Na konferencji Hot Chips 2023 jankeski potentat Intel oddał nowy strzał w „wojnie czipowej”, prezentując procesor (ang. Central Processing Unit, CPU) PIUMA (ang. Programmable Integrated Unified Memory Architecture), będący częścią programu HIVE (ang. Hierarchical Identify Verify Exploit) Agencji Zaawansowanych Projektów Badawczych Departamentu Obrony USA (ang. Defence Advanced Research Projects Agency, DARPA) zogniskowanego na poprawie wyników w analizie wykresów w skali petabajtów.
W każdym z sześciu rdzeniów PIUMA mieści się po sześcdziesiąt sześć wątków, co umożliwia przetwarzanie danych z szybkością 1 terabajta na sekundę. Czip zużywa jedynie 75W energii, przy czym jedynie 59% z tego przypada na wykorzystywane silikonowe połączenia optyczne, 21% zaś na rdzenie. Wykorzystano procesor o rozmiarze bramki 7nm wykonany w technice FinFET (ang. fin field-effect transistor) przez tajwańskiego monopolistę TSMC (ang. Taiwan Semiconductor Manufacoring Company Limited) ze standardowym interfejsem Ball Grid Array (BGA).
Dane przesyłane są z wykorzystaniem krzemowych chipletów fotonicznych, za których wykonanie odpowiada Ayar Labs. Cztery chiplety przeksztalcają sygnały elektryczne przechodzące przez mikroprocesor na sygnały optyczne przenoszone przez 32 światłowody jednomodowe. Każde włókno przesyła dane z szybkością 32 GB/s, co daje maksymalną przepustowość 1 TB/s. Zwisające z boków czipa złącza fotoniczne umożliwiają połączenia z innymi czipami. Zewnętrzna siec optyczna Hyper X zapewnia połączenia typu „wszystko ze wszystkim” (ang. all-to-all connections) dla każdego z rdzeni przetwarzających. Możliwe jest połączenie w ten sposób do dwóch milionów rdzeni z opóźnieniem poniżej 400 nanosekund.
W porównaniu do wykorzystywanej przez Intel od lat 1970. architektury zestawu instrukcji (ang. Instruction Set Architecture, ISA) x86, PIUMA wykorzystuje architekturę komputera o zmniejszonym zestawie instrukcji (ang. Reduced Instruction Set Computer, RISC), która nie napotyka takich problemów ze skalowaniem jak x86 oraz, lepiej nadając się do przetwarzania równoległego, jest bardziej energooszczędna i osiąga ośmiokrotnie lepszą wydajność w trybie jednowątkowym w zadaniach określonych przez DARPA.
Perspektywa optycznych interkonektorów mesh-to-mesh napędza badania prowadzone przez NVIDIA, Intel i Ayar Labs, dążące do osiągnięcia rozwiązań które mogłyby być wdrożone na dużą skalę. Potentaci widzą w interkonektorach optycznych nową technikę przesyłu danych, oferującą większą przepustowość, mniejsze opóźnienia i mniejsze zużycie energii w porównaniu do tradycyjnych technik przesyłu danych chip-to-chip.
Ronald Lasecki
