Το νέο 36πύρηνο τσιπ αλλάζει τα δεδομένα στους επεξεργαστές

Όσο πιο πολλούς πυρήνες -ή αλλιώς μονάδες επεξεργασίας-  έχει ένα τσιπ υπολογιστή έχει, τόσο μεγαλύτερο είναι το πρόβλημα της επικοινωνίας μεταξύ των πυρήνων. Για χρόνια, η καθηγήτρια από την Σιγκαπούρη Li-Shiuan Peh, στο MIT, ισχυριζόταν ότι τα τσιπ με  πολλαπλούς πυρήνες θα πρέπει να λειτουργούν όπως το Internet: Κάθε πυρήνας να έχει ένα αντίστοιχο router, και τα δεδομένα ταξιδεύουν τους να "ταξιδεύουν σε πακέτα σταθερού μεγέθους. 
Στο Διεθνές Συμπόσιο για την Αρχιτεκτονική Υπολογιστών, η ομάδα της Peh αποκάλυψε ένα 36πύρηνο τσιπ που διαθέτει ένα "network -on-chip"  και λύνει ένα από τα προβλήματα για το σχεδιασμό τους: την διατήρηση της συνοχής cache.

Στα ήδη υπάρχοντα τσιπ, όλοι οι πυρήνες (που κυμαίνονται από δύο μέχρι έξι) συνδέονται με ένα καλώδιο (bus). Όταν δύο πυρήνες πρέπει να επικοινωνήσουν, είναι οι μόνοι που αποκτούν πρόσβαση σε αυτό. Ωστόσο, όσο αυξάνονται οι πυρήνες, πρέπει να περιμένουν την απελευθέρωση του bus αντί να πραγματοποιούν υπολογισμούς.

Στην περίπτωση του network-on-chip ο κάθε πυρήνες συνδέεται μόνο με αυτούς που είναι ακριβώς δίπλα του. «Μπορείς να φτάσεις πολύ γρήγορα στους ‘γείτονές σου» σημειώνει η Μπάβια Ντάγια, φοιτήτρια στο ΜΙΤ και συντάκτρια της έρευνας για το network -on-chip. «Μπορείς να έχεις πολλαπλά μονοπάτια προς τον προορισμό σου. Οπότε, αν πρέπει να πας κάπου μακριά, αντί να πας από ένα συνωστισμένο δρόμο, μπορείς να επιλέξεις κάποιον άλλο». 

Κάθε πυρήνας σε ένα τσιπ έχει τη δική του cache: υψηλής ταχύτητας τράπεζα αποθήκευσης, όπου αποθηκεύει δεδομένα που χρησιμοποιούνται συχνά. Καθώς πραγματοποιεί υπολογισμούς, ενημερώνει τα δεδομένα στην cache και μεταφέρει τα δεδομένα πίσω στην κύρια μνήμη. Εάν ένας άλλος πυρήνας χρειαστεί τα δεδομένα αυτά πριν μεταφερθούν στην κύρια μνήμη, τότε ενεργοποιείται το πρωτόκολλο «snoopy», το οποίο στην ουσία παρακολουθεί την επικοινωνία των πυρήνων. Όταν ένας πυρήνας θέλει ένα συγκεκριμένο κομμάτι δεδομένων, μεταδίδει ένα αίτημα σε όλους τους άλλους πυρήνες και όποιος το έχει, του το στέλνει.

Σε ένα network-on-a-chip τα δεδομένα «πετούν» παντού και τα «πακέτα» μπορούν να φτάνουν σε διαφορετικούς πυρήνες σε διαφορετικές ακολουθίες. Οι ερευνητές του ΜΙΤ έλυσαν αυτό το πρόβλημα εφοδιάζοντας το τσιπ με ένα δεύτερο δίκτυο, το οποίο λειτουργεί σαν σκιά του πρώτου. Τα κυκλώματα που συνδέονται σε αυτό είναι πολύ απλά, και «ανακοινώνουν» ότι οι πυρήνες με τους οποίους σχετίζονται έχουν στείλει αιτήματα για δεδομένα στο κύριο δίκτυο. 

Επόμενος βήμα μετά τη δοκιμή των network-on-a-chip είναι η χρήση τους με μία έκδοση Linux ειδικά διαμορφωμένη για να «τρέχει» σε 36 πυρήνες, και φυσικά η αξιολόγηση των επιδόσεων σε πραγματικές εφαρμογές.