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Auf dem Weg zur Supercomputer-Infrastruktur „made in EU“

Redakteur: Sebastian Gerstl

Die European Prozessor Infrastruktur (EPI), ein Zusammenschluss von 27 Partnern aus 10 EU-Ländern, strebt die Supercomputer-Unabhängigkeit Europas an. Binnen drei Jahren soll hierzu eine EU-eigene Supercomputer-Infrastruktur entstehen. Nun liegt ein erster Zwischenbericht vor.

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Die aktualisierte Roadmap der European Processor Initiative (EPI): Bis 2021 soll der Launch von Rhea, der ersten Supercomputing-Prozessorplattform „made in EU“, erfolgen.
Die aktualisierte Roadmap der European Processor Initiative (EPI): Bis 2021 soll der Launch von Rhea, der ersten Supercomputing-Prozessorplattform „made in EU“, erfolgen.
(Bild: European Processor Initiative (EPI))

Die auf drei Jahre ausgelegte European Processor Initiative (EPI), an der 27 Partner aus zehn europäischen Ländern beteiligt sind, nähert sich dem Abschluss ihres ersten Jahres. Zu diesem Anlass hat das Projekt nun eine aktualisierte Roadmap vorgelegt.

Zu den an der EPI beteiligten Unternehmen und Instituten zählen unter anderem Atos, das Barcelona Supercomputing Center, die ETH Zürich, das Forschungszentrum Jülich, das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM), das KIT, Elektrobit, Infineon, ST Microelectronics sowie die BMW-Gruppe.

In ihrer aktuellen Roadmap stellt das Konsortium als initialen Meilenstein die erste Generation eines Architekturentwurfs für eine unabhängige, EU-eigene High-Performance-Computing-(HPC)-Prozessorreihe vor. Ebenfalls werden in der Roadmap Pläne für eine umfassende einheitliche Hardware- und Softwareumgebung definiert.

Ein multipler Ansatz mit ARM-, RISC-V- und FPGA-Einsatz

Die Chip-Familie der ersten Generation, genannt Rhea, soll demnach zunächst auf einer allgemeinen Arm ZEUS Architektur aufsetzen und Prototypen diverser energieeffizienter Hardwarebeschleunigunger bereitstellen. Dies umfasst einen auf den RISC-V-Befehlssatz aufsetzenten EPI-Beschleuniger (EPAC), ein Multi-Purpose Processing Array (MPPA), ein embedded FPGA (eFPGA) sowie eine Kryptographie-Hardware-Engine. Die ersten Rhea-Chips sollen voraussichtlich in N6-Technologie hergestellt werden, um eine höchstmögliche Verarbeitungskapazität und Energieeffizienz zu erzielen.

Die Rhea-Chips sollen als Testplattformen sowohl in Workstations als auch in Supercomputer integriert werden, um die Hardwareeinheiten zu validieren, die notwendigen Softwareschnittstellen zu entwickeln und Applikationen auszuführen. Ziel ist es, Rhea als europäischen Prozessor für experimentelle Plattformen zur Entwicklung von exaskaliertem HPC sowie für Automotive-Designs zu etablieren.

Einheitliche Plattform für Spezifikationen und Ökosystem

Die EPI-Projektmitglieder haben mit der EPI Common Platform (CP) ferner einen gemeinschaftlichen Entwicklungsansatz vorgelegt. Dieser umfasst eine allgemeine Architekturspezifikation für Hard- und Software, eine Entwurfsmethodik sowie einen globalen Ansatz für Energiemanagement und Security. Ziel der Definition dieser Common Platform ist es, die heterogene Computerumgebung zu harmonisieren. Die gemeinsame Plattform der Rhea-Prozessorfamilie soll um ein 2D-Mesh-NoC (Network-on-Chip) herum organisiert werden, das Computing-Elemente auf Basis der universellen Arm-Cores mit den zuvor erwähnten Beschleuniger-Elementen verbindet.

Schema der EPI Common Platform, die für eine einheitliche Hardware- und Software-Umgebung sorgen soll.
Schema der EPI Common Platform, die für eine einheitliche Hardware- und Software-Umgebung sorgen soll.
(Bild: European Processor Initiative (EPI))

Darüber hinaus soll eine gemeinsame Software-Umgebung zwischen heterogenen Computing Tiles das System harmonisieren. Das Software-Ökosystem dient als gemeinsames Rückgrat von IP-Komponenten für die I/O-Verbindung mit der externen Umgebung, wie z.B. Speicher oder direkt verbundene beziehungsweise lose gekoppelte Beschleuniger.

Die Europäische Prozessorinitiative will ihre Ergebnisse auf der Supercomputing Conference in Denver, USA (17.-22. November 2019) sowie auf dem European Forum for Electronic Components and Systems in Helsinki, Finnland (19.-21. November 2019) näher vorstellen.

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