AMD plant CPUs mit Supercomputerleistung

AMD hat die Weiterentwicklung seiner APU-Technologie angekündigt. Diese verbindet eine CPU mit High-End-Grafik in einem Prozessorgehäuse. Ziel ist es, in den Leistungsbereich von Supercomputer vorzustoßen. Langfristig will der Chiphersteller Exascale-Leistung erreichen. Dafür ist vorgesehen, die heterogene Architektur in Verbindung mit neuer Speichertechnik auszureizen.

Geplant dafür, ist ein Exascale Heterogeneous Processor (EHP). Dieser verbindet 32 CPU-Kerne – wahlweise mit x86- oder ARM-Instruktionen – sowie eine leistungsstarke GPU. Dabei soll die Grafikeinheit erheblich zu einer Leistung von 10 Teraflops je Node beitragen.

Ein Exascale-System benötige zudem mehr Speicher mit größerer Bandbreite. AMD will den Speichertyp High Bandwidth Memory (HBM) dafür einsetzen. Diesen verwendet es bereits in seinem aktuellen Grafikkarten-Spitzenmodell Radeon R9 Fury X. Im Vergleich zu GDDR5 verfüge sie über 60 Prozent mehr Bandbreite. Zudem nennt AMD eine dreifache Performance je Watt gegenüber GDDR5 bei einer um 94 Prozent geringeren Platinenfläche. Die Spezifikationen will der Konzern für den EHP auf insgesamt 16 GByte je Server-Node mit einer Bandbreite von rund 1 TByte/s erhöhen. Um den Exascale-Vorgaben entsprechen zu können, hofft es die Bandbreite schließlich sogar bis auf 4 TByte/s steigern zu können.

Darüber hinaus hat AMD außerhalb des Gehäuses zusätzlichen nichtflüchtigen Speicher geplant. Dabei könnte es sich um Flash-Speicher handeln. Wahrscheinlicher ist aber ein neuerer Speichertyp wie RRAM (Restistive RAM), MRAM (Magnetoresistive RAM), Phasenwechselspeicher oder Memristoren. Der Chiphersteller verfolgt damit offenbar einen ähnlichen Ansatz wie Intel und Micron. Diese haben kürzlich die gemeinsam entwickelte Speichertechnik 3D Xpoint präsentiert. Sie soll tausendmal schneller sein als die heute für die meisten Speicherkarten wie auch Solid State Drives verwendete NAND-Technik.

Eine weitere Grundlage für die Exascale-Vision von AMD bildet die heterogene System-Architektur (HSA). Dies bedeutet, dass CPUs und GPUs eng zusammenarbeiten, aber unterschiedliche Aufgaben übernehmen, sodass sie ihre jeweiligen Stärken ausspielen können. So eignen sich CPUs besser für serielle, GPUs aber besser für parallele Rechenaufgaben. Die Verteilung soll eine hohe Performance bei geringer Leistungsaufnahme ermöglichen.

CPU und GPU nutzen zudem den gleichen Speicherbereich. Dadurch müssen Daten, die übergeben werden, nicht mehr vom Speicherblock des einen in den des anderen kopiert werden. Dank heterogener Warteschlangen können die Recheneinheiten sich auch gegenseitig Aufgaben übermitteln oder selbst zuweisen. In älteren Architekturen war dafür stets nur die CPU zuständig.

AMD wird allerdings noch viele Hürden zu überwinden haben, um sich seinem ehrgeizigen Ziel zu nähern. Der Exascale Heterogeneous Processor wird im Rahmen eines langfristigen Projekts ausdrücklich für künftige Supercomputer entwickelt. Es arbeitet seit mehreren Jahren an diesen Konzepten im Rahmen der vom US-Energieministerium finanzierten Forschungsprojekte FastForward und FastForward2. An ihnen nehmen unter anderem auch IBM, Nvidia, Intel und Cray teil. Ziel ist es, leistungsfähigere und energieeffizientere Supercomputer zu entwickeln.

AMD-CTO Mark Papermaster hofft auf eine erste kommerzielle Anwendung der Forschungsergebnisse im Zeitraum 2020 bis 2023. In der vergangenen Woche ordnete US-Präsident Barack Obama die Entwicklung eines Exascale-Supercomputers mit der hundertfachen Leistung aktueller Systeme an – diese “National Strategic Computing Initiative” (NSCI) ist auf 15 Jahre angelegt.

[mit Material von Bernd Kling, ZDNet.de]