Knights Landing - chip máy chủ mạnh hơn, nhỏ hơn của Intel

Intel hy vọng sẽ mang hiệu năng xử lý phần cứng lên một nấc khác với bộ xử lý siêu máy tính mới nhất Xeon Phi, tích hợp hàng loạt công nghệ phần cứng mới, đang được Intel tìm cách ứng dụng cho máy tính để bàn và máy tính xách tay.
chip Xeon Phi còn có tên khác là Knights Landing, hiện được xem là chip mạnh nhất và lớn nhất của Intel cho tới nay. Nó có khả năng xử lý cao nhất đạt 3 teraflops, trong tầm với những chip xử lý đồ hoạ cao cấp, có thể thực hiện những phép toán phức tạp trong những hệ thống mạnh nhất hiện nay.
Chip này sẽ xuất hiện trong các siêu máy tính từ nửa cuối năm sau, và sẽ là chủ đề chính tại hội nghịsiêu máy tính quốc tế được tổ chức tại Leipzig, Đức trong tuần này (23-26/6). Knights Landing gồm một chồng bộ nhớ kiểu mới, có thể hoàn toàn thay thế được cho bộ nhớ DDR hiện được sử dụng trong PC và máy chủ. Hơn nữa, chip mới cũng có công nghệ đóng gói mới, gọi là OmniScale, giúp việc truyền dữ liệu bên trong và bên ngoài chip nhanh hơn.

 

Bộ xử lý máy chủ mới của Intel, Knights Landing, còn có tên Xeon Phi.

Khi kết hợp với nhau, những công nghệ mới này sẽ cho ra tốc độ xử lý rát mạnh mẽ, giải quyết được các về đề về nâng cấp chip khi chip ngày một nhỏ hơn. Chip mới cũng nhanh hơn gấp 3 lần so với chip trước đó của Intel là Knights Corner chỉ có tối đa 61  nhân và tốc độ đỉnh đạt 1,2 teraflops.
Chiếc siêu máy tính đầu tiên sử dụng chip Knights Landing sẽ là Cori. Hệ thống này sẽ có 9.300 chip Knights Landing, được thiết lập tại trung tâm điện toán nghiên cứu năng lượng quốc gia Mỹ, tại Berkeley, California, vào năm 2016. Mô hình liên kết hệ thống sẽ dựa trên công nghệ interconnect của Cray, giống với Titan, là chiếc siêu máy tính nhanh thứ 2 thế giới hiện đang ở viện năng lượng Mỹ tại phòng thí nghiệm Oak Ridge ở Tennessee.
Điều ấn tượng nhất mà công nghệ của chip Knights Landing mang lại là cho ra được hệ thống mạnh hơn nhưng có thiết kế máy chủ nhỏ hơn. Trong môi trường điện toán phân bố, những máy chủ như vậy sẽ vận hành nhanh hơn cho các dịch vụ điện toán đám mây. Trái tim của Knights Landing là các nhân xử lý dựa trên kiến trúc Silvermont, là kiến trúc được sử dụng trong điện thoại thông minh mới nhất Merrifield và chip máy tính bảng Bay Trail đều của Intel. Knights Landing được sản xuất trên quy trình 14nm của Intel, giúp giảm kích thước chip, tăng tốc độ và cải thiện hiệu năng tổng thể.
Hiện Intel chưa cho biết cụ thể số lượng nhân trên mỗi chip nhưng họ khẳng định sẽ nhiều hơn so với chip đời trước. Intel cũng tích hợp loại bộ nhớ mới dựa trên công nghệ Hybrid Memory Cobe của Micron, cho băng thông cao hơn 15 lần so với chuẩn bộ nhớ DDR3 DRAM và 5 lần so với chuẩn bộ nhớ đang phổ biến hiện nay là DDR4. Công nghệ bộ nhớ mới cũng nhỏ gọn hơn 3 lần và tiêu thụ ít điện hơn 5 lần so với DDR4.
Knights Landing hỗ trợ mức dung lượng bộ nhớ mới, 16GB, có thể đây là chìa khoá để tăng tốc cho các ứng dụng siêu máy tính. Các thanh nhớ gắn trên bo mạch với những chồng chip nhớ, liên kết với nhau thông qua một kết nối giống như có dây, gọi là TSV (Through Silicon Via). Tích hợp trên chip là bộ nhớDDR4, có thể sử dụng làm bộ đêm hoặc bộ nhớ hệ thống cho các ứng dụng nhẹ.
Chip mới cũng hỗ trợ một công nghệ liên kết mới gọi là OmniScale, được thiết kế chuyên biệt cho hệ thống hiệu năng cao. Liên kết này sẽ đóng vai trò như một giao tiếp chủ để truyền dữ liệu giữa bộ xử lý, bộ nhớ và các thành phần khác trong hệ thống. Intel vẫn chưa tiết lộ nhiều chi tiết về chuẩn OmniScale này, nhưng khẳng định nó sẽ tốt hơn so với công nghệ Infiniband cũng của Intel. Hãng cũng đã mua lại một số công ty để có thể tạo ra công nghệ kết nối mạng và mạng ngay trên chip, trong đó có công ty phần cứng mạng Fulcrum Microsystems và cac công nghệ đa liên kết từ Qlogic và Cray.
Intel hy vọng sẽ mang OmniScale lên được trên các chip máy chủ Xeon vào năm sau. Nhưng chưa dừng ở đó, họ còn ấp ủ công nghệ photon silicon, giúp tăng tốc độ truyền dữ liệu giữa các máy chủ với nhau thông qua đường truyền ánh sáng và tia laser. Intel cũng từng trình diễn công nghệ cáp quang này và thêm một công nghệ kết nối máy chủ khác tên là MXC.
Hiện tại, các máy chủ sử dụng những chip khác nhau như CPU và chip đồ hoạ để tăng tốc độ tính toán trong các ngành khoa học. Nhưng với sự xuất hiện của Knights Landing, Intel muốn mang mọi thứ lên trên 1 chip, có thể cải thiện tốc độxử lý trong khi giảm được điện năng tiêu tốn.