Den grunnleggende arkitekturen til Rex Computings Neo-brikker. Klikk på bildet for å se hele. (Bilde: Rex Computing)

Thomas Sohmers

Genierklært unggutt utvikler superbrikke

Fikk jobb hos MIT Labs som 13-åring.

Det amerikanske selskapet Rex Computing kunngjorde nylig at det har hentet inn 1,25 millioner dollar i venturekapital for å finansiere fortsatt utvikling og lansering av en hypereffektiv universalprosessor, som skal kunne utføre databehandling 10 til 25 ganger mer energieffektivt enn de beste av dagens prosessorer.

Rex Computing ble etablert i 2013 med Thomas Sohmers i førersetet. Sohmers har ennå ikke fylt 20 år og har tilsynelatende vært noe av et vidunderbarn. Allerede i 2009, da han var 13 år gammel, fikk han jobb som forsker ved MIT Institute for Soldier Nanotechnologies hvor han jobbet med blant annet laserbasert kommunikasjon og utvidet virkelighet.

Les også: CPU-design åpnet for universiteter

Datamaskinarkitektur

Nå ønsker Sohmers og medgründer og teknologidirektør Paul Sebexen å løse det de omtaler som en vesentlig feil som har eksistert i prosessordesign de siste 20 årene. Problemet har dog blitt langt mer synlig etter hvert som selve prosessorene har kunnet utføre stadig flere regneoperasjoner per energienhet.

– Minneforflytning er den største forbrukeren av effekt og den største flaskehalsen i en moderne prosessor, men bransjen har primært fokusert på å forbedre rå ytelse og ignorert forflyttingen av data, sier Sohmers i en pressemelding.

Nærmere forklart handler dette om hvor i datamaskinens minnehierarki de aktuelle dataene faktisk befinner seg. Ifølge Rex Computing bruker prosessorer typisk 40 ganger så mye energi på å utveksle data med lokalminnet enn på å utføre nyttige beregninger på de samme dataene. Av dette forsvinner mer enn 60 prosent av energien i prosessorens maskinvarebaserte cache-hierarki.

Intel: Moore's lov fortsatt relevant 

Neo

Arkitekturen som Rex Computing har utviklet – Neo – skal kunne løse dette problemet ved å fjerne det som omtales som unødvendig kompleksitet fra maskinvaren, ved å tilby den samme funksjonaliteten mer effektivt ved hjelp av programvare. Dette skal kunne åpne for mindre og mer energieffektive brikker.

Thomas Sohmers i samtale med Jack Obusek, teknisk direktør for U.S. Army Natick Soldier Research under en designkonkurranse i 2013. Sohmers var da tilknyttet MIT Labs hvor han blant annet bidro til utviklingen av et laserbasert og kryptert kommunikasjonssystem kalt Apollo.
Thomas Sohmers i samtale med Jack Obusek, teknisk direktør for U.S. Army Natick Soldier Research under en designkonkurranse i 2013. Sohmers var da tilknyttet MIT Labs hvor han blant annet bidro til utviklingen av et laserbasert og kryptert kommunikasjonssystem kalt Apollo. Bilde: U.S. Army RDECOM/Flickr (CC BY 2.0)
 

– Vi har bygd om datamaskinarkitekturen fra bunnen av for å designe Neo-brikken vår, som tar i bruk en ny kjernedesign inkludert programvareadministrert og SRAM-basert «scratchpad»-minne, 256 kjerner per brikke, et mesh-basert network-in-chip og en brikke-til-brikke-interconnect med høy båndbredde, forklarer Sohmers. Ifølge diagrammet øverst i artikkelen har hver av kjernene et lokalt scratchpad-minne på 128 kilobyte.

RISC: Tror på mobilbrikker i superdatamaskiner 

Energieffektiv

Målet i første omgang er å oppnå en dobbeltpresisjon flyttallsytelse på 256 gigaflops (milliarder flyttallsoperasjoner per sekund) med en prosessor som er på størrelse med det man finner i smartmobiler og som har like lavt effektbehov. Mer presist tilsvarer dette 64 gigaflops per watt, noe som Rex Computing hevder er ti ganger mer energieffektivt enn det beste på markedet i dag.

Selskapet regner med å kunne tilby testbrikker til de første kundene i løpet av 2016 og komme i gang med masseproduksjon året etter. I første omgang er tanken at arkitekturen skal kunne brukes i digitale signalprosessorer og mobil-infrastruktur. Det neste målet er tung databehandling, blant annet oppgaver som i dag gjøres med GPU-er, inkludert maskinlæring og superdatamaskiner.

Men Sohmers tror at denne typen prosessorarkitektur på sikt også vil finne veien til alle morgendagens datamaskiner.

The Machine: Usikker framtid for HPs revolusjonerende datamaskin 

Kompilatoren er nøkkelen

Kompleksiteten som Sohmers og Rex Computing vil fjerne fra prosessoren, blir i stedet flyttet over i programvare, men ifølge publikasjonen The Platform betyr det ikke at programvaren som brukerne kjører blir mer kompleks. Derimot er det kompilatoren som får oppgaven.

Ifølge The Platform forstår kompilatoren hvor dataene må befunne seg på ulike faser under kjøringen og sørger for at dataene er nettopp der i stedet for at prosessoren stadig må be minnehåndteringsenhetene hente inn data fram det sentrale, DRAM-baserte systemminnet. Denne innhentingen av data omtales som svært ineffektiv fordi altfor mye data hentes om gangen – data som sannsynligvis ikke kommer til å bli brukt uansett.

Neo-arkitekturen er beskrevet nærmere i denne eldre artikkelen i The Platform, samt på nettstedet til Rex Computing.

Les også: Nå skal pc-ene få 3D-syn 

Darpa

Rex Computing har ifølge The Platform også mottatt bortimot 100 000 dollar fra den amerikanske, militære forskningsetaten Darpa (Defense Advanced Research Projects Agency) som er underlagt USAs forsvarsdepartment. Disse midlene skal være spesielt rettet mot utviklingen av de automatiserte verktøyene for scratchpad-minnet.

– Det har gått tiår siden industrien som ga Silicon Valley navnet – virksomheten med halvledere og mikroprosessorer – har greid å produsere noe utover inkrementell innovasjon i en nærsynt forfølgelse av kurven til Moores lov, sier Aaron VanDevender, vitenskapssjef ved Founders Fund, investeringsselskapet som har gjort den hittil største investeringen i Rex Computing.

Leste du denne? 50 år med Moores lov 

Til toppen