Erster 1000-Kern-Chip schafft 1,78 Billionen Berechnungen pro Sekunde

Studenten des Department of Electrical and Computer Engineering an der University of California, Davis, haben einen Mikrochip mit 1000 Prozessor-Kernen hergestellt. Jeder einzelne Prozessorkern des „KiloCore“ genannten Chips kann separat programmiert werden. Der Chip kann Programme auf mehrere Prozessorkerne verteilen und diese möglichst stromsparend ausführen beziehungsweise rechnen lassen. Der besonders energieeffiziente 1000-Kern-Chip soll sich vor allem für Video-Bearbeitung und Verschlüsselungen und Entschlüsselungen sowie wissenschaftliche Berechnungen eignen.

Der KiloCore kann bis zu 1,78 Billionen Rechenoperationen pro Sekunden ausführen. Für diesen Zweck besitzt er 621 Millionen Transistoren. Die Forscher stellten den KiloCore auf einem Symposium in Honolulu auf Hawaii am 16. Juni vor.

„Unseres Wissens ist der KiloCore weltweit der erste 1.000-Kern-Chip und es ist der am höchsten getaktete Prozessor, der jemals an einer Universität entwickelt wurde“, erklärt Professor Bevan Baas, der das Team leitet, das die Prozessorarchitektur entwickelt hat. Andere Viel-Kerner kamen nie auf mehr als 300 Prozessorkerne, wie Baas betont. Die meisten dieser Vielkerner wurden nur für Forschungszwecke entwickelt und nur wenige gewinnbringend verkauft. Den KiloCore fertigt IBM in der 32-nm CMOS-Technologie.

Jeder Prozessorkern kann sein eigenes kleines Programm unabhängig von den anderen Kernen ausführen. Jede Anwendung wird hierfür in viele kleine Teile aufgespalten, die alle parallel auf verschiedenen Kernen laufen. Damit schafft der KiloCore maximalen Datendurchsatz bei geringem Energieverbrauch. Jeder Prozessorkern kann separat abgeschaltet werden um Energie zu sparen. Die Kerne arbeiten mit einer maximalen Taktrate von 1,78 GHz. Die Kerne können Daten direkt untereinander austauschen, sie benötigen also keinen gemeinsamen Speicher, wodurch Flaschenhälse vermieden werden sollen.

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Wenn der Chip 115 Milliarde Rechenoperationen pro Sekunde in seinen 1000 Kernen ausführt, dann verbraucht er nur 0,7 Watt. Deshalb reicht eine AA-Batterie zur Stromversorgung aus.

Die Massenproduktion des Chips steht noch nicht bevor. Unter anderem deshalb, weil die Chip-Hersteller mittlerweile eher das 14-nm-Verfahren bevorzugen. Doch dieser Chip könnte ein erster Schritt dafür sein, dass solche Vielkern-Prozessoren den Weg in mobile Geräte finden. Dort ist hohe Leistung in Verbindung mit Strom sparen besonders gefragt.