110P include anche 8 GB di memoria GDDR5, mentre il modello 3100 avrà 6 GB. I core non sono stati progettati per affrontare i carichi di lavoro generali con cui solitamente hanno a che fare le CPU Core di terza generazione o le soluzioni Atom. Piuttosto, questi coprocessori eccellono in operazioni parallelizzate, capaci di sfruttare i tanti core a disposizione.

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A cosa potrebbe servire una scheda acceleratrice come Phi? Previsioni del tempo, scansioni mediche, rilevazioni energetiche, simulazioni, analisi finanziarie, creazione e produzione di contenuti sono tutti settori in cui le proposte di AMD e Nvidia mettono a frutto la loro potenza. Intel sta provando a fare lo stesso con un prodotto che non richiede di scrivere codice in CUDA o OpenCL, ma bensì C, C++ e Fortran, oltre specifiche aggiunte che possono consentire di sfruttare l'acceleratore.

Per Intel arrivare sin qui non è stato facile. Nel 2004 l'azienda si era concentrata su un progetto a lungo termine (Larrabee) dopo aver capito che le frequenze non avrebbe scalato all'infinito: tutti seguivamo con grande interesse lo sviluppo di questo progetto, mentre Intel iniziava a parlare con maggiore frequenza del concetto di Many Integrated Core (MIC), differente da ciò che stava facendo la concorrenza.

Intel tuttavia capì che Larrabee non avrebbe offerto le prestazioni di AMD e Nvidia, così accantonò l'idea di una scheda video per concentrarsi sulle prestazioni di calcolo.

Oggi Xeon Phi è usato nel supercomputer Stampede presso il Texas Advanced Computing Center, di cui abbiamo potuto scattare qualche foto. Per capire lo stato attuale delle cose tuttavia è fondamentale comprendere Larrabee.