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UC Davis entwickelt Prozessor mit 1.000 Kernen

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ucdavisStudenten der UC Davis in Kalifornien haben einen Prozessor entwickelt, der über 1.000 Kerne verfügt. Für High-End-Desktop-Prozessoren sind Designs mit mehreren Dutzend CPU-Kernen inzwischen keine Seltenheit mehr. So kommt der Intel Xeon E7-8890 v4 auf 24 Kerne, die mit 2,4 GHz arbeiten. In speziellen Anwendungsbereichen kann es durchaus auch Sinn machen noch mehr Prozessorkerne einzusetzen. Ein Beispiel sind Netzwerkprozessoren in Routern, Switches oder Backbones, die inzwischen auf bis zu 100 Cortex-A53-Kerne kommen. Bei den GPUs stellt sich die Situation mit den Shadereinheiten, die auch ale einzelne Rechenkerne verstanden werden können, noch einmal etwas anders dar. Hier haben wir inzwischen GPUs gesehen, die wie die Fiji-GPU von AMD auf 4.096 oder die P100-GPU von NVIDIA auf 3.584 Shadereinheiten kommen.

Der von den Studenten in den USA entwickelte Prozessor stellt aber eine kleine Besonderheit dar, denn es handelt sich beim KiloCore um einen Chip, der aus 621 Millionen Transistoren eine Rechenleistung von 1,78 TLOPS herausholt. Damit ist er deutlich weniger komplex als ein großer Prozessor oder eine große GPU. Gefertigt wird der Prozessor durch IBM im recht grobschlächtigen 32-nm-Prozess – aber auch dies ist angesichts der Einsatzbereiches kein echter Kritikpunkt.

KiloCore-Prozessor mit 1.000 Kernen
KiloCore-Prozessor mit 1.000 Kernen

Jeder einzelne der 1.000 Prozessorkerne kann ein eigenes kleines Programm ausführen. Damit unterscheidet er sich maßgeblich von anderen Designs, die eher einen Single-Instruction-Multiple-Data-Ansatz (SIMD) sehen. Dabei werden große Daten oder Berechnungen in viele kleine Abschnitte aufgeteilt und ausgeführt. Jeder der einzelnen Prozessorkerne des KiloCore kann unabhängig voneinander getaktet werden. Maximal ist ein Takt von 1,78 GHz möglich. Der Austausch von Daten kann ebenfalls direkt zwischen den Prozessorkernen erfolgen. Die hohe Effizienz wird auch durch die Tatsache unterstrichen, dass der KiloCore-Prozessor 115 Milliarden Rechenoperationen bei einer Leistungsaufnahme von gerade einmal 0,7 W ausführen kann. Dabei wäre es theoretisch möglich den Prozessor mit nur einer AA-Batterie zu betreiben. Im Vergleich zu den aktuellen Notebook-Prozessoren ist der KiloCore um den Faktor 100 effizienter.

Der Prozessor soll nun versuchsweise in Anwendungen wie dem Wireless Coding/Decoding, Videoprocessing, Verschlüsselung, aber auch zur Verarbeitung von wissenschaftlichen Daten verwendet werden. Ein solcher Prozessor ist wegen seines Designs und der eingesetzten Architektur nicht mit klassischer Desktop-Hardware zu vergleichen. Daher werden die Anwendungsgebiete auch extrem eingeschränkt sein und es sich bei einem solchen Prozessor immer um ein Nischenprodukt handeln.

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