美国普林斯顿大学研制出了新微处理器架构，并取名为Piton，大幅提高可提供收发邮件、媒体社交等网络服务的数据中心能效。该研究自年启动，由美国科学基金会（NSF）、国防先期研究计划局（DARPA）、空军科学研究办公室提供资金支持。
背景数据中心实质上是堆满计算机服务器的巨型仓库，可支持Gmail和Facebook等基于云的服务，还存储着可通过互联网访问的海量内容。数据中心用处理器芯片位于超大服务器的中心，处理的信息通常与小型服务器或日常个人电脑处理信息不同。为了提高数据中心处理速度越快，多核是计算机/服务器设计人员重要选择。
Piton结构美国普林斯顿大学研制出了专门用于海量信息处理的Piton处理器架构，利用多个项目在同一芯片上并行运算的共通性，支持的处理器核数可从十个扩展到数千个，还可进一步将数千个Piton芯片互连为包含数百万核的单一系统。
图Piton单芯片结构
图多个Piton芯片互连
现有成果Piton芯片现在的版图面积为6毫米×6毫米，包含25个核和4.6亿只晶体管，由IBM的32纳米工艺制造，0.9V时的时钟频率为1GHz，采用管脚QFP封装。
图为Piton版图
图为Piton芯片外形图
创新点1
相同操作顺序执行。在数据中心，很多用户常运行的项目在处理器层通常意味着相同的操作，Piton芯片中的处理器核能够识别这些情况，并连续顺序地执行相同的指令，工作方式类似骑自行车时为减少风阻的纵向“一字排开”。与标准处理器核相比，能效提高20%。
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外部存储器流量控制。当相互竞争的项目在访问芯片外部的计算机存储器时，Piton设有存储器流量控制功能，就像在繁忙十字路口指挥交通的警察，通过考虑每个项目的需求，合理调整存储器请求，以避免阻塞系统。与传统分配方法相比，性能提高18%。
3
内部缓存管理。Piton芯片还可通过管理芯片内部存储器来进一步获得性能提升。该内部存储器被称为缓存，是处理器芯片中读取速度最快的存储器，通常用于存储频繁访问的信息，在大多数设计中，缓存可被整个芯片的所有处理器核访问。但在多个处理器核需要访问和修改缓存时，该策略起相反作用。Piton通过为特殊应用设置缓存区和特定处理器核，很好地避免了该问题。研究人员表示，将该方法应用到核架构上，效率提高增加29%，如果用于数据中心的数百万处理器核上，提升的效率将翻倍。
测试图为Piton测试板
意义项目牵头人、普林斯顿大学计算机科学学院电子工程助理教授DavidWentzlaff说，“使用Piton，我们真正能够做下来重新思考计算机架构，来打造一个数据中心和云服务专用芯片。Piton是学术界目前制造出的最大芯片之一，显示出服务器如何能以极低成本极高效率进行运转，具备未来真正商业服务器系统原型”。
近年来，不同公司和科研团体制造出了多种包含数十核的处理器芯片，但DavidWentzlaff说，Piton是真正能够支持在一块芯片上实现数千个核心的可扩展架构，并可在数据中心应用中进一步互连为包含5亿处理核的计算机系统。
开源研究人员表示在实现这些改进的同时，能够保持满足现有制造标准的低成本。为了进一步发展和拓展Piton架构，Princeton研究人员将该设计开放，可在北京看白癜风哪家医院最好北京看白癜风哪家医院最好