Светочипсет «Holey Optochip»

    С 2008 года исследователи IBM занимаются развитием оптических чипсетов, основное отличие которых от традиционных — сверхвысокая скорость передачи данных (до 8Tbps / 1TBps). Инновационный дизайн чипов, использующий 48 небольших круглых отверстий в стандартной CMOS плате, позволяет свету (лазерному лучу) передавать информацию со средней скоростью в почти терабит в секунду.

    Новый чип намного быстрее и использует меньше энергии чем современная оптика, использующаяся для передачи всей информации внутри компьютера и сетей. «Holey Optochip», именно так называется новинка, уже сегодня может использоваться (и используется) внутри суперкомпьютерных кластеров.

    Оптические чипы, гоняющие данные светом, вместо электронов, пока используются только для внутренних сетей суперкомпьютерных точек, вроде Power 775 и Blue Gene. С каждым годом такие технологии становятся все более востребованными: «Десять лет назад суперкомпьютер №1 не имел внутри ни единого применения оптических технологий или чего-то подобного, а сейчас мы видим их применение для соединений вычислительных кластеров внутри и вне стоек» — говорит глава IBM Optical Links Group Клинт Шоу (Clint Schow).

    Таким образом, производительность всего кластера приближается к пресловутой мощности процессора, ускоряя всю работу сети. Причем, целью является создание соединения нескольких процессоров внутри системы, не обращений к памяти, а именно общение вычислительных ядер в большой параллельной системе.

    Новый чип использует 4,7 ватт передавая триллион бит в секунду. Размер новинки — 5,2 мм на 5,8 мм. Достаточно компактно?



    Так как сам чип построен на никак не модифицированной кремниевой плашке типа CMOS, он может достаточно быстро оказаться на широком рынке — для его производства не нужно налаживать новые линии и конвейеры с использованием каких бы то ни было технологий: «У этого чипа стандартная электронная схема, поддерживающая световое соединение. Нужны лишь драйверы для контроля лазерного луча и ресиверы, конвертирующие фототок поступающий от детектора в работоспособный электрический сигнал».

    Что касается лазеров, передающих информацию от одного чипа к другому, то компания IBM использует привычные для этих задач 850-наометровые лазеры (VCSEL), прикрепленные к одной стороне чипа и фотодиоды, закрепленные на обратной. Оптический доступ формируется именно за счет двусторонней структуры, которая достаточно компактна из-за использования отверстий, а не «навесного оборудования».

    «Дырки необходимы так или иначе, потому что кремниевая субстанция, из которой сделан чип, не может пропускать свет — а он должен идти насквозь» — объясняет Шоу. В стойке, где размещаются чипы, они установлены точно друг над другом, и лазерный луч бьет заднюю часть каждого чипа (там, где расположен детектор), а плата отправляет свой, уже модифицированный световой сигнал, следующим чипам в своем ряду.

    Стандартный оптический чип сегодня имеет 12 каналов (каждое отверстие это канал — связь между ресивером и передатчиком), каждый из которых передает 10 Гигабит в секунду. В «Holey Optochip» таких каналов 48 и каждый работает на 20 Гигабит в секунду, достигая общей скорости в 960 Гигабит. В четверг на конференции Optical Fiber Communication Conference, которая проходит в Лос-Анджелесе, IBM представит свою разработку на суд широкой общественности, как первый оптический чип, который может гонять один триллион бит данных от устройства к устройству.

    Как говорит Клинт Шоу: «Это прорыв, так как у нас в четыре раза больше каналов работающих на двойной скорости, при энергозатратах почти в 4 раза меньше привычных». При пересчете эффективности на ватты/биты получается, что это одна из самых энергоэффективных микросхем на планете.

    Однако скорость одного канала остается более-менее стандартной, особенно учитывая факт, что в IBM использовали стандартные компоненты для постройки платы и в компании замечают, что повышение скорости передачи данных в каждом отдельном отверстии — ближашая цель: «Уже сейчас есть наработки, которые позволят достичь скорости в 25 Гигабит в секунду на каждый канал». Самое великолепное — это архитектура, которая позволяет регулировать плотность потока, мощность и скорость в зависимости от условий и целей.



    «Можно заставить плату работать очень быстро если вам безразличны расходы энергии, или можно быть очень энергоэффективными если вам наплевать на скорость» — говорит Шоу. Как всегда, самое сложное — это соблюдение золотой середины. Собственно, даже текущий чип это уже далеко не первый (как я намекнул в самом начале) опытный экземпляр оптического электронногого устройства — в 2010 году первый прототип такого чипа показывал скорость в 300 гигабит в секунду, а в 2007 — 160 Гигабит в секунду в реальных условиях работы суперкомпьютера Deep Blue.

    Что касается массового производства этих чипов, то тут есть небольшие сложности — IBM не будет самостоятельно налаживать их выпуск, предпочитая отдать лицензию на это компании с большими возможностями в области проектировки железа. Хотя Клинт Шоу смотрит на это очень позитивно, говоря, что скорее всего, в ближайшие год или два у каждого будет возможность приобрести себе такой чип (пока непонятно, зачем, вряд ли каждый второй собирает вычислительный кластер на дому) по цене между $100 и $200.

    «Наша разработка — лишь небольшой продукт одной группы внутри IBM Research, которая пытается вывести коммуникационные технологии в области „больших данных“, аналитических приложений и всего остального, где для нормальной работы пропускная способность должна быть очень высокой. Наша миссия заключается в прототипировании технологий, демонстрации их работоспособности. Мы не знаем кто примет конкретно коммерческое решение, главное — чтобы мы смогли использовать его в своих системах».

    IBM

    135,00

    Компания

    Поделиться публикацией
    Комментарии 12
    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
        –2
        Прочел.
        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
          +1
          Интересно, что в ответ покажет Oracle
            +4
            БД, которая остановит этот процессор?
              –2
              Не очень понял за что минусанули, простите а Оракл разве это только БД?
              Никаких железяк они не разрабатывают?
              Они не конкуренты IBM?
              У них исследовательский центр отсутствует или как?
              Своих архитектурных решений у них нету?
            +1
            что-то я не понял. Чипы передают информацию между друг другом на некоторое расстояние? т.е. по воздуху в пределах видимости? тогда их нужно ещё умудриться правильно поставить, чтоб лазеры попадали куда надо.
            да и применение ограничивается небольшими расстояниями. Почему это лучше, чем столько же проводков, объясните пожалуйста.
              +2
              Применение нового чипа и описывается в ключе создания суперкомпьютерных кластеров, где чипсеты могут располагаться непосредственно один над другим. Разница в таком методе передачи информации огромна, по-сравнению со стандартным, кабельным, соединением вычислительных ядер в кластере.
              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                  +5
                  Баги вновь обретут своё исконное значение.
                +1
                1. Скорее всего передаваться всё будет по волокну — так проще обеспечить чистоту среды.
                2. Проблема позиционирования приёмника/передатчика существует, но успешно решается за счёт коннектора.
                3. Насчёт расстояний — скорее всего метры или даже десятки.
                4. Лучше проводков как раз-таки за счет возможности более дальней передачи, так как нет проблемы наводок и меньше затухание сигнала.
                Имхо.
                0
                Почему это чип не вычисляет float?

                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                Самое читаемое