Ny CPU ska ge exa-superdator

Två amerikanska ynglingar lanserar en superprocessor som de anser behövs för att nå det idag till synes omöjliga målet att bygga en superdator som klarar en triljon flyttalsoperationer per sekund. Processorn liknar superprocessorn Epiphany, med skillnaden att den är öppen källkod.

Superdatorbranschen befinner sig i en kris där det har blivit allt kostsammare att pressa upp prestanda. Uppstartsföretaget Rex Computing tycker att det är dags att börja om från noll med en helt ny processorarkitektur som är optimerad för parallella prestandaberäkningar istället för att som idag bygga superdatorer av standarprocessorer.

Tio gånger billigare och tio gånger effektivare är målet.

Idag finns 50 superdatorer som passerat den gamla drömgränsen på en biljard flyttalsoperationer per sekund, en petaflops. Den nya drömgränsen på en triljon flops, en exaflops, hägrar vid horisonten.

Men horisonten tycks inte komma närmare. Topp-positionen innehas sedan juni 2013 av kinesiska Tinahe-2. Och den ligger kvar 33 Pflops sedan dess. Toppresultatet i superdatorlistan har alltså inte ökat på 1,5 år.

Vissa anser att det just nu inte existerar någon teknik som skulle kunna ge en exaflops – exascale computing – på en rimlig energibudget. Med dagens mest energieffektiva komponenter skulle det krävas 250 MW att nå dit. Datorn i sig skulle kosta minst en miljard dollar i inköp och 300 miljoner dollar per år i drift.

Top100-testet anklagas till och med för att redan i sig vara en glädjemätare – ett missvisande prestandamått för verkliga tillämpningar. Mät med ett annat mått – HPCG – klarar Tianhe-2 bara en halv petaflops.

Det här vill två unga killar ändra på. Unga, visst, men projektet är mer än ett exjobb. En av dem – Thomas Sohmers,18 år – har redan hunnit göra sig ett namn i branschen. Han deltar i paneldebatter med Cray och andra superdatorhöjdare och är dessutom ordförande i Facebooks projekt OCP (Open Compute Project) för nästa generation datacentraler.

Hans partner ‪Paul Sebexen‬ är 21 år.

Rex processor Neo består av 256 kärnor i ett rutnät. Varje kärna har fysiskt ett eget litet minne för anteckningar på 128 kbit, men adressrummet är globalt – alla kan skriva och läsa ur varandras anteckningsböcker.

Varje kärna är en komplett processor som kör sitt eget program med sin egen programräknare och sina egna instruktionsregister. Aritmetikenheten är på 64 bitar. Bandbredden till grannen är 16 Gbyte/s.

Neo mäter 80 mm² och ska dra 3 watt. Varje chip ska kunna leverera 256 Gflops i dubbel precision. Det betyder att effektiviteten är 85 Gflops/watt – mer än tio gånger bättre än dagens bästa processorer. I enkel precision dubbleras värdena.

Bandbredden till nästa chip är 384 Gbyte/s. Rex tänker sig 16 chips (4 x 4) per modul. Modulen – som också innehåller en FPGA för styrning – tar i sin tur upp en tredjedels rackenhet.

Arkitekturen liknar Epiphany från Adapteva. Men ynglingarna saknade dubbel flyttalsprecision och ville ha högre minnesbandbredd. Och så ville de öppna för möjligheten till fritt skapande kring arkitekturen. Därför lanserar de en ny processor och i form öppen källkod.

De hoppas att de ska ha en konstruktion klar i januari.

– Iden är att detta ska vara en basarkitektur som andra ska kunna bygga vidare på för framtida system, säger Thomas Sohmers.

Unified C eller Erlang – Ericssons telefonväxelspråk – skulle fungera bra som programmeringsspråk, föreslår Rex som just nu söker pengar för att kunna göra en första tapeout av Neo.