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HMK Supercomputing GmbH
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61476 Kronberg
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Personalities

Die Convey HC-1 ermöglicht auf eine innovative Art und Weise eine extreme Performancebeschleunigung für HPC--Anwendungen:  Hybrid-Core-Computing. Hybrid-Core-Computing basiert auf einer asymmetrischen Architektur, die die Wirtschaftlichkeit und die einfache Programmierbarkeit eines gängigen, auf Industriestandard basierenden Prozessors mit der Performance und der Effizienz eines hardwarebasierten, anwendungsspezifischen Designs kombiniert. Dazu werden von Convey zwei Arten von Prozessoren in ein Single-Shared-Memory Convey HC-1 System kombiniert: Ein konventioneller Intel-Prozessor mit der bekannten x86-64 Instruktionssatz-Architektur (ISA) und einem Convey Coprozessor. Der Coprozessor erlaubt die Entwicklung hardwarebasierter Anwendungsbeschleunigungen in Wochen oder Monaten, anstatt von Jahren, die normalerweise zum Design und der Entwicklung eines neuen ASIC (Application Spezific Integrated Circuit) benötigt  wird.

Personalities für mehr Performance

Der Convey Coprozessor implementiert Personalities, individuell ladbare Instruktionssätze, die den x-86 Host -Instruktionssatz  erweitern. Eine Personality kann allgemein, für eine ganze Klasse von Anwendungen (zum Beispiel in der Finanzanalyse) nutzbar sein, oder sehr speziell auf ein Programm, wie bei der Suche nach einer bestimmten Aminosäurenfolge in einem Proteinmolekül, ausgerichtet sein.

Personalities wurden entwickelt um auf so genannten “Application Engines” (AEs) zu laufen, dem Herz der Convey HC-1. Es basieren auf FPGAs (field programmable gate arrays), und Führen die anwendungsspezifischen Instruktionen, die die Personalities beinhalten, aus. Die AEs werden von “Supporting Chips” umgeben, die sowohl die gewohnte Infrastruktur, als auch einen skalaren Instruktionssatz, eine cache-kohärente Verbindung zum Hostprozessor und ein lokales Memorysystem mir  hoher Bandbreite bereitstellen. Das Coprozessor Memory-Subsystem unterstützt eine “virtual-to-physical translation”, so dass  die Speicherreferenzen von Host- und Coprozessor in einem gemeinsamen Adressraum abgebildet werden können. Die  Coprozessor-Instruktionen haben den gleichen “view of memory” wie die x86-Instruktionen des Host-Prozessors, können beim Zugriff auf Datenstrukturen auf die selben “Pointer” zurückgreifen und unterliegen den gleichen Schutzmechanismen. Durch die Isolation des anwendungsspezifischen Codes in den AEs sind die Entwickler frei davon, sich mit den Details bei der Ausführung von Instruktionen in Verbindung mit dem x86-Prozess zu beschäftigen. Damit kann sich der Entwickler ganz auf die Entwicklung der anwendungsspezifischen Personality konzentrieren. Convey entwickelt einerseits selbst Personalities für weit verbreitete Anwendungsfelder und Algorithmen, bietet aber auch die Möglichkeit, eigene Personalities mit dem Personality  Development Kit (PDK) zu entwickeln.

Instruction Set Innovations for the Convey HC-1 Computer

 


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