麻省理工學院(MIT)的研究人員指出,今天我們都在使用晶片上匯流排和環狀拓樸,但它們所帶來的麻煩可能要比它們能貢獻的價值還要多,這也推動了晶片上網狀網路(on-chip mesh network)成為大規模平行處理器的首選架構。
“未來的多核心處理器將不得不透過把資訊轉化成封包的方法,像連網電腦一樣地進行溝通。每一顆核心都會有自己的路由器,它們會透過數個路徑中的任何一個發送封包,而路徑的選擇則取決於網路的整體情況。簡言之,環狀架構要比匯流排架構要好得多,但效能卻又比不上網狀網路。環狀網路無法擴展到超過16個節點,”麻省理工學院的電機工程暨電腦科學副教授Li-Shiuan Peh說。

一個晶片上的網狀網路“可以在所有核心上建構網格,因此,在所有節點之間便會產生許多可能的路徑,”Peh說。“而隨著你不斷擴充核心數量,延遲還會更低。另一方面,由於有更多可能的跨核心傳輸路徑,因此頻寬也將會大幅提升。”

英特爾(Intel)幾年前便曾經在實驗性的80核心 TeraFLOPS 處理器上採用晶片上網狀網路和整合的路由器,不過,一直到最近,英特爾才在8核心 XeonE5-2600 上使用了環狀網路架構,而這是迄今該公司在量產晶片中採用的最先進晶片上網路(on-chip network)架構。然而,將目光拉回環狀拓樸,Peh表示,這種架構不過是暫時性的方案罷了,Peh聲稱他最新的研究顯示,在開發16核心甚至更高階處理器時,像英特爾、 IBM 、 ARM 、飛思卡爾(Freescale)、三星(Samsung)等多核心處理器製造商,都不得不開始採用晶片上網狀網路架構和整合式路由器。

今天,幾乎所有的多核心處理器都使用傳統匯流排架構,這種架構必須在核心上佈建匯流排,以便與其他核心和記憶體連接,但Peh表示,這種匯流排架構將在四核心處理器終結,部份晶片製造商已經往雙匯流排架構轉移,而英特爾的 Xeon E5-2600也開始採用環狀網路拓樸。而在16核心和未來更先進的處理器中,所有的製造商都將開始採用晶片上網際網路(Internet-on-a-chip)拓樸架構。

Peh將在今年六月的 Design Automation Conference 中展示他與MIT教授Anantha Chandrakasan和博士生Sunghyun Park合作進行的研究成果。他們展示的晶片顯示了使用僅300mV電壓波動時,採用晶片上網際網路拓樸進行封包交換的能源消耗少於38%。

編譯: Joy Teng

(參考原文: Mesh net ties Internet-on-a-chip with multi-cores ,by R. Colin Johnson)

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