Представители компании HP объявили о том, что в их лабораториях ведутся работы по созданию совершенно нового компьютерного чипа, на кристалле которого будут находиться 256 микропроцессоров, связанных друг с другом посредством лазерных оптических коммуникаций. Получивший кодовое название Corona, этот чип сможет обеспечить производительность в 10 триллионов операций с плавающей запятой в секунду. Таким образом, если объединить в рамках одной вычислительной системы всего пять таких чипов, то суммарная производительность системы достигнет уровня производительности современных суперкомпьютеров.

За счет использования лазерного света 256 ядер микропроцессора Corona будут обмениваться данными друг с другом на скорости 20 терабайт в секунду, скорость обмена данными с памятью будет в два раза ниже и составит 10 терабайт в секунду.

Такие высокие скорости обмена данными позволят выполнять приложения, интенсивно работающие с памятью, в два-шесть раз быстрее, чем это могут обеспечить эквивалентные по производительности системы, но работающие с памятью через обычные, но высококачественные, электрические проводники. Еще одним из достоинств будущего чипа Corona является его энергоэффективность и низкое энергопотребление за счет использования технологий и научных достижений в области «встраиваемых фотонных устройств».

Марко Фиорентино, представитель компании HP, рассказывает:

«Множество групп ученых сконцентрировались над разработкой отдельных узлов, теперь мы начинаем из этих узлов строить цепи. Это походит на продвижение от транзистора к интегральной схеме. К сожалению, часть технологий, которая будет использована в чипе Corona, еще не создана, но наши исследователи полным ходом работают над повторением оптических коммуникационных устройств, таких как кабеля, модуляторы и детекторы, только в масштабе одного чипа».

Рис. 1.

Уже давно в компьютерных сетях и магистралях суперкомпьютеров используются лазерные оптические коммуникации для скоростной и эффективной передачи данных. Но теперь, компания HP, наряду с другими производителями, работают над тем, что бы использовать свет для обмена информацией между отдельными чипами и даже узлами одного чипа.

На кристалле Corona будут размещаться следующие элементы:

• волноводы, которые направляют и ограничивают свет;
• источники света;
• модуляторы, управляющие источником света;
• переключатели соединений между волноводами, управляющие световым потоком;
• приёмники света.

Источник способен воспроизводить свет с различной длиной волны (грубо говоря, представляет собой «многоцветный лазер»), что имеет некоторые преимущества над пульсирующими лазерами, но требует отличных от КМОП технологий производства. Модуляторы, волноводы и переключатели имеют кольцеобразную форму, с изменением резонансных характеристик кольца свет может переключаться между волноводами и поглощаться приёмником, при этом свет с «неподходящей» длиной волны остаётся нетронутым.

Рис. 2.

Проект микропроцессора Corona, который должен увидеть свет в 2017 году, является одним из проектов, реализация которых позволит преодолеть барьер производительности в экзафлопс.

По оценкам экспертов HP Labs, для передачи данных со скоростью 10 Тбит/с требуется 160 ватт электроэнергии, но разрабатываемая технология позволит уменьшить это значение до 6.4 ватт. Более того, успешная реализация проекта Corona позволит сделать компьютеры в 100 раз быстрее, считают исследователи.

Оптические межсоединения будут использоваться для связи вычислительных кластеров, включающих по 4 ядра, которые будут скомпонованы в «куб» размерами 4 х 4 х 4 кластера (или всего 256 ядер) с использованием технологии «through-silicon via».

К 2017 году HP собирается наладить выпуск таких процессоров по 16 нм технологии.

Рис. 3.

Стоит отметить, что в направлении оптических коммуникаций в пределах одного чипа и внедрении в него фотонных элементов ведут работы и другие известные игроки электронного рынка. Это проект Runnemede компании Intel, проект Angstrom Массачусетского технологического института, проект Echelon от NVIDIA и проект X-calibur Национальной лаборатории Сандиа.