Superkomputer w jednym chipie

RIKEN, czyli japoński Instytut Badań Fizycznych i Chemicznych, zaprezentował procesor MDGrape3 – układ o mocy obliczeniowej porównywalnej z superkomputerami

MDGrape3 stanie się podstawą systemu mogącego działać z prędkością petaflopa, czyli wykonującego biliard operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę. Pierwsze egzemplarze chipa mogą wykonywać 230 mld operacji na sekundę, przy taktowaniu z częstotliwością 350MHz. W najgorszym wypadku ostateczna wersja procesora będzie pracować z zegarem 250MHz, osiągając wydajność 160 miliardów operacji na sekundę.

Procesor swoją niezwykła wydajność zapewnia temu, że został zoptymalizowany pod kątem wykonywania licznych podobnych działań, co ma pomóc w badaniach życia i w pracach nad biotechnologią. Wykonany w procesie 130 nanometrów procesor posiada 20 potoków obliczeń, zamiast jednego lub dwóch spotykanych w zwykłych procesorach. Obliczenia, do jakich zostanie wykorzystany, to np. sprawdzanie jak pojedyncza proteina reaguje z tysiącami różnych molekuł. Nie można więc bezpośrednio porównywać MDGrape3 z superkomputerami, ale jego wydajność w zawężonym spektrum zastosowań jest imponująca. Jak twierdzą naukowcy z RIKEN, dzięki specjalizacji układ zyskał 100-krotny przyrost mocy.

Projekt MDGrape rozpoczęto przed 15 laty na Uniwersytecie Tokijskim z myślą o przygotowaniu procesora do zastosowań w astrofizyce. Na rynku są obecne komercyjne systemy wykorzystujące procesory MDGrape2, które pracując z częstotliwością 100MHz mają wydajność 16 gigaflopów. Trzecia odsłona układu została dopasowana do innych dziedzin, gdyż tu spektrum zastosowań jest szersze. MDGrape 3 stanie się podstawą komputerów pracujących w ramach projektu Protein 3000, którego autorzy stawiają sobie za cel pełny opis właściwości 3 tys. protein. Z 12–procesorowych systemów (układy połączy 81-bitowa szyna) Japończycy chcą złożyć maszynę o wydajności 1 petaflopa. Będzie się ona składać z klastra 6144 procesorów , umieszczonych łącznie w 32 obudowach. Jak na sprzęt tej wydajności, będzie to prawdziwy mikrus. Urządzenie ma być gotowe w roku 2007. Specjalistyczny procesor z RIKEN oferuje 1 gigaflop wydajności za 15 USD, podczas gdy taka moc w wypadku procesora Pentium 4 kosztuje 400 USD, w superkomputerze IBM Blue Gene/L – 640 USD, a w najszybszej maszynie świata NEC Earth Simulator – aż 4 tys. USD.

Badacze z RIKEN planują też stworzenie procesora ogólnego przeznaczenia, osiągającego wydajność 1 teraflopa.