Europeisk prosessor i rute for å bli brukt i superkraftige datamaskiner

Selv om brikkemangelen har ført til et sterkere ønske om å gjøre Europa mer selvforsynt og uavhengig når det gjelder produksjon av mikrobrikker, har det i enda lengre tid blitt jobbet for å utvikle egne prosessorer. I dag foregår det meste av slik utvikling i enten USA eller Asia.

European Processor Initiative (EPI), som er et samarbeid mellom 28 partnere fra ti europeiske land, ønsker å gjøre det mulig for EU å oppnå uavhengighet innen brikker og infrastruktur for tungregning. Den første fasen i prosjektet ble startet i 2018 og blir avsluttet ved nyttår.

Initiativet har allerede oppsummert denne fasen i en pressemelding. Særlig tre områder trekkes fram.

Universalprosessoren Rhea

Det ene er en universalprosessor. Selskapene Atos og SiPearl leder utviklingen av en energieffektiv prosessor som har fått navnet Rhea. Som Digi.no tidligere har omtalt (for abonnenter), dreier det seg om en heterogen prosessor som kombinerer Arm Neoverse V1-arkitekturen med 29 RISC-V-kjerner. Den skal blant annet ha et skalerbart, integrert nettverk som skal sørge for effektiv forflytning av data mellom kjerner, akseleratorer, I/O-systemet og delte minneressurser.

Brikken skal også ta i bruk teknologier levert av flere andre EPI-partnere, inkludert kontrollere for andregenerasjons High Bandwidth Memory (HBM) som utvikles av CEA, et sikkerhetsadministrasjonssystem utviklet av Provenrun og en kryptoenhet kalt Crypto Tile, som utviklet ved Universitetet i Pisa.

Strømstyringen skal utføres av en RISC-V-basert kontroller som er utviklet av Universitetet i Bologna og ETH Zürich. Kontrolleren skal ta i bruk kunstig intelligens-algoritmer for å gjøre strømstyringen mest mulig effektiv. Andre deler av strømforsyningssystemet utvikles av Atos og E4 Computer Engineering, basert på teknologi levert av STMicroelectronics.

Ment for exascale

Ifølge EPI skal Rhea-prosessoren være avgjørende for lanseringen av europeiske exascale-superdatamaskiner, noe som skal skje fra 2023. Med exascale menes superdatamaskiner som kan levere en flyttallsytelse på minst 10¹⁸ (1 trillion) flyttallsoperasjoner per sekund. Verdens kraftigste superdatamaskin i dag, japanske Supercomputer Fugaku, leverer i praksis under halvparten så mye ytelse som dette.

Akseleratorbrikker

Det andre området som trekkes fram i pressemelding, kalles for European Processor Accelerator. Det dreier seg om å utvikle spesialiserte akseleratorbrikker basert på åpne teknologier som nevnte RISC-V og kompilatordatabasen LLVM, kombinert med Linux og åpen kildekode-baserte programvarepakker for tungregning, inkludert OpenMP og MPI.

Målet for EPAC i denne omgang er å tilby et konseptbevis for europeisk designede RISC-V-vektorarkitekturer for tungregneakselerasjon. Allerede har det blitt utviklet en rekke teknologier. Blant annet har Barcelona Supercomputing Center og Universitetet i Zagreb sammen demonstrert laveffekts vektorprosesseringsenheter basert på Avispado RISC-V-kjernen og Gazzillion Misses-teknologien til spanske Semidynamics.

Regnekraft til biler

Det tredje området handler om bilteknologi. Dagens biler er fulle av mikrokontrollere og annen elektronikk. Dette prosjektet i EPI, kalt Automotive Stream, ledes av Infineon, som allerede er en stor leverandør av mikrokontrollere. Et mål i dette prosjektet har så langt vært å lage et konseptbevis for eHPC-plattform (Embedded High-Performance Compute) og tilhørende SDK (Software Development Kit) som skal kunne åpne for autonome biler som kan kjøre på offentlige veier.

Plattformen skal i kombinasjon med en nedskalert universalprosessor møte de økende kravene til regnekraft i morgendagens biler. Løsningen har allerede blitt demonstrert i en BMW X5. Der er en eHPC-mikrokontroller blitt integrert i en spesielt designet plattform for modulbasert databehandling (MCP – Modular Computing Platform), kombinert med akseleratorer og andre teknologier utviklet under EPI-paraplyen.

Blant annet inkluderer plattformen kunstig intelligens-støttede, integrerte kameraer og Elektrobit-programvare for analyse av radarbilder.

Ifølge EPI har initiativet nå demonstrert at det har de spesifikke teknologiene som egner seg for autonom kjøring opp til minimum nivå 4, noe som innebærer at kjøretøyene kan kjøre selvstendig det meste av tiden.

Prosessemeldingen inneholder mange flere detaljer de tre hovedområdene som det har blitt jobbet med i denne første fasen. Arbeidet vil bli evaluert og videreført i kommende prosjekter.

Ugunstige forhold

– Jeg er stolt over de enestående resultatene som er oppnådd av EPI-teamene etter bare tre år med samarbeidet, noe åpner for Europas teknologiske suverenitet, sier Eric Monchalin, styreleder i EPI og sjef for maskinintelligens hos Atos, i pressemeldingen.

– Jeg er spesielt imponert over at vi har nådd målene våre i tide med et begrenset budsjett, til tross for arbeidsforhold uten sidestykke på grunn av den forferdelige covid-19-pandemien. Dette har skapt fordelaktige forhold for lanseringen av neste fasen med vellykket leveranse av europeiske prosessorer og akseleratorer til EUPEX- (European Pilot for Exascale) og TEP-prosjektene (The European Pilot), forløperne til europeiske exascale-systemer, avslutter Monchalin.