Larrabee (GPU)

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Blockschaltbild des Larrabee-GPU Architektur.

Larrabee ist der Codename für eine Grafikkartengeneration von Intel. Der darauf basierende Koprozessor erschien 2012 unter der Bezeichnung Intel Xeon Phi.

Larrabee sollte ursprünglich Ende 2009 oder Anfang 2010 auf den Markt kommen. Im Dezember 2009 bestätigte Intel, dass keine Produkte auf Basis der ersten Generation des Larrabee auf den Markt kommen werden.[1] Im Sommer 2012 stellte Intel auf Basis der weiter entwickelten Larrabee-Architektur die MIC-Karte (Many Integrated Core) als Coprozessor unter dem Namen „Intel Xeon Phi“ vor.[2]

Die ersten Prozessoren der zweiten Generation (Codename Knights Corner) erscheinen in Form von zwei PCI-Express Steckkarten mit den Namen „Xeon Phi 5110P“ und die sparsamere sowie günstigere Variante „Xeon Phi 3100“. Die Xeon Phi 5110P wird bereits an OEM-Partner ausgeliefert und soll ab dem 28. Januar 2013 für 2649 US-Dollar in den Handel kommen. Die Xeon Phi 3100 soll dann später im 1. Halbjahr 2013 zu einem Preis von unter 2000 US-Dollar verfügbar sein.[3]

von Larrabee ...[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Januar 2007 bestätigte Intel erstmals offiziell die Existenz des Larrabee-Projekts.[4] Allerdings wurde zu diesem Zeitpunkt noch nicht bekannt gegeben, worum es sich dabei handelt. Erst auf dem Intel Developer Forum im April 2007 verkündete der damalige Senior Vice President und General Manager von Intel, Patrick Gelsinger, dass es sich beim Larrabee um High-End-Grafikkarten auf Basis von „IA++“-Kernen handelt. Als Einsatzbereich gab Gelsinger wissenschaftliches Rechnen, Visualisierungen oder andere Anwendungen im Bereich Gesundheit und Analyse an.[5]

Intel verfolgt mit dem Larrabee einen vom Aufbau des Chips her anderen Ansatz als dies bei den Konkurrenzprodukten der Geforce- und Radeon-Grafikkartenserien der Fall ist. Statt nur sehr viele, sehr einfach spezialisierte Ausführungseinheiten auf dem Chip zu platzieren, strebt Intel es an, mit dem Larrabee dutzende Pentium-P54C-basierte Prozessoren auf einem Stück Silizium zu verbauen. Dies soll dann eine sehr flexible Programmierung ermöglichen und so unter anderem auch über die Grafikschnittstellen DirectX und OpenGL angesprochen werden können. Dadurch ist es denkbar, die Prozessoren später auch zur Ausführung normalen Programmcodes zu nutzen. Sie würden etwa im Betriebssystem als weitere Prozessoren, ähnlich wie bei normalen Mehrkernprozessor-Systemen, eingebunden. Dies ist möglich, da die Pentium-P54C-Prozessoren zur aktuellen Intel-Architektur kompatibel sind und keine Anpassung des Programmcodes erforderlich wäre (wie dies bei RISC-Prozessoren und so auch den Grafikprozessoren von Nvidia und ATI der Fall ist, vergleiche CUDA).

Im Dezember 2009 verkündete Intel, dass zunächst keine Larrabee-Grafikkarten auf den Consumer-Markt gebracht werden.[1] Als Gründe gab Intel an, dass Larrabee die Erwartungen sowohl im Software-, als auch im Hardwarebereich nicht erfüllt habe. Gleichzeitig führte man aus, dass für konkurrenzfähige Larrabeeprodukte ein ausgereifter 32-nm-Fertigungsprozess notwendig sei, was darauf hindeutet, dass die Leistungsaufnahme zu hoch gewesen sein muss oder/und die Taktraten zu niedrig waren. Im November 2009 führte Intel auf der Supercomputing-Messe einen übertakteten Larrabee mit einer Leistung von über einem Tera-FLOP vor. Allerdings wurden diese Leistungsbereiche schon im Sommer 2008 von der Radeon HD 4870 oder Geforce GTX 280 erreicht. Intel bestätigte, dass Larrabee als reines Forschungsprojekt fortgeführt werde, um die Softwareentwicklung des „Larrabee 2“ zu unterstützen.[1]

Um die Leistungsfähigkeit des neuen Prozessors unter Beweis zu stellen, übernahm Intel die Firma Offset-Software und deren Spiel „Project Offset“. Dieses Spiel war 2005 bereits von Offset Software angekündigt worden und sorgte damals besonders wegen seiner überwältigenden Grafik für einiges Aufsehen. Mit dem Ende des Larrabee Projektes endete zum Bedauern vieler Fans ebenso die Entwicklung des Spieles „Project Offset“.

... zu Xeon Phi[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

1. Generation: Knights Ferry - Prototyp[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Intel verwendet als Prototyp einen Pentium-P54C-basierten Prozessorkern, der auf 45 nm-Lithografie "geschrumpft" wird, mit den 64bit-Erweiterungen sowie AVX-512 - Erweiterungen ausgestattet wird, und baut einen Cluster von vielen solchen Kernen mit gemeinsamer Cache - Verwaltung auf einem Chip auf (MIC oder Many Integrated Core Konzept). Der Chip kommt nie in den Handel, da er vermutlich als Grafikprozessor gegenüber den hochentwickelten Konkurrenzprodukten von ATI - AMD und Nvidia nicht konkurrenzfähig ist.

2. Generation: Knights Corner - x100 Co-Prozessor Familie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das MIC-Konzept hat sich zwar nicht als Grafikprozessor bewährt, stellt aber einen sinnvollen Ansatz für "High Performance Computing" dar, da sich im Bereich der Supercomputer das Parallelrechner-Konzept längst durchgesetzt hat. Hier ist der Kampf um Recheneffizienz entbrannt, Intel braucht also einen Prozessorkern, der nicht auf Single-Task-Leistung optimiert ist, sondern auf geringem Energieverbrauch. Für diese Generation wird die zu diesem Zeitpunkt aktuelle 22 nm - Lithografie verwendet, das MIC-Konzept bleibt im Wesentlichen unverändert. In 2012 erscheinen mehrere PCI-Rechenbeschleunigerkarten, die in einige Supercomputer integriert werden. Trotz aller Anstrengungen wird diese Produktgeneration gegenüber dem Wettbewerber Nvidia mit den schon länger im Parallelrechnen etablierten Tesla-Karten kein kommerzieller Erfolg.

Produktname Cache Taktfrequenz Anz. Cores Erscheinungsdatum TDP
Intel® Xeon Phi™ Coprocessor 3120A 6GB 1.100 GHz 57 core Q2'13 300 W
Intel® Xeon Phi™ Coprocessor 3120P 6GB 1.100 GHz 57 core Q2'13 300 W
Intel® Xeon Phi™ Coprocessor 5120D 8GB 1.053 GHz 60 core Q2'13 245 W
Intel® Xeon Phi™ Coprocessor 5110P 8GB 1.053 GHz 60 core Q4'12 225 W
Intel® Xeon Phi™ Coprocessor 7120A 16GB 1.238 GHz 61 core Q2'14 300 W
Intel® Xeon Phi™ Coprocessor 7120D 16GB 1.238 GHz 61 core Q1'14 270 W
Intel® Xeon Phi™ Coprocessor 7120P 16GB 1.238 GHz 61 core Q2'13 300 W
Intel® Xeon Phi™ Coprocessor 7120X 16GB 1.238 GHz 61 core Q2'13 300 W

siehe auch http://ark.intel.com/products/family/92649/Intel-Xeon-Phi-Coprocessor-x100-Product-Family

3. Generation: Knights Landing - x200 Familie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Intel erneuert das MIC-Konzept erneut, es wird die neueste, 14 nm - Lithografie verwendet, genauer ein Prozessorkern der Intel Atom-Reihe, der auf 14 nm - Lithografie geschrumpfte Silvermont, jetzt "Airmont" genannt. Er enthält die neuesten Vektorbefehle AVX-512, ein Paket von SIMD-Befehlen, daß bereits auf Befehlsebene eine Parallelisierung von 8 Zahlen doppelter Genauigkeit ermöglicht. Da die Atom-Kerne grundsätzlich auf geringen Energieverbrauch entwickelt sind (sie sollen ja in Mobilgeräten Verwendung finden), sind sie für das MIC-Konzept gut geeignet und fertig vorhanden.

Hier sollen nun grundsätzlich 2 Varianten verkauft werden:

  1. eine PCI-E Rechenbeschleunigerkarte
  2. ein Prozessor, der sich genauso wie ein x86-64-Prozessor verhält und damit "bootfähig" ist.

Vor allem das letzte Produkt bietet Intel einen riesigen Marketing - Vorteil, so ist doch auf ihm alle Software ohne Modifikationen lauffähig, die für beliebige x86-64-Prozessoren entwickelt wurde. Das ist bei den Rechenbeschleunigerkarten nicht der Fall, sie müssen über zusätzlich in den Programmcode eingebundene Bibliotheken angesprochen werden (z. B. Nvidia CUDA)

Der neue Prozessor erhält einen LGA-3647 genannten Sockel 3647, der auch bei den kommenden Intel Xeon (Skylake)-EP und -EX Prozessoren Verwendung finden wird. Dieser Sockel ermöglicht die Ansteuerung von insgesamt 6 DDR-4 Hauptspeicherkanälen. Zusätzlich wird es Knights Landing - Varianten mit der neuen Intel Omni-Path Verbindungs bzw. Clustertechnik geben, ein Nachfolger von InfiniBand.

Produktname Cache Taktfrequenz Anz. Cores Erscheinungsdatum TDP
Intel® Xeon Phi™ Processor 7210 16GB 1.30 GHz 64 core Q2'16 215 W
Intel® Xeon Phi™ Processor 7230 16GB 1.30 GHz 64 core Q2'16 215 W
Intel® Xeon Phi™ Processor 7250 16GB 1.40 GHz 68 core Q2'16 215 W
Intel® Xeon Phi™ Processor 7210F 16GB 1.30 GHz 64 core Q4'16 230 W
Intel® Xeon Phi™ Processor 7230F 16GB 1.30 GHz 64 core Q4'16 230 W
Intel® Xeon Phi™ Processor 7250F 16GB 1.40 GHz 68 core Q4'16 230 W
Intel® Xeon Phi™ Processor 7290 16GB 1.50 GHz 72 core Q3'16 245 W
Intel® Xeon Phi™ Processor 7290F 16GB 1.50 GHz 72 core Q4'16 260 W

siehe auch http://ark.intel.com/products/family/92650/Intel-Xeon-Phi-Product-Family-x200

Abgrenzung zu Intel Grafikprozessoren[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Intels schon länger erhältliche GPUs, die im Chipsatz integriert waren (Intel GMA) wurden weiterentwickelt zu GPUs, die in die CPU selbst integriert sind und laufen jetzt unter dem Handelsnamen "Iris" oder Intel HD Graphics. Es gibt ab der Intel-Sandy-Bridge-Mikroarchitektur in der Intel-Core-i-Serie jeweils Varianten mit oder ohne integrierte GPU.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c ComputerBase: Larrabee als Consumer-Grafikkarte ist Geschichte, Nachricht vom 5. Dezember 2009
  2. AnandTech: Intel Announces Xeon Phi Family of Co-Processors – MIC Goes Retail, Nachricht vom 19. Juni 2012
  3. Heise: SC12: Intel bringt Coprozessor Xeon Phi offiziell heraus, Nachricht vom 12. November 2012
  4. ComputerBase: Intel: Eigene diskrete Grafikchips kommen, Nachricht vom 23. Januar 2007
  5. ComputerBase: IDF: Polaris 2 mit IA und Larrabee mit IA++, Nachricht vom 20. April 2007

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]