Kogge-Stone’dan Eksaölçek Raporuna: Bir Bilgisayar Mimarisinin İki Dönemi.

Bir Mimariden Eksaölçek Çalışmasına

Peter M. Kogge (d. 3 Aralık 1946), bilgisayar mimarisi ve koşut hesaplama alanında çalışan bir bilgisayar mühendisi ve Notre Dame Üniversitesi’nde Ted H. McCourtney Bilgisayar Bilimi ve Mühendisliği Profesörüdür. IBM’de geçen 26 yıllık mühendislik kariyerinde uzay mekiğinin giriş/çıkış işlemcisinin ve DRAM ile işlemcileri aynı yongada birleştiren EXECUBE yongasının tasarımında yer aldı. Harold Stone ile 1973’te yayımladığı koşut algoritma, bugün Kogge-Stone toplayıcısı olarak bilinen önek ağacının temelidir. 2008’de DARPA için hazırlanan ve eksaölçek bilgisayarların teknoloji engellerini inceleyen raporun çalışma grubunu yönetti.

Raporun Bulguları ve Enerji Modeli

Kogge, DARPA’nın Bilgi İşleme Teknikleri Ofisi (IPTO) için hazırlanan ve 28 Eylül 2008 tarihini taşıyan ExaScale Computing Study: Technology Challenges in Achieving Exascale Systems raporunun editörü ve çalışma grubunun başkanıydı. Rapor, petaflop düzeyindeki sistemlerin başarımını bin kat artırmanın açık bir yolu olmadığı sonucuna varmıştı. Bu bulgu, eksaölçek hedefine ulaşmanın neden bu denli zor olduğunu gösteren somut bir veri olarak öne çıkar.

Raporun teknoloji öngörülerini, yonga yerleşimlerini ve mikromimari yaklaşımlarını yeniden değerlendiren Kogge, Updating the Energy Model for Future Exascale Systems başlıklı bir makale de yayımladı. Makale, aynı yıl Uluslararası Süperbilgisayar Konferansı’nda ölçeklenebilir süperbilgisayar alanının en iyi makalesine verilen Gauss Ödülü’nü aldı. Bu ödül, enerji modelinin eksaölçek hesaplamadaki önemini destekler niteliktedir.

Erki Dönemden Günümüze Bir Süreklilik

Kogge’nin IBM’deki çalışmaları, bu teknolojik sıçramanın temellerini oluşturur. Kogge’nin IBM’deki grubu, kayda değer miktarda DRAM taşıyan ilk çok işlemcili processing-in-memory (PIM) aygıtı olarak tanımladığı EXECUBE yongasını tasarladı. Kogge’nin anlatımına göre bu yonga, 4 megabitlik DRAM ile 100 binden fazla mantık kapısı tek bir yongada birleştirerek sekiz yollu ikili hiperküp biçiminde eksiksiz bir koşut işlemci oluşturuyor ve hem tek buyruk, çoklu veri hem çoklu buyruk, çoklu veri kipinde çalışabiliyordu. IEEE Computer Society, EXECUBE’u dünyanın ilk çok çekirdekli işlemcisi ve DRAM yongası üzerine kurulan ilk işlemci olarak anar. Yongayı tanıtan makale 1994’te Uluslararası Koşut İşleme Konferansı’nda (ICPP) yayımlandı.

Benzer biçimde Kogge ve Harold Stone 1973’te IEEE Transactions on Computers dergisinde, genel bir yineleme denklemleri sınıfını koşut olarak çözen bir algoritma yayımladı. Algoritma, her adımda birleştirilen öğe sayısını iki katına çıkararak N işlemcili bir makinede çözümü log2N ile orantılı sürede bulur. Aynı yapı ikili toplamada elde hesabına uygulandığında Kogge-Stone toplayıcısı adıyla anılan koşut önek toplayıcısı ortaya çıkar. IEEE Computer Society’nin 2015 Computer Pioneer Ödülü gerekçesi bu çalışmayı Kogge’nin bilgisayar mimarisine öncülük ettiği üç alandan biri olarak sayar.

Kaynakça

Peter Kogge – Wikipedia

Bu açıklama Vikipedi kaynaklarından uyarlanmıştır ve şu lisans altında sunulur: CC BY-SA 4.0.