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Larrabee GPU Larrabee ist der Codename für eine Grafikkartengeneration von Intel Der darauf basierende Koprozessor ersch

Larrabee (GPU)

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

Blockschaltbild des Larrabee-GPU-Architektur.

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. 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.

Die ersten Prozessoren der zweiten Generation (Codename „Knights Corner“) erschienen in Form von zwei PCI-Express-Steckkarten mit den Namen „Xeon Phi 5110P“ und „Xeon Phi 3100“.

Larrabee Bearbeiten

Im Januar 2007 bestätigte Intel erstmals offiziell die Existenz des Larrabee-Projekts. 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.

Im Dezember 2009 verkündete Intel, dass zunächst keine Larrabee-Grafikkarten auf den Consumer-Markt gebracht werden. 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-FLOPS 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.

Xeon Phi Bearbeiten

Knights-Ferry-Prototyp Bearbeiten

Intel verwendet als Prototyp einen Pentium-P54C-basierten Prozessorkern, der auf 45-nm-Technik „geschrumpft“ wird, mit den 64-Bit-Erweiterungen sowie AVX-512-Erweiterungen ausgestattet wird, und baut einen Cluster von vielen solchen Kernen mit gemeinsamer Cache-Verwaltung auf einem Chip auf (MIC = „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.

Knights-Corner-x100-Co-Prozessor-Familie 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 brauchte also einen Prozessorkern, der nicht auf Single-Task-Leistung optimiert ist, sondern auf geringen Energieverbrauch. Für diese Generation wurde die zu diesem Zeitpunkt aktuelle 22-nm-Lithografie verwendet, das MIC-Konzept blieb im Wesentlichen unverändert. 2012 erschienen mehrere PCI-Rechenbeschleunigerkarten, die in einige Supercomputer integriert wurden. Trotz aller Anstrengungen wurde 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

Knights-Landing-x200-Familie Bearbeiten

Diese Generation basiert auf einem Prozessorkern der Intel-Atom-Reihe, der auf 14-nm-Lithografie geschrumpfte Airmont, vormals Silvermont. Er enthält die Vektorbefehle AVX-512, ein Paket von SIMD-Befehlen, das 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 zwei Varianten verkauft werden:

  1. eine PCI-E-Rechenbeschleunigerkarte
  2. eine Reihe von Prozessor-Varianten, die sich genauso wie ein x86-64-Prozessor verhalten

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

Um einen Prozessorcluster mit bis zu 72 Kernen mit ausreichend Daten zu versorgen, so dass die Rechenleistung aller Kerne auch genutzt werden kann, sind hohe Bandbreiten zum Arbeitsspeicher erforderlich. Knights Landing hat deshalb diverse Optimierungen und Cache-Speicher:

  • Aufteilung der bis zu 72 Kerne in „Kacheln“ (Tiles) zu je zwei Kernen mit 1 MByte gemeinsamen 2nd-Level-Cachespeicher
  • alle Kacheln werden über ein „Ring“- bzw. „Mesh“-Netzwerk (Quelle hier unklar) mit zusammen 700 GB/sec Bandbreite mit den Arbeitsspeicherkanälen verbunden
  • Knights Landing besitzt 6 DDR4-2400-RAM-Kanäle mit zusammen 115,2 GB/sec Bandbreite für bis zu 384 GByte Arbeitsspeicher
  • nebst den 6 DDR4-RAM-Kanälen befinden sich noch 16 GByte MCDRAM („Multi Channel DRAM“, eine Form von HBM oder „High Bandwidth Memory“), aufgeteilt in 8 ICs und angebunden mit zusammen 450 GB/sec Bandbreite. Der MCDRAM kann wahlweise als Cache zum DDR4-Speicher oder als Zusatzspeicher konfiguriert werden.
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

Knights-Mill-72x5-Familie Bearbeiten

Im 4. Quartal 2017 wurde die Familie mit drei weiteren Prozessoren erweitert. Für Deep-Learning-Algorithmen werden neue AVX-512-Instruktionen eingeführt, die Integer-Operationen mit 8- und 16-Bit Breite ermöglichen und dort die Performance um einen Faktor 2 bzw. 4 steigern sollen

Produktname Cache Taktfrequenz Anz. Cores Erscheinungsdatum TDP
Intel® Xeon Phi™ Processor 7235 16GB 1,30 GHz 64 core Q4'17 250 W
Intel® Xeon Phi™ Processor 7285 68 core
Intel® Xeon Phi™ Processor 7295 1,50 GHz 72 core 320 W

Weitere Produktgenerationen (angekündigt unter dem Codenamen Knights Hill) wird es nicht mehr geben, Intel kündigt die gesamte Xeon-Phi-Baureihe ab.

Abgrenzung zu Intel Grafikprozessoren 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.

Weblinks Bearbeiten

Literatur Bearbeiten

  • Larry Seiler u. a.: Larrabee: a many-core x86 architecture for visual computing. In: ACM Transactions on Graphics. Band 27, Nr. 3, 1. August 2008, S. 1–15, doi:10.1145/1360612.1360617.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ 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. ComputerBase: Intel: Eigene diskrete Grafikchips kommen, Nachricht vom 23. Januar 2007
  4. ComputerBase: IDF: Polaris 2 mit IA und Larrabee mit IA++, Nachricht vom 20. April 2007
  5. Intel Developer Zone: Intel: Xeon Phi 7200 Memory Management Optimizations, Dokumentation vom 22. Dezember 2016
  6. Andreas Stiller: Xeon Phi ist tot, es lebe der Xeon-H. In: heise online. 15. November 2017, abgerufen am 7. August 2021.
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Veröffentlichungsdatum:
Larrabee ist der Codename fur eine Grafikkartengeneration von Intel Der darauf basierende Koprozessor erschien 2012 unter der Bezeichnung Intel Xeon Phi Blockschaltbild des Larrabee GPU Architektur Larrabee sollte ursprunglich Ende 2009 oder Anfang 2010 auf den Markt kommen Im Dezember 2009 bestatigte 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 erschienen in Form von zwei PCI Express Steckkarten mit den Namen Xeon Phi 5110P und Xeon Phi 3100 Inhaltsverzeichnis 1 Larrabee 2 Xeon Phi 2 1 Knights Ferry Prototyp 2 2 Knights Corner x100 Co Prozessor Familie 2 3 Knights Landing x200 Familie 2 4 Knights Mill 72x5 Familie 3 Abgrenzung zu Intel Grafikprozessoren 4 Weblinks 5 Literatur 6 EinzelnachweiseLarrabee BearbeitenIm Januar 2007 bestatigte Intel erstmals offiziell die Existenz des Larrabee Projekts 3 Allerdings wurde zu diesem Zeitpunkt noch nicht bekannt gegeben worum es sich dabei handelt Erst auf dem Intel Developer Forum im April 2007 verkundete 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 4 Im Dezember 2009 verkundete Intel dass zunachst keine Larrabee Grafikkarten auf den Consumer Markt gebracht werden 1 Als Grunde gab Intel an dass Larrabee die Erwartungen sowohl im Software als auch im Hardwarebereich nicht erfullt habe Gleichzeitig fuhrte man aus dass fur konkurrenzfahige 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 fuhrte Intel auf der Supercomputing Messe einen ubertakteten Larrabee mit einer Leistung von uber einem Tera FLOPS vor Allerdings wurden diese Leistungsbereiche schon im Sommer 2008 von der Radeon HD 4870 oder Geforce GTX 280 erreicht Intel bestatigte dass Larrabee als reines Forschungsprojekt fortgefuhrt werde um die Softwareentwicklung des Larrabee 2 zu unterstutzen 1 Xeon Phi BearbeitenKnights Ferry Prototyp Bearbeiten Intel verwendet als Prototyp einen Pentium P54C basierten Prozessorkern der auf 45 nm Technik geschrumpft wird mit den 64 Bit Erweiterungen sowie AVX 512 Erweiterungen ausgestattet wird und baut einen Cluster von vielen solchen Kernen mit gemeinsamer Cache Verwaltung auf einem Chip auf MIC Many Integrated Core Konzept Der Chip kommt nie in den Handel da er vermutlich als Grafikprozessor gegenuber den hochentwickelten Konkurrenzprodukten von ATI AMD und Nvidia nicht konkurrenzfahig ist Knights Corner x100 Co Prozessor Familie Bearbeiten Das MIC Konzept hat sich zwar nicht als Grafikprozessor bewahrt stellt aber einen sinnvollen Ansatz fur High Performance Computing dar da sich im Bereich der Supercomputer das Parallelrechner Konzept langst durchgesetzt hat Hier ist der Kampf um Recheneffizienz entbrannt Intel brauchte also einen Prozessorkern der nicht auf Single Task Leistung optimiert ist sondern auf geringen Energieverbrauch Fur diese Generation wurde die zu diesem Zeitpunkt aktuelle 22 nm Lithografie verwendet das MIC Konzept blieb im Wesentlichen unverandert 2012 erschienen mehrere PCI Rechenbeschleunigerkarten die in einige Supercomputer integriert wurden Trotz aller Anstrengungen wurde diese Produktgeneration gegenuber dem Wettbewerber Nvidia mit den schon langer im Parallelrechnen etablierten Tesla Karten kein kommerzieller Erfolg Produktname Cache Taktfrequenz Anz Cores Erscheinungsdatum TDPIntel Xeon Phi Coprocessor 3120A 6GB 1 100 GHz 57 core Q2 13 300 WIntel Xeon Phi Coprocessor 3120P 6GB 1 100 GHz 57 core Q2 13 300 WIntel Xeon Phi Coprocessor 5120D 8GB 1 053 GHz 60 core Q2 13 245 WIntel Xeon Phi Coprocessor 5110P 8GB 1 053 GHz 60 core Q4 12 225 WIntel Xeon Phi Coprocessor 7120A 16GB 1 238 GHz 61 core Q2 14 300 WIntel Xeon Phi Coprocessor 7120D 16GB 1 238 GHz 61 core Q1 14 270 WIntel Xeon Phi Coprocessor 7120P 16GB 1 238 GHz 61 core Q2 13 300 WIntel Xeon Phi Coprocessor 7120X 16GB 1 238 GHz 61 core Q2 13 300 WKnights Landing x200 Familie Bearbeiten Diese Generation basiert auf einem Prozessorkern der Intel Atom Reihe der auf 14 nm Lithografie geschrumpfte Airmont vormals Silvermont Er enthalt die Vektorbefehle AVX 512 ein Paket von SIMD Befehlen das bereits auf Befehlsebene eine Parallelisierung von 8 Zahlen doppelter Genauigkeit ermoglicht Da die Atom Kerne grundsatzlich auf geringen Energieverbrauch entwickelt sind sie sollen ja in Mobilgeraten Verwendung finden sind sie fur das MIC Konzept gut geeignet und fertig vorhanden Hier sollen nun grundsatzlich zwei Varianten verkauft werden eine PCI E Rechenbeschleunigerkarte eine Reihe von Prozessor Varianten die sich genauso wie ein x86 64 Prozessor verhaltenDer neue Prozessor erhalt einen LGA 3647 genannten Sockel 3647 der auch bei den kommenden Intel Xeon Skylake Scalable Prozessoren Verwendung finden wird Dieser Sockel ermoglicht die Ansteuerung von insgesamt sechs DDR 4 Hauptspeicherkanalen Zusatzlich wird es Knights Landing Varianten mit der neuen Intel Omni Path Verbindungs bzw Clustertechnik geben ein Intel Wettbewerbsprodukt von InfiniBand Um einen Prozessorcluster mit bis zu 72 Kernen mit ausreichend Daten zu versorgen so dass die Rechenleistung aller Kerne auch genutzt werden kann sind hohe Bandbreiten zum Arbeitsspeicher erforderlich Knights Landing hat deshalb diverse Optimierungen und Cache Speicher 5 Aufteilung der bis zu 72 Kerne in Kacheln Tiles zu je zwei Kernen mit 1 MByte gemeinsamen 2nd Level Cachespeicher alle Kacheln werden uber ein Ring bzw Mesh Netzwerk Quelle hier unklar mit zusammen 700 GB sec Bandbreite mit den Arbeitsspeicherkanalen verbunden Knights Landing besitzt 6 DDR4 2400 RAM Kanale mit zusammen 115 2 GB sec Bandbreite fur bis zu 384 GByte Arbeitsspeicher nebst den 6 DDR4 RAM Kanalen befinden sich noch 16 GByte MCDRAM Multi Channel DRAM eine Form von HBM oder High Bandwidth Memory aufgeteilt in 8 ICs und angebunden mit zusammen 450 GB sec Bandbreite Der MCDRAM kann wahlweise als Cache zum DDR4 Speicher oder als Zusatzspeicher konfiguriert werden Produktname Cache Taktfrequenz Anz Cores Erscheinungsdatum TDPIntel Xeon Phi Processor 7210 16GB 1 30 GHz 64 core Q2 16 215 WIntel Xeon Phi Processor 7230 16GB 1 30 GHz 64 core Q2 16 215 WIntel Xeon Phi Processor 7250 16GB 1 40 GHz 68 core Q2 16 215 WIntel Xeon Phi Processor 7210F 16GB 1 30 GHz 64 core Q4 16 230 WIntel Xeon Phi Processor 7230F 16GB 1 30 GHz 64 core Q4 16 230 WIntel Xeon Phi Processor 7250F 16GB 1 40 GHz 68 core Q4 16 230 WIntel Xeon Phi Processor 7290 16GB 1 50 GHz 72 core Q3 16 245 WIntel Xeon Phi Processor 7290F 16GB 1 50 GHz 72 core Q4 16 260 WKnights Mill 72x5 Familie Bearbeiten Im 4 Quartal 2017 wurde die Familie mit drei weiteren Prozessoren erweitert Fur Deep Learning Algorithmen werden neue AVX 512 Instruktionen eingefuhrt die Integer Operationen mit 8 und 16 Bit Breite ermoglichen und dort die Performance um einen Faktor 2 bzw 4 steigern sollen Produktname Cache Taktfrequenz Anz Cores Erscheinungsdatum TDPIntel Xeon Phi Processor 7235 16GB 1 30 GHz 64 core Q4 17 250 WIntel Xeon Phi Processor 7285 68 coreIntel Xeon Phi Processor 7295 1 50 GHz 72 core 320 WWeitere Produktgenerationen angekundigt unter dem Codenamen Knights Hill wird es nicht mehr geben Intel kundigt die gesamte Xeon Phi Baureihe ab 6 Abgrenzung zu Intel Grafikprozessoren BearbeitenIntels schon langer erhaltliche 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 Weblinks BearbeitenAndreas Stiller SC09 Intel demonstriert Larrabee mit uber 1 Teraflops In heise online 17 November 2009 abgerufen am 7 August 2021 Bericht Intel Larrabee ArchitekturLiteratur BearbeitenLarry Seiler u a Larrabee a many core x86 architecture for visual computing In ACM Transactions on Graphics Band 27 Nr 3 1 August 2008 S 1 15 doi 10 1145 1360612 1360617 Einzelnachweise Bearbeiten a b c ComputerBase Larrabee als Consumer Grafikkarte ist Geschichte Nachricht vom 5 Dezember 2009 AnandTech Intel Announces Xeon Phi Family of Co Processors MIC Goes Retail Nachricht vom 19 Juni 2012 ComputerBase Intel Eigene diskrete Grafikchips kommen Nachricht vom 23 Januar 2007 ComputerBase IDF Polaris 2 mit IA und Larrabee mit IA Nachricht vom 20 April 2007 Intel Developer Zone Intel Xeon Phi 7200 Memory Management 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