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Intel: hoch spezialisierter 80-Kern-Prozessor „Polaris“

01.07.2008 | 09:04 Uhr | Michael Schmelzle

Auf einer Hausmesse in Peking führte Intel eine Machbarkeitsstudie des „Polaris“ vor. Die CPU erreichte bei einer Taktfrequenz von 6,26 GHz eine Rechenleistung von 2 Teraflop/s. Das sind 2.000.000.000.000 Fließkomma-Operationen pro Sekunde. Zum Vergleich: Der Doppelkerner Core 2 Duo E6700 mit 2,67 GHz erreicht 0,0125 Teraflops/s. In den Teraflop-Bereich dringen zurzeit nur Supercomputer vor, die Millionen kosten. Beim Polaris handelt es sich um einen Prozessor mit 80 Rechenkernen, die jeweils nur aus einer Gleitkomma-Einheit bestehen, die mit einfacher Genauigkeit arbeitet. Herkömmliche Betriebssysteme wie Windows oder Linux würden auf der CPU also nicht laufen. Intel zeigte aber, wie die so genannten Many-Core-Prozessoren in fünf Jahren als marktreife Produkte arbeiten könnten: In einer Live-Demo wurde auf dem Polaris ein Fußballspiel analysiert. Dabei kümmerten sich die meisten Rechenkerne um die Spielererkennung. Andere beobachteten den Ball, encodierten das Videosignal, analysierten die Tonspur und wiederholten interessante Szenen. Die übrigen Cores kümmern sich um Hintergrundaufgaben, etwa den Virenschutz.

Den Polaris-Nachfolger „Freya“ will Intel mit einer SRAM-Schicht ausstatten, die unter das CPU-Siliziumplättchen kommt. Dadurch können die Rechenkerne auf einen in die CPU integrierten Speicher zugreifen, etwa um Zwischenergebnisse ihrer Berechnungen zu puffern oder mit benachbarten Kernen auszutauschen. Mit diesem Trick will Intel die Recheneffizienz weiter steigern.

CPUs: Die Fertigungstechnik
Die Transistoren werden laufend kleiner. Nach dem immer noch gültigen Mooreschen Gesetz verdoppelt sich die Anzahl der Transistoren pro Fläche alle 18 bis 24 Monate. Aktuell fertigen AMD und Intel im 65-Nanometer-Prozess, sprich: Ein Transistor ist 65 nm lang. Ein Nanometer (nm) ist ein Milliardstel Meter. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist etwa 85.000 nm dick.

Ein weiterer wichtiger Wert ist die Gate-Länge. Sie gibt den Weg an, den ein Elektron überwinden muss, um innerhalb eines Transistors von Pol zu Pol zu wandern – aktuell sind das 35 nm, was rund anderthalb Durchmessern eines Metallatoms entspricht. Die CPU-Hersteller reduzieren die Strukturbreite ihrer Chips etwa alle zwei Jahre. Einen solchen Verkleinerungsschritt nennt man „shrink“. Marktführer Intel hat schon die ersten CPUs nach dem 45-nm-Verfahren ausgeliefert. Die Gate-Länge schrumpft dann annähernd auf den Durchmesser eines Metallatoms.

Geringere Strukturbreiten ermöglichen es dem Halbleiterhersteller, mehr Transistoren pro Fläche unterzubringen. Das bedeutet niedrigere Produktionskosten. AMD und Intel nutzen aber auch jeden „shrink“, um die Rechenleistung und den Funktionsumfang der CPUs zu erhöhen oder den Stromverbrauch zu senken.

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