Single-Chip Cloud Computer (SCC)Single-Chip Cloud Computer (SCC)

Um processador many-core experimental desenvolvido pela Intel Labs

Universidade de São PauloUniversidade de São Paulo

Diogo de Jesus PinaDiogo de Jesus Pina– diogo.pina@usp.brdiogo.pina@usp.br

Everton Everton – everton.topan.silva@usp.breverton.topan.silva@usp.br

Orientador: Prof. Dr. Alfredo Goldman vel Orientador: Prof. Dr. Alfredo Goldman vel LejbmanLejbman

Dezembro / 2011Dezembro / 2011

MotivaçãoMotivação

Pesquisa sobre Múltiplos NúcleosPesquisa sobre Múltiplos Núcleos– Estruturas de alto desempenho e que segue o Estruturas de alto desempenho e que segue o

modelo de computação Verdemodelo de computação Verde– Tera-scale computingTera-scale computing– Gerenciamento de energia finoGerenciamento de energia fino– Suporte a programação baseada em Suporte a programação baseada em

mensagensmensagens

MotivaçãoMotivação

Pesquisa sobre Programação ParalelaPesquisa sobre Programação Paralela– Melhor suporte para servidores de modelo Melhor suporte para servidores de modelo

“scale-out”“scale-out” Sistemas operacionais, arquitetura de comunicaçãoSistemas operacionais, arquitetura de comunicação

– Modelo de programação “Scale-out” para Modelo de programação “Scale-out” para clientecliente Modelos de Programação em tempo de execuçãoModelos de Programação em tempo de execução

ObjetivosObjetivos

Explorar os benefícios e custos de controle Explorar os benefícios e custos de controle dinâmico de voltagem e freqüência via dinâmico de voltagem e freqüência via softwaresoftware

Mostrar uma arquitetura de passagem de Mostrar uma arquitetura de passagem de mensagem em memória compartilhada para mensagem em memória compartilhada para um grande número de núcleosum grande número de núcleos

Projetar e explorar a performance de uma Projetar e explorar a performance de uma rede integradarede integrada

Visão GeralVisão Geral

Chip desenvolvido pela IntelChip desenvolvido pela Intel Microprocessador de PesquisaMicroprocessador de Pesquisa Contém a maior quantidade de núcleos Contém a maior quantidade de núcleos

integradas em um único chip de silício da integradas em um único chip de silício da IntelIntel

48 Núcleos48 Núcleos Gerenciamento de Energia AvançadoGerenciamento de Energia Avançado

Arquitetura do ChipArquitetura do Chip

Semelhança com uma Nuvem de Semelhança com uma Nuvem de ComputadoresComputadores

Inovação para escalabilidade em termos de Inovação para escalabilidade em termos de eficiência energéticaeficiência energética

Configuração dinâmica de energia por Configuração dinâmica de energia por softwaresoftware

Consumo de energia varia de 125W a 25WConsumo de energia varia de 125W a 25W

Arquitetura do ChipArquitetura do Chip

Por Dentro do ChipPor Dentro do Chip

Características do Chip:Características do Chip:– 24 “tiles” com dois núcleos cada24 “tiles” com dois núcleos cada– Uma rede de malha 24-router com 256GB/s de Uma rede de malha 24-router com 256GB/s de

largura de banda da bissecçãolargura de banda da bissecção– 4 Controladores de Memória DDR3 integrados 4 Controladores de Memória DDR3 integrados

capazes de endereçar até 64 GB de memória capazes de endereçar até 64 GB de memória externaexterna

– Suporte de Hardware para passagem de Suporte de Hardware para passagem de MensagensMensagens

Por Dentro do ChipPor Dentro do Chip

2 níveis de cache (L1 e L2)2 níveis de cache (L1 e L2) 16K L1/núcleo e 256K L2/núcleo16K L1/núcleo e 256K L2/núcleo O núcleo é um P54C com novo cache de O núcleo é um P54C com novo cache de

instruções para melhor gerenciamento da instruções para melhor gerenciamento da memóriamemória

Buffer integrado para as mensagensBuffer integrado para as mensagens

Por Dentro do ChipPor Dentro do Chip

Por Dentro do ChipPor Dentro do Chip

Cada “tile” pode ter sua própria freqüênciaCada “tile” pode ter sua própria freqüência Grupos de 4 tiles (8 núcleos) podem Grupos de 4 tiles (8 núcleos) podem

trabalhar em sua própria tensãotrabalhar em sua própria tensão

Freqüência máximaFreqüência máxima

Potencia máximaPotencia máxima

VantagensVantagens

O SCC é um micro cloud datacenterO SCC é um micro cloud datacenter Cada Núcleo pode:Cada Núcleo pode:

– executar um SO diferenteexecutar um SO diferente– Ter uma pilha de software individualTer uma pilha de software individual– Agir como um nó de computaçãoAgir como um nó de computação

Gerenciamento de energia avançadoGerenciamento de energia avançado

DesvantagensDesvantagens

O cache não é muito eficienteO cache não é muito eficiente O acesso a memória e a dados do disco O acesso a memória e a dados do disco

podem ser gargalos em caso de muitos podem ser gargalos em caso de muitos sistemas rodando simultaneamentesistemas rodando simultaneamente

Hardware x SoftwareHardware x Software

Desempenho de processamentoDesempenho de processamento Simplicidade de usoSimplicidade de uso Acesso a memória e a dadosAcesso a memória e a dados

Mas por que Cloud Computing?Mas por que Cloud Computing?

Estrutura do processadorEstrutura do processador Comunicação entre os núcleosComunicação entre os núcleos Possibilidade de vários SOPossibilidade de vários SO Pilhas de programasPilhas de programas EscalabilidadeEscalabilidade

Perspectiva IntelPerspectiva Intel

CCS é uma plataforma que pode acelerar a CCS é uma plataforma que pode acelerar a pesquisa de software para múltiplos núcleos pesquisa de software para múltiplos núcleos e desenvolvimento avançadoe desenvolvimento avançado

Vários softwares já foram portados, ex.:Vários softwares já foram portados, ex.:– Servidores WebServidores Web– Modelagem FísicaModelagem Física– Análises de FinançasAnálises de Finanças

Crescimento do desenvolvimento Crescimento do desenvolvimento acadêmico para a plataforma CCSacadêmico para a plataforma CCS

Dúvidas?Dúvidas?

ObrigadoObrigado