インテルは、最終的にノートパソコンやデスクトップに採用される可能性のあるさまざまな新しいハードウェア技術を搭載した最新の Xeon Phi スーパーコンピューティング チップで、ハードウェアのパフォーマンスを次のレベルに引き上げたいと考えている。
Knights Landingとも呼ばれる新しいXeon Phiチップは、Intel史上最大かつ最も強力なチップパッケージです。ピーク性能は3テラフロップスを超え、これは世界最速のコンピューターで複雑な数値計算を実行するのに使用される高性能グラフィックチップの域に達します。
来年後半からスーパーコンピュータに搭載される予定のこのチップは、今週ドイツのライプツィヒで開催された国際スーパーコンピューティング会議で詳細が発表されました。Knights Landingには、PCやサーバーで現在使用されている従来のDDRメモリを最終的に置き換える可能性のある、新しい積層メモリが搭載されています。また、このチップには、内部および外部のデータ転送を高速化する新しい「ファブリック」技術「OmniScale」も搭載されています。
これらの新技術を組み合わせることで、チップの小型化に伴うスケーリングの問題を解決する強力なパフォーマンス向上が実現します。この新チップは、最大61コアを搭載し、最大1.2テラフロップスのピーク性能を発揮する前世代の「Knights Corner」と比べて、ほぼ3倍の速度を実現します。
「当社は、その能力が強力で、実際の用途に活用できる技術を市場に投入しています」とインテルのデータセンターグループ担当副社長、ラジーブ・ハズラ氏は語った。
Knights Landingを採用する最初のスーパーコンピュータはCoriで、約9,300個のKnights Landingチップを搭載しています。Coriは、カリフォルニア州バークレーにある国立エネルギー研究科学計算センター（National Energy Research Scientific Computing Center）によって2016年に導入される予定です。システムトポロジーは、米国エネルギー省がテネシー州オークリッジ国立研究所に導入した世界第2位の高速スーパーコンピュータTitanと同様に、Crayのインターコネクトをベースとしています。
最終的には、ナイツ・ランディングの技術が、より小型のサーバーでより優れたパフォーマンスを実現する道を開く可能性があるとハズラ氏は述べた。分散コンピューティング環境において、これらのサーバーはクラウドサービスの提供速度を向上させるだろうとハズラ氏は述べた。
Knights Landingの中核を成すのは、同社の最新スマートフォン向けMerrifieldチップとタブレット向けBay Trailチップに採用されているSilvermontアーキテクチャに基づくプロセッシングコアです。Knights Landingは、Intelの最新14ナノメートルプロセスを用いて製造され、チップの小型化、高速化、そして全体的な電力効率の向上に貢献します。
チップ上のコアの数は明らかにされていないが、ハズラ氏は、前世代のチップに搭載されていたコアの数より多くなるだろうと述べた。
「多数のコアとプロセス技術を通じて、パフォーマンスを大幅に向上させます」とハズラ氏は語った。
インテルは、マイクロンのハイブリッド・メモリ・キューブ技術をベースにした新しい積層メモリを統合しました。この技術は、DDR3 DRAMの15倍の帯域幅と、新興のDDR4メモリの5倍のスループットを実現します。ハズラ氏によると、この新しいメモリ技術は、DDR4に比べてスペースを3分の1、消費電力を5分の1に抑えます。
Knights Landingには16GBの新しいメモリが搭載されており、これはスーパーコンピューティング・アプリケーションの高速化の鍵となるはずだとHazra氏は述べた。ボード上のモジュールには、シリコン貫通ビア（TSV）と呼ばれるワイヤ状の接続を介して接続されたメモリチップが積層されており、これによりパフォーマンス上の利点がもたらされる。
スーパーコンピューティング チップには DDR4 メモリが組み込まれており、要求の少ないアプリケーションではキャッシュまたは従来のシステム メモリとして使用できます。
ハズラ氏によると、この新型チップには、高性能コンピューティング向けに設計された「OmniScale」と呼ばれる新しいインターコネクトも搭載されている。この「ファブリック」は、プロセッサ、メモリ、その他のコンポーネント間のデータ転送を高速化するためのホストインターフェースとなる。
OmniScaleインターコネクトの主要詳細はインテルから明らかにされていないが、インテルが既にチップへの統合に取り組んでいるInfinibandテクノロジーよりもスケーラビリティに優れているとされている。Hazra氏は、OmniScaleはInfinibandではなく、別のテクノロジーをベースとしていることを明確にした。インテルは、ネットワークおよびオンチップ接続テクノロジーの構築を目指し、ネットワークハードウェア企業のFulcrum Microsystemsや、QlogicおよびCrayのインターコネクトテクノロジーなど、複数の買収を行ってきた。
インテルは来年、OmniScaleをXeonサーバーチップに搭載する予定だが、それだけではないとハズラ氏は述べた。同社はまた、光とレーザーを用いてサーバー間のデータ転送を高速化するシリコンフォトニクス技術も導入する予定だ。インテルはすでに、細径光ファイバーケーブルとMXCと呼ばれるサーバーコネクタのデモを行っている。
現在、スーパーコンピューターはCPUやグラフィックプロセッサといった複数のチップを用いて複雑な科学技術計算や数学計算を高速化している。Knights Landingでは、インテルはこれらすべてを単一のチップパッケージに統合し、消費電力を削減しながら性能を向上させることを目指しているとハズラ氏は述べた。
「コプロセッサとアクセラレータは不要になります」とハズラ氏は述べた。「非常に強力な選択肢を提示しているのです。」
