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超算|欧盟启动“勃朗峰2020”项目,研发可实现百亿亿次级计算的系统级芯片(SoC)

 大国重器元器件 2020-09-11

2017年12月中旬,欧盟启动“勃朗峰2020”(Mont-Blanc 2020)项目,作为一系列聚焦高能效基于ARM计算研究项目的接续,“勃朗峰2020”将开启目标是百亿亿次的宏伟研究。

背景

计算效率和能效将是未来百亿亿次计算系统越来越需要考虑的方面。从2011年10月起,欧盟启动被称为“勃朗峰”的项目,目标是设计出以嵌入式和移动设备所用高能效解决方案为基础的新型计算机架构,能够成为未来全球高性能计算(HPC)标准。

项目目前已经开展了三个阶段。阶段1和阶段2由巴塞罗那超算中心(BSC)协调,预算超过1400万欧元,其中超过800万欧元由欧盟提供。

☆第一阶段从2011年到2013年,目标是制造新的能提供百亿亿次计算性能的计算机架构,能耗则减少为原来的1/15到1/30。

☆第二阶段从2013年到2015年,目标是研发出超级规模能效平台,具备达到百亿亿次计算的潜力,可解决大规模并行计算、异质结计算和弹性的挑战。

☆第三阶段从2015年到2017年,由布尔(Bull)公司领导,预算是790万欧元,由欧盟通过“地平线2020”计划提供,采用了协同设计来保证硬件和系统创新能够通过转换为HPC应用带来切实益处,目标是设计一个新的高端HPC平台,能够提供新的能效比。

勃朗峰项目第三阶段研发出的原型机Dibona,基于来自Cavium的64位ThunderX2和ARM v8指令集

项目第四阶段

目前开展的“勃朗峰2020”是“勃朗峰”项目的第四阶段,由欧盟通过“地平线2020”计划提供总额1010万欧元的预算支持。目标是为未来低功耗欧洲百亿亿次处理器铺平带路。为了改进“勃朗峰2020”项目所研发的处理器代与代之间的经济可持续性,该项目还包括对其他市场需求的分析。该项目的策略基于模块化封装,将研发一组面向不同市场的系统级芯片(SoC),如用于自动驾驶的“嵌入式高性能计算”。

项目目标

☆定义一个面向百亿亿级计算的低功耗SoC结构;

☆实现新的重要组成块(IP),并为其首代产品的实现提供蓝图;

☆提供现实应用中重要器件的最初概念验证展示;

☆探索组成块的复用,可以满足除了HPC外的其他应用,应带有支持更好时间可预测性的方法,尤其是对混合的重要应用,因为在这些应用中保证执行&反馈时间是至关重要的。

面临挑战

项目要取得所需的能耗比必须解决三个挑战:

☆理解向量长度、片上网络(NoC)带宽和存储器带宽间的折中,使处理器单元效率最大化;

☆创新的芯片上互连,能够以最小的能耗为处理单元提供足够的带宽;

☆带有足够能力和带宽的高带宽和低功耗存储器解决方案,满足百亿亿次级应用。

基于ARM的解决方案

“勃朗峰2020”项目的协调者Said Derradji解释道:“欧盟希望我们能尽快实现研究成果的产业化。这就是为什么我们决定依赖ARM指令集架构(ISA)的原因,因为ARM有强有力的软件生态系统提供支持。通过利用现有工作,包括勃朗峰(Mont-Blanc)生态系统和其他国际项目,我们将从系统软件和应用中受益。”

意义

“勃朗峰2020”项目目标是研发出一系列处理器,将成为欧洲大数据/高性能计算百亿亿次系统的基础,并将获得市场采纳和经济可持续性。

参研单位

在此前“勃朗峰”项目的三个阶段中,三个核心承研单位——英国ARM公司、巴塞罗那超级计算中心和隶属Atos集团公司的布尔(Bull)公司均参与其中。在该项目第四阶段,这三家单位再次联合,共同启动下一代工业处理器的研发,满足大数据和高性能计算需求。

项目的参研单位如下:

☆法国Atos/Bull:欧洲在大数据和高性能计算领域排名第一的公司(项目协调者)

☆英国ARM:全球领先的半导体IP企业

☆西班牙巴塞罗那超算中心:西班牙国家超算中心

☆法国原子能和替代能源委员会(CEA)

☆德国于利希研究中心(Forschungszentrum Julich):欧洲最大跨学科研究所之一

☆法国Kalray公司:以片上MPPA解决方案实现超算的领先创新公司

☆西班牙SemiDynamics公司:专注于微处理器架构、前段设计和验证服务

“勃朗峰”项目概述及成果简介


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