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至强融核

Wikipedia · 2026-03-11 维基百科 👁 1 阅读

至强融核（Xeon Phi）协处理器，是首款英特尔集成众核（Many Integrated Core，MIC）架构产品。用作高性能计算（HPC）的超级计算机或服务器的加速卡。最多72個处理器核心，每個核心擁有4個超線程，最多288個線程，超線程無法關閉。与之竞争的是GPGPU（通用图形处理器）在HPC領域应用的普及。英特尔至强融核协处理器提供了类似于英特尔至强处理器编程环境的通用编程环境。多个英特尔至强融核协处理器可安装在单个主机系统中，这些协处理器可通过 PCIe 对等互连相互通信，不受主机的任何干扰。

历史
前身
前身为2006年英特尔宣布的研发产品Larrabee的众核架构（many core architecture），这是基于P5微架构内核，每核4路超线程，512位SIMD，内部环形数据总线，扩展的高速缓存一致性的众核系统。Larrabee用于GPU产品的开发于2010年5月终止。

2009年开始的英特尔的多核微处理器原型，这是用于云计算数据中心在单芯片上部署多核（原型为48核），硬件支持对每核的频率与电压控制以最大化能耗效用，还有mesh网络用于片间通信。该设计缺乏高速缓存一致性内核，主要用于使设计适用于很多核的情形。

2007年披露的研究项目是片上80核，每核2套浮点单元，非x86实现而是96位超长指令字架构。该项目研究了核间通信方法、片上能耗管理，获得了1.01 TFLOPS在3.16 GHz功率62 W。

至强融核的原型Knights Ferry
英特尔 集成众核（Many Integrated Core，MIC）原型板，命名为Knights Ferry于2010年5月31日发布。该产品源于Larrabee项目与英特尔其他研究包括 Single-chip Cloud Computer。

该产品在一块PCIe板上布设了有序的32颗1.2 GHz处理器核心，每核4线程，2 GB GDDR5板上内存，，8 MB coherent L2高速缓存（每核256 KB以及32 KB L1代码高速缓存，32 KB L1数据高速缓存），功耗~300 W,单板性能超过750 GFLOPS。

最初用户包括歐洲核子研究組織，与。硬件厂商包括IBM, SGI, HP, Dell等。

第一代產品
第一批至强融核的研发代號為Knights Corner，2011年公布，使用22纳米制程与3维三栅极结构晶体管。继承了Larrabee的每核4路SMT线程，512位SIMD单元，32KB L1 指令cache，32KB L1数据cache，一致的L2cache（每核512 KB），每个核心专用的二级高速缓存由全局分布的 (global-distributed) 标签目录（TD）保持完全一致；16套内存控制器均匀分布在环上，连接片上的GDDR5内存；PCIe客户端逻辑通过PCIe IO部件连接主机内存；所有这些组件都由带宽极高的双向环形总线互连在一起，其中数据环是单向512位带宽，还有双向的地址环（发送读/写命令和内存地址）与确认环（发送流控制和一致性消息），由于模拟实验证实地址环与确认环会在32个核心并行时饱和，最终设计是在每个方向使用2个地址环和2个确认环。英特尔众核架构的计算核心是基于修改版的P54C设计，最初用于Pentium（即80586），指令流水顺序执行，提供4路超线程，该x86架构的电路实现只占内核面积的2%。这利用了x86的技术创造了x86兼容的多核架构可利用已有的并行软件工具。。Cilk/Cilk Plus与英特尔的专门版的Fortran, C++编译器与数学库。Knights Corner指令集的文档可从英特尔网站获得。

不計客户定製化產品，至强融核第一代共有3100/5100/7100等型號，分別有57/60/61個核心及6GB/8GB/16GB的片上GDDR5記億體，1 TFlops/1.01 TFlops/1.2TFlops双精度浮点计算，240/320/352 GB/sec的内存带宽，300W/225W/300W的TDP功耗。

2011年6月，SGI宣布利用英特尔的众核架构开发高性能计算产品。

2011年9月，宣布用Knights Corner加速卡建成了10 petaFLOPS "Stampede"超级计算机，提供8 petaFLOPS计算能力。该超级计算机还将使用下一代的Knights Landing众核加速卡把峰值计算速度提升为至少15 PetaFLOPS"。

2012年6月18日在汉堡召开的上，英特尔宣布把众核架构的系列处理器家族的商品名为英特尔志强融核。

The Xeon Phi uses the 22 nm process size.在绿色500强列表中使用该产品的一个系统成为最有功率效能的计算机。

2012年6月5日，英特尔发布了关于Knights Corner的开源软件与文档。

2012年6月，Cray公司宣布在Cascade系统上使用22 nm制程的Knight's Corner加速卡。

2012年6月，发布了使用Knight's Corner的虚拟化软件，允许Knight's Corner执行老的MMX/SSE指令并访问无线的主机内存。

2013年6月，国家超级计算广州中心发布天河二号成为世界最快的超级计算机。使用了英特尔的Ivy Bridge 微架构的至强E5 2692v2型号的12核处理器与至强融核31S1P的57核协处理器，获得了33.86 petaFLOPS。

產品列表
第二代产品
第二代至强融核的研发代號Knights Landing，最大支持384 GB of DDR4 RAM与8–16 GB of stacked 3D MCDRAM。每核有2个512位向量单元，支持AVX-512F (AVX3.1) SIMD指令与英特尔AVX-512 Conflict Detection Instructions (CDI), Intel AVX-512 Exponential and Reciprocal Instructions (ERI), Intel AVX-512 Prefetch Instructions (PFI), 以及全套的x86指令集除了指令。Knights Landing的TDP为160至215 W。

產品列表
第三代产品
第三代众核产品的代号为Knights Hill，英特尔在超级计算14（SC14）上首次发布细节。采取14 nm制程，包含60至72颗基于Silvermont Atom改进版的核心，每核4路超线程。
intel Phi 已停產。2017年上市销售。(沒上市)(2019/1/10)

竞争产品

  • Nvidia Tesla
  • AMD FireStream

参见

  • AVX-512
  • Cell (microprocessor)

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参考文献
外部链接

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#并发计算 #X86微处理

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