procesador multinúcleo

Los procesadores multinúcleo son un tipo especial de procesadores multinúcleo diseñados para un alto grado de procesamiento paralelo , que contienen numerosos núcleos de procesador independientes y más simples (desde unas pocas decenas de núcleos hasta miles o más). Los procesadores multinúcleo se utilizan ampliamente en computadoras integradas y computación de alto rendimiento .

Los procesadores multinúcleo se distinguen de los procesadores de múltiples núcleos por estar optimizados desde el principio para un mayor grado de paralelismo explícito y para un mayor rendimiento (o menor consumo de energía) a costa de la latencia y un menor rendimiento de un solo hilo .

Por el contrario, la categoría más amplia de procesadores multinúcleo suele estar diseñada para ejecutar de forma eficiente tanto código paralelo como serial, y por lo tanto pone mayor énfasis en un alto rendimiento de un solo hilo (por ejemplo, dedicando más silicio a la ejecución fuera de orden , tuberías más profundas , más unidades de ejecución superescalares y cachés más grandes y generales), y memoria compartida . Estas técnicas dedican recursos de tiempo de ejecución a determinar el paralelismo implícito en un solo hilo. Se utilizan en sistemas donde han evolucionado continuamente (con retrocompatibilidad) a partir de procesadores de un solo núcleo. Por lo general tienen "pocos" núcleos (por ejemplo, 2, 4, 8) y pueden complementarse con un acelerador multinúcleo (como una GPU ) en un sistema heterogéneo .

La coherencia de la caché es un problema que limita la escalabilidad de los procesadores multinúcleo. Los procesadores multinúcleo pueden sortear este problema con métodos como el paso de mensajes , ^{[ 1 ]} la memoria de acceso rápido , el DMA , ^{[ 2 ]} el espacio de direcciones global particionado , ^{[ 3 ]} o las cachés de solo lectura/no coherentes. Un procesador multinúcleo que utiliza una red en un chip y memorias locales ofrece al software la oportunidad de optimizar explícitamente la disposición espacial de las tareas (por ejemplo, como se ve en las herramientas desarrolladas para TrueNorth ). ^{[ 4 ]}

Los procesadores multinúcleo pueden tener más en común (conceptualmente) con tecnologías originadas en la computación de alto rendimiento, como clústeres y procesadores vectoriales . ^{[ 5 ]}

Las GPU pueden considerarse una forma de procesador multinúcleo con múltiples unidades de procesamiento de sombreado , y solo son adecuadas para código altamente paralelo (alto rendimiento, pero rendimiento de un solo hilo extremadamente deficiente).

• Interfaz de paso de mensajes
• OpenCL ^{[ 6 ]} u otras API que admiten núcleos de cómputo
• Espacio de direcciones global particionado
• Actor y modelo
• OpenMP ^{[ 7 ]}
• Flujo de datos

• Las GPU , que pueden describirse como procesadores vectoriales multinúcleo
• Matriz de procesadores masivamente paralelos
• Conjunto asíncrono de procesadores simples
• Arquitectura espacial

• Escalador ZettaMódulos japoneses PEZY Computing de 2048 núcleos
• Coprocesador Xeon Phi , que cuenta con arquitectura MIC ( Many Integrated Cores ).
• Tilera
• Arquitectura Epiphany de Adapteva , un chip multinúcleo que utiliza memoria de acceso rápido PGAS.
• Procesador Coherent Logix hx3100 , un procesador DSP/GPP de 100 núcleos basado en la arquitectura HyperX.
• Movidius Myriad 2 , una unidad de procesamiento de visión (VPU) multinúcleo .
• Kalray , un acelerador PCI-e multinúcleo para tareas con uso intensivo de datos.
• Chip de investigación de teraflops , un procesador multinúcleo que utiliza paso de mensajes.
• TrueNorth , un acelerador de IA con una arquitectura de red multinúcleo en un chip.
• Matrices verdes , un procesador multinúcleo que utiliza paso de mensajes y está diseñado para aplicaciones de bajo consumo.
• Sunway SW26010 , un procesador multinúcleo de 260 núcleos utilizado en la supercomputadora Sunway TaihuLight, que en aquel entonces ocupaba el primer puesto.
  • SW52020 , una variante mejorada de 520 núcleos ^{[ 8 ] [ 9 ]} del SW26010, con SIMD de 512 bits (que también añade soporte para precisión media), utilizada en un prototipo, destinada a un sistema de exaescala (y en el futuro a un sistema de 10 exaescala), y según datacenterdynamics, se rumorea que China ya tiene dos sistemas de exaescala separados en secreto.
• Eyeriss , un procesador multinúcleo diseñado para ejecutar redes neuronales convolucionales para aplicaciones de visión embebidas ^{[ 10 ].}
• Graphcore , un acelerador de IA multinúcleo

Varias computadoras construidas con procesadores multinúcleo tienen un millón o más de núcleos de CPU individuales. Algunos ejemplos son:

• Gyoukou ( en japonés : 暁光, Hepburn : gyōkō , luz del amanecer), una supercomputadora desarrollada por ExaScaler y PEZY Computing , con un total de 20.480.000 elementos de procesamiento más los 1.250 procesadores anfitriones Intel Xeon D.
• SpiNNaker , un procesador multinúcleo masivamente paralelo (1 millón de núcleos de CPU) (basado en ARM) construido como parte del Proyecto Cerebro Humano .

Bastantes supercomputadoras tienen más de 5 millones de núcleos de CPU. Si además se utilizan coprocesadores, como las GPU, esos núcleos no se incluyen en el recuento total, por lo que muchas más computadoras alcanzarían esa cifra.

• Frontera
• Fugaku , una supercomputadora japonesa que utiliza núcleos Fujitsu A64FX basados ​​en ARM, tiene un total de 7.630.848 procesadores.
• Sunway TaihuLight , una supercomputadora china de procesamiento masivamente paralelo (10 millones de núcleos de CPU) , fue en su momento una de las supercomputadoras más rápidas del mundo, gracias a una arquitectura multinúcleo personalizada. En noviembre de 2018, ocupaba el tercer puesto a nivel mundial (según la lista TOP500 ), y su rendimiento se basaba en 40.960 procesadores multinúcleo SW26010 , cada uno con 256 núcleos.

• Procesador vectorial
• SIMD
• computación de alto rendimiento
• clúster de computadoras
• Sistema multiprocesador en un chip
• unidad de procesamiento de visión
• Patrón de acceso a la memoria
• Coherencia de caché
• Paralelo vergonzosamente
• Masivamente paralelo
• CUDA

• Diseño de soluciones para el futuro de Manycore , publicado el 19 de febrero de 2010 (más de un enlace roto en la diapositiva).
• Arquitectura de Eyeriss