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» 2021年08月23日 06時30分 公開

インテルの最新CPUアーキテクチャはより広く深く、GPUがHPCのムーンショットにモノづくり最前線レポート(3/5 ページ)

[朴尚洙,MONOist]

「Sapphire Rapids」はマルチタイルデザインへ

 データセンター向けCPUのSapphire Rapidsは、次世代の「Xeon SP(Scalable Processor)」に位置付けられる製品だ。Performance Coreの採用により、1ノード当たりの性能を高めるだけでなく、複数ノードを組み合わせて運用するデータセンターとしての性能向上も図るべく開発されている。

「Sapphire Rapids」はノード性能だけでなくデータセンター性能の向上に貢献する機能を持つ 「Sapphire Rapids」はノード性能だけでなくデータセンター性能の向上に貢献する機能を持つ(クリックで拡大) 出典:インテル

 これまでのXeon SPは、1個のダイで機能を実現するモノリシックな製品だったが、Sapphire Rapidsからは複数のダイを1つのパッケージに収めて製品化する「マルチタイルデザイン」というコンセプトに変更された。「一般的にはチップレットと呼ばれている形態だが、より性能を高める仕組みを盛り込んだ『タイル』という考えた方は、チップレットを大きく超えるものだ」(土岐氏)。なお、Sapphire Rapidsでは4個のダイを「EMIB(embedded multi-die interconnect bridge)」と呼ぶ2.5次元パッケージング技術によって接続しており、「あたかも1個の大きなモノリシックなダイのようになっている」(同氏)という。

「Sapphire Rapids」はマルチタイルデザインを採用した 「Sapphire Rapids」はマルチタイルデザインを採用した(クリックで拡大) 出典:インテル

 Sapphire Rapids向けのPerformance Coreでは、先述のAMXに加えて、ディスパッチや通信の信号伝送、同期などの処理をアクセラレータに移す「AiA(Accelerator interfacing Architecture)」、FP16(半精度浮動小数点演算)のサポート、キャッシュマネジメント機能の「CLDEMOTE」などが追加されている。

「Sapphire Rapids」向けの「Performance Core」の機能 「Sapphire Rapids」向けの「Performance Core」の機能(クリックで拡大) 出典:インテル

 AiAで処理を移す先のアクセラレータとしては「DSA(Data Streaming accelerator)」と「QAT(Quick Assist Technology)」が用意されている。DSAは、データ転送に用いられているCPU負荷を軽減し、QSTはストレージとの間でデータをやりとりする際の暗号化や復号の処理を担う。

アクセラレータの「DSA」アクセラレータの「QST」 アクセラレータの「DSA」(左)と「QST」(右)の効果(クリックで拡大) 出典:インテル

 現在のデータセンターではマイクロサービスを用いて多くのアプリケーションの運用が行われている。Sapphire Rapidsは、このマイクロサービスの処理性能を向上しており、前々モデルの「Cascade Lake」比で69%増の性能向上を実現している。

データセンター向けで重視されるマイクロサービスの処理性能も向上している データセンター向けで重視されるマイクロサービスの処理性能も向上している(クリックで拡大) 出典:インテル

「IPU」でクラウドのインフラ関連処理をオフロード

 2021年6月に発表した、クラウドサービスプロバイダーのコンピューティング処理でオーバーヘッドになっているインフラ関連のタスクをオフロードするためのIPU(Infrastructure Processing Unit)の開発状況についても説明があった。

クラウドサービスプロバイダー向けに「IPU」が求められている クラウドサービスプロバイダー向けに「IPU」が求められている(クリックで拡大) 出典:インテル

 現時点では「スマートNIC」と呼ぶFPGAを搭載するカード製品が展開されているが、今後はFPGAやプロセッサの「Xeon-D」などから構成されるIPUが投入された後、将来的にはIPUに求められる機能を集積したASICを搭載する製品の計画もある。

インテルが開発している「IPU」のポートフォリオ インテルが開発している「IPU」のポートフォリオ(クリックで拡大) 出典:インテル

 FPGAを活用したIPUとしては、最新のFPGAである「Agilex」とXeon-Dを組み合わせた「Oak Springs Canyon」や、Agilexとイーサネットコントローラーを組み合わせたスマートNICに近い「Arrow Creek」というボード製品が予定されている。そしてASIC版となる「Mount Evans」は、クラウドサービスプロバイダーの求める仕様を盛り込んだIPUとして開発が進められている。

「Oak Springs Canyon」「Arrow Creek」 「Oak Springs Canyon」(左)と「Arrow Creek」(右)の構成(クリックで拡大) 出典:インテル
「Mount Evans」の概要 「Mount Evans」の概要(クリックで拡大) 出典:インテル

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