至強融核（Xeon Phi）協處理器，是首款英特爾整合眾核（Many Integrated Core，MIC）架構產品。用作高效能計算（HPC）的超級計算機或伺服器的加速卡。最多 72 個處理器核心，每個核心擁有 4 個超執行緒，最多 288 個執行緒，超執行緒無法關閉。與之競爭的是 GPGPU（通用圖形處理器）在 HPC 領域應用的普及。英特爾至強融核協處理器提供了類似於英特爾至強處理器程式設計環境的通用程式設計環境。多個英特爾至強融核協處理器可安裝在單個主機系統中，這些協處理器可透過 PCIe 對等互連相互通訊，不受主機的任何干擾。 歷史 前身 前身為 2006 年英特爾宣佈的研發產品 Larrabee 的眾核架構（many core architecture），這是基於 P5 微架構核心，每核 4 路超執行緒，512 位 SIMD，內部環形資料匯流排，擴充套件的快取記憶體一致性的眾核系統。Larrabee 用於 GPU 產品的開發於 2010 年 5 月終止。 2009 年開始的英特爾的多核微處理器原型，這是用於雲計算資料中心在單晶片上部署多核（原型為 48 核），硬體支援對每核的頻率與電壓控制以最大化能耗效用，還有 mesh 網路用於片間通訊。該設計缺乏快取記憶體一致性核心，主要用於使設計適用於很多核的情形。 2007 年披露的研究專案是片上 80 核，每核 2 套浮點單元，非 x86 實現而是 96 位超長指令字架構。該專案研究了核間通訊方法、片上能耗管理，獲得了 101 TFLOPS 在 316 GHz 功率 62 W。 至強融核的原型 Knights Ferry 英特爾 整合眾核（Many Integrated Core，MIC）原型板，命名為 Knights Ferry 於 2010 年 5 月 31 日釋出。該產品源於 Larrabee 專案與英特爾其他研究包括 Singlechip Cloud Computer。 該產品在一塊 PCIe 板上佈設了有序的 32 顆 12 GHz 處理器核心，每核 4 執行緒，2 GB GDDR5 板上記憶體，，8 MB coherent L2 快取記憶體（每核 256 KB 以及 32 KB L1 程式碼快取記憶體，32 KB L1 資料快取記憶體），功耗～300 W，使用 45 nm 製程。板上的 Aubrey Isle 核心控制 1024 位寬的環形匯流排（雙向 512 位）連線各核與主記憶體。單板效能超過 750 GFLOPS。原型板僅支援單精度浮點數指令。 最初使用者包括歐洲核子研究組織，與。硬體廠商包括 IBM SGI HP Dell 等。 第一代產品 第一批至強融核的研發代號為 Knights Corner，2011 年公佈，使用 22 納米制程與 3 維三柵極結構電晶體。繼承了 Larrabee 的每核 4 路 SMT 執行緒，512 位 SIMD 單元，32KB L1 指令 cache，32KB L1 資料 cache，一致的 L2cache（每核 512 KB），每個核心專用的二級快取記憶體由全域性分佈的 globaldistributed 標籤目錄（TD）保持完全一致；16 套記憶體控制器均勻分佈在環上，連線片上的 GDDR5 記憶體；PCIe 客戶端邏輯透過 PCIe IO 部件連線主機記憶體；所有這些元件都由頻寬極高的雙向環形匯流排互連在一起，其中資料環是單向 512 位頻寬，還有雙向的地址環（傳送讀 寫命令和記憶體地址）與確認環（傳送流控制和一致性訊息），由於模擬實驗證實地址環與確認環會在 32 個核心並行時飽和，最終設計是在每個方向使用 2 個地址環和 2 個確認環。英特爾眾核架構的計算核心是基於修改版的 P54C 設計，最初用於 Pentium（即 80586），指令流水順序執行，提供 4 路超執行緒，該 x86 架構的電路實現只佔核心面積的 2。這利用了 x86 的技術創造了 x86 相容的多核架構可利用已有的並行軟體工具。至強融核協處理器核心的一個重要元件是向量處理單元 VPU，包括一種新型的 512 位 SIMD 指令集，其正式名稱為英特爾 初始眾核指令集（英特爾 IMCI）。VPU 每週期可執行 16 路單精度或 8 路雙精度浮點運算。VPU 還支援融合乘 加 FMA 指令，還可提供整數支援。VPU 還包括擴充套件數學單元 EMU，它可執行超越運算，如倒數、平方根和對數，從而支援高頻寬向量式執行這些運算。EMU 透過計算這些函式的多項式近似值進行運算。 L2 快取記憶體的一致性問題：當某個核心訪問它的 L2 快取記憶體發現缺失時，地址請求會透過地址環形匯流排傳送至各核心的標籤目錄（distributed Tag Directory）。每個核心及標籤目錄透過一個匯流排控制器（ring stop）與環形匯流排項連。如果請求的資料塊位於另一個核心的 L2 快取記憶體中，那麼轉發請求會透過地址環形匯流排傳送至該核心的 L2 快取記憶體，隨後在資料環形總線上傳輸該資料塊給發出請求的核心的 L2 快取記憶體。如果請求的資料並未存在於任何核心的 L2 快取記憶體中，那麼最初的核心將請求的記憶體地址傳送給協處理器的各個記憶體控制器。 電源管理：一個核心的 4 條超執行緒全部停止，該核心立即進入 C1 節電狀態；在任何時間，都可關閉或開啟任意數量核心的電源。當所有核心未檢測到活動，標籤目錄、互連、二級快取記憶體和記憶體控制器都轉入節電狀態 C6。主機驅動程式可讓該協處理器處於更深度的睡眠狀態或空閒狀態，其中所有非核心的電源開啟，GDDR 處於自我重新整理模式，PCIe 邏輯處於喚醒的等待狀態，GDDRIO 部件的功耗極低。 程式設計工具包括 OpenMP，OpenCL。CilkCilk Plus 與英特爾的專門版的 Fortran C 編譯器與數學庫。Knights Corner 指令集的文件可從英特爾網站獲得。 不計客戶定製化產品，至強融核第一代共有 310051007100 等型號，分別有 576061 個核心及 6GB8GB16GB 的片上 GDDR5 記億體，1 TFlops101 TFlops12TFlops 雙精度浮點計算，240320352 GBsec 的記憶體頻寬，300W225W300W 的 TDP 功耗。每款型號按散熱器的不同，包括主動式、被動式和沒有散熱器，主動式（A）指有風扇，被動式（P）則只有一塊很大的散熱片，沒有散熱器（X）需要配合水冷使用。 研究者的評測表明，至強融核發揮其計算效力需要簡單的資料結構與高度並行；如果編譯器驅動的並行或向量化失敗，則難以在至強融核上程式設計。 2011 年 6 月，SGI 宣佈利用英特爾的眾核架構開發高效能計算產品。 2011 年 9 月，宣佈用 Knights Corner 加速卡建成了 10 petaFLOPS Stampede 超級計算機，提供 8 petaFLOPS 計算能力。該超級計算機還將使用下一代的 Knights Landing 眾核加速卡把峰值計算速度提升為至少 15 PetaFLOPS。 2012 年 6 月 18 日在漢堡召開的上，英特爾宣佈把眾核架構的系列處理器家族的商品名為英特爾志強融核。 The Xeon Phi uses the 22 nm process sizeThe Xeon Phi 3100 will be priced at under US2000 while the Xeon Phi 5110P will have a price of US2649 and Xeon Phi 7120 at US4129 On June 17 2013 the Tianhe2 supercomputer was announcedby TOP500 as the worlds fastest It uses Intel Ivy Bridge Xeon and Xeon Phi processors to achieve 3386 petaFLOPS 2012 年 11 月 12 日，英特爾正式宣佈至強融核產品在 2013 年上半年開始上市銷售，5100P 售價 2149，3100 售價 2000。具有類似 CPU 的程式設計能力，可使用與其他英特爾至強 E5 處理器的程式語言、開發工具、技術與並行模型。在綠色 500 強列表中使用該產品的一個系統成為最有功率效能的計算機。 2012 年 6 月 5 日，英特爾釋出了關於 Knights Corner 的開源軟體與文件。 2012 年 6 月，Cray 公司宣佈在 Cascade 系統上使用 22 nm 製程的 Knights Corner 加速卡。 2012 年 6 月，釋出了使用 Knights Corner 的虛擬化軟體，允許 Knights Corner 執行老的 MMXSSE 指令並訪問無線的主機記憶體。 2013 年 6 月，國家超級計算廣州中心釋出天河二號成為世界最快的超級計算機。使用了英特爾的 Ivy Bridge 微架構的至強 E5 2692v2 型號的 12 核處理器與至強融核 31S1P 的 57 核協處理器，獲得了 3386 petaFLOPS。 產品列表 Xeon PhiX100 系列 訂購程式碼 核心數 執行緒 時脈 MHz 時脈 MHz L2 快取 記憶體 記憶體 記憶體 記憶體 記憶體 雙精度浮點運算效能峰值 GFLOPS TDP W 散熱方式 封裝方式 發表時間 發售價格 美金 Xeon PhiX100 系列 訂購程式碼 核心數 執行緒 基礎時脈 Turbo 時脈 L2 快取 系統 系統 通道數 通道數 頻寬 GBs 雙精度浮點運算效能峰值 GFLOPS TDP W 散熱方式 封裝方式 發表時間 發售價格 美金 Xeon Phi 3110X SE3110X 61 244 1053 305 MB 6 GB GDDR5 ECC 6x Dual Channel 240 1028 300 Bare Board PCIe 20 x16 Card Xeon Phi 3110X SE3110X 61 244 1053 305 MB 8 GB GDDR5 ECC 8x Dual Channel 320 1028 300 Bare Board PCIe 20 x16 Card Xeon Phi 3120A SC3120A 57 228 1100 285 MB 6 GB GDDR5 ECC 6x Dual Channel 240 1003 300 FanHeatsink PCIe 20 x16 Card June 17 2013 1695 Xeon Phi 3120P SC3120P 57 228 1100 285 MB 6 GB GDDR5 ECC 6x Dual Channel 240 1003 300 Passive Heatsink PCIe 20 x16 Card June 17 2013 1695 Xeon Phi 31S1P BC31S1P 57 228 1100 285 MB 8 GB GDDR5 ECC 8x Dual Channel 320 1003 270 Passive Heatsink PCIe 20 x16 Card June 17 2013 1695 Xeon Phi 5110P SC5110P 60 240 1053 300 MB 8 GB GDDR5 ECC 8x Dual Channel 320 1011 225 Passive Heatsink PCIe 20 x16 Card Nov 12 2012 2649 Xeon Phi 5120D SC5120D 60 240 1053 300 MB 8 GB GDDR5 ECC 8x Dual Channel 352 1011 245 Bare Board SFF 230Pin Card June 17 2013 2759 Xeon Phi 5120D BC5120D 60 240 1053 300 MB 8 GB GDDR5 ECC 8x Dual Channel 352 1011 245 Bare Board SFF 230Pin Card June 17 2013 2759 Xeon Phi SE10P SE10P 61 244 1100 305 MB 8 GB GDDR5 ECC 8x Dual Channel 352 1074 300 Passive Heatsink PCIe 20 x16 Card Nov 12 2012 Xeon Phi SE10X SE10X 61 244 1100 305 MB 8 GB GDDR5 ECC 8x Dual Channel 352 1074 300 Bare Board PCIe 20 x16 Card Nov 12 2012 Xeon Phi 7110P SC7110P 61 244 1250 305 MB 16 GB GDDR5 ECC 8x Dual Channel 352 1220 300 Passive Heatsink PCIe 20 x16 Card 5399 Xeon Phi 7110X SC7110X 61 244 1250 305 MB 16 GB GDDR5 ECC 8x Dual Channel 352 1220 300 Bare Board PCIe 20 x16 Card 5399 Xeon Phi 7120A SC7120A 61 244 1238 1333 305 MB 16 GB GDDR5 ECC 8x Dual Channel 352 1208 300 FanHeatsink PCIe 20 x16 Card April 6 2014 4235 Xeon Phi 7120D SC7120D 61 244 1238 1333 305 MB 16 GB GDDR5 ECC 8x Dual Channel 352 1208 270 Bare Board SFF 230Pin Card March 2014 4235 Xeon Phi 7120P SC7120P 61 244 1238 1333 305 MB 16 GB GDDR5 ECC 8x Dual Channel 352 1208 300 Passive Heatsink PCIe 20 x16 Card June 17 2013 4129 Xeon Phi 7120X SC7120X 61 244 1238 1333 305 MB 16 GB GDDR5 ECC 8x Dual Channel 352 1208 300 Bare Board PCIe 20 x16 Card June 17 2013 4129 第二代產品 第二代至強融核的研發代號 Knights Landing，使用，2013 年 6 月 17 日公佈。有兩種形式：協處理器與主處理器。Knights Landing 最多有 72 顆 Atom 核心，每核 4 執行緒，最大支援 384 GB of DDR4 RAM 與 816 GB of stacked 3D MCDRAM。每核有 2 個 512 位向量單元，支援 AVX512F AVX31 SIMD 指令與英特爾 AVX512 Conflict Detection Instructions CDI Intel AVX512 Exponential and Reciprocal Instructions ERI Intel AVX512 Prefetch Instructions PFI 以及全套的 x86 指令集除了指令。Knights Landing 的 TDP 為 160 至 215 W。 產品列表 Xeon Phi7200 系列 訂購編號 核心數 執行緒 時脈 MHz 時脈 MHz L2 快取 記憶體 記憶體 雙精度浮點運算效能峰值 TDP W 腳位 發表時間 產品編號 發售價格 美金 Xeon Phi7200 系列 訂購編號 核心數 執行緒 基礎時脈 Turbo 時脈 L2 快取 型別 頻寬 GBs 雙精度浮點運算效能峰值 TDP W 腳位 發表時間 產品編號 發售價格 美金 Xeon Phi 7210 SR2ME B0 64 256 1300 1500 32 MB 16 GB 8Channel 3D MCDRAM384 GB 6channel DDR42133 400 GBs MCDRAM 1024 GBs DDR4 2662GFLOPS 215 SVLCLGA3647 June 202016 HJ8066702859300 2438 Xeon Phi 7210 SR2X4 B0 64 256 1300 1500 32 MB 16 GB 8Channel 3D MCDRAM384 GB 6channel DDR42133 400 GBs MCDRAM 1024 GBs DDR4 2662GFLOPS 215 SVLCLGA3647 June 202016 HJ8066702859300 2438 Xeon Phi 7210F SR2X5 B0 64 256 1300 1500 32 MB 16 GB 8Channel 3D MCDRAM384 GB 6channel DDR42133 400 GBs MCDRAM 1024 GBs DDR4 2662GFLOPS 230 SVLCLGA3647 June 202016 HJ8066702975000 2707 Xeon Phi 7230 SR2MF B0 64 256 1300 1500 32 MB 16 GB 8Channel 3D MCDRAM384 GB 6channel DDR42133 400 GBs MCDRAM 1024 GBs DDR4 2662GFLOPS 215 SVLCLGA3647 June 202016 HJ8066702859400 3710 Xeon Phi 7230 SR2X3 B0 64 256 1300 1500 32 MB 16 GB 8Channel 3D MCDRAM384 GB 6channel DDR42133 400 GBs MCDRAM 1024 GBs DDR4 2662GFLOPS 215 SVLCLGA3647 June 202016 HJ8066702859400 3710 Xeon Phi 7230F SR2X2 B0 64 256 1300 1500 32 MB 16 GB 8Channel 3D MCDRAM384 GB 6channel DDR42133 400 GBs MCDRAM 1024 GBs DDR4 2662GFLOPS 230 SVLCLGA3647 June 202016 HJ8066702269002 4039 Xeon Phi 7250 SR2MD B0 68 272 1400 1600 34 MB 16 GB 8Channel 3D MCDRAM384 GB 6channel DDR42133 400 GBs MCDRAM 1024 GBs DDR4 3046GFLOPS 215 SVLCLGA3647 June 202016 HJ8066702859200 4876 Xeon Phi 7250 SR2X1 B0 68 272 1400 1600 34 MB 16 GB 8Channel 3D MCDRAM384 GB 6channel DDR42133 400 GBs MCDRAM 1024 GBs DDR4 3046GFLOPS 215 SVLCLGA3647 June 202016 HJ8066702859200 4876 Xeon Phi 7250F SR2X0 B0 68 272 1400 1600 34 MB 16 GB 8Channel 3D MCDRAM384 GB 6channel DDR42133 400 GBs MCDRAM 1024 GBs DDR4 3046GFLOPS 230 SVLCLGA3647 June 202016 HJ8066702268900 5260 Xeon Phi 7290 SR2WY B0 72 288 1500 1700 36 MB 16 GB 8Channel 3D MCDRAM384 GB 6channel DDR42133 400 GBs MCDRAM 1024 GBs DDR4 3456GFLOPS 245 SVLCLGA3647 June 202016 HJ8066702974700 6254 Xeon Phi 7290F SR2WZ B0 72 288 1500 1700 36 MB 16 GB 8Channel 3D MCDRAM384 GB 6channel DDR42133 400 GBs MCDRAM 1024 GBs DDR4 3456GFLOPS 260 SVLCLGA3647 June 202016 HJ8066702975200 6703 第三代產品 第三代眾核產品的代號為 Knights Hill，英特爾在超級計算 14（SC14）上首次釋出細節。採取 14 nm 製程，包含 60 至 72 顆基於 Silvermont Atom 改進版的核心，每核 4 路超執行緒。 intel Phi 已停產。2017 年上市銷售。沒上市2019110 競爭產品 Nvidia Tesla AMD FireStream 參見 Cell microprocessor 參考文獻 外部連結 Intel pages Xeon Phi Product Family Intel teaches Xeon Phi x86 coprocessor snappy new tricks Category 併發計算 CategoryX86 微處理