فعالیت هزاران پردازنده روی یک تراشه؛ دستاورد محقق ایرانی برای ابررایانه های آینده

اخبار سخت افزار

یکی از پژوهشگران کشورمان موفق شده است شیوه جدیدی را برای ارتباط هم زمان انواع پردازنده ها در محیط یک تراشه ارائه کند که می تواند در تولید نسل آینده ابررایانه ها به کار گرفته شود.
مهندس پوریا محمدی یقینی، با اعلام این خبر در گفت وگو با خراسان تصریح کرد: براساس این معماری جدید که «شبکه روی تراشه» نامیده می شود، می توان به سادگی و به صورت هم زمان تعداد انبوهی از پردازنده ها را روی یک تراشه تعبیه کرد و بدین طریق ارتباط هم زمان انواع پردازنده ها را تنها در محیط یک تراشه امکان پذیر کرد.
این پژوهشگر افزود: این معماری جدید رایانه ای موجب افزایش سرعت و کاهش مصرف انرژی در رایانه ها می شود. وی مقیاس پذیری بالای این معماری را ازجمله ویژگی های این طراحی جدید عنوان کرد و گفت: حتی اگر هزار هسته پردازشی و یا حافظه ای روی یک تراشه قرار داده شود؛ سرعت و کارآیی آن کاهش نمی یابد. وی تصریح کرد: معماری «شبکه روی تراشه» در واقع برقراری ارتباط بین زیرساخت های انواع هسته های پردازشی است.
به گفته یقینی، پیش از این فقط در چند دانشگاه معتبر جهان، مدل های همگام این نوع معماری رایانه ای طراحی شده و این معماری در سراسر جهان هنوز در مرحله تئوری و تحقیق است و مهندسان رایانه امیدوارند طی ۴ سال آینده بتوانند از این نوع معماری جدید در تولید نسل آینده ابررایانه ها استفاده کنند.
این دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی کامپیوتر ادامه داد: براساس این معماری جدید، می توان به سادگی و به صورت هم زمان تعداد انبوهی از پردازنده ها را روی یک تراشه تعبیه کرد. هم چنین ایجاد «شبکه روی تراشه» سبب می شود که سرعت رایانه ها افزایش و مصرف انرژی آن ها کاهش یابد. وی در توضیح ویژگی های منحصر به فرد این معماری جدید رایانه ای گفت: استفاده از توان کم، قدرت پردازش و مقیاس پذیری بالا از مزیت های شیوه جدید ارتباط دهی پردازنده های مختلف است، به طوری که حتی اگر هزار هسته پردازشی روی یک تراشه قرار داده شود، سرعت و کارآیی آن کاهش پیدا نمی کند. ضمن این که به رایانه نیز به لحاظ مصرف انرژی، فشاری وارد نمی شود.وی افزود: در واقع «شبکه روی تراشه» یک مسیریاب ناهمگام است که در آن سیگنال ساعت حذف شده است.
سیگنال ساعت انجام عملیات همگام سازی اجزای مختلف یک پردازنده یا هسته پردازشی را به عهده دارد. امروزه تراشه های سیستم های دیجیتال با سیگنال ساعت کار می کند اما حذف آن در معماری جدید رایانه ها، هیچ تاخیری در ارتباط رایانه ها با یکدیگر به وجود نمی آورد و عملکرد مدار هم به صورت بهینه انجام می شود.
وی درباره چگونگی اجرای طرح ایجاد شبکه روی تراشه اظهار داشت: طراحی های ناهمگام رایانه ای در آزمایشگاه دانشگاه امیرکبیر انجام شده بود اما زیرساخت هیچ یک از آن ها روی تراشه نبود. از این رو من از آن طراحی ها و شبکه تراشه های همگام ایده گرفتم و آن ها را با یکدیگر تلفیق کردم؛ در نتیجه موفق شدم مدار شبکه روی تراشه ناهمگام را برای نخستین بار در کشور ارائه کنم.
وی تصریح کرد که در طرح شبکه روی تراشه از زبان سخت افزاری CFT-Verylog، ابزار سنتز پرشیا و ابزار Hspice استفاده کرده است. هدف از استفاده زبان سخت افزاری CFT-Verylog برای مدل کردن طرح و ثابت کردن قابلیت های آن بود. با کمک ابزار سنتز پرشیا هم مدلی را که از یک پردازنده ایجاد کردیم در سطح پایین تری قرار دادیم تا امکان پیاده سازی روی تراشه را داشته باشد.
ابزار Hspice نیز برای سنجیدن و ارزیابی توان مصرفی مدار مورد استفاده قرار گرفت.
محمدی اضافه کرد: با استفاده از «شبکه روی تراشه» می توانیم شبکه رایانه ای ایجاد کنیم. در واقع به جای این که چندین پردازنده روی رایانه وجود داشته باشد، می توان شبکه را در قالب یک تراشه قرار داد که با استفاده از این تراشه دارای شبکه، رایانه ها به یکدیگر مرتبط می شود.
این پژوهش با راهنمایی دکتر حسین پدرام و در قالب پایان نامه دوره کارشناسی ارشد در دانشگاه صنعتی امیرکبیر انجام و چندین مقاله ISI نیز از آن استخراج شده است.
هم چنین مقاله ای در همین زمینه در چهاردهمین همایش ملی انجمن کامپیوتر ایران ارائه شد.
روزنامه خراسان