Des chercheurs issus des laboratoires du fondeur Intel ont fait la démonstration d’un processeur expérimental, regroupant quarante-huit cœurs (surnommé « single-chip cloud computer »), qui repense une grande partie des approches appliquées aujourd’hui dans la conception de puces pour PC portables, PC de bureau et serveurs.
Ce prototype comporte quarante-huit cœurs de traitement totalement programmables, soit le plus grand nombre jamais réuni sur une seule puce de silicium.
Il dispose aussi d’un réseau intégré à haute vitesse pour le partage des informations ainsi que des techniques originales de gestion électrique qui permettent à l’ensemble de ses cœurs de travailler à un très haut rendement énergétique, soit à une puissance d’à peine 25 watts (au ralenti) et 125 watts en performances maximales (environ autant que les processeurs actuels ou l’équivalent de la puissance consommée par deux ampoules ménagères).
Les Intel Labs ont surnommé cette puce « single-chip cloud computer » (ordinateur monopuce « virtuel » ou « nébuleux ») parce qu’elle ressemble à l’agencement des datacenters utilisés pour créer un « nuage virtuel » de ressources informatiques accessibles via Internet, afin de proposer des services tels que la banque en ligne, les réseaux sociaux et les sites marchands à des millions d’utilisateurs.
Ces centres de données « virtuels » ou « nébuleux » se composent en effet de dizaines de milliers d’ordinateurs reliés par un réseau de câbles et répartissent des tâches lourdes ou des fichiers massifs en parallèle. Or c’est justement une approche similaire qu’emploie la nouvelle puce expérimentale d’Intel, même si tous les ordinateurs et les réseaux y sont intégrés sur une même matrice de silicium, 45 nm « high-k » de la taille approximative d’un timbre, ce qui réduit considérablement le nombre d’ordinateurs physiques nécessaire à la mise en place d’un centre de données « nébuleux ».
Justin Rattner, responsable des Intel Labs et Chief Technology Officer d’Intel : « Avec une puce comme celle-là, on peut imaginer un datacenter nébuleux qui sera plus économe en énergie d’un ordre entier de grandeur que ceux qui existent aujourd’hui, soit d’importantes économies de ressources en place et en électricité. A terme, j’estime que ces concepts de pointe s’appliqueront aux appareils classiques, de même que des technologies automobiles de pointe comme la commande électronique du moteur, les airbags et les systèmes de freinage ABS ont fini par se retrouver sur toutes les voitures. »
Des cœurs qui permettent aux logiciels de diriger intelligemment les données
Cette « concept chip » dispose d’un réseau haute vitesse qui relie ses cœurs pour le bon partage des informations et des données. Cette technique apporte une importante amélioration aux performances de communication et au rendement électrique par rapport au modèle actuel des centres de données, car les paquets de données n’ont à se déplacer que de quelques millimètres sur la puce au lieu de plusieurs dizaines de mètres vers un autre ordinateur.
Les logiciels d’application peuvent ainsi exploiter ce réseau pour transmettre directement l’information entre les cœurs coopérants, en quelques microsecondes à peine, ce qui dispense de l’accès aux données dans une mémoire externe à la puce. Les applications peuvent aussi très précisément gérer en dynamique ceux des cœurs à utiliser pour une tâche donnée à un instant donné, en faisant correspondre les besoins en performances et en énergie aux contraintes de chacun.
Les tâches annexes peuvent se réaliser sur des cœurs proches, en transmettant même les résultats d’un cœur au suivant, comme sur une chaîne de production, pour maximiser les performances globales. Ce contrôle logiciel se complète par ailleurs de la capacité à gérer la tension et la fréquence d’horloge : les cœurs peuvent s’éteindre et s’allumer ou encore régler leur niveau de performances, en s’adaptant ainsi en continu pour utiliser le minimum d’énergie à chaque instant.
Cette innovation constitue le dernier résultat marquant du programme Intel de recherche en téra-informatique, qui vise à surmonter les barrières vers de futures puces dotées de plusieurs dizaines, voire centaines, de cœurs.
