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Parallelrechner unterm Schreibtisch

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Seit Ende der 70er-Jahre forscht Professor Uzi Vishkin von der A. James Clark School of Engineering der Universität Maryland an einer speziellen Parallelverarbeitungsarchitektur, die er eXplicit Multi-Threading (XMT) nennt. Herzstück ist das Parallel Random-Access Machine/Model (PRAM).

Laut Vishkin ist die Zeit allmählich reif, um seine Ideen in Silizium umsetzen zu können, schließlich sind Projekte wie Intels Manycore-/TeraScale-Prozessoren, die Coprozessor- und GPGPU-Konzepte von AMD und Nvidia oder Cray XMT in aller Munde. Ein mit 500 US-Dollar dotierter Wettbewerb, bei dem ein Name für den Desktop-Supercomputer-Prototyp gesucht wird, soll XMT/PRAM zu mehr Bekanntheit verhelfen.

Die Referenzimplementierung von PRAM-on-Chip in Form einer PCI-X-Karte mit drei rekonfigurierbaren 75-MHz-Logikchips von Xilinx (zwei Virtex-4 LX200 und ein Virtex-4 FX100) soll laut Vishkin etwa 100-mal schneller rechnen können als ein gewöhnlicher Desktop-PC-Prozessor. In den FPGAs haben Vishkin und der Doktorand Xingzhi Wen 64 parallel arbeitende Thread Control Units (TCUs) in vier "Clustern" untergebracht; eine Master TCU steuert diese Recheneinheiten, die keine eigenen Caches besitzen, wodurch Vishkin Kohärenzproblemen aus dem Weg geht. Eine Gleitkommaeinheit wurde zunächst nicht implementiert.

Als Testprogramme haben Vishkin und Wen eine Integer-Matrixmultiplikation und einen Sortieralgorithmus in der speziellen C-Spracherweiterung XMTC geschrieben; der PRAM-on-Chip-Prototyp mit 75 MHz zog einem 2,6-GHz-Opteron bei der Matrixmultiplikation deutlich davon, zum Sortieren brauchte der Opteron aber etwa nur ein Drittel der Zeit (PDF-Datei hier). Für die Zunkunft plant Vishkin einen Prototypen mit 1024 TCUs in 64 Clustern. (ciw)