Hybrid-Core: mejor arquitectura heterogénea - Calendae | Informática, Electrónica, CMS, Ciberseguridad

Hybrid-Core: mejor arquitectura heterogénea

Hola, un placer verte por aquí. Yo soy Simón Sánchez y esta vez hablaremos sobre Hybrid-Core: mejor arquitectura heterogénea

En los últimos años, las velocidades de reloj de los procesadores básicos se han estabilizado y el rendimiento del procesador por núcleo se ha estancado. Eche la culpa a las leyes de la física: a medida que aumenta la velocidad del reloj del procesador mientras que el tamaño del troquel permanece más o menos igual, la relación potencia / densidad aumenta hasta que existe una forma práctica de disipar el calor. ¿Cómo resolvemos este problema? Pasamos por alto las leyes de la física y rompemos el muro de potencia / rendimiento.

Procesamiento heterogéneo con hardware especializado

Una forma de lograr esto es mediante el procesamiento heterogéneo, utilizando hardware especializado que acelera partes específicas de una aplicación. Los ejemplos incluyen el uso de procesadores de matriz adjuntos y tarjetas de E / S que contienen unidades de procesamiento de gráficos (GPU) como aceleradores de aplicaciones. Otro enfoque es utilizar hardware reconfigurable, como arreglos de puertos programables en campo (FPGA), para ejecutar partes críticas para el rendimiento de una aplicación.

Estas arquitecturas de hardware especializadas pueden proporcionar un rendimiento extremadamente alto con una eficiencia energética mucho mayor. Sin embargo, los sistemas heterogéneos son notoriamente difíciles de programar, principalmente debido a la complejidad involucrada en la implementación y administración de la ejecución en múltiples modelos arquitectónicos.

Procesamiento heterogéneo con Hybrid-Core

La arquitectura heterogénea de los sistemas de núcleo híbrido de Convey Computer es diferente. Los sistemas de transporte combinan la economía y la capacidad de programación de los procesadores Intel® estándar de la industria con el rendimiento y la eficiencia de un diseño específico de aplicación basado en hardware.

Coprocesador reconfigurable

Estos servidores de núcleo híbrido utilizan un coprocesador reconfigurable que aumenta las capacidades de los procesadores básicos con elementos de procesamiento optimizados para operaciones de rendimiento crítico. Las instrucciones ejecutadas por el coprocesador aparecen como extensiones del conjunto de instrucciones x86 y se pueden personalizar para satisfacer directamente las necesidades de rendimiento de la aplicación (Figura 1).

Figura 1. La arquitectura de núcleo híbrido de Convey presenta procesadores x86 comunes estrechamente acoplados a un coprocesador basado en FPGA.

El coprocesador Convey se basa en FPGA estándar emparejados con procesadores Intel® Xeon® estándar de múltiples núcleos. La última familia de servidores Convey, Convey HC-2 y HC-2ex, acelera el procesamiento proporcionando un rendimiento absolutamente superior, una mayor funcionalidad y una mayor eficiencia.

Personalidad para un rendimiento optimizado de la aplicación

Los sistemas de núcleo híbrido de Convey se adaptan a diferentes cargas de trabajo a través de la personalidad: conjuntos de instrucciones recargables diseñados específicamente para lograr aceleraciones de órdenes de magnitud en una variedad de aplicaciones que incluyen ciencias de la vida, procesamiento intensivo de datos, investigación científica , militar / de defensa, reconocimiento automático de voz y más.

Las personalidades implementan arquitecturas de hardware especializadas diseñadas para ejecutar algoritmos específicos. Son proyectos de hardware, pero se ejecutan en el mismo espacio de direcciones virtuales que el programa que los llama. El hardware del coprocesador y los núcleos x86 en el sistema host tienen la misma vista de memoria y pueden usar los mismos punteros para operar con datos, sujetos a los mismos mecanismos de seguridad. Además, las personalidades se cargan de forma transparente según las necesidades del sistema operativo, lo que permite el uso de múltiples arquitecturas de hardware personalizadas para diferentes algoritmos en un solo sistema.

Mejor desempeño: HC-1 versus HC-2

Los sistemas Convey HC-2 aumentan el rendimiento de las aplicaciones 2-3 veces más que las generaciones anteriores de servidores Convey (Figura 2). Las versiones anteriores de los sistemas Convey mejoraron las partes críticas de rendimiento de la aplicación en el coprocesador. Los últimos sistemas de núcleo híbrido de Convey logran una aceleración aún mayor al aumentar el rendimiento en toda la aplicación, incluso en aquellas partes no asignadas al coprocesador.

Figura 2. Comparación del rendimiento de HC-1 frente a HC-2 en una aplicación bioinformática popular (Burrows-Wheeler Aligner).

Mejor flexibilidad

HC-2 y HC-2ex de Convey ofrecen más flexibilidad que las generaciones anteriores de sistemas híbridos Convey. Ahora disponible en numerosas configuraciones, los clientes pueden combinar mejor la tecnología de núcleo híbrido de Convey para adaptarse al perfil de rendimiento de su problema particular. Los clientes pueden personalizar su implementación con una combinación de modelos, procesadores Intel, configuraciones de memoria y dispositivos de E / S.

La familia Convey HC-2 es totalmente compatible con sistemas binarios de nuestra generación anterior. Esto significa que las aplicaciones se ejecutan sin cambios en el nuevo hardware, solo con niveles de rendimiento más altos. Las inversiones en software y personalidad se mantienen a medida que migra a nuevos sistemas.

Mejor eficiencia energética

El uso de tecnología de procesamiento híbrido no solo logra un aumento sustancial en el rendimiento, sino que también ahorra energía y costos de mantenimiento. Cuando se utilizan como nodos en un clúster de HPC, los sistemas de núcleo híbrido de Convey ofrecen un mayor rendimiento por nodo, lo que proporciona un rendimiento sustancialmente mejor por vatio que los clústeres basados ​​en procesadores básicos. Un solo bastidor de sistemas Convey puede reemplazar fácilmente varios bastidores de servidores básicos. Puede aumentar el rendimiento de su centro de datos reduciendo el consumo de energía y ahorrando dinero.

Los sistemas Convey HC-2 de próxima generación son binarios compatibles con el HC-1 anterior, proporcionan 2-3 veces el rendimiento de esos sistemas y un orden de magnitud más que los servidores básicos. Los sistemas Convey HC-2 están disponibles de inmediato para una amplia gama de aplicaciones y en una amplia gama de opciones de configuración.

Para más información visite Transmitir tecnología de núcleo híbrido.

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