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1,78 Billionen Rechenoperationen pro Sekunde Kilocore: Weltweit erster Mikrochip mit 1.000 Kernen

Ein Durchbruch in Sachen Prozessortechnik ist einem Forschungsteam der US-amerikanischen University of California gelungen. Sie haben mit "Kilocore" den ersten Chip entwickelt, der 1.000 16-Bit-Rechenkernen und 621 Transistoren auf einem Stück Silizium beherbergt. Dieser kann bis zu 1,78 Billionen Befehle pro Sekunde parallel ausführen und ist zudem der derzeit energieeffizienste Vertreter seiner Gattung.

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Der "Kilocore"-Chip: Forscher der University of California in Davis haben den weltweit ersten Mikrochip mit 1.000 enthaltenen Prozessorkernen entwickelt. Bei einer Verarbeitung von 115 Milliarden Befehlen pro Sekunde verbraucht der Chip gerade einmal 0,7 W. Die Maximalleistung der einzelnen Kerne liegt bei 1,78 GHz.
Der "Kilocore"-Chip: Forscher der University of California in Davis haben den weltweit ersten Mikrochip mit 1.000 enthaltenen Prozessorkernen entwickelt. Bei einer Verarbeitung von 115 Milliarden Befehlen pro Sekunde verbraucht der Chip gerade einmal 0,7 W. Die Maximalleistung der einzelnen Kerne liegt bei 1,78 GHz.
(Bild: Andy Fell/UC Davis)

Der KiloCore ist nicht nur der Chip mit den meisten Rechenkernen, sondern auch der Chip mit der höchsten CPU-Taktfrequenz, der je von einer Universität entwickelt wurde: Bis zu 1,87 GHz schaffen die Kerne, stabil liefen sie bei 1,78 GHz. Alle Rechenwerke zusammen schaffen es auf bis zu 1,78 Billionen Operationen pro Sekunde. Statt einen gemeinsamen Speicherbereich zu nutzen, tauschen die Kerne dabei Daten direkt untereinander aus, um Flaschenhälse beim Abarbeiten der Operationen zu vermeiden.

"Soweit wir das beurteilen können, handelt es sich hier um den weltweit ersten 1.000-Prozessor-Chip, und es ist der Prozessor mit der höchsten Taktrate, der jemals an einer Universität entwickelt wurde", sagt Professor Bevan Baas von der University of California in Davis. Der Experte für Elektro- und Computertechnik verfolgt an der Universität seit Jahren die Mehrkern-Forschung. Andere Multiprozessor-Chips brächten es bislang auf nicht mehr als 300 Kerne. Der Kilocore genannte 1.000-Prozessor-Chip wurde mit Hilfe von IBMs 32-nm-CMOS-Verfahren gefertigt.

Bisher energieeffizientester Vielkernprozessor

Dank niedriger Betriebsspannung arbeitet der Kilocore darüber hinaus sehr energieeffizient: Bei einem Betrieb von 115 Millionen Befehlen pro Sekunde verbraucht der Chip gerade einmal 0,7 Watt. Für die Energieversorgung würde somit eine einzelne AA-Batterie ausreichen. Damit wäre er nach Angaben der Forscher mehr als 100-fach energieeffizienter als ein moderner Laptop-Prozessor.

Denkbare Einsatzszenarien

Der Kilocore ist derzeit nur ein Prototyp, die Forscher haben aber bereits mehrere Anwendungsfelder im Blick. Zu den bereits entwickelten Applikationen zählen vor allem Verschlüsselung, drahtlose Kodierung und Dekodierung, digitale Videobearbeitung oder wissenschaftliche Anwendungen, die hohe Datenmengen parallel verarbeiten müssen.

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