Processori multicore come piccole Internet

Negli ultimi anni, i produttori di chip hanno rallentato al corsa ai GHz, preferendo incrementare il numero di core per ottenere maggiori prestazioni. Il collegamento tra i core avviene mediante bus, ma solo due core alla volta possono comunicare in un dato momento. I ricercatori del MIT hanno quindi sviluppato una tecnologia, denominata “network on chip” che consente lo scambio dei dati tra tutti i core in modo simile al funzionamento di Internet.

Nei moderni processori a sei o otto core, il collegamento tra le singole unità di elaborazione viene implementato mediante gruppi di fili, il bus appunto, che diventerà presto un limite insuperabile quando il numero dei core sarà dell’ordine delle centinaia o migliaia. Il team di ricerca, guidato dalla professoressa Li-Shiuan Peh, vuole risolvere questo problema adottando un meccanismo di comunicazione tra i core preso in prestito da Internet.

In pratica, all’interno di ogni core è presente un router microscopico che instrada le informazioni dal core sorgente al core destinatario, scegliendo il percorso ottimale, proprio come accade per i pacchetti che viaggiano su Internet. Ogni core è collegato ai quattro core più vicini con fili di dimensione ridotta e ciò consente di ridurre la tensione necessaria per il funzionamento.

Una “network on chip“, tuttavia, potrebbe introdurre ritardi nella trasmissione dei dati, quando in un core arrivano due pacchetti. Peh ritiene, invece, che gli ingegneri non sanno come progettare queste reti perché hanno lavorato con i bus per decadi. I ricercatori hanno, infatti, già trovato due possibili soluzioni. Con una tecnica, denominata virtual bypassing, il router di ogni core invia un segnale in anticipo al prossimo, in modo che possa impostare il suo switch per velocizzare l’instradamento del pacchetto, senza calcoli aggiuntivi. La seconda tecnica, denominata low-swing signaling, permette invece di ridurre l’oscillazione tra le tensioni alta e bassa (corrispondenti ai bit 1 e 0) da 1 Volt a 300 millivolt. Combinando le due tecniche, si ottiene un chip che consuma il 38% in meno e una velocità di trasmissione più elevata di quella offerta dai bus tradizionali.