Intel Larrabee - z grafiky serverem

8. 12. 2010 07:00    Rubrika: Technologie    Autor: Jakub Pavlis

Život vynálezce není nikdy jednoduchý. Občas se stane, že nevykoumá vůbec nic, občas zjistí, že vymyslel něco úplně jiného, než oč se celou dobu snažil. A za něco podobného zřejmě Intel utratil opravdu velké peníze. Technologie Larrabee, kterou původně chtěl použít na novou generaci dedikovaných karet, dnes oživuje v oblasti superpočítačů.

Intel Larrabee byla původně technologie, která by k sobě výrazně přiblížila CPU a GPU. Pracuje s velkým počtem jednoduchých jader založených na x86 architektuře, pouze s několika specializovanými součástkami pro grafiku. Intel si byl původně touto architekturou velice jistý, ale později přišly odklady vydání první generace, která podle nejoptimističtějších odhadů měla být na světě již koncem roku 2009 a nejpozději jsme ji měli nalézt letos pod stromečkem. Nakonec se v květnu tohoto roku nechal slyšet Bill Kircos, ředitel PR pro produkty a technologie, že Intel „neuvede na trh dedikovanou grafickou kartu, určitě ne v bližší době (We will not bring a discrete graphics product to market, at least in the short-term.)“.

Proč bychom ale psali o zrušené technologii, že? Larrabee se totiž znovu objevila, protože její koncept, který se v oblasti grafických karet ukázal být příliš komplikovaný a pro dnešek nekonkurenceschopný, je něco, co Intel bude schopen použít v oblasti HPC (High-Performance Computing, česky třeba superpočítače).

Intel připravuje produkty pro architekturu Many Integrated Cores (MIC), která kombinuje možnosti vysoké paralelizace výpočtů pomocí i více než 50 jader. Jak ona sama, tak celá řada technologií našla bezesporu inspiraci v Larrabee, ostatně některé, zejména softwarové části, budou přímo použity. A jen na okraj, Intel MIC by se měl vyrábět 22nm procesem a nabídnout rámcově triliony výpočtů za sekundu. V superpočítačích by MIC měla doplňovat procesory XEON, protože se (podobný důvod ostatně vedl i k ukončení práce na Larrabee jako grafice) hodí pouze pro některé druhy výpočtů, ty, které je možné maximálně zjednodušit a paralelizovat. Současná podoba Intel MIC už našla i svá uplatnění, asi nejzajímavější je použití ve výzkumných laboratořích CERNu ve Švýcarsku.

Blokové schema procesorů architektury Intel MIC...

Zatímco Intel pochopitelně o nových technologiích a vynálezech spíše mlží a chrání si své myšlenky, o starší Larrabee toho víme dost a určitě by stálo za to trochu si tuto technologii připomenout a hlavně zjistit, proč tak moc pohořela.

Několik posledních let se k sobě postupně CPU a GPU přibližují. Zatímco CPU zvládají čím dál více operací a pracuje se na jejich zjednodušování pro paralelní výpočty, GPU jsou zase čím dál programovatelnější a třeba NVIDIA s CUDA pomala zasahuje i do zcela negrafických výpočtů.

Larrabee byla postavena na tom, že se spojí velké množství jednoduchých jader architektury x86, které ani nemusela být schopna počítat out-of-order instrukce, přidá se pouze jednoúčelová texturovací jednotka, protože výpočty tohoto rázu nejdou dostatečně zjednodušit, „kruhová“ paměťová sběrnice (ring bus, poprvé u ATI již před řadou let) a společná L2 cache. Hlavní síla měla být ve vysoké programovatelnosti celého procesoru. Architektura x86 má opravdu širokou škálu použitelných instrukcí a v „céčku“, které si Intel upravil na proprietární IntelCL programovací jazyk (zatímco oba konkurenti podporují mnohem rozumnější OpenCL), si lze naprogramovat v podstatě libovolné využití – třeba i řízení síťového provozu nebo onu očekávanou práci s grafikou, o běžných úkolech pro CPU ani nemluvě.

..a srovnání se starším schematem projektu Larrabee

Zajímavé je, že pro původní Larrabee se počítalo s opravdu primitivními jádry, samozřejmě vyráběnými nejpokročilejším dostupným procesem (bylo by to nejspíše 32 nm) a doplněním o řadu technologií, zejména o Hyper-Threading (počítalo se se 4 vlákny na jádro) a 64bitové instrukce. Nic to však nemění na tom, že odvozovat se mělo od procesoru P54C. A tohle je opravdu pro pamětníky, protože jde o Pentium 1. generace!

A proč tedy Larabee pohořelo? Intel pochopitelně žádné oficiální vyjádření nevydal a vlastně ani přímo neřekl, že by Larabee končilo, pouze že neplánuje vydání dedikované grafické karty v blízké době, řekněme tedy rok nebo dva. Na web prosákly dvě zásadní informace. Jednak měla karta na základě Larabee mít až příliš vysokou spotřebu – mluvilo se i o 300 W, což neutáhne ani běžný desktop, o nasazení do notebooků ani nemluvě. Druhá informace mluví o nedostatečném výkonu, zejména v DirectX a OpenGL aplikacích. V podstatě se dá říct, že na výkonné, žravé a nejspíše ne zcela levné kartě by nešla hrát většina her, určitě ne těch moderních. Larabee samozřejmě má výkonu dost a dost, ale v jiných oblastech, jak se nakonec ukázalo.

I když to tak nevypadá, jádra jsou odvozena z Pentií 1. generace

Existuje i třetí, trošku oficiálnější vysvětlení, totiž že Intel se nadále hodlá věnovat především vývoji integrovaných karet a jejich většímu propojení s procesorem, ať už se to týká řady GMA (Graphics Media Accelerator) nebo třeba připravovaného Atomu Stellarton, o kterém budou příští technologie. Ostatně právě na vývoj integrovaných grafik měli být přesunuti pracovníci Intel Labs právě z projektu Larabee.

Na závěr bychom mohli porovnat strategie všech tří hlavních konkurentů, protože se toho děje docela dost. Hlavním hybatelem je určitě spor o výrobu čipsetů k intelovským procesorům s on-board grafikou, který vede NVIDIA. Ta se dostala až tak daleko, že vyhrožuje spoluprací s VIA a také se počítá s tím (i když se to říká už snad deset let), že práce na CUDA NVIDII významně přiblížila k výrobě vlastních CPU. Ostatně architektura Fermi má s Larabee řadu styčných bodů. ATI skončila v drápech AMD, které v poslední době jakoby malinko ztrácela dech. Radeony poslední generace jsou samozřejmě velice povedené, ale mnohem více se čeká na první Fusion procesory, neboť hlavně na tomto poli povede AMD boj s Intelem, který bude zajímavější o to více, že Intel zde má tak tradičně silnou pozici, zatímco do segmentu grafických karet by se dostával přeci jen obtížněji.

Predikovat stav trhu s grafickými kartami i procesory není ve středně či dlouhodobém výhledu skoro možné a rozhodně jsem zvědav, jak bude vypadat situace za tři nebo pět let. Jedno se mi ale zatím zdá jisté. Moorův zákon nám ještě nějakou dobu vydrží, a to je důvod k optimismu.