Нужно больше ядер: новые чипы разных компаний с десятками и сотнями ядер для высокопроизводительных систем

За последние пару лет сразу несколько компаний объявили о многоядерных процессорах, создаваемых этими организациями для высоконагруженных систем. О некоторых таких проектах на Хабре писали, в том числе и мы, о других — нет.

Сейчас мы решили собрать вместе информацию о чипах с десятками и сотнями ядер, чтобы эти данные были в одном месте. В подборке — только информация о чипах, которые либо уже выпущены, либо близки к началу производства. Есть и другие проекты, но некоторые из них пока под большим вопросом — о них известно лишь со слов глав компаний, никто их не видел, не трогал и не тестировал.

Сначала разомнемся — вспомним чип от Intel. Это Xeon W-3300 для рабочих станций и серверов, который производится по 10 нм технологии, архитектура его ядра — Sunny Core. Количество ядер составляет от 12 до 38.

Чип вполне реален, его можно видеть вживую и даже купить. Правда, доступен такой процессор далеко не всем — его стоимость составляет $4500 за топовую модель.

Устанавливаются такие процессоры в материнские платы с разъёмом LGA4189 и чипсетом C21A.

Есть у Intel и другие чипы — линейка Xeon Scalable, количество ядер в которых достигает 40. Кстати, мы предлагаем на основе Intel® Xeon® Scalable 3-го поколения серверы — так что если такое оборудование нужно вашей компании, велкам.

Указанные процессоры предназначены для работы в системах машинного обучения, видеомонтажа и другим работам с видео, 3D-моделирования и т.п.

128-ядерный процессор от Ampere

В 2019 году калифорнийская компания Ampere представила первый в отрасли 80-ядерный ARM-процессор, который получил название Ampere Altra. Он предназначен, в первую очередь, для работы в серверном оборудовании — в пользовательское устройство его установить не получится.

На днях компания ADLINK представила встраиваемый модуль COM-HPC на чипе Ampere Altra с 80 ядрами. Этот модуль может иметь максимум 768 ГБ оперативной памяти DDR4 c шестью каналами. Модуль предназначен для установки в системы автономного вождения, обработки изображений, обработки видео и т.п.

Компания Ampere не стала почивать на лаврах после выхода Altra. В 2020 году она анонсировала128-ядерный ARM-процессор Altra Max. Тогда сообщалось, что чип основан на ARM-архитектуре N1. Процессоры не предназначены для установки в пользовательские устройства, они будут выпускаться для нужд дата-центров и индустрии сетевых технологий в целом.

Что касается характеристик, то новинка оснащена 128 физическими ядрами (без технологии многопоточности). Кэш L1 для инструкций и данных — 64 Кбайт, L2 — 1 МБ, L3 — 32 МБ для каждого из ядер. Тактовая частота ядер — 3.0 ГГц.

Высокопроизводительные чипы — весьма интересная тема, но у нас есть и другие статьи, оцените — мы рассказываем о:
→ Объединение проектов в разных дата-центрах
→ Введение в SSD. Часть 5. Контроллерная
→ Selectel File Storage (Beta): места много не бывает

В 2020 году компания Tachyum Prodigy рассказала о своих 128-ядерных процессорах, которые базируются на архитектуре собственной разработки. Процессоры планируется использовать в крупных ЦОД, высоконагруженных платформах, ИИ-системах и прочих направлениях, где нужна высокая производительность. Чип очень сложный, как сам по себе, так и в производстве, поэтому его разработка ведется не самыми быстрыми темпами.

Каждый процессор предоставляет до 625 Тфлопс, это примерно 2,5 Пфлопс на каждый сервер. Для обеспечения работы системы используется сервер-модуль собственной разработки компании. Достоинство чипов и систем Tachyum, по словам ее представителей, не только в мощных чипах и инфраструктуре, но и меньшем энергопотреблении и стоимости — не только самих систем, но и их эксплуатации.

В этом году компания все еще не представила полноценные чипы, но зато изготовила аппаратный эмулятор, который позволяет оценить эти чипы. Эмулятор разработан на базе ПЛИС, его системная плата базируется на четырех программируемых матрицах, которые имитируют работу сразу восьми ядер Prodigy. На базе этой системы компании удалось запустить Linux, доказав, таким образом, работоспособность своей системы.

Ближе к концу лета китайская компания Ziguang заявила о создании процессора с 512 вычислительными ядрами. Он получил название H3C Engiant 800. Компания, о которой идет речь, является частью холдинга Tsinghua Unigroup. В него же входит Unisoc, разрабатывающая мобильные процессоры, и Yangtze Memory, которая создает чипы памяти.

Что касается чипа, то количество транзисторов в нем составляет около 40 млрд. При этом не совсем ясно, какая компания будет заниматься производством процессора. У разработчиков нет собственных фабрик, которые способны производить настолько необычные процессоры, поэтому, видимо, придется обращаться с сторонним компаниям. Чип выполнен по 7 нм техпроцессу.

Чип станет доступен уже с 2022 года. Но это речь о массовых заказах. Уже в этом году некоторые крупные клиенты получат тестовые образцы процессора, чтобы опробовать его в работе.

Компания Cerebras представила WSE-2, 7-нм процессор с 850 тысячами ядер и энергопотреблением в 15 кВт. Площадь процессора равна площади кремниевой пластины. Количество транзисторов на ней составляет 2,6 трлн. Процессор предназначен для дата-центров, задач по обработке вычислений в области машинного обучения и искусственного интеллекта (AI).

И это не концепт, а рабочая система. Высокой производительности компания добивается благодаря сшиванию штампов на кремниевой пластине посредством коммуникационной сети. Общая пропускная способность в итоге повышается до 220 Пб/с. Частота ядер — от 2,5-3 ГГц.

Для работы с таким чипом нужна особая система. И разработчики создалии ее, назвав проект 15U. По словам авторов проекта, система на базе этого чипа позволяет обучать ИИ d 100-1000 раз быстрее любых других проектов.

Сейчас Cerebras представила облачную платформу Cerebras Cloud @ Cirrascale, которая предоставляет доступ к Cerebras CS-2 Wafer-Scale Engine (WSE) через облачный сервис Cirrascale.

«Набор инструментов компилятора предлагается с облачным набором инструментов, разработанным Cirrascale, — сказал генеральный директор Эндрю Фельдман (Andrew Feldman). — Итак, войдя в систему, вы получите доступ к вычислительному кластеру, хранилищу, CS-2; вы запустите свой стек компиляции и будете выполнять работу. Также вы получите контрольную точку и сохраните её в инфраструктуре Cirrascale, она будет идентифицирована, чтобы вы могли вернуться к выполнению этой работы позже. Все это интегрировано».

Понятно, что все это очень недешево — по словам представителей компании, сервис обойдется в $60 000 в неделю, $180 000 в месяц или $1 650 000 в год. За эти деньги пользователи получают доступ сразу ко всем ресурсам системы. Ее можно и купить, точная сумма неизвестна, но компания упоминала о нескольких миллионах долларов.