Procesory o zwiększonej wydajności

Zespół naukowców z North Carolina State University (NCSU), pod kierownictwem dr Huiyang Zhou pracował nad modelem współdziałania procesora centralnego (CPU) i graficznego (GPU). „Obecnie producenci chipów tworzą procesory w tzw. architekturze zintegrowanej, co znaczy, ze zawierają one procesor graficzny i centralny w jednym chipie.

Pozwala to na zmniejszenie kosztów wytwarzania i zwiększenie wydajności energetycznej. Jednak rdzenie CPU i GPU wciąż pracują rozdzielnie. Rzadko współpracują w wykonywaniu programów, stąd nie są tak wydajne jak mogłyby być” – stwierdził dr Zhou w komentarzu do badań.

Obecne procesory centralne są wielordzeniowe –mają dość dużą szybkość przetwarzania, ale ich podstawową zaletą jest możliwość wykonywania wielu procesów jednocześnie. Procesory graficzne są zwykle 1-2 rdzeniowe i zdecydowane szybsze w wykonywaniu wielu specyficznych poleceń.

Naukowcy z NCSU postanowili więc stworzyć taką architekturę, w której rdzenie GPU wykonywałyby polecenia przetwarzania, zaś rdzenie CPU – wstępne ładowanie danych z pamięci operacyjnej, których wymagałyby rdzenie GPU.

CPU i GPU ładują bowiem dane z pamięci operacyjnej z mniej więcej taką samą szybkością, ale GPU wykonują przetwarzanie danych szybciej. W architekturze zespołu Zhou, CPU wybiera dane, których potrzebuje GPU i pobiera je z pamięci operacyjnej, co umożliwia GPU przeprowadzenie samego przetwarzania. Cały cykl trwa więc krócej.

W pierwszych testach nowej architektury przetwarzania danych, zespół Zhou osiągnął w zintegrowanym procesorze przyrost szybkości przetwarzania rzędu 21,4 proc. Zhou zauważył, że przyrost danych może być większy, jednak zalety nowej architektury występują tylko w procesorach zintegrowanych.

Jeśli CPU i GPU są oddzielne np. w przypadku dedykowanych kart graficznych z własnymi procesorami – konieczne jest stworzenie innej architektury przetwarzania.

Jednak procesory zintegrowane zajmują ogromną część rynku komputerowego. Zawierają je tańsze komputery stacjonarne, przeznaczone m.in. do zastosowań biurowych, tańsze netbooki i tablety. Dla tego sektora nowa architektura opracowana przez zespół z NCSU ma wielkie znaczenie, umożliwi bowiem przyspieszenie nowych komputerów bez konieczności wprowadzania nowych, drogich technologii.

Badania zespołu dr Zhou zostaną oficjalnie przedstawione 27 lutego br na 18th International Symposium on High Performance Computer Architecture w Nowym Orleanie w USA. (PAP)