mini|Blockschaltbild des Larrabee-GPU-Architektur

Larrabee ist der Codename für eine Grafikkartengeneration von Intel. Der darauf basierende Koprozessor erschien 2012 unter der Bezeichnung Intel Xeon Phi.

Larrabee sollte ursprünglich Ende 2009 oder Anfang 2010 auf den Markt kommen. Im Dezember 2009 bestätigte Intel, dass keine Produkte auf Basis der ersten Generation des Larrabee auf den Markt kommen werden.ComputerBase: Larrabee als Consumer-Grafikkarte ist Geschichte, Nachricht vom 5. Dezember 2009 Im Sommer 2012 stellte Intel auf Basis der weiter entwickelten Larrabee-Architektur die MIC-Karte (Many Integrated Core) als Coprozessor unter dem Namen „Intel Xeon Phi“ vor.AnandTech: , Nachricht vom 19. Juni 2012

Die ersten Prozessoren der zweiten Generation (Codename „Knights Corner“) erschienen in Form von zwei PCI-Express-Steckkarten mit den Namen „Xeon Phi 5110P“ und „Xeon Phi 3100“.

Larrabee Im Januar 2007 bestätigte Intel erstmals offiziell die Existenz des Larrabee-Projekts.ComputerBase: Intel: Eigene diskrete Grafikchips kommen, Nachricht vom 23. Januar 2007 Allerdings wurde zu diesem Zeitpunkt noch nicht bekannt gegeben, worum es sich dabei handelt. Erst auf dem Intel Developer Forum im April 2007 verkündete der damalige Senior Vice President und General Manager von Intel, Pat Gelsinger, dass es sich beim Larrabee um High-End-Grafikkarten auf Basis von „IA++“-Kernen handelt. Als Einsatzbereich gab Gelsinger wissenschaftliches Rechnen, Visualisierungen oder andere Anwendungen im Bereich Gesundheit und Analyse an.ComputerBase: IDF: Polaris 2 mit IA und Larrabee mit IA++, Nachricht vom 20. April 2007

Im Dezember 2009 verkündete Intel, dass zunächst keine Larrabee-Grafikkarten auf den Consumer-Markt gebracht werden. Als Gründe gab Intel an, dass Larrabee die Erwartungen sowohl im Software- als auch im Hardwarebereich nicht erfüllt habe. Gleichzeitig führte man aus, dass für konkurrenzfähige Larrabeeprodukte ein ausgereifter 32-nm-Fertigungsprozess notwendig sei, was darauf hindeutet, dass die Leistungsaufnahme zu hoch gewesen sein muss oder/und die Taktraten zu niedrig waren. Im November 2009 führte Intel auf der Supercomputing-Messe einen übertakteten Larrabee mit einer Leistung von über einem Tera-FLOPS vor. Allerdings wurden diese Leistungsbereiche schon im Sommer 2008 von der Radeon HD 4870 oder Geforce GTX 280 erreicht. Intel bestätigte, dass Larrabee als reines Forschungsprojekt fortgeführt werde, um die Softwareentwicklung des „Larrabee 2“ zu unterstützen.

Xeon Phi

Knights-Ferry-Prototyp Intel verwendet als Prototyp einen Pentium-P54C-basierten Prozessorkern, der auf 45-nm-Technik „geschrumpft“ wird, mit den 64-Bit-Erweiterungen sowie AVX-512-Erweiterungen ausgestattet wird, und baut einen Cluster von vielen solchen Kernen mit gemeinsamer Cache-Verwaltung auf einem Chip auf (MIC = „Many Integrated Core“-Konzept). Der Chip kommt nie in den Handel, da er vermutlich als Grafikprozessor gegenüber den hochentwickelten Konkurrenzprodukten von ATI, AMD und Nvidia nicht konkurrenzfähig ist.

Knights-Corner-x100-Co-Prozessor-Familie Das MIC-Konzept hat sich zwar nicht als Grafikprozessor bewährt, stellt aber einen sinnvollen Ansatz für „High Performance Computing“ dar, da sich im Bereich der Supercomputer das Parallelrechner-Konzept längst durchgesetzt hat. Hier ist der Kampf um Recheneffizienz entbrannt, Intel brauchte also einen Prozessorkern, der nicht auf Single-Task-Leistung optimiert ist, sondern auf geringen Energieverbrauch. Für diese Generation wurde die zu diesem Zeitpunkt aktuelle 22-nm-Lithografie verwendet, das MIC-Konzept blieb im Wesentlichen unverändert. 2012 erschienen mehrere PCI-Rechenbeschleunigerkarten, die in einige Supercomputer integriert wurden. Trotz aller Anstrengungen wurde diese Produktgeneration gegenüber dem Wettbewerber Nvidia mit den schon länger im Parallelrechnen etablierten Tesla-Karten kein kommerzieller Erfolg.

Produktname Cache Taktfrequenz Kerne Erscheinungsdatum TDPIntel Xeon Phi Coprozessor 3120A6 GB1.100 GHz57Q2 2013300 WIntel Xeon Phi Coprozessor 3120PIntel Xeon Phi Coprozessor 5120D8 GB1.053 GHz60 Q2 2013 245 WIntel Xeon Phi Coprozessor 5110P Q4 2012 225 WIntel Xeon Phi Coprozessor 7120A16 GB1.238 GHz61 Q2 2014 300 WIntel Xeon Phi Coprozessor 7120D Q1 2014 270 WIntel Xeon Phi Coprozessor 7120PQ2 2013300 WIntel Xeon Phi Coprozessor 7120X

Knights-Landing-x200-Familie Diese Generation basiert auf einem Prozessorkern der Intel-Atom-Reihe, der auf 14-nm-Lithografie geschrumpfte Airmont, vormals Silvermont. Er enthält die Vektorbefehle AVX-512, ein Paket von SIMD-Befehlen, das bereits auf Befehlsebene eine Parallelisierung von 8 Zahlen doppelter Genauigkeit ermöglicht. Da die Atom-Kerne grundsätzlich auf geringen Energieverbrauch entwickelt sind (sie sollen ja in Mobilgeräten Verwendung finden), sind sie für das MIC-Konzept gut geeignet und fertig vorhanden.

Hier sollen nun grundsätzlich zwei Varianten verkauft werden: eine PCI-E-Rechenbeschleunigerkarte eine Reihe von Prozessor-Varianten, die sich genauso wie ein x86-64-Prozessor verhalten

Der neue Prozessor erhält einen LGA-3647 genannten Sockel 3647, der auch bei den kommenden Intel Xeon (Skylake)-Scalable-Prozessoren Verwendung finden wird. Dieser Sockel ermöglicht die Ansteuerung von insgesamt sechs DDR4-Hauptspeicherkanälen. Zusätzlich wird es Knights-Landing-Varianten mit der neuen Intel Omni-Path-Verbindungs- bzw. -Clustertechnik geben, ein Intel-Wettbewerbsprodukt von InfiniBand.

Um einen Prozessorcluster mit bis zu 72 Kernen mit ausreichend Daten zu versorgen, so dass die Rechenleistung aller Kerne auch genutzt werden kann, sind hohe Bandbreiten zum Arbeitsspeicher erforderlich. Knights Landing hat deshalb diverse Optimierungen und Cache-Speicher:Intel Developer Zone: Intel: Xeon Phi 7200 Memory Management Optimizations, Dokumentation vom 22. Dezember 2016

Aufteilung der bis zu 72 Kerne in „Kacheln“ (Tiles) zu je zwei Kernen mit 1 MByte gemeinsamen 2nd-Level-Cachespeicher alle Kacheln werden über ein „Ring“- bzw. „Mesh“-Netzwerk (Quelle hier unklar) mit zusammen 700 GB/sec Bandbreite mit den Arbeitsspeicherkanälen verbunden Knights Landing besitzt 6 DDR4-2400-RAM-Kanäle mit zusammen 115,2 GB/sec Bandbreite für bis zu 384 GByte Arbeitsspeicher nebst den 6 DDR4-RAM-Kanälen befinden sich noch 16 GByte MCDRAM („Multi Channel DRAM“, eine Form von HBM oder „High Bandwidth Memory“), aufgeteilt in 8 ICs und angebunden mit zusammen 450 GB/sec Bandbreite. Der MCDRAM kann wahlweise als Cache zum DDR4-Speicher oder als Zusatzspeicher konfiguriert werden.

Produktname Cache Taktfrequenz Kerne Erscheinungsdatum TDPIntel Xeon Phi Prozessor 721016 GB1,30 GHz64Q2 2016215 WIntel Xeon Phi Prozessor 7230Intel Xeon Phi Prozessor 7250 1,40 GHz 68Intel Xeon Phi Prozessor 7210F1,30 GHz64Q4 2016230 WIntel Xeon Phi Prozessor 7230FIntel Xeon Phi Prozessor 7250F 1,40 GHz 68Intel Xeon Phi Prozessor 72901,50 GHz72 Q3 2016 245 WIntel Xeon Phi Prozessor 7290F Q4 2016 260 W

Knights-Mill-72x5-Familie Im 4. Quartal 2017 wurde die Familie mit drei weiteren Prozessoren erweitert. Für Deep-Learning-Algorithmen werden neue AVX-512-Instruktionen eingeführt, die Integer-Operationen mit 8- und 16-Bit Breite ermöglichen und dort die Performance um einen Faktor 2 bzw. 4 steigern sollen

Produktname Cache Taktfrequenz Kerne Erscheinungsdatum TDPIntel Xeon Phi Prozessor 723516 GB1,30 GHz 64Q4 2017250 WIntel Xeon Phi Prozessor 7285 68Intel Xeon Phi Prozessor 7295 1,50 GHz 72 320 W

Weitere Produktgenerationen (angekündigt unter dem Codenamen Knights Hill) wird es nicht mehr geben, Intel kündigt die gesamte Xeon-Phi-Baureihe ab.

Abgrenzung zu Intel Grafikprozessoren Intels schon länger erhältliche GPUs, die im Chipsatz integriert waren (Intel GMA) wurden weiterentwickelt zu GPUs, die in die CPU selbst integriert sind und laufen jetzt unter dem Handelsnamen „Iris“ oder Intel HD Graphics. Es gibt ab der Intel-Sandy-Bridge-Mikroarchitektur in der Intel-Core-i-Serie jeweils Varianten mit oder ohne integrierte GPU.

Weblinks

Bericht: Intel Larrabee-Architektur

Literatur

Einzelnachweise

Kategorie:Grafikchip Kategorie:Intel