Intel Labs: research bij Intel

Inleiding: tien jaar Barcelona

Intel vierde tijdens zijn Intel Labs-bijeenkomst in oktober in Barcelona de tiende verjaardag van zijn r&d-activiteiten in die stad en nam de gelegenheid te baat om een aantal van de nieuwste ontwikkelingen uit zijn laboratoria te laten zien.

Hoewel Intel Labs Europe pas formeel in 2009 werd opgericht, ontplooide Intel zijn r&d-activiteiten in Europa al veel langer geleden. Het tienjarige lab in Barcelona was gastlab van de vierde Intel Labs Europe-bijeenkomst. Naar goed Intel Labs-gebruik werkt Intel in het Barcelona-lab samen met een plaatselijke universiteit: de Universitat Politècnica de Catalunya.

Het hoofd van Intel Labs Europe is Martin Curley, die samen met Intels cto Justin Rattner de r&d-activiteiten van de ruim veertig onderzoekslabs binnen Europa leidt. In Barcelona wordt onder meer gewerkt aan de microarchitectuur van toekomstige generaties processors, zoals manycore-cpu's die zeer parallel werken. Hier wordt niet alleen de architectuur mede ontwikkeld, er wordt onder meer ook research gedaan naar de invloed van kosmische straling.

In het Barcelona-lab wordt onderzoek gedaan waarvan de resultaten pas over tien tot vijftien jaar in producten worden teruggevonden. Productontwikkeling in het Spaanse (of liever Catalaanse) lab werkt iets minder ver vooruit; de 'voorsprong' op dat gebied bedraagt ongeveer twee tot vijf jaar. Een van de belangrijkste wapenfeiten van het lab is de ontwikkeling van een nieuwe manier om de register files te organiseren. Die techniek werd in de Sandy Bridge-processors voor het eerst toegepast.

High Performance Computing: Exalabs

Intel Labs Europe is gestoeld op drie pijlers: de academici en onderzoekers die het onderzoek uitvoeren, de industrie die het onderzoek enerzijds financiert en anderzijds toepast, en de overheden die een klimaat scheppen waarin innovatie gestimuleerd en gesubsidieerd wordt. Zo moet de positie van Europa als vestigingsplaats voor bedrijven en als leider in technologie worden veiliggesteld.

Veel onderzoek in Europa is toegespitst op een segment dat 'high performance computing' wordt genoemd en ook bekend is als 'supercomputers'. Ten minste zeven r&d-facilititeiten, waaronder een samenwerkingsverband met onderzoeksinstituut CERN, houden zich daarmee bezig. In Europa zijn vier zogeheten Exalabs gevestigd, waar onderzoek gedaan wordt naar de volgende generatie supercomputers, die informatie op exaschaal, dus duizendmaal de huidige high performance computers, kunnen verwerken.

Een van de toepassingsgebieden voor dergelijke enorm krachtige computersystemen, die berekeningen met exaflops in plaats van de huidige petaflops kunnen uitvoeren, zou bij CERN moeten liggen. Daar worden zoals bekend botsingen uitgevoerd met ionen die tot bijna de lichtsnelheid worden versneld.

Een groot deel van de waarnemingen van de ongeveer veertig miljoen botsingen per seconde die worden uitgevoerd, wordt al in de verschillende detectors weggefilterd. De overgebleven data wordt vergeleken met simulatiedata die wordt gegenereerd door een computergrid van zo'n 250.000 cores, waarvan een vijfde bij CERN is gehuisvest. Afwijkingen worden geregistreerd. Niet alleen voor de berekeningen aan de simulaties en de verwerking van de geproduceerde data zijn krachtige computers nodig, maar ook de opslag ervan groeit exponentieel; momenteel is zo'n 200 petabyte aan opslagcapaciteit in gebruik.

Labs showcase: visualisatie

Bij hpc-toepassingen vergt het verwerken van 'big data' het uiterste van de hard- en software. Voor de menselijke factor is het vaak net zo lastig om iets met die data te kunnen aanvangen. Een groot obstakel daarbij is het visualiseren van grote hoeveelheden data, en het presenteren ervan op een nuttige en overzichtelijk manier. Een aantal tijdens Intel Labs Europe gedemonstreerde technieken moet daarbij helpen.

Een van de labs maakt daarbij gebruik van de beschikbare rekenkracht om data te reorganiseren en te herschikken. Daarbij werd als voorbeeld onder meer het zo efficiënt mogelijk plannen van productiecapaciteit in een fabriekslijn als voorbeeld gebruikt.

Helaas!
De video die je probeert te bekijken is niet langer beschikbaar op Tweakers.net.

Een voor Intel zeer relevant voorbeeld betrof waferproductie. Tijdens het aanbrengen van metaallaagjes in een vapourchamber kunnen ongewenste reacties plaatsvinden, met verontreinigingen van de wafer als gevolg. Een sensor neemt de spectra waar die door verschillende elementen worden geproduceerd en de overeenkomstige golflengten worden in een grafiek gepresenteerd. Door de data te sorteren en zo te zoeken naar afwijkingen van het gemiddelde, kunnen fouten in het proces worden opgespoord en kan bijgestuurd worden.

Het Visual Computing Institute in Saarbrücken ontwikkelde een andere methode om complexe data te visualiseren. Het instituut gebruikte voor zijn demonstratie van 'hybrid rendering' verschillende soorten hardware, van laptops tot tablets en smartphones, om complexe data te renderen en weer te geven. In de demo werden fractals gerenderd door de verschillende soorten hardware en kon via het touchscreen op die fractals worden ingezoomd. Het renderen is hybride; de software bepaalt welke beschikbare hardware gebruikt wordt om te renderen. Dat kan een cpu of gpu zijn in een server, laptop, tablet of smartphone.

Helaas!
De video die je probeert te bekijken is niet langer beschikbaar op Tweakers.net.

Amerikaanse Labs-medewerkers ontwikkelden een interactieve manier om met data om te gaan. Met behulp van computers waarop beeldverwerkingsalgoritmes gedraaid worden, wordt data verwerkt die van Kinect-sensors afkomstig is. Op die manier kan elk willekeurig oppervlak, van een muur tot een fruitschaal, als een interactief beeldscherm worden gebruikt. Een projector levert de beelden daarbij.

Showcase: consumentenvoordeeltjes

Niet alleen onderzoekers moeten profiteren van de research die in Intels Europese labs wordt uitgevoerd, ook consumenten kunnen op termijn afgeleiden van het onderzoek tegenkomen.

Een van de meest praktische toepassingen en wellicht een die op relatief korte termijn gerealiseerd kan worden, is een quality of service-protocol voor draadloze videostreams. Als een signaal, in de praktijk een 4g-signaal, op sommige plaatsen te zwak is om voldoende bandbreedte voor de videostream te garanderen, stokt de video in een normale situatie.

Het project van dit Intel Lab maakt echter gebruik van dynamische bandbreedteallocatie om meer video te cachen als het signaal goed is, zodat een periode van slecht bereik overbrugd kan worden. Het algoritme analyseert daarbij niet alleen de video zelf, maar moet ook gebruikmaken van data die door andere gebruikers van het netwerk of door de providers zelf geleverd wordt.

Datzelfde lab wil het winkelen 'groener' maken. Wie nu, en dat geldt misschien vooral voor Amerikanen, in een benzineslurper stapt en stad en land afrijdt op zoek naar een winkel met de juiste maat schoenen, is misschien niet bijzonder effectief bezig. Als winkels 'slimmer' worden, met onder meer een realtime-inventarissysteem en actuele wachttijden, kan winkelend publiek zich beter informeren over de beste plek om te shoppen. Het systeem kan daarbij ook het verkeer en de parkeergelegenheden in de gaten houden, zodat zo weinig mogelijk kilometers gemaakt hoeven te worden en de wachttijden om het gewenste resultaat te bereiken worden verkort.

Ook nuttig voor onderweg is Intels onderzoek naar het gebruik van een x86-multicoresysteem als basis voor een computersysteem in de auto. Het idee is dat nog slechts één processor nodig is voor alle taken, zoals navigatie, entertainment en informatievoorziening. Ook kritieke functies als beveiliging van de auto en besturingsfuncties zouden op hetzelfde systeem kunnen draaien. Om risico's met privilege-escalaties van de 'user-space' naar beveiligde gebieden te voorkomen, draait Android het in-car-infotainment op een gevirtualiseerd systeem, volledig gescheiden van belangrijke functies.

Meer cores

Een van de stokpaardjes van Intel Labs Europe was de introductie van de Single Chip Cloud Computer, de SCC, in 2009. Deze chip, met maar liefst 48 eenvoudige cores in een netwerkarchitectuur, werd vooral ontwikkeld als researchchip. Onderzoeksinstituten die werken aan parallelle toepassingen kregen de chip opgestuurd als platform voor manycore-onderzoek. Een van de resultaten daarvan werd tijdens de Intel Labs Europe-bijeenkomst getoond.

Het SCC-systeem deelde de video-output met de tablets van de Labs-medewerkers, aangezien die chip niet voor tablets geschikt is. Desalniettemin simuleerden de onderzoekers hoe een tablet met een groot aantal cores die cores zo efficiënt mogelijk kan inzetten. Wanneer de accu leeg raakt, zullen huidige systemen de resterende energie gelijkmatig over processen verdelen. Met elk proces op een eigen core kan een bepaalde techniek, Priority Technique, genaamd, worden toegepast. In de demo werd Doom gespeeld op een tablet met een bijna lege accu. Waar een normale tablet zijn cores omlaag zou klokken om energie te besparen en zo Doom niet meer zou kunnen spelen, kon de Doom-core met de Priority-techniek op volle snelheid blijven draaien, terwijl de overige cores teruggeklokt werden. Gevolg: Doom spelen tot de accu op is.

Een andere manier om veel processorcores in te zetten kennen we van de echte cloud. Diensten als die van Amazon en legio andere aanbieders geven weliswaar flexibiliteit in het huren van cloudservers, maar hebben wat nadelen. Zo zou de prijstransparantie niet altijd optimaal zijn en kan 'vendor lock-in' optreden, maar vooral de verschillende beheeromgevingen kunnen lastig zijn in gemengde clouds. Met de beoogde standaard van Open Cloud Computing moet dat beheer eenvoudiger worden; de beheertool Occi is voor alle clouddiensten identiek. Deze Open Cloud Computing Interface moet het beheer via een enkele webinterface mogelijk maken.

Reacties (23)

[dieselb0y]

Wow, zeer interessant artikel! Nu zie ik overal in Europa deze research labs van Intel op het plaatje. Waarom zitten er geen in Nederland? Heeft dat iets te maken met de budgetten die de overheid beschikbaar stelt? (Zeker met alle bezuinigen nu)

[ReneX]

Intel R&D zit wel in Nederland ! Namelijk in Eindhoven (High Tech campus).

Dit is de voormalig Philips spin-off Silicon Hive die door Intel is overgenomen.

[Squee]

Dat is correct maar dat is ook echt pas sinds kort, volgens mij is Silicon Hive pas in begin 2011 overgenomen na eerder al een samenwerkingsverband met Intel gehad te hebben. Het is alleen in wat mindere mate een R&D afdeling dan wat Intel Labs is; ze zijn bij deze afdeling onderdeel van de Intel Architecture Group die bezig is met concrete product ontwikkeling, terwijl Intel Labs daar dus een vrijere rol in heeft en in dat opzicht dus echt veel meer een research lab is.

[kidde]

Intel werkt samen met IMEC in Leuven, en ASML werkt daar ook mee samen; indirect heeft Intel dus een belangrijke onderzoeksbasis met 'Nederlandse' banden.

http://www2.imec.be/be_en...MLframeworkagreement.html

Afgezien daarvan heeft Intel ook voor 2 miljard geinvesteerd in ASML, dus een deel van het onderzoekswerk in Veldhoven wordt (indirect) door Intel bekostigd.

Verder heeft Intel vorig jaar het Eindhovense Silicon Hyve overgenomen:

http://www.channelconnect...mt-silicon-hyve-over.html.

[Reactie gewijzigd door kidde op 23 juli 2024 20:56]

[Papa Roach]

Met de bezuinigingen zal het weinig te maken hebben. Die zijn in Nederland namelijk niet harder dan in andere Europese landen.

[tweaker2010]

Klopt, maar het blijft wel opvallend dat Nederland geen Intel lab heeft en België maar liefst 2.
Je zou verwachten dat hier in de omgeving van ASML (gezien de belangen) wel ruimte voor is.

[terual]

Je zou kunnen zeggen dat ASML al mee doet aangezien het gebied Eindhoven-Leuven-Aachen als een groot onderzoeks gebied wordt gezien (met name Leuven op gebied van chips).

[HesRuud]

Intel heeft al een samenwerkingsverband met ASML. Deze verzorgt al een hele bult R&D in nederland en waarom zou je dus een nieuw lab oprichten als je kunt samenwerken met een bedrijf als ASML. Verder wordt heel erg veel onderzoek uitbesteed aan kleinere bedrijfen. Kortom; voor Intel heeft het geen voordelen om een nieuw lab op te zetten, samenwerken is en blijft goedkoper/beter.

[fynrd1]

Ze bezitten ook maar minsten een kwart van de aandelen..

[bigbramel]

Intel heeft een kantoortje op het High Tech Campus in Eindhoven. En de emnsen die daar werkene moeten kijken wat er allemaal gebeurt op het HTC aan onderzoek. Dus soort van research bureautyje voor research.

[Jelmie]

Waarom niet in italië? Dan kun je je dat natuurlijk bij elk land afvragen natuurlijk. Misschien hebben ze geen goede partners gevonden voor het onderzoek dat ze willen doen?

Maar Nederland heeft wel een van de grotere distributiecentra van intel(citation needed?)

Edit http://tweakers.net/revie...s-distributiecentrum.html

[Reactie gewijzigd door Jelmie op 23 juli 2024 20:56]

[Left]

Het zal wel te maken hebben met het schrijnende gebrek aan technische academici in Nederland.
Er wordt hier al sinds de jaren '80 door zo'n beetje ieder kabinet gesneden in het onderwijs en zo langzamerhand worden de gevolgen daarvan zichtbaar.

Ik werk in de ICT en je ziet daar ook dat er steeds meer werknemers uit het buitenland worden aangenomen. Puur omdat goede mensen hier bijna niet te vinden zijn.

[Reactie gewijzigd door Left op 23 juli 2024 20:56]

[Squee]

Leuk om te lezen dat jullie hier aandacht aan besteden! Ik was zelf een van de onderzoekers die mee heeft gedaan in het project rond de Single-Chip Cloud Computer, en we hebben daar met onze onderzoeksgroep ook nog twee mooie prijzen van Intel mee gewonnen indertijd. Ik moet wel zeggen dat het een heel erg aparte processor architectuur is, en dat het ook zeker niet heel erg makkelijk of triviaal te gebruiken was. Maar het was erg leuk om samen te werken met de jongens van Intel Labs uit Braunschweig, en te zien hoe ze daaromheen een hele research community gecreeerd hebben.

Nu ik mijn promotieonderzoek (hier in Nederland) afgerond heb, heb ik ook nog gekeken of het mogelijk was voor mij om bij Intel Labs te gaan werken, maar ik kreeg daar te horen het afgelopen jaar dat ze met een vacaturestop zitten. Dat is toch wel erg jammer als je al zulke goeie connecties hebt met die mensen en weet dat ze met interessante dingen bezig zijn (en ook weet dat ze jou graag zouden willen hebben!). Ik heb het hier wel eens over gehad met verschillende mensen, en het lijkt er toch op dat Intel het een beetje moeilijk gaat krijgen de komende tijd met de instortende PC markt en de ARM dominantie op de mobile/tablet markt. Dan zijn dit soort besparende maatregelen in ieder geval het eerste wat je zal zien bij zo'n bedrijf.

Verder kan ik ook alleen maar beamen wat hierboven al gezegd wordt en dat ik het ook erg jammer en vreemd vind dat er geen Intel Lab in Nederland is! Ik weet wel dat er iemand eens vanuit TNO heeft geprobeerd ze hierheen te halen een paar jaar terug, maar dat dat uiteindelijk helaas op niets uitgelopen is.

[kidde]

Ondanks minder winst, lijkt het me belangrijk dat Intel juist investeert in al die Europese labs:

Lees bijvoorbeeld

Dus van de consumentenmarkt moeten ze het niet hebben.

Bepaalde onderzoeksgroepen maken supercomputers met ARM, nu op no 23 in de 'Green top 500', maar in de Green Top 500 van deze maand vast nog veel hoger.

Linaro werkt nu ook aan Enterprise-systemen, dus ook voor servers is er veel concurrentie.

TI werkt nu aan 'high performance co-processors' oa voor videobewerking, dus ook daar krijgt Intel concurrentie; al kunnen die servers niet zonder x86 CPU.

Als men dat alles bekijkt, lijken tijden niet zo positief voor Intel.

Maar als het ze lukt technologie te maken voor betere dataoverdracht van video's, als ze veilige auto-systemen kunnen maken, en als ze door open-cloud toepassingen de koudwatervrees kunnen wegnemen bij klanten en als ze de 'many-cores' echt fatsoenlijk kunnen gebruiken, dan kunnen ze juist een 'nieuwe' markt aanboren lijkt me.

Qua procestechnologie zullen ze voorlopig ook nog wel marktleider blijven.

Dus ja, wat doe je, focussen op 'melkkoeien' die steeds meer concurrentie en marge-compressie te voorduren krijgen en 'vacature-stops' voor afdelingen die de markt 'diversifiseren', of ga je juist meer focussen op markten waar je nu nog niet inzit?

Geen makkelijke keuze, maar het lijkt me toch evident dat 'high performance computing' veel minder belovend is qua inkomsten dan bijvoorbeeld tien jaar geleden.

[Blazing-Studios]

Hmm interessant maar hoe onderscheid/verhoud de SCCC zich dan ten overstaande van de "standaard" Many cores (xeon's?) in een netwerkarchitectuur.
Schaalt het bijvoorbeeld beter en zouden er veel aanpassingen gedaan moeten worden aan huidige software die meerdere cores over een netwerk aanstuurt.
En zou dit eventueel toepasbaar zijn als een renderserver?

[Squee]

Hmm interessant maar hoe onderscheid/verhoud de SCCC zich dan ten overstaande van de "standaard" Many cores (xeon's?) in een netwerkarchitectuur.

Het verschil tussen de SCC en standaard multicores is behoorlijk groot. Het grootste verschil is dat de SCC geen cache coherent shared memory heeft, wat alle hedendaagse multicore systemen wel hebben, en ook geen andere standaard multiprocessor features ondersteund. Een ander verschil is het netwerk tussen de cores, wat in de SCC een mesh is, waarbij de toegang tot allerlei specifieke functies gemapped zijn op bepaalde geheugen adressen. Een derde groot verschil is dat de SCC bestaat uit P54C cores, ook wel beter bekend als de "Pentium 1". Dit zijn hele simpele (en trage!) in-order cores vergeleken met de out-of-order cores van alle x86 architecturen sinds de Pentium Pro, dus ook de Xeon die je aanhaalt.

De SCC werd geleverd met Linux er op, maar dan wel op een aparte manier; op elk van de 48 cores draaide een aparte Linux instance. Er was een speciale netwerkdriver geschreven die TCP/IP verkeer over het mesh netwerk tussen de cores voorzag, zodat je het werkelijk als een 48-node cloud kan gebruiken. Je kon bijvoorbeeld via ssh op elke core afzonderlijk inloggen, of met een speciale parallel-ssh tool een commando op alle of een subset van de cores tegelijk uitvoeren. Overigens ging het netwerkverkeer niet eens echt rechtstreeks tussen twee cores op die manier, omdat het her en der in geheugen (wat dan dus off-chip zit) gebufferd wordt in de TCP/IP stack en ook die netwerkdriver een stuk gereserveerd gedeeld geheugen gebruikte. Er waren wel efficientere manieren om data te communiceren tussen twee cores, maar dan was je al vrij snel tamelijk low-level bezig.

Dus om concreet terug te komen op je vragen;
Schaalt het beter? - Hangt er van af wat je wilt schalen. De mesh organizatie van het inter processor netwerk schaalt erg goed, en als je geen cache coherence hebt dan maakt dit je architectuur ook een stuk schaalbaarder. Maar daarbij lever je wel enorm in op programmeerbaarheid, dat wordt een stuk complexer.
Aanpassingen nodig voor software die meerdere cores over een netwerk aanstuurt? - Nee, dit zou in principe moeten werken. Er was bijvoorbeeld ook een MPI implementatie voor op de SCC gebouwd, een die overigens de TCP/IP laag dan niet gebruikte en direct de low-level interface gebruikte met de message passing buffers in het meshnetwerk.
Zou dit eventueel toepasbaar zijn als een renderserver? - In theorie wel, maar ik denk dat je in de praktijk een stuk meer performance haalt uit een dikke single of dual socket Xeon. De P54C core heeft bijvoorbeeld niet eens MMX ondersteuning, en is gewoon niet snel met rekentaken. Verder door het in-order core design staat de core vaak lang te wachten op geheugenrequests voordat hij verder kan, dus de performance van een enkele core is vele malen lager dan die van een state of the art PC.

Ik hoop dat dit wat interessante in-side informatie toevoegt, als je nog meer details wilt weten dan beantwoord ik die graag

[Jazco2nd]

Heftig, dat overzicht met al hun labs in Europa/Rusland. Jezus hee..

wel paar typos. Zie onderstaande, in welk lab wordt nou fundamenteel onderzoek gedaan en in welke korte termijn onderzoek?

In het Barcelona-lab wordt onderzoek gedaan waarvan de resultaten pas over tien tot vijftien jaar in producten worden teruggevonden. Productontwikkeling in het Spaanse (of liever Catalaanse) lab werkt iets minder ver vooruit; de 'voorsprong' op dat gebied bedraagt ongeveer twee tot vijf jaar. Een van de belangrijkste wapenfeiten van het lab is de ontwikkeling van een nieuwe manier om de register files te organiseren. Die techniek werd in de Sandy Bridge-processors voor het eerst toegepast.

[Menesis]

Ik zou de naam Kinect niet noemen icm met Intel. Dat vinden ze niet zo leuk, omdat ze namelijk hun eigen 'Kinect' hebben ontwikkeld, ism Creative.

[jorispat]

De aanwezigheid van Intel in Leuven licht voor de hand met vooral imec als magneet maar ook de universiteit die zeker als meerwaarde kan gezien worden .
Intel en Flanders Investment and Trade commissie investeert dan ook veel geld in Imec die op dit ogenblik grote infrastructuurwerken laten uitvoeren .

Meer info over de samenwerking kan je hier vinden
http://www2.imec.be/be_en...landersexasciencelab.html

Met een R&D budget van meer dan 10miljard dollar per jaar hoop ik persoonlijk dat intel terug op het rechte pad geraakt de concurrentie (arm) blaast in de nek .

[wvdburgt]

Het artikel is zeer interesant. Is er software die dat effect op pagina 3 met die fractals kan laten zien? Ik vond het een mooi effect.

[HarryL]

Wauw! Interessant artikel! Erg leuk om te lezen! Net zoals dieselb0y de vraag "Waarom niet in nederland :)"

[194673]

Leuk artiekel om te lezen, erg interresant.

1 Puntje echter, misschien ligt het aan mij, maar ik vind dat het artiekel zo'n abrupt einde had. Hoopte eigenlijk op nog wat pagina's interresante tekst