Intel в рамках мероприятия Innovation раскрыла имя партнёра по разработке IPU Mount Evans — им оказалась компания Google. Впрочем, это не означает, что новинки будут доступны только ей и окажутся оптимизированы только под её задачи. IPU хоть и ориентированы в первую очередь на гиперскейлеров (среди возможных заказчиков называют и Facebook✴), но, по мнению Intel, будут интересны и менее крупным игрокам. Более того, было, наконец, прямо сказано, что ведётся работа и над Project Monterey от VMware.

Как пояснил Гвидо Аппенцеллер (Guido Appenzeller), технический директор подразделения Data Platforms Group Intel, название IPU (Infrastructure Processing Unit) было выбрано в противовес всё ещё относительно новому, но более привычному термину DPU (Data Processing Unit) именно потому, что IPU охватывает более широкий спектр задач по работе именно с инфраструктурой, а не только c данными.

Справедливости ради отметим, что и сами DPU, поначалу чаще ориентированные именно на ускорение работы с СХД и устранению узких мест в передаче данных, уже расширили свою функциональность и практически являются IPU именно в терминологии Intel — этот класс сопроцессоров независим от хост-системы и занимается обслуживанием инфраструктуры, включая работу с сетью и хранилищем, изоляцию и телеметрию, управление нагрузками и т.д.

У Intel достаточно богатый опыт работы по сетевому направлению с гиперскейлерами. По словам Аппенцеллера, семь из восьми крупнейших компаний этого класса используют решения Intel во всей или хотя бы в некоторых частях своей инфраструктуры. Так, Microsoft, Baidu и JD полагаются на SmartNIC на базе FPGA. Партнёрство же с Google будет выгодно для обеих компаний. Intel получит заказы, а Google, наконец, обретёт то, что давно есть у Amazon — аналог Nitro. На масштабе в миллионы серверов это очень важно.

Однако IPU (как аппаратные устройства) — только часть общей картины. Для полноты не хватает как минимум ещё двух компонентов: программного стека и сопутствующей инфраструктуру. Tofino-3 — анонсированный ранее чип или, как его называет сама Intel, Intelligent Fabric Processor — не только поддерживает коммутацию на скорости 25,6 Тбит/с с параллельным сбором телеметрии, но и является полностью P4-программируемым. А это позволяет организовать сквозные мониторинг, управление и оптимизацию трафика для конкретных задач.

Или, иными словам, IPU и подходящие коммутаторы позволяют сделать всю инфраструктуру практически полностью программно определяемой, но с аппаратной разгрузкой части функций и близкой к bare metal итоговой производительностью. Правда, в качестве демо Intel опять же приводит «классические» примеры с СХД и Open vSwitch, а также сценарии глубокого мониторинга производительности и быстрого поиска проблемных мест в сети. Но этим потенциальные возможности не ограничиваются.

Более того, со стороны ПО и средств разработки жёсткой привязки именно к «железу» Intel нет. Компания представила open source фреймворк IPDK (Infrastructure Programmer Development Kit) для упрощения переноса и, что важно, оптимизации наиболее тяжёлых или нетривиально реализуемых функций ПО на SmartNIC (с FPGA или иной программируемой логикой), IPU/DPU, коммутаторы или CPU. IPDK дополняет уже имеющиеся решения вроде DPDK, SPDK и т.д. возможностями работы с P4.

Летом уходящего года компания Tachyum объявила о том, что собирается отправить Xeon «на свалку истории». Сделать это должен 128-ядерный процессор нового поколения Prodigy. Хотя массово он пока не производится, компания продолжает активно работать над проектом и совсем недавно объявила начало предзаказов на эмуляторы нового процессора, как программные, так и базирующиеся на ПЛИС. Также она продемонстрировала рабочий UEFI для будущих CPU.

Молодая словацкая компания замахнулась на многое. Её процессор должен получить до 128 ядер, работающих на частоте до 4 ГГц. Чтобы «накормить» его данными, предусмотрен 12-канальный контроллер памяти DDR5. С периферией Prodigy будет общаться посредством 48 линий PCIe 5.0, но также получит и два контроллера Ethernet класса 400G. Характеристики весьма впечатляют.

Разработчики заявляют, что Prodigy найдёт своё место в системах класса Big Data и мощных системах машинного обучения. Если верить Tachyum, производительность разрабатываемого процессора должна достигнуть 16 и 8 Тфлопс на классичесих вычислениях FP32/FP64. В режиме машинного обучения и инференса возможности новой архитектуры выглядят ещё внушительнее, поскольку речь идёт о цифре 262 Тфлопс.

Столь громкие анонсы в истории вычислительной техники часто заканчивались «на бумаге», но Tachyum действительно работает над реализацией Prodigy. Как это обычно бывает, новая процессорная архитектура отрабатывается разработчиками с помощью эмуляции — как чисто программной, так и базирующейся на мощных ПЛИС. Это позволяет понять возможности и особенности поведения архитектуры, пусть и работающей с меньшей производительностью.

В начале декабря Tachyum объявила об открытии предзаказов на ПЛИС-эмулятор Prodigy, позволяющий начать разработку программного обеспечения для будущих систем на базе нового процессора уже сейчас. Поставки должны начаться в первом квартале 2021 года. В середине месяца Tachyum анонсировала и возможность заказа программного эмулятора Prodigy. Главная ценность такого эмулятора — более низкая стоимость в сравнении с вариантом на базе ПЛИС.

Любой процессор неработоспособен без сопутствующего системного программного обеспечения — BIOS или, что сейчас встречается намного чаще, UEFI. В начале месяца Tachyum объявила о том, что передаст OEM и ODM-партнёрам UEFI, разработанное для новой архитектуры. При этом ПО будет поставляться не только в бинарном виде, разработчики получат и исходные коды.

К настоящему времени, таким образом, компания предлагает программные и ПЛИС-эмуляторы нового процессора, и сопутствующее программное обеспечение. К чести Tachym, разработан не только UEFI — имеется и ядро Linux с поддержкой новой архитектуры, набор средств разработки, включая компиляторы (в том числе, для ИИ-задач) и отладчики кода. Успешно продемонстрирована возможность работы на Prodigy бинарного кода, созданного для архитектур x86, ARM и RISC-V.

Первые чипы Prodigy должны появиться уже в следующем году. Если запуск будет успешным, Tachym может сильно изменить привычную картину мира в сфере HPC и ИИ, ведь новая архитектура обещает быть производительнее классических Xeon и EPYC при на порядок более низком энергопотреблении, втрое более низкой стоимостью в пересчёте на MIPS, и вчетверо более низкой стоимостью владения.

Более того, Prodigy угрожает даже ускорителям, обеспечивая сравнимый или более высокий уровень производительности в задачах, где последние традиционно сильны, например, в системах машинного обучения. Остаётся лишь пожелать Tachyum удачи в столь смелом начинании.