英特爾點(diǎn)亮「非常多核心」未來(lái)

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　　英特爾(Intel)稍早前釋出了‘Parallel JS’(平行JS)，這是一個(gè)開(kāi)放原始碼、數(shù)據(jù)平行版本的JavaScript，英特爾技術(shù)長(zhǎng) Justin Rattner 將之形容為非常多核心(many-core)運(yùn)算發(fā)展過(guò)程中，向前跨出的一小步。

　　Rattner稍早前在英特爾開(kāi)發(fā)者論壇(IDF)發(fā)表主題演講，并針對(duì)平行編程和降低PC、伺服器等功耗，展示了最新的程式語(yǔ)言和其他研究成果。

　　包括英特爾、微軟(Microsoft)、Nvidia和其他業(yè)者，都對(duì)大學(xué)研究單位挹注了大量投資，以定義能滿(mǎn)足未來(lái)非常多核心處理器需求的編程工具。截至目前，平行化編程一直僅被應(yīng)用在高度專(zhuān)業(yè)化的科技應(yīng)用領(lǐng)域。

　　“我們已取得良好進(jìn)展，但未來(lái)將不會(huì)只有單一[編程]模型，而是會(huì)有許多個(gè)模型，”Rattner說(shuō)。

　　Parallel JS是其中一個(gè)代表模型。這種語(yǔ)言針對(duì)數(shù)據(jù)密集型的運(yùn)算、基于瀏覽器的應(yīng)用如照片和視訊編輯，以及3D游戲等在英特爾晶片上執(zhí)行的應(yīng)用程式提高性能。其主要目標(biāo)是吸引使用腳本語(yǔ)言的主流Web程式設(shè)計(jì)師們。

　　Rattner還展示了該語(yǔ)言可在高階動(dòng)畫(huà)應(yīng)用中處理英特爾CPU上8個(gè)x86核心的能力。

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　　“最近一段時(shí)間以來(lái)，大多數(shù)的軟體都是用Java或Python等腳本語(yǔ)言編寫(xiě)，但至今這些程式設(shè)計(jì)師還未真正使用多核心工具，”Rattner說(shuō)。Parallel JS是“非常重要的一步，它讓我們超越了傳統(tǒng)思考局限，一旦你突破了少數(shù)幾個(gè)核心，那么，建構(gòu)多核心晶片就只是應(yīng)用程式的技術(shù)罷了，”他說(shuō)。

　　該語(yǔ)言的未來(lái)版本也將充分利用目前嵌入在英特爾最新處理器中的繪圖核心。為此，Rattner展示了用于x86和繪圖核心的臉部辨識(shí)應(yīng)用程式。

　　“我們基本上是告訴開(kāi)發(fā)者，是時(shí)候去思考異質(zhì)運(yùn)算的創(chuàng)造性了，”Rattner說(shuō)。

　　非常多核心和行動(dòng)愿景

　　在實(shí)驗(yàn)室中，英特爾也正在研究如何改善當(dāng)前在繪圖處理器上用于執(zhí)行通用程式的數(shù)據(jù)平行工具。包括今天的 OpenCL和Nvidia的Cuda工具等，都使用與硬體緊密聯(lián)系、相對(duì)較低階的數(shù)據(jù)原件(data primitives)，Rattner說(shuō)。

　　英特爾正在使用更高層的編程抽象，如用于密集和稀疏矩陣算法中的嵌套向量(nested vectors)。Rattner稱(chēng)該公司可能在2012年發(fā)布這些工具。

　　新的軟體代表了一些學(xué)術(shù)研究單位致力于將所謂的‘函數(shù)編程’(functional programming)概念帶進(jìn)今天的C++語(yǔ)言中。

　　“函數(shù)編程看起來(lái)是平行編程朝更高階抽象與更加自動(dòng)化和并行方向發(fā)展的基礎(chǔ)之一，”Rattner說(shuō)。“編譯器可以萃取并行，而且程式設(shè)計(jì)師毋須再像使用OpenCL或Cuda做陳述，”他表示。

　　2012年以后，數(shù)據(jù)平行技術(shù)將產(chǎn)生根本上的變化，Rattner說(shuō)。今天，每處理一次任務(wù)都是在嚴(yán)格調(diào)度情況下進(jìn)行，但這會(huì)讓部份電腦資源閑置，造成能源的浪費(fèi)。

　　而未來(lái)的方法基本上會(huì)是非同步處理，但目前僅在概念階段?！敖裉?，為了讓編程更加便利，我們放棄了效率，但展望未來(lái)，我們沒(méi)有理由再浪費(fèi)這么多的電力了，”他說(shuō)。

　　節(jié)省PC耗電

　　Rattner展示了兩項(xiàng)專(zhuān)門(mén)針對(duì)減少運(yùn)算功耗而進(jìn)行的研究專(zhuān)案進(jìn)展。

　　一個(gè)近閾值電壓處理器采用嶄新的低電壓電路，其運(yùn)作接近閾值水準(zhǔn)。其概念是當(dāng)需要時(shí)CPU的運(yùn)作速度必須足夠快，但當(dāng)下降到低于10毫瓦功率時(shí)，便會(huì)處于輕載模式。為了展示這個(gè)概念，英特爾開(kāi)發(fā)了一款能以郵票尺寸的太陽(yáng)能電池運(yùn)作的Pentium級(jí)晶片。

　　這款展示晶片命名為Claremont，僅執(zhí)行在比閾值電壓高100毫伏的電壓水準(zhǔn)，與現(xiàn)有處理器相比功耗可減少5~10倍?！斑@是一個(gè)龐大的數(shù)字──人們長(zhǎng)久以來(lái)一直為爭(zhēng)取減少20%功耗而努力，所以這幾乎是前所未聞的成就，”Rattner說(shuō)。

　　Claremont僅使用一個(gè)L1快取，因?yàn)橄嚓P(guān)記憶體仍需運(yùn)作在閾值以上的數(shù)百毫伏水準(zhǔn)，Rattner說(shuō)。

　　此外，英特爾和美光(Micron)的研究人員還發(fā)現(xiàn)了一種新型堆疊技術(shù)，并共同開(kāi)發(fā)了新的記憶體原型。這個(gè)混合式記憶體立方體(Hybrid Memory Cube)結(jié)合了頂端的DRAM晶粒堆疊和底部邏輯層，采用了全新介面和協(xié)議，以便將記憶體資訊轉(zhuǎn)換到獨(dú)立處理器。

　　英特爾研究員Bryan Casper表示，“當(dāng)測(cè)量位元傳輸量與能耗時(shí)，該元件是有史以來(lái)能效最高的DRAM?！迸c目前最先進(jìn)的DDR4記憶體模組相比，這個(gè)原型的頻寬高出10倍，能效則高出7倍，他表示。

　　此外，Rattner還展示了可作為基地臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)x86伺服器，它在Sandy Bridge CPU上采用新的x86訊號(hào)處理演算法。

　　“我想，我們身在一個(gè)可以開(kāi)發(fā)出某些真正有價(jià)值的東西的時(shí)代，”他說(shuō)?！皩?duì)一些傳統(tǒng)上一直采用以DSP為主的系統(tǒng)而言，我認(rèn)為Ivy Bridge或許具備能與之競(jìng)爭(zhēng)的潛力，”他表示。

　　在本屆IDF上，英特爾的工程師還針對(duì)其處理器講解了新的訊號(hào)處理和封包處理開(kāi)發(fā)套件。