图说英特尔48核心云计算机

图解SCC单芯片云计算机

英特尔研究院（Intel Labs）今天展示了一款48核处理器设计，并将这个新的处理器称为“单芯片云计算机”（SCC），它是基于英特尔研究院两年前公布80核处理器时引入的多项理念而设计的。

为了更好的向中国宣传这一具有革命意义的处理器设计，英特尔公司万亿级计算研究总监及英特尔院士詹姆斯-郝尔德先生，也专程来到中国，向中国主流IT媒体介绍了这款实验性产品。

英特尔公司万亿级计算研究总监及英特尔院士詹姆斯-郝尔德先生

随着计算需求的不断提高，CPU也在发生着演变，从单核逐渐向众核时代过渡，如果说我们现在正处在多核心时代，那么SCC就是众核时代的先锋雏形

SCC的用意在于，在一颗芯片上完成更多的处理任务，以大大简化云计算中心的硬件规模，因为云计算中心需要强大的运算能力，而现有的云计算架构需要大量的服务器来做底层的运算支持，随着云计算的需求不断增大，底层运算设备的数量也将迅速增加，这对于云计算本身的发展也是一种挑战

SCC的目的在于，大大简化底层运算设备的数量与配置，在单芯片上实现以往多台服务器才能处理的数据量，从而可以构建出更为高效而庞大的云计算中心

本次发布的SCC并不是一款预制的商用产品，詹姆斯-郝尔德先生再三强调它只是一款实验性的产品，用来难众核处理器在云计算以及HPC（高性能计算）中的应用前景以及编程模式，为日后真正的众核产品摸清发展道路

在2006年，英特尔就曾发布过一款所谓的80核处理器，与现今的SCC有哪些区别呢？从上图可以看出，SCC的核心是完整的IA处理内核，这也是众核通用处理器真正走向可用的标志，所以2006年相对简单得多的80个浮点内核的样品不可同日而语

简单来说，SCC具有4个内存控制器，每个内存控制器负责一个“处理区”，共4个处理器，每个处理区含12个内核，而每两个内核加一个路由器组成一个设计单元，在一个设计单元中，有两个处理核心，詹姆斯-郝尔德先生表示这个核心基本上相当于多年前的Pentium的核心（另有报道说是Atom），两个核心间有一个Message Buffer用于消息传递，而路由器则负责与另一个设计单元沟通。从这一设计上来说，可以看作是一个芯片内实现传统MPI的并行计算，这种MPI的方式不依赖于内存的共享，可以很灵活的应用。而在每个内存控制器所对应的处理区内，会有一个内核负责与内存管理器的沟通与管理，它并不参与计算，这有点像传统MPI架构中的服务节点

以消息传递的软件管理方式来消除了硬件缓存一致性的问题，从而大大降低了处理核心的复杂性与能耗，当然由于软件的灵活性，编程人员可以很容易的在OpenMP与MPI环境中进行切换

在越来越强调绿色IT的今天，SCC在设计上也不能忽视这一点，为此，它加入了分区块调节的技术，首先它将处理核心划分成6个区域，每个区域里有4个设计单元，每个区域可以单独调节工作电压，而每个设计单元可以单独调节运行频率，此外还有I/O网络以及内存控制器两个独立的调节模块，总共就是8个电压与频率孤岛

说到众核处理器，前不久位于美国硅谷的Tilera公司推出的，同样是面向云计算的TILE-GX 100核心处理器（上图）相信也吸引了不少眼球，相对于SCC今天只介绍处理单元设计，显然TILE-GX所提供的资料更为完整，比如网络、I/O等外围设计规格。对此，詹姆斯-郝尔德先生表示，两者属于完全不同的东西，SCC并不是一个商用产品，也不是某个产品原型，它只是一个实验性设计，而且它是基于IA架构的，可以沿用IA架构指令集IAS，可以充分利用现有的代码，有着良好的兼容性。当然，众核时代也对计算节点间的MPI吞吐量提出了更高的要求，詹姆斯-郝尔德先生对此表示赞同，但有关SCC的I/O设计要到明年2月的国际固态电路大会（ISCC 2010）上公布，在片下部分SCC也将采用PIC-E进行对外沟通，同时他也强调关键在一应用的开发上，消息总线上并不见得随时都是满负荷，所以需要良好的负载均衡的设计

SCC设计已经获得了部分研究机构的认可，该芯片的原型目前已经分发给相应的程序开发人员，而其所体现出来的灵活编程特性很受欢迎

现在可以总结一下SCC所带给我们的现状与未来的可能表现，它验证了众核能效管理的可行性，并实现了基于IA的小瓷砖片阵列的灵活设计，特别是消息传递方式可以扩展到未来1000核心的处理器研发上，同时SCC也打开了众多编程开发机构以及ISV的众核编程实践之门，为日后的众核编程打下了良好基础