Lors de la conférence Hot Chips 2023 (qui n’a rien a voir avec les chips pimentées), Intel a dévoilé sa toute première matrice photonique maillée directe, marquant une étape majeure vers l’avenir des interconnexions optiques puce à puce. Cette avancée est en ligne avec les efforts entrepris par des entreprises telles que Nvidia et Ayar Labs. Cependant, c’est le processeur huit cœurs et 528 threads utilisé pour la démonstration qui a captivé l’attention grâce à son architecture unique, offrant une performance impressionnante et une efficacité énergétique remarquable.
Ce processeur arbore une architecture distinctive avec 66 threads par cœur, ce qui lui permet d’atteindre un débit de données stupéfiant de 1 To/s. Une caractéristique étonnante de cette puce est sa consommation énergétique incroyablement basse de seulement 75 W, dont près de 60 % sont utilisés par les interconnexions optiques. Cette conception novatrice ouvre la voie à la possibilité de connecter directement des systèmes massifs composés de deux millions de cœurs, avec une latence inférieure à 400 ns.
Cette puce, baptisée PUMA (Programmable Unified Memory Architecture), s’inscrit dans le cadre du programme DARPA HIVE, visant à améliorer les performances des analyses de graphes à l’échelle du pétaoctet. L’objectif ultime est de réaliser une amélioration spectaculaire de 1000 fois des performances par watt dans les charges de travail hyper-creuses. Une charge de travail hyper-creuse, également connue sous le terme anglais “hyper-sparse workload”, fait référence à un type particulier de tâche ou de traitement informatique dans lequel la majorité des données manipulées sont rares ou éparses, c’est-à-dire qu’elles sont dispersées et peu fréquentes par rapport à l’ensemble des données.
Ce qui rend encore plus fascinant ce processeur, c’est qu’Intel, une entreprise réputée pour son orientation x86, a opté pour une architecture RISC personnalisée. Cette décision a été prise pour maximiser les performances dans les charges de travail d’analyses de graphes. Les résultats sont indéniables, avec une amélioration de 8 fois des performances monoprocesseur par rapport à d’autres architectures.
Cette puce a été fabriquée en utilisant le processus de 7 nm de TSMC, plutôt que les nœuds internes d’Intel. Cette collaboration surprenante souligne la volonté d’Intel d’adopter des approches innovantes pour atteindre ses objectifs ambitieux.
Pour garantir un transfert efficace des données générées par les 528 threads, Intel a mis en place une matrice photonique maillée 2D, composée de 16 routeurs. Cette matrice facilite le mouvement des données entre les cœurs, les contrôleurs de mémoire et les interconnexions photoniques en silicium. Les résultats sont impressionnants, permettant une connectivité directe jusqu’à deux millions de cœurs, avec une latence minimale.
L’avènement des interconnexions optiques suscite un intérêt croissant, car l’industrie recherche des méthodes de transport de données offrant une bande passante, une latence et une efficacité énergétique supérieures aux techniques traditionnelles de communication puce à puce. Bien que les déploiements grand public de ces interconnexions soient encore à venir, des implémentations spécialisées comme celles d’Intel, Nvidia et Ayar Labs se rapprochent de plus en plus d’une disponibilité à grande échelle.
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