Auf dem Intel Developer Forum im Herbst 2006 stellte Intel erstmals den Entwicklungsprototypen eines neuen Prozessors vor, der 80 CPU-Kerne für ausschließlich Fließkomma-Berechnungen auf einem einzigen Die vereint. Das Siliziumplättchen dieses experimentellen Chips ist 300 mm² groß und soll eine Rechenleistung von einem Teraflop erreichen. Dies entspricht einer Billion Fließkomma-Operationen pro Sekunde. Zum Vergleich: Intels Core 2 Extreme QX6800 mit Quad-Core-Technologie erreichte im tecCHANNEL-Testlabor eine Rechenleistung von 25,4 GFlops.
Pat Gelsinger, Intels Chef der Digital Server Group, demonstrierte nun erstmals den Polaris-Prozessor mit mehr Performance im Betrieb. Bei einer Taktfrequenz von 3,1 GHz erreicht der 80-Core-Prozessor in der Vorführung eine Rechenleistung von 1,0 TFlops. Dabei konsumiert Polaris 46 Watt. Gelsinger erhöhte die Taktfrequenz von Polaris dann auf 4,68 GHz. Die Rechenleistung stieg auf 1,5 TFlops bei einem Energiebedarf von 94 Watt. Schließlich wurde die Taktfrequenz auf 6,26 GHz hochgedreht: Die Rechenleistung von Polaris stieg auf 2 TFlops. Dabei genehmigte sich der 80-Core-Prototyp 191 Watt.
Speicher direkt mit Die verbunden
Jeder Floating-Point-Core von Polaris arbeitet mit einem reduzierten und einfachen Befehlssatz, der nicht x86-kompatibel ist. Eine On-Die-Fabric verbindet die 80 Cores. Jeder Kern ist mit einer Art Router ausgestattet, um über das interne Netzwerk untereinander und mit dem Speicher zu kommunizieren.
Um eine besonders hohe Speicherbandbreite zu ermöglichen, verwendet Intel die Stacked-Die-Technologie. Auf dem 80-Core-Prozessor setzt Intel direkt ein SRAM-Die. Die Verbindung per „Bumps“ erfolgt über tausende Interconnects – Intel bezeichnet das Verfahren als „Through Silicon Technology“. Damit erreicht Intel eigenen Angaben zufolge eine Bandbreite von über 1 TByte/s zwischen dem Speicher und den Cores.
Die für den Teraflop-Prozessor notwendige I/O-Bandbreite von einem TBit/s wird mit Silicon Photonics realisiert werden. Mit der Silicon-Photonics-Technologie lässt sich laut Intel die 50-fache I/O-Bandbreite im Vergleich zu elektrischen Lösungen erreichen.
Mit dem Teraflop-Prototypen will Intel auch Interconnect-Strategien testen, wie am Besten Terabytes von Daten zwischen den CPU-Kernen sowie vom und zum Speicher transferiert werden. Polaris wird laut Intel in seiner demonstrierten Form nicht auf den Markt kommen. Allerdings will Intel davon Produkte ableiten, wie das aktuelle sich in der Entwicklung befindende Larrabee-Projekt. (cvi)
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