Les chercheurs d’Intel ont mis au point le premier processeur programmable à dégager des performances dignes d’un supercalculateur. Matérialisé par une puce à quatre-vingts cœurs, celui-ci n’est pourtant guère plus grand qu’un ongle et consomme moins d’électricité que la plupart des appareils électroniques grand public actuels. Il est le fruit des recherches d’Intel dans le domaine de la « téra-informatique », ainsi nommée parce qu’elle correspond à une puissance de traitement mesurée en « téraflops », soit mille milliards de calculs (opérations en virgule flottante) par seconde (Tflop/s), et qui représente le proche avenir de l’informatique individuelle et d’infrastructure. Les caractéristiques techniques de cette puce expérimentale seront présentées à l’occasion de l’ISSCC (Integrated Solid State Circuits Conference) qui se tient cette semaine à San Francisco.

Des performances de l’ordre du Tflop/s ainsi que la possibilité de déplacer des volumes de données de plusieurs téraoctets joueront en effet un rôle essentiel dans l’informatique de demain, caractérisée par un accès de rigueur à l’Internet, en constituant le moteur d’applications nouvelles pour l’enseignement et la collaboration ainsi qu’en favorisant la montée en puissance de l’audiovisuel haute définition sur micro-ordinateurs, serveurs et objets nomades. C’est ainsi que l’intelligence artificielle, des visiocommunications instantanées, des jeux photoréalistes, l’extraction de connaissances (datamining) multimédia et la reconnaissance vocale en temps réel, qui ne relevaient jusqu’ici que de la futurologie voire de la science-fiction, pourraient bientôt s’imposer comme une réalité du quotidien.

La société Intel ne prévoit pas de commercialiser telle quelle cette puce, qui est un modèle d’études. Ses recherches en téra-informatique sont cependant déterminantes dans la poursuite de l’innovation dans les domaines des fonctions individuelles ou spécialisées des processeurs ou des cœurs, ses interconnexions puce-puce et puce-ordinateur les plus adaptées à l’acheminement des donnés et, surtout, de nouveaux modes de conception des logiciels pour que ceux-ci exploitent au mieux le multicœur. L’élaboration de cette puce expérimentale a ainsi ouvert de nouvelles perspectives pour la conception des semi-conducteurs, les interconnexions à large bande passante et la gestion énergétique.

Justin Rattner, Chief Technology Officer d’Intel : « Nos chercheurs ont franchi une étape décisive pour les possibilités d’évolution des performances en multicœur et en parallélisme de traitement. Ce progrès annonce un avenir proche où la téra-informatique se sera banalisée et où elle aura refaçonné ce que l’ordinateur et l’Internet peuvent faire pour nous, à la maison comme dans l’entreprise. »

C’est en 1996 qu’ont été obtenues pour la première fois des performances de l’ordre du téraflops, à savoir sur le supercalculateur ASCI Red, construit par Intel pour les Laboratoires Sandia. Cet ordinateur occupait cependant plus de 185 m², embarquait près de dix mille processeurs Pentium Pro et consommait plus de 500 kW. Or, avec le processeur dont il est question ici, Intel parvient aujourd’hui à une puissance de calcul équivalente sur une seule puce. Il est également important de noter que cette puce à quatre-vingts cœurs atteint ces performances en ne consommant que 62 W, autrement dit moins que de nombreux processeurs simple cœur actuels.

Elle applique un procédé de conception innovant, sur le principe d’une multiplication de cœurs de plus petite taille, qui facilite la mise au point de puces fortement multicœurs. Ajouté à la découverte par Intel de nouveaux matériaux plus performants pour les transistors de ses futures puces qui valident indéfiniment la loi de Moore, ce procédé favorisera à l’avenir la fabrication de processeurs multicœurs dotés de plusieurs milliards de transistors.

Cette puce téraflops relève également d’une architecture à réseau de transmission intégré (network-on-a-chip) qui autorise des communications sur bande passante ultra-large entre les cœurs et qui permet de transmettre plusieurs térabits de données par seconde dans la puce. Dans un souci de rendement électrique, les recherches d’Intel ont par ailleurs porté sur la possibilité de mettre chaque cœur sous et hors tension individuellement, afin de n’alimenter que ceux qui participent à la réalisation d’une tâche donnée.

La suite des recherches d’Intel en téra-informatique s’orientera sur la possibilité de doter les puces téraflops de mémoire empilée à connexions tridimensionnelles ainsi que sur l’élaboration de prototypes d’étude plus perfectionnés, regroupant un grand nombre de cœurs d’architecture Intel polyvalents. C’est ainsi que le programme Intel de recherche en téra-informatique (Intel Tera-scale Computing Research Program) porte actuellement sur plus de cent projets en cours dans d’autres domaines de l’architecture, des logiciels et de la conception de systèmes.

Dans le cadre de l’ISSCC, Intel présentera également huit autres articles de recherche. L’un d’eux porte sur la microarchitecture Intel Core et ses applications pour les processeurs à deux et quatre cœurs gravés en 65 ou 45 nm à destination des PC de bureau, portables et serveurs. D’autres abordent des thèmes tels que les puces émettrices-réceptrices pour lecteurs à radiofréquence (RFID), une mémoire cache à faible consommation électrique destinée à des applications nomades et un accélérateur Viterbi reconfigurable ainsi que des circuits originaux pour supprimer la résonance (on-die supply resonance suppression), pour mesurer le bruit phase (on-chip phase-noise measurement) et des techniques adaptatives pour les variations et le vieillissement.