Eurecca attackerar datorindustrins tre ödesfrågor
Dagens flerkärniga mikroprocessorer utnyttjas inte tillräckligt smart. Processorerna blir för varma, och räknar långsamt för att de inte utnyttjas effektivt. Samtidigt är transistorerna på väg att bli så små att vi inte kan lita på dem. Sex universitet försöker nu åstadkomma revolution inom datorarkitekturen.
Är du besviken på prestandan i din nya dator eller telefon? Ja, kanske med rätta. Klockfrekvensen har inte ökat nämnvärt sedan år 2000. Överhettningsproblem och liten batterikapacitet tvingar tillverkarna att begränsa effektuttaget rejält, typiskt till 100 W per chip.
– Du kan inte sälja en mobiltelefon med klumpig, avancerad kylning. Alltså kan vi inte öka klockfrekvensen, ett problem man har försökt lösa med flerkärniga processorer, säger Per Stenström, professor i datorarkitektur på Chalmers.
– Men fler kärnor ger än så länge bara marginella prestandaförbättringar. Det blir allt svårare att hålla alla processorer igång samtidigt utan att slå i effekttaket.
Dagens moderna mikroprocessorer har typiskt sex kärnor. Problemet är att ingen ännu kan programmera så att ens tvåkärniga datorer (två parallella processorer på ett chip) utnyttjas optimalt. Samma problem gäckar även drakar som Intel och Microsoft. I grunden handlar det om att gå från sekvensiell programmering till parallell – alltså konsten att få flera processorer att tillsammans fungera som effektiva, vältränade lagmaskiner, istället för ineffektivt koordinerade superstjärnor. Concurrency, kallas denna andra tekniska utmaning på fackspråk.
– Industrin är inte mogen för det, och vi ligger efter när det gäller utbildning och forskning, säger Per Stenström.
Därför bildar tre ledande universitet inom datorarkitektur nu centrumet Eurecca (the European Research Center on Computer Architecture). Det tänkta europeiska centrumet omfattar hittills 50 forskare, men datorteknik-institutioner från hela Europa ansluter sig i rask takt, allt samordnat av Chalmers. Målet är att göra banbrytande framsteg inom utvecklingen av system kring flerkärniga processorer och inom paradigm för produktiv programmering, vilket i förlängningen ska resultera i nya generationer produkter och mer innovativa företag.
Eurecca ska framför allt stärka konkurrenskraften inom den europeiska datorindustrin, som är världsledande inom inbäddade datorer i till exempel bilar och mobiltelefoner. En modern bil rymmer cirka 50 processorer. Brittiska ARM:s processorer sitter i mobiltelefoner från bland annat Nokia, SonyEricsson och Apple. Normalt löper europeiska forskningsprojekt över tre år, men Eurecca riggas enligt en mer långsiktig modell kallad Eurolab.
– Vi vill ha en permanent struktur för att långsiktigt och fokuserat kunna föra ut innovationer till företagen. Det har inte fungerat tillfredställande hittills i Europa. Att bygga upp fungerande system för kunskapsöverföring är inget man gör på tre år, säger Per Stenström, som projektleder Eurecca i ett uppbyggnadsskede.
Formen Eurolab är också nödvändig för att kunna bygga upp strömlinjeformade datorteknikutbildningar på master- och doktorandnivå över hela Europa. På det viset hoppas man tillsammans kunna fostra en ny generation datorarkitekter, redo att tekniskt leda datorsysteminnovationer enligt den så eftertraktade parallella filosofin.
Den tredje tekniska utmaningen är miniatyriseringen. Transistorytan halveras i storlek var 18:e månad. Snart är transistorer bara ett tiotal atomer stora. Längs vägen blir de allt mer otillförlitliga, vilket blir en enorm utmaning att hantera för datorsystemkonstruktörer i framtiden. Ingen vet ännu hur det ska tacklas.
– Vi måste åstadkomma en revolution inom datorarkitekturen, helt enkelt, säger Per Stenström, som räknar med nationell och europeisk finansiering för Eurecca, men även industriella investeringar.
Journalister inbjudna till Barcelona 4 november
De tre forskningsorganisationer som grundar Eurecca – Chalmers, Barcelona Supercomputing Center och Forth – bjuder in branschledare från ARM, Bull, Ericsson, ST Microelectronics, Thales, Maxeler, Eurotech, NXP, Xyratech och andra företag till en workshop i Barcelona den 4 november. Tillsammans hoppas de kunna definiera forskningsagenda för framtiden. I samband med workshopen kan särskilda arrangemang för pressen ordnas på plats. Idealt tillfälle: fredag 4 november, 10.30-11.00, UPC presidentens Building (Campus Nord - Edif R C. Jordi Girona, 31, 08.034 Barcelona.) I Sala de Juntes del Rectorat. Var vänlig kontakta:
Sara Ibañez, Barcelona Supercomputing Center, +34 93 413 75 14 (tel), +34 62 042 99 56 (mobil), sara.ibanez@bsc.es
Mer om Eurecca
Det nya eurolabbet Eurecca bygger vidare på det EU-finansierade excellensnätverket HiPEAC (High-Performance and Embedded Architecture and Compilers) som driver dagens dialog mellan europeisk akademi och datorindustri kring de stora teknologiska utmaningarna.
Nätverket Hipeac omfattar idag tusen europeiska forskare. Det bildades 2004 på initiativ från Chalmers, Barcelona Supercomputing Center vid Technical University of Catalunya och grekiska Forth vid universitetet på Kreta, samma aktörer som nu har tagit ett naturligt steg vidare genom bildandet av EuReCCA (the European Research Center on Computer Architecture).
Forskningsmässigt har de tre universitetsmiljöerna själva bidragit med banbrytande innovationer som i hög grad har påverkat utformningen av dagens kommersiella flerkärniga mikroprocessorer, hur de är programmerade, och hur de kan kopplas samman till stora skalbara system. Även universiteten i tyska Augsburg, brittiska Manchester och franska Inria/Irisa i Rennes har anslutit sig till Eurecca.
För mer information:
Prof. Per Stenström, Chalmers, projektkoordinator Eurecca, 031 772 17 61, per.stenstrom@chalmers.se
Bildtext:
Det är inte bara rymdfärjor som är fullastade med processorer. I en vanlig personbil finns cirka 50 stycken. Utmaningen framåt är att göra flerkärniga processorer energisnåla, snabba och pålitliga även på nanonivå.
Foto: Richard T Nowitz/Scanpix
Taggar:
