پردازنده ۹۶ هسته‌ای ساخته شده از چیپلت‌ها

چندین دهه ترند بود که سیستم یک کامپیوتر تنها بر یک تراشه یا چیپ یکپارچه شده باشد. نتیجه آن سیستم بر چندین تراشه بوده است، که امروز گوشی‌های هوشمند و سرورهای شبیه به آن را قدرتمند می‌سازد. اما پیچیدگی و هزینه، این ایده که همه چیز باید بر روی یک قطعه سیلیکون باشد را نابود می‌کند.

هم اکنون برخی از پیشرفته‌ترین پردازنده‌ها همچون خانواده پردازنده‌ها Zen 2 AMD، در حقیقت دسته‌ای از تراشه‌ها هستند که توسط اتصالات با پهنای باند بالا در یک پکیج به یکدیگر مرتبط شده‌اند. در کنفرانس هفته گذشته IEEE مدارهای حالت جامد که در سن‌فرانسیسکو برگزار شد، سازمان تحقیقاتی فرانسوی CEA-Leti نهایت قابلیت این طرح را با ساخت یک پردازنده ۹۶ هسته‌ای از ۶ تراشه نشان داد.

تراشه CEA-Leti، شش چیپلت ۱۶ هسته‌ای را در راس یک تکه باریک از سیلیکون قرار داده است، که آن را اینترپوزر فعال می‌نامند. این اینترپوزر شامل مدارهای تنظیم ولتاژ و شبکه‌ای است که بخش‌های مختلف حافظه‌های بر روی تراشه هسته را به یکدیگر پیوند می‌دهد. به عقیده پاسکال ویوت مدیر علمی CEA-Leti، اگر این امکان به وجود بیاید تا فناوری‌های مختلف و فروشندگان چیپلت‌های متفاوت بتوانند در سیستم‌هایی یکپارچه قرار گیرند، اینترپوزرها فعلا بهترین راه پیش رو برای فناوری چیپلت خواهند بود. وی می‌گوید: “اگر شما بخواهید چیپلت‌هایی از فروشنده اول را با چیپلت‌هایی از فروشنده دوم ادغام کنید و در صورتی که رابط‌های آن‌ها با هم سازگار نباشد، باید راهی برای یکپارچه کردن آن‌ها پیدا کنید. تنها راه یکپارچه کردن آن‌ها با هم، در استفاده از مدارهای فعال در اینترپوزر نهفته است.”

اینترپوز دارای یک شبکه داخلی است که برای پیوند حافظه SRAM داخلی هسته از سه مدار ارتباطی مختلف استفاده می‌کند. حافظه‌های با سریعترین دسترسی که حافظه‌های نهان L1 و L2 نامیده می‎شوند، بدون هیچ مدار اضافی در میان آن‌ها و به صورت مستقیم پیوند داده می‌شوند. بالاترین سطح پیوند حافظه بعدی که همان L2 به L3 است، همانند پیوند میان حافظه نهان L3 به حافظه خارج از چیپ، نیازمند شبکه‌های هوشمندی است که در اینترپوزر تعبیه شده باشند. روی هم رفته، این سیستم می‌تواند در هر میلیمتر مربع از سیلیکون ۳ ترابایت بر ثانیه را پشتیبانی نماید، و تاخیر آن برابر با ۰.۶ نانوثانیه در هر میلیمتر است.

این اینترپوزر همچنین دارای سیستم‌های تنظیم ولتاژ است که معمولاً بر روی خود پردازنده قرار دارند. پردازنده‌ها برای تنظیم سطح ولتاژ و ذخیره انرژی معمولاً از مدارهایی استفاده می‌کنند که low-dropout regulators نامیده می‎شوند. تیم ویوت، مدارهای کارآمدتری را انتخاب کردند که تنظیم‌کننده‎های ولتاژ با خازن تغییر یافته نامیده می‌شوند. عیبی که معمولاً در این مدارها یافت می‌شود، این است که نیازمند خازن‌های خارج از چیپ هستند که فضای زیادی اشغال می‌کنند. ویوت توضیح می‌دهد که اینترپوزر فضای کافی برای ادغام خازن‌ها را داشته است. تنظیم کننده‌ها به تراشه کمک کردند تا به قدرت مصرف ۱۵۶ میلی‌وات در هر میلیمتر مربع برسد.

علاقه مندان به چیپلت بر این عقیده‌اند که تحولی در صنعت سیستم بر تراشه رخ می‌دهد که به لطف رابط‌های استاندارد شده، در آن چیپلت‌هایی از فروشندگان مختلف را می‌توان با کمترین تلاش یکپارچه سازی نمود. در نتیجه سیستم‌های ترکیبی و مطابقت ارزان‌تر و انعطاف‌پذیرتر حاصل خواهد شد.

اما صنعت هنوز به این مرحله نرسیده است. بر خلاف نمونه CEA-Leti، سیستم‌های تجاری که وابسته به چیپلت‌ها هستند از اینترپوزهای سیلیکونی استفاده می‌کنند که هیچ مدار فعالی داخل آن‌ها تعبیه نشده است. بسیاری از سیستم‌ها نیز حتی از سیلیکون استفاده نمی‌کنند، و به جای آن به مواد آلی تخته مدار یا قطعات کوچک سیلیکون که در تخته آلی تعبیه شده‌اند وابسته می‌باشند.

بر خلاف سیستم‌های ترکیب و مطابقت ساده، این سیستم‌ها نیازمند کدگذاری میان چیپلت‌ها و پکیچی که در آن ادغام می‌شوند هستند. با این وجود، نتایج آن می‌تواند ارزشمند باشد.

در کنفرانس بین المللی مدارهای حالت جامد، AMD جزئیات نحوه کدگذاری چیپلت‌ها و پکیجی که تشکیل دهنده پردازنده کارآمد Zen 2 است را منتشر کرد. این سیستم توانست در آن شب در کنفرانس رکورد شکنی کند. هنگامی که پردازنده تک AMD اورکلاک شده و با نیتروژن مایع خنک شد، در معیار رندر سه بعدی سین بنچ به امتیاز ۳۹,۷۴۴ دست یافت. رکورد هفته پیش آن در حدود ۳۲۰۰۰ بود که توسط یک سیستم ۲۰۰۰۰ دلاری ۱۲۸ هسته‌ای آمریکایی ثبت شده بود.

منابع خبر :

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

6 + دو =