Tilera TILE-Gx

Tilera Corporation — fabless-компания, разрабатывающая многоядерные процессоры общего назначения, с большим числом ядер (десятки и сотни). Её продукция используется в сетевом оборудовании, аппаратных файерволлах, аппаратных ускорителях устанавливаемых в суперкомпьютерах, и в «облачных серверах» Quanta S2Q.

Признана одной из 50 наиболее инновационных компаний журналом MIT Technology Review. С момента анонса своих 64-ядерных процессоров в 2007 году компания Tilera получила около 75 наград за дизайн и отгрузила заказчикам несколько тысяч чипов. Сегодня основными заказчиками чипов Tilera являются компании 3Com, Top Layer Security (англ.) и JumpGen Systems.

Компания Tilera 26 октября 2009 года анонсировала стоядерные 64bit RISC-процессоры серии Tile-Gx общего назначения для применения в серверах, выполняющих многопоточные приложения. Процессор выполнен по 40-нанометровому технологическому процессу с максимальным тепловыделением 55 ватт (16-ядерный вариант — около 5 ватт). За счет применения специализированных модулей процессор сможет обеспечивать поток до 40 Гбит/с шифрованного трафика и до 20 Гбит/с сжатого в режиме full duplex. Процессор изначально разрабатывается для работы под операционной системой Linux. Также представлены чипы с 64, 36 и 16 ядрами ( таблица 3.1).

Процессоры несовместимы напрямую с чипами на базе микроархитектуры x86, однако поддерживают ОС на базе ядра Linux. Для того чтобы использовать привычные приложения, их необходимо сортировать с помощью прилагаемых программных инструментов (совместимость на уровне исходных текстов).

Семейство Tile-Gx выводит вычисления с использованием 64- разрядных процессоров на новый уровень, позволяя многим приложениям достигать высоких показателей производительности. Семейство включает в себя устройства с количеством ядер от 16-ти до 100 (см. рис. ниже), соединенных накристальной сетью Tilera's iMesh

Так же, как и в предыдущих семействах, составной единицей процессора является ячейка, содержащая полноценный процессор с кэшами первого и второго уровней и неблокируемый коммутатор, соединяющий процессор (вычислительное ядро) с сетью ( рис. 3.10). Ядра, как и в предыдущих процессорах данной компании, могут работать как под управлением отдельной операционной системы, так и сгруппированными для работы под многопроцессорной системой типа SMP Linux.

Процессоры семейства Tile-Gx снижают стоимость разработки системы благодаря наличию контроллеров памяти и ввода-вывода, уменьшая тем самым количество внешних компонент.

Технология TileDirect позволяет осуществлять согласованный ввод-вывод непосредственно в кэш ячейки процессора, что существенно снижает задержки при обработке пакетов информации. Система распределенного когерентного кэша Tilera's DDC (Dynamic Distributed Cache) увеличивает производительность многопоточных приложений и приложений, использующих разделяемую память. Ячейки могут быть сгруппированы в независимые вычислительные кластеры, выполняющие каждый свое приложение.

Процессоры программируются при помощи языков С, С++, что позволяет разработчикам переносить на них существующие приложения.

Вычислительное ядро представляет собой 64-разрядный VLIW-процессор с длиной команд 64 бита, содержащий 64 регистра в регистровом файле, трехуровневый конвейер с возможностью выполнения до 3 команд за цикл, кэши первого уровня для данных и инструкций размерами по 32 Кб и 256 Кб кэша второго уровня. Тактовые частоты лежат в пределах 1-1,5 ГГц.

Вычислительное ядро представляет собой 64-разрядный VLIW-процессор с длиной команд 64 бита, содержащий 64 регистра в регистровом файле, трехуровневый конвейер с возможностью выполнения до 3 команд за цикл, кэши первого уровня для данных и инструкций размерами по 32 Кб и 256 Кб кэша второго уровня. Тактовые частоты лежат в пределах 1-1,5 ГГц.

Кэш третьего уровня образуется при объединении кэшей отдельных ячеек — Tilera's DDC \text{\texttrademark} (суммарный размер кэша для стоядерного процессора составляет при этом 32 Мб).

Скорость передачи данных между ядрами на кристалле составляет порядка 200 Тбит/с. Наличие четырех контроллеров памяти (DDR3) обеспечивает суммарную пропускную способность обмена с памятью 500 Гбит/с. Процессор может иметь до восьми десятигигабитных Ethenet-интерфейсов (XAUI), до трех интерфейсов PCIe второго поколения, до 32-х гигабитных Ethernet-интерфейсов (МАС), устройство обработки сетевых пакетов mPIPE, устройства шифрования и сжатия данных.

Все это позволяет процессору работать с сетевыми приложениями с уровнем трафика 40-80 Гб/с (пропускная способность при обработке пакетов 80 Гб/с, при обработке VPN трафика 40 Гб/с), обеспечивает пропускную способность по PCIe до 80 Гб/с. Суммарное энергопотребление лежит в пределах 10-50 ватт.

Основные области применения

• сетевые приложения — межсетевые экраны, VPN, мониторинг трафика и сети;
• инфраструктура систем беспроводной связи — контроллеры базовых станций, шлюзы, мультимедийные шлюзы;
• мультимедийные приложения — обработка видеоданных, IPTV;
• "облачные" вычисления — веб-приложения, базы данных, хранилища данных.

• Tilera [Electronic resources] : Material from Wikipedia, the free encyclopedia https://en.wikipedia.org: — Access mode: https://en.wikipedia.org/wiki/Tilera
• Tilera [Электронный ресурс]: Общая информация — материал из Википедии — свободной энциклопедии: Версия, сохранённая в 07:48, 18 ноября 2016‎. / Авторы Википедии // Википедия, свободная энциклопедия. — Электрон. дан. — Сан-Франциско: Фонд Викимедиа, 2016. — Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Tilera
• Семейство процессоров [Электронный ресурс]: Процессоры / Режим доступа: http://www.intuit.ru/studies/courses/622/478/lecture/21057?page=2