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針對叢集應用的x86 ASIC大幅提升HPC性能

上網時間: 2007年01月25日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:startup  叢集  SiCortex  x86  ASIC 

每一家新創公司都力圖展現技術實力,只要在合適的地方稍加努力,一些人就能使一個大型且快速成長的產業稍微脫離平衡狀態,從而開啟新興的巨大商機。這正是SiCortex公司在針對高性能運算(HPC)的熱門叢集伺服器領域中試圖努力的方向。

目前,大部份HPC應用是將現成的x86處理器堆疊於強大的伺服器中,與強大的客戶定製化架構抗衡。HPC業界已採用Linux和訊息傳遞介面(MPI)的結合作為其軟體平台。“我們希望在該應用程式介面(API)下發展出一個可使性能提高3~10倍的新硬體架構,”SiCortex公司行銷副總裁John Goodhue表示。

今天的叢集封包資料中心會“產生很多熱,所以得花大錢來維持這些設備的運轉,”Goodhue表示。

SiCortex採取了一種根本作法,即開發一款仍可執行Linux和MPI,但比x86 CPU功耗更低、尺寸更小且成本更少的ASIC。SiCortex建立了一款整合6個工作頻率高達500MHz的MIPS 64位元5Kf核心、一個專有的結構交換器架構、兩個DDR記憶體控制器、一個PCI Express控制器,以及一個1.2MB二級快取記憶體的客製化系統晶片。

這款ASIC本質上是一個功耗為10W的叢集節點。其性能可與功耗達250W的x86板成品媲美。“對任何競爭者而言,他們都必須在板上整合這種結構和記憶體控制器,才能達到與我們相同的水準,”SiCortex共同創辦人兼晶片開發副總裁Matt Reilly表示。Reilly曾經是Digital Equipment公司(DEC)旗下Alpha CPU設計團隊領導者。

SiCortex在單一機櫃內整合了5,832個晶片,能提供每秒5.8兆次浮點運算性能。其SC5832元件具有8TB的記憶體和2.1Tb/s的總I/O容量,功耗為18kW,價格可依配置中選用記憶體容量而定。

低階系統能以少於100個CPU的配置實現648 gigaflop(十億次浮點運算/秒)功能。該公司的SC648是專為企業內的部門應用設計,可提供864GB記憶體和240Gbps I/O;其佔用空間小於標準19英吋機櫃的一半。SC648功耗為2kW,可使用標準110V電源插座。

由於所支援的Linux和MPI環境銜接存在一點差異,用戶可能不得不針對這些系統重新編譯應用程式。“各種節點配置存在許多差異,因此,用戶必須在HPC中重新編譯,”Goodhue表示。

SiCortex是由一些曾任職於DEC公司的人士共同成立。該公司主席是乙太網路先驅Bob Metcalf。目前,SiCortex已在兩輪創投中募集到約4,200萬美元的資金。

除了傳統x86叢集供應商外,SiCortex也將面臨來自另一家新興公司Panta Systems的競爭。Panta採用全然不同於SiCortex的相反作法,該公司使用僅以現成晶片建構Infiniband架構,在叢集機櫃(cluster-in-a-box)中建置多達32個AMD Operon CPU。而其他想仿效SiCortex理念的新興公司採用的是才開始提供授權的IBM Power或Sun Sparc CPU架構。

篩選過程


圖說:SiCortex推出功耗為10W的運算節點,該晶片整合6個MIPS 5Kf核心與1個專有結構交換器架構。

經過一系列篩選後,SiCortex選擇了MIPS。因為當時缺乏可用的x86授權核心,ARM也缺乏64位元元件;另外,當SiCortex開始開發之際,Power和Sparc也還未提供授權。

SiCortex發現,MIPS 5Kf非常小,其模組僅3 x 2mm。作為一種已在各種消費產品中使用的CPU而言,MIPS 5Kf與Linux的關係源遠流長。

Reilly的團隊為該核心增加了一個專用開關結構,使每顆晶片可提供3個2GBps連接。它嚴格規定了封包資料的傳送順序,以維持軟體協議的簡易性。

雖然每顆晶片都有一個PCI Express核心,但這三種核心中只有一款可連接到系統I/O。該系統通常會有36個模組,每個模組都有兩個Gigabit乙太網路埠和三個Express插槽。SiCortex公司正努力確保第三方供應商能為該系統提供標準的光纖通道、乙太網路和Infiniband配接器。

該晶片目前正在進行封裝和測試。SiCortex已於去年12月推出首款小型原型系統,預計今年夏天推出商用化系統。

Reilly表示,從頭開始建立設計團隊,以及自行開發工具流程是SiCortex面臨的最大挑戰。

作者:麥利




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