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HMK Supercomputing GmbH
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Hybrid-Core Computer

Ziel der Entwicklungsarbeiten von Convey war es, eine leicht zu bedienende Platform zu entwerfen, die genau so einfach in ein bestehendes HPC-Cluster integriert werden kann wie eine x86-Box unter Linux. Gleichzeitig sollte es aber möglich sein, durch die Einbeziehung anwendungsspezifischer Hardware diese Anwendungen zu beschleunigen - und dies unter der Prämisse einer einfachen Kompatibilität und Programmierbarkeit.

Erreicht werden diese Ziele durch die Idee des Hybrid-Core-Computing. Hybrid-Core-Computing ist ein revolutionäres System, das ein klassisches, auf den x86-Instruktionssatz basierendes System mit einem High-Performance-Coprozessor kombiniert, der die anwendugsspezifischen Erweiterungen zu dem x86 liefert. Convey stellt dazu einem konventionellen x86-Prozessor einen Hybrid-Core-Coprozessor zur Seite, der den physikalischen und virtuellen Speicher mit dem x86 teilt, so dass beide Prozessoren cache-coherent sind und den selben virtuelen Adressraum nutzen.

Die Funktionen des Coprozessors basieren auf sogennanten Field Programmable Gate Arrays (FPGA). Diese erlauben es, dynamisch anwendungsspezifische Instruktionssätze - Convey nennt diese Personalities - zu laden. Der Convey-Compiler generiert dann ausführbare Programme, die sowohl die x86-Instruktionen, als auch die benötigten Convey-Coprozessor-Instruktionen enthalten. Anstatt für eine Anwendung FPGAs speziell zu designen, werden bei Convey masgeschneiderte Architekturen für eine bestimmte Gruppe von Anwendungen oder Algorithmen entwickelt. Da die Convey aber auf FPGAs basiert ist, können diese Architekturen jederzeit je nach Anwendung dynamisch ausgetauscht werden. Dies erlaubt es, sehr spezifische Architekturen für spezifische Anwendungen zu entwickeln um Programmteile, die in hohem Maße Rechenleistung in Anspruch nehmen, hardwarebasiert abzubilden. Je nach Anwendung kann so eine deutliche Beschleunigung in der Programm-performance erreicht werden.

HC-1 Technologie


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