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Intel® Xeon Phi™ Coprozessoren

Hochentwickelte Leistungseigenschaften für hochparallele Anwendungen

Was versteht man unter Intel® Xeon Phi™ Coprozessoren?

Die Intel® Xeon Phi™ Coprozessoren sind Erweiterungskarten im PCI-Express*-Format, die synergetisch mit Intel® Xeon® Prozessoren agieren, um bei hochparallelisiertem Code einen drastischen Leistungsgewinn zu ermöglichen – bis zu 1,2 TeraFLOPS (Fließkommaoperationen pro Sekunden) mit doppelter Genauigkeit pro Coprozessor.

Jeder der mit Intels marktführender 22-nm-Prozesstechnik und 3D-Tri-Gate-Transistoren gefertigten Coprozessoren hat mehr Kerne, mehr Threads und breitere Einheiten für Vektoroperationen als ein Intel Xeon Prozessor. Der hohe Grad an Parallelität gleicht die geringere Taktfrequenz der einzelnen Kerne aus und bewirkt eine höhere Gesamtleistung für hochparallelisierte Workloads.

Bei welchen Anwendungen bietet der Intel Xeon Phi Coprozessor Vorteile?

Neben der weit überwiegenden Mehrzahl aller Anwendungen (80 bis 90 Prozent), die ihre Maximalleistung mit Intel Xeon Prozessoren erreichen, gibt es verschiedene hochparallele Anwendungen, für die sich mit Intel Xeon Phi Coprozessoren enorme Leistungsvorteile ergeben. Um das Potenzial von Intel Xeon Phi Coprozessoren auszuschöpfen, muss eine Anwendung eine Skalierung auf deutlich mehr als 100 Softwarethreads aufweisen und entweder intensive Vektoroperationen durchführen oder effizient eine größere lokale Speicherbandbreite nutzen, als sie mit einem Intel Xeon Prozessor zur Verfügung steht. Beispiele für Bereiche mit hochparallelen Anwendungen sind Animationen, der Energie- und der Finanzsektor, Biowissenschaften, Medizin, die öffentliche Verwaltung, Wetterprognosen usw. Hier finden Sie mehr über die Programmentwicklung für die Intel® Many-Integrated-Core-Architektur (Intel® MIC-Architektur) >

Wann setzt man Intel Xeon Prozessoren und wann Intel Xeon Phi Coprozessoren ein?

Wann setzt man Intel® Xeon® Prozessoren und wann Intel® Xeon Phi™ Coprozessoren ein?

 

 

Wiederverwenden statt neu programmieren

Da Programmiersprachen, Tools und Anwendungen für Intel Xeon Prozessoren und für Intel Xeon Phi Coprozessoren kompatibel sind, muss Programmcode nicht neu geschrieben, sondern kann wiederverwendet werden.

Dasselbe Programmiermodell für all Ihren Programmcode: Mit dem Intel Xeon Phi Coprozessor steht Entwicklern ein Hardwaredesign zur Verfügung, das für hochparallele Verarbeitung optimiert ist, ohne dass sie dafür ihren Programmcode neu planen oder schreiben müssen. Es ist nicht nötig, die Gesamtaufgabe nochmals zu durchdenken oder den Umgang mit einem neuen Programmiermodell zu erlernen. Der vorhandene Code muss mithilfe vertrauter Tools, Bibliotheken und Runtimes lediglich neu kompiliert und optimiert werden.

Leistungsmultiplikator: Durch die Beibehaltung des Quellcodes beim Übergang vom Intel Xeon Prozessor allein zu Konfigurationen mit Intel Xeon Phi Coprozessoren müssen die Entwickler die Optimierung für die Parallelität nur einmalig vornehmen, um die Leistung sowohl beim Prozessor als auch beim Coprozessor zu maximieren.

Flexible Programmverarbeitung: Dieser Coprozessor ist von Grund auf für das High-Performance-Computing entwickelt. Anders als eine GPU kann ein Coprozessor unter einem bestimmten Betriebssystem laufen, vollständig IP-adressierbar sein und Standards wie das Message Passing Interface (MPI) unterstützen. Zusätzlich kann er in mehreren Ausführungsmodi betrieben werden:

  • „Symmetrischer“ Modus: Workload-Tasks werden auf den Systemprozessor und den Coprozessor aufgeteilt
  • „Nativer“ Modus: Workload wird komplett vom Coprozessor übernommen, der praktisch als eigener Rechenknoten fungiert
  • „Offload“-Modus: Workload befindet sich im Zugriff des Systemprozessors und Teile der Verarbeitung werden bei Bedarf dem Coprozessor übermittelt – HINWEIS: GPUs können NUR in diesem Modus betrieben werden und sind häufig untätig