為數據中心打造的高級芯片Piton 到底有什么特別之處？

　　在8月23日的舊金山Hot Chips大會上，普林斯頓大學的研究人員公布了其名為“Piton ”的25核處理器芯片的細節，并提出用8000個Piton塞滿一臺計算機，打造成20萬內核總數計算機的非凡構想。一般個人計算機的芯片只有4～8個內核，而Piton為大型數據中心支持大流量數據、具有高度可擴展性、能夠支持多個處理器核心等特點量身打造。20萬內核計算機的構想如果真的實現，就要看哪一家廠商愿意使用它了。

　　Piton可以大幅度提高運算數據并節省能耗，其構造上具有出色的可擴展性，這意味著幾千個這樣的芯片可組合起來，構成一個具有數百萬個處理器的整體系統。

　　普林斯頓大學的教授David Wentzlaff說道：“在Piton制作工程中，我們重新思考了計算機的架構，專門為數據中心和云打造這樣一個特殊的芯片。這是目前學術界制作的最大的芯片之一，它可以更有效地運行，并且更便宜。”

　　Piton是Wentzlaff和他的學生們多年來共同努力的成果，目前的版本是6mm x 6mm的面積，包含4.6億個晶體管，每一個晶體管只有32納米長，除了用電子顯微鏡，肉眼根本無法可見這些晶體管。

　　總的來說，Piton有以下三大特點：

　　“執行破風”

　　Piton的設計專注于挖掘同一個芯片上運行程序的共性。其中一種方法被稱作是“執行破風”(Execution Drafting)，這很類似于在自行車比賽中，車手們組成特定的隊形，利用領騎手破風所形成的氣流(Drafting)，以此減少阻力節省能量。

　　在一個數據中心里，通常多個用戶運行的程序依賴著相似的處理器操作。Piton的內核們可以識別出這些程序之間的關系，并且連續執行相同的指令，所以內核們一個接一個地循環運行，就像是一列賽車手一樣。研究人員表示，這樣運行的效果是，比起普通的內核，可以提高大約20%的能效。

　　流量整形器

　　一般來說，多個程序相互擠占計算機內存。Piton會有一個內存流量整形器(Memory-traffic Shaper)，這個功能就像是一個在繁忙的十字路口的“流量警察”，它評估每一個程序的需要，相應地調整它們的內存請求，指揮程序們順暢流通，避免發生堵塞。與傳統分配方法相比，這個可以讓芯片的性能提高18%。

　　高效的緩存管理

　　Piton芯片本身的內存管理也十分高效。這種內存，就是通常所說的“緩存”。在大多數的設計中，一個芯片的所有內核都會共享緩存，但是這種策略在多個內核要獲得并修改緩存的時候，就會出現沖突的問題。Piton并未采取這種共享的方法，而是給緩存的區域和特定的內核分配了不同的用途。研究人員表示，這樣一來，每個芯片的效率能夠提升29%，而且當一個數據中心里數百萬的內核一起運行的時候，系統的效率還會成倍增加。

　　研究人員表示，這些經過改善的特性，與現存的生產標準保持一致，可以應用于生產實踐中。為了促進Piton的發展和應用，普林斯頓大學已經把Piton的設計開源，公眾和研究人員都可以點擊這個網站獲得相關信息。