Parallella – элегантность параллельных вычислений

| Adapteva Inc.

Большинство современных гаджетов является многопроцессорными устройствами. Наличие двух и более вычислительных ядер давно стало нормой для планшетов, телефонов, ноутбуков и настольных ПК. Однако этим богатством нужно грамотно управлять. Эта задача целиком ложиться на плечи ПО и программистов. Новое открытое сообщество Parallella ставит перед собой цель создания платформы для освоения технологии параллельных вычислений, доступной для широких масс разработчиков. Результатом работы сообщества стала плата Parallella Board, которая представляет собой бюджетную систему, включающую двухъядерный ARM Cortex-A9 процессор, FPGA, и 16-ядерный RISC сопроцессор Epiphany.

Многоядерный компьютер Parallela Board

Рис. 1. Многоядерный компьютер Parallella Board

«Чем больше ядер, тем лучше!», - скажет Вам любой обыватель, который покупает планшет в магазине электроники, и будет отчасти прав. Несколько независимых процессоров, имеющих отдельные ресурсы, позволяют создать настоящую многозадачность. Однако не все так просто.

Чтобы реализовать всю мощь распределенной вычислительной системы, необходимо использовать и соответствующее программное обеспечение. Это легко продемонстрировать на примере архаичных программных продуктов. Пользователи часто ждут, что покупка более мощного многоядерного компьютера позволит любимой и проверенной годами программе «летать» на новом «железе». Но это не всегда происходит. А причина проста – старые программы просто не умеют пользоваться несколькими процессорами и по старинке эксплуатируют только один. Поэтому и рост производительности оказывается незначительным.

Новый открытый проект Parallella призван обеспечить сообщество разработчиков максимально доступной платформой для создания программных продуктов с настоящей многозадачностью и параллельными вычислениями. Основатели проекта признаются, что черпали вдохновение из таких проектов как Raspberry P iи Arduino, которые позволили сделать разработку электроники доступной рекордному количеству пользователей.

Проект Parallella – открытый проект. Это значит, что программные коды и аппаратная часть полностью открыты перед пользователями и находятся в открытом доступе на сайте проекта.

Аппаратной основой проекта является платформа Parallella Board – высокопроизводительный многоядерный компьютер, имеющий размеры кредитной карты (рис. 2). Он может быть использован как независимый компьютер или как один из вычислительных блоков в более крупных системах.

Внешний вид Parallela Board

Рис. 2. Внешний вид Parallella Board

Всего есть три варианта исполнения Parallella Board: "Microserver", "Desktop", "Embedded", которые отличаются используемыми процессорами и доступной периферией. Однако для всех трех исполнений есть общая основа: двухъядерный ARM Cortex-A9 процессор, FPGA, 16-ядерный RISC сопроцессор Epiphany.

Zynq™-7000 AP – центральный процессор системы. Это так называемая система на кристалле (SoC), которая объединяет двухъядерный ARM Cortex-A9 процессор и Xillinx FPGA.

Версии Parallella Board используют кристаллы Zynq-7000 с различной логической емкостью ПЛИС. Версии "Microserver" и "Desktop" используют Zynq-7010 с объемом программируемых ячеек ПЛИС 28К. Версии "Embedded" оснащены Zynq-7020 с объемом ПЛИС 85K.

Epiphany E16G301– уникальный сопроцессор, который имеет шестнадцать 32-битных RISC ядер. Каждое из ядер снабжено собственной памятью и представляет собой независимый процессор (рис. 3). Именно E16G301 и позволяет реализовывать реальную параллельность вычислений.

Структура многоядерного сопроцессора Epiphany E16G301

Рис. 3. Структура многоядерного сопроцессора Epiphany E16G301

Каждый из шестнадцати процессоров в составе Epiphany E16G301 имеет следующие основные характеристики:

  • 32-битная суперскалярная архитектура;
  • рабочая частота 1 ГГц;
  • 32 кБайт индивидуальной памяти;
  • поддержка вычислений с плавающей точкой;
  • двухканальный контроллер ПДП (DMA);
  • два 32-битных таймера;
  • шины e-link для подключения других Epiphany E16G301 или сторонних процессоров.

Программирование Epiphany E16G301 может вестись как с нуля на чистом C/C++, так и с помощью Open CL, MPI, и Open MP. При этом на сайте проекта Parallella в открытом доступе лежат исходники программных кодов, которые позволят пользователям максимально упростить знакомство и работу с новой платой.

Стоит отметить, что в комплекте с Parallella Board поставляется радиатор и термопрокладки, то есть пользователю не придется думать еще и о теплоотводе (рис. 4).

Монтаж радиатора на Parallela Board

Рис. 4. Монтаж радиатора на Parallella Board

Кроме радиатора рекомендуется использовать и дополнительный вентилятор. Чтобы упростить себе задачу, есть возможность заказать полный комплект дополнительных элементов: Parallella Open Case and Cooling Kit (рис. 5). Набор включает вентилятор, втулки, пластины оргстекла для создания открытого корпуса. 

Набор дополнительных элементов Parallella Open Case and Cooling Kit (не включает Parallela Board)

Рис. 5. Набор дополнительных элементов Parallella Open Case and Cooling Kit (не включает Parallella Board)

Parallella Board может использоваться как готовый модуль, а может работать в составе более крупных систем. Более того, есть возможность каскадирования Parallella Board. Для этого на обратной стороне Parallella Board размещены четыре разъема расширения (BSH-030-01-F-D-A):

  • два разъема для подключения логических интерфейсов процессоров Epiphany E16G301 других плат;
  • разъем, предназначенный для подключения питания;
  • разъем, предназначенный для использования линий GPIO.

Такие сборные системы также доступны для покупки: Parallella Cluster Kit (рис. 6).

Набор Parallella Cluster Kit

Рис. 6. Набор Parallella Cluster Kit

Работу с Parallella Board легко начать всего за пять шагов.

Шаг первый: купить набор Parallella Board и необходимые дополнительные компоненты.

Шаг второй: создать загрузочную SD-карту.

Шаг третий: ознакомиться с лицензионным соглашением.

Шаг четвертый: установить радиатор, подключить кабели.

Шаг пятый: зарегистрировать плату на сайте проекта Parallella.

Подробные инструкции по выполнению каждого из шагов, включая перечень необходимых компонентов (кабелей и блока питания), доступны на сайте проекта Parallella. 

Parallella Board предназначена в первую очередь для образовательных целей, но может применяться как готовый компьютер в различных областях, таких как: потребительская электроника (планшеты, распознаватели речи, аудиосистемы), вычислительные системы и сети (супер компьютеры, аналитические модули), авиакосмическая и военная отрасль (радары, сонары, военные роботы), медицинская электроника (УЗИ, томографы), системы безопасности, коммуникационные системы и т.д.

Характеристики Parallella Board:

  • Исполнения: "Microserver", "Desktop", "Embedded";
  • Центральный процессор: Zynq-Z7010 (версии "Microserver" и "Desktop") или Z7020 Dual-core ARM A9 CPU (версия "Embedded");
  • Сопроцессор: 16-ядерный Epiphany E16G301;
  • ОЗУ: 1 Гбайт DDR3;
  • ПЗУ: MicroSD Card;
  • Интерфейсы: USB 2.0/ GPIO/ HDMI/ GPIO (кроме "Microserver"), Gigabit Ethernet (для всех исполнений);
  • ОС: Linux Operating System;
  • Напряжение питания: 5 В;
  • Габаритные размеры: 54x87x18 мм.

О компании

Parallella – открытый проект, призванный популяризировать и сделать более доступной разработку настоящих многозадачных приложений с параллельными вычислениями для многопроцессорных систем. Исходники программных кодов, документация и схемы аппаратной части находятся в открытом доступе на сайте организации.

Производитель: Adapteva Inc.
Наименование
Производитель
Описание Корпус/
Изображение
Цена, руб. Наличие
P1602-DK02
P1602-DK02
Adapteva Inc.
Арт.: 2010965 ИНФО PDF
Поиск
предложений
Parallella Board Embedded Центральный процессор: Z7020 Dual-core ARM A9 CPU; Сопроцессор: 16-ядерный Epiphany E16G301 ОЗУ: 1 Гбайт DDR3; ПЗУ: MicroSD Card; Интерфейсы: USB 2.0/ GPIO/ HDMI/ GPIO/Gigabit Ethernet; ОС: Linux Operating System; Напряжение питания: 5 В; Габаритные размеры: 54 x 87 x 18 мм.
P1602-DK02 от 35748,08
-
Поиск
предложений
E16G301
E16G301
Adapteva Inc.
Арт.: 2010966 ИНФО PDF
Поиск
предложений
16-ядерный Epiphany E16G301 16 High Performance RISC CPU Cores 1 GHz Operating Frequency 32 GFLOPS Peak Performance 512GB/s Local Memory Bandwidth 64GB/s Network-On-Chip Bisection Bandwidth 8 GB/s Off-Chip Bandwidth 0.5 MB On-Chip Distributed Shared Memory 2 Watt Maximum Chip Power Consumption IEEE Floating Point Instruction Set Fully-featured ANSI-C/C++ programmable GNU/Eclipse based tool chain Source synchronous LVDS off chip links for host or direct chip-to-chip interfacing. Chip to chip links for integrating up to 64 chips on a single board 324-ball 15x15mm flip-chip BGA
E16G301
-
Поиск
предложений

Сравнение позиций

  • ()