64 ליבות במעבד אחד

 

מעבד ה-TILE64, יהיה בן ראשון למשפחת מעבדי ה-TILE, משפחת מעבדים זו תעשה שימוש בארכיטקטורה מהפכנית שפותחה על ידי חברת Tilera, כאשר בראש צוות המחקר עמד הפרופסור ענת אגרוול מאוניברסיטת MIT (ר"ת Massachusetts Institute of Technology), אשר בין היתר אחראית לפיתוחים רבים וחשובים בתחום ריבוי הליבות.

 

הרעיון של מספר ליבות גדול על גבי שבב בודד אינו חדש, אך פריצת הדרך שעשתה Tilera הינה ייחודית בהחלט, כאשר כל ליבה במעבד מתפקדת כיחידה עצמאית לכל דבר, הן מבחינת המשאבים והן מבחינת הוצאה לפועל וחישוב של התוכניות השונות.

 

לדברי החברה, מעבד TILE64, בעל אותו מספר ליבות כמו כפולי הליבה של אינטל מסדרת זיאון, מהיר פי 10 ויעיל פי 30 כאשר מגיעים לצריכת החשמל. כאשר משווים את ביצועי מעבד ה-TILE64 למעבדי ה-DSP המיועדים בעיקר לעיבוד אותות ספרתי, ומיוצרים על ידי חברת טקסס אינסטרומנטס (Texas Instruments) הפרש הביצועים גדל באופן ניכר, המעבד החדש מהיר פי 40, מה שאומר שבאותה אפליקציה מסוימת, מעבד ה-TILE64 מכפיל את ביצועיו על פני המתחרה.

 

אך לא הכול וורוד, כדי ליצור מעבד עם מספר ליבות גבוה שכזה נאלצו המהנדסים למצוא פיתרון יצרתי לבעיית התקשורת בין הליבות השונות. תדר התקשורת, המכונה בשפה המקצועית BUS, הינו נתיב התקשורת המרכזי אשר אחראי על העברת הנתונים בין הליבות ומחוצה להן. ככל שהמפתחים ומהנדסי החברה הוסיפו יותר ויותר ליבות על גבי אותו השבב, נוצר "פקק" בתקשורת הנתונים בין הליבות השונות, מה שגרם בסופו של דבר לזרימת מידע איטית וביצועים ירודים. בעזרת טכנולוגיית ה-iMesh (ר"ת Intelligent Mesh) פתרו המהנדסים את הבעיה. טכנולוגיית ה-iMesh היא כינוי לנקודות מידע מרוכזות (צמתים) המקשרות בין מספר מעבדים סמוכים זה לזה, ובמקרה של ה-TILE64 כ-4 מעבדים סמוכים. רוחב הפס בין 4 מעבדים סמוכים מגיע לכ-500 ג'יגה-ביט לשניה (Gbps), נתון המאפשר זרימה חלקה ומהירה של מידע בין הליבות השונות, וזמני גישה נמוכים במיוחד.

 

על מנת לחסוך בעלויות, המעבד מכיל ארבעה בקרי זיכרון המשולבים בתוך המעבד, התומכים בזיכרונות מסוג DDR2. כמו כן, המעבד מכיל על גבי השבב עצמו גם מגוון התקנים קלט-פלט (I/O) משניים, כגון: שני כרטיסי רשת, שני נתיבי PCI Express בעלי רוחב פס גבוה של 10 ג'יגה-ביט לשניה ועוד. מכיוון שכל ליבה מתפקדת כיחידה עצמאית, היא מכילה זיכרון מטמון ברמות השונות – 8 קילו-בייט לרמה הראשונה, 64 קילו-בייט של זיכרון לרמה השניה (L2) ושילוב חדש של זיכרון מרמה שלישית (L3) המשותף לכל הליבות ומתקשר דרך נתיבי ה-iMesh.

 

כמו כן, תדר הליבות במעבד נע בין 600 מגה-הרץ, 750 מגה-הרץ ומגיע עד ל-900 מגה-הרץ. נתון זה אולי יעלה ספקות בכמה מבינינו, אך כבר הוכח בעבר שהתדר הוא אינו הגורם המרכזי לביצועים, במיוחד לא כשיש במעבד 64 ליבות. עצם העובדה שהשבב מכיל 64 ליבות, אין הדבר מעיד על חוזק הליבות או צריכת חשמל גבוה במיוחד, ההפך הוא הנכון, כל ליבה מסוגל להריץ הפצה של לינוקס, לדוגמא, באופן עצמאי לחלוטין, כאשר ליבות שלא נעשה בהן שימוש עוברות למצב שינה המכבה את הליבה כשאין צורך בעוד כוח עיבוד.

 

מעבד ה-TILE64 זמין כבר בשוק, כאשר הוא מגיע ב-3 דגמים, המשתנים בהתאם לתדר ולהתקנים השונים. המחיר לדגם הבסיסי של המעבד יתחיל מכ-435$ ליחידה בכמויות של עשרת אלפים יחידות, ומפת הדרכים שפרסמה החברה חושפת כי בעתיד הרחוק החברה מתכוונת לפתח ולייצר בסופו של דבר מעבד בעל 36 ליבות ומעבד בעל לא פחות מ-120 ליבות, וכל זאת על גבי שבב בודד.