Parallela - van Raspberry Pi tot "supercomputer"

[Mijiru]

Na zoveel jaren van stilletjes te lurken, ben ik iets tegengekomen dat nog niet op de radar van tweakers.net is verschenen: namelijk een zeer interessant kickstarter-project.

Parallella is een "supercomputer" voor $99 met de grootte van een Raspberry Pi.

"Making parallel computing easy to use has been described as "a problem as hard as any that computer science has faced". With such a big challenge ahead, we need to make sure that every programmer has access to cheap and open parallel hardware and development tools. Inspired by great hardware communities like Raspberry Pi and Arduino, we see a critical need for a truly open, high-performance computing platform that will close the knowledge gap in parallel programing. The goal of the Parallella project is to democratize access to parallel computing."

De manier waarop dit het best kan, is volgens het bedrijf Adapteva niet met gpgpu's, maar met de door hen ontwikkelde Epiphany microprocessor. De Epiphany is een schaalbare multicore MIMD architectuur, die tot 4096 cores kan bevatten. Iedere core heeft 32KB aan cache-geheugen die onderling bereikbaar is.

Als hun kickstarter-project van Adapteva wordt gefinancierd, dan wil het bedrijf een ARM Cortex-A9 en 16 Epiphany-III cores op één printplaat plaatsen. Hiernaast Adapteva zou ook de veel interessantere Epiphany-IV willen produceren. Deze wordt op 28nm gebakken, en bevat 64 Epiphany-cores voor een pledge van $199 (indien de strech goal van 3 miljoen dollar wordt bereikt.) Dit levert 100 GFLOPs aan rekenkracht met een verbruik van slecht 2 watt.
*update* Voor mensen die $750 of meer pledgen, is het nu gegarandeerd dat ze een engineering-sample van de Epiphany-IV Parallella kunnen krijgen als de strech goal niet wordt bereikt - zou er dan nog (bij wonder) genoeg geld opgehaald worden om de productie op te schalen dan krijgen ze 4 Parallella's.


Kickstarter:
Parallella op Kickstarter

Meer info:
Parallela Board/FPGA: Zynq 7010
Adapteva Epiphany-IV
Benchmarks
Epiphany Architecture Reference Manual
Epiphany Software Reference Manual
White Papers

[ Voor 96% gewijzigd door Mijiru op 26-10-2012 06:12 . Reden: updates ]

[Sprite_tm]

Ik neem aan dat je ipv 'raspverry' 'raspberry' bedoelt? (titlefix)

[RetepV]

Dit is een heel interessante reeks over een 'supercomputer' gebouwd uit 8051 processors. Heel veel informatie en uitleg. Erg interessant als je in (goedkope) parallelle ('super')computers geinteresseerd bent.

http://books.google.nl/bo...ssor%20mandelbrot&f=false

[Garyu]

Ik weet niet of dit zo'n hit gaat worden? Wat is de meerwaarde van deze platform vergeleken met een gemiddelde "normale" multicore? Parallel processing werkt op een gemiddelde i7 toch net iets effectiever door allerlei hardware-optimalisaties dan op een soort van multicore-raspberry.

Ik bedoel, voor embedded of HPC is het zeker een interessant thema, maar daar zijn de constraints net even wat anders dan in het huis-tuin-en-keuken-segment. Of heeft dit platform wat extra's te bieden? Het Arstechnica-artikel geeft ook niet heel veel meer informatie.

[ Voor 6% gewijzigd door Garyu op 16-10-2012 21:12 ]

[jeroen3]

Dit is meer een software development board en niet het technische speelgoed wat de raspi wel is.

[Sissors]

Tja maar software development waarvoor dan? Ook leuk bijvoorbeeld dat ze het allemaal over FLOPs hebben (en foutief GHz'en optellen), maar als jij iets wilt hebben dat heel veel FLOPs heeft en dat het goed/niet erg is dat het uit heel veel parallele hardware bestaat: koop een GPU.

[djneo-nl]

Zoan board lijkt mij wel prachtig voor robotica, Zelf ben ik mijn robot platform aan het ombouwen zodat ik gebruk kan maken van een Pi, maar zo iets lijkt mij nog fijner.

[Mijiru]

furby-killer schreef op dinsdag 16 oktober 2012 @ 21:52:
Tja maar software development waarvoor dan? Ook leuk bijvoorbeeld dat ze het allemaal over FLOPs hebben (en foutief GHz'en optellen), maar als jij iets wilt hebben dat heel veel FLOPs heeft en dat het goed/niet erg is dat het uit heel veel parallele hardware bestaat: koop een GPU.

Dat is inderdaad waar. Maar een GPU is daarentegen geen soc die op 5 watt draait. Ik denk dat een open-source alternatief zoals de Parallella meer mogelijkheden bied voor developers. Daarbovenop is de Epiphany ontworpen om te schalen tot een netwerk van 4096 cores.

Edit: Ondertussen is er een CoreMark benchmark online gezet.

Garyu schreef op dinsdag 16 oktober 2012 @ 21:09:
voor embedded of HPC is het zeker een interessant thema, maar daar zijn de constraints net even wat anders dan in het huis-tuin-en-keuken-segment. Of heeft dit platform wat extra's te bieden? Het Arstechnica-artikel geeft ook niet heel veel meer informatie.

Hier kan ik ook geen specifieke informatie over vinden. Enkel dat Adapteva hier vrijdag plannen voor heeft:
"Do a "soft relaunch" to show everyone that the Parallella board is not just about solving the parallel programming challenge. It's actually a very useful product as-is for non-programmers. We will be showing off all the software that the board can currently run and some really cool use cases."

[ Voor 16% gewijzigd door Mijiru op 19-10-2012 03:03 ]

[Mijiru]

Met nog 72 uur te gaan op kickstarter heeft Adapteva weer wat last minutes updates gepost. Zo is er meer informatie over welk board er gekozen is, namelijk de Zynq 7010. En een magere demonstratie om te tonen dat de Parallella out-of-box in de woonkamer als media center of PC gebruikt kan worden. (Geweldig slecht in marketing die gasten.)

http://www.adapteva.com/w...rallella-board-uncovered/

[ Voor 26% gewijzigd door Mijiru op 25-10-2012 02:11 ]

[joho]

Het grote verschil met de cores in de GPU lijkt mij dat de cores in de Ephiphany chip (Parallella is de naam van het ontwikkelbord) een algemenere instructieset hebben en voor elke core 32KB lokaal geheugen hebben. De algorithmes in de Ephiphany cores kunnen dus een stuk ingewikkelder zijn.
Natuurlijk valt het aantal van 16 cores in het niets bij de 100-en cores in een moderne GPU. Maar een GPU is dan ook groot, duur, een stookt vele Watt's aan energie. Die stop je niet zomaar even in een smartfoon bijvoorbeeld. De Ephiphany chip is klein, en stookt weinig energie (van de website geplukt: 64-cores 32KB/core 100Gflops 0.1-2W 3.4x3.4mm).

De kunst is nu te verzinnen wat je hier software technisch mee kunt doen.
1. Bouw je eigen drone (modelbouw vliegtuig) besturing
2. World Domination (TM).
3. ???
4. Profit

[Sissors]

Een arduino zit op randje van hoe zware algorithmes hij aan kan voor drone besturing, maar elke ARM uC kan dat prima aan. Ben dan ook benieuwd hoe goed het te doen is hem bijvoorbeeld PWM outputs te geven, gezien dat door zulk soort dingen een RPB nooit een drone zal kunnen besturen rechtstreeks.

[ Voor 3% gewijzigd door Sissors op 25-10-2012 21:43 ]

[joho]

Ik vind het idee van een multi-core processor heel interessant. En ben oprecht heel benieuwd wat voor probleem je zou kunnen aanpakken. Ik denk zelf aan iets wat real-time is, dus met zoveel cores snel genoeg uitgevoerd kan worden. Dus niet een kwartier rekentijd en dan een antwoord, maar iets dat mijn Tweaker hart sneller doet kloppen. Een verbinding met de echte wereld, veel sensors en besturing dus.
Het enige dat bij mij opkomt is een model vliegtuig besturing met veel sensors, zodat deze zelfstandig kan vliegen.
- GPS, kompas, versnellingsmeter (wat elke smartfoon tegenwoordig al heeft)
- tijd
- horizon
- alles over de lucht; druk, windrichting, temperatuur, dichtheid
- beeldherkenning om zelfstandig te kunnen landen.
- kaarten
- vlucht plan
Misschien een zweefvliegtuig, op zonneenergie dan kan er nog meer info in
- licht intensiteit, beschikbare lading in de accu's
- thermiek
Al het bovenstaande over ruimte en tijd integreren, een virtueel model van de omgeving opbouwen, om beter te kunnen regelen.

Wat inspireert jou? Wat is er nog meer met een multi-core processor te doen?

[joho]

furby-killer schreef op donderdag 25 oktober 2012 @ 21:43:
Een arduino zit op randje van hoe zware algorithmes hij aan kan voor drone besturing, maar elke ARM uC kan dat prima aan. Ben dan ook benieuwd hoe goed het te doen is hem bijvoorbeeld PWM outputs te geven, gezien dat door zulk soort dingen een RPB nooit een drone zal kunnen besturen rechtstreeks.

Ik weet dat op het Parallella board tussen de dual-core ARM chip voor algemene zaken, en de Ephiphany multi-core chip nog een FPGA (field programmable gate array, oftewel programmeerbare hardware) zit. Daar kunnen best een paar PWM encoders of andere I/O in geprogrammeerd worden. Als er tenminste nog I/O pootjes op de chip toegankelijk zijn gemaakt met headers ofzo.

[Sissors]

Dat is inderdaad een beetje de vraag, in combinatie met hoe goed het te programmeren is (en wat zo'n ephiphany core exact inhoudt, en ook of ze ooit voor dat geld kunnen leveren). In theorie natuurlijk heb je heel veel flexibiliteit met zon setup, maar dat staat of valt compleet met programmeerbaarheid.

@joho, ligt er ook weer aan hoe flexibel je hem precies kan programmeren, als ik bijvoorbeeld met een RPB vergelijk, die heeft zowel probleem met gebrek aan PWM pinnen (wat FPGA in theorie prima moet kunnen opvangen), maar je draait er niet zomaar een RTOS op (of zelfs helemaal geen RTOS).

Om zoiets te doen wil je bij voorkeur op een gedeelte van je systeem een RTOS of geen OS draaien, dat onder standaard Linux draaien zal geen doorslaand succes worden. Voor je directe flight control wil je geen delays hebben in je control loops.

[ Voor 4% gewijzigd door Sissors op 25-10-2012 22:07 ]

[Garyu]

joho schreef op donderdag 25 oktober 2012 @ 21:48:
Ik vind het idee van een multi-core processor heel interessant. En ben oprecht heel benieuwd wat voor probleem je zou kunnen aanpakken. Ik denk zelf aan iets wat real-time is, dus met zoveel cores snel genoeg uitgevoerd kan worden. Dus niet een kwartier rekentijd en dan een antwoord, maar iets dat mijn Tweaker hart sneller doet kloppen. Een verbinding met de echte wereld, veel sensors en besturing dus.
Het enige dat bij mij opkomt is een model vliegtuig besturing met veel sensors, zodat deze zelfstandig kan vliegen.
- GPS, kompas, versnellingsmeter (wat elke smartfoon tegenwoordig al heeft)
- tijd
- horizon
- alles over de lucht; druk, windrichting, temperatuur, dichtheid
- beeldherkenning om zelfstandig te kunnen landen.
- kaarten
- vlucht plan
Misschien een zweefvliegtuig, op zonneenergie dan kan er nog meer info in
- licht intensiteit, beschikbare lading in de accu's
- thermiek
Al het bovenstaande over ruimte en tijd integreren, een virtueel model van de omgeving opbouwen, om beter te kunnen regelen.

Wat inspireert jou? Wat is er nog meer met een multi-core processor te doen?

Hihi dat wil je met een MPSOC gaan doen? Veel succes

Het aantal dingen dat je op een dergelijk board kan doen lijkt me toch net even iets beperkter dan dat. Ik bedoel, een groot aantal dingen die je noemt zullen geen probleem zijn hoor, dit wordt ook door een low-power flight-control computer aan boord van elk vliegtuig geregeld. En de Ephiphany rent rondjes om zo'n FCC. Maar het doen van beeldherkenning en vluchtpadberekening en automatische landing (en vooral ook de terugkoppelings-loops die je daarvoor nodig hebt), no way.

Wat interessant zou zijn, is inderdaad het stukje thermische modellen en structural integrity. Dat zijn complexe dynamische modellen waar je goed kan parallelliseren en dus veel winst kan halen uit zo'n Ephiphany systeempje. Maar ook gigantisch complexe algorithmes natuurlijk.
Op basis van zulke modellen zou je of met minder gewicht kunnen gaan vliegen, omdat je toleranties preciezer kunnen zijn, of meer stunts kunnen uithalen, omdat je beter weet waar de grenzen van je vliegtuig(je) zijn. Het grote probleem immers is overdimensionering omdat de "worst case" druk/hitte/etc erg pessimistisch berekent wordt, en dan statisch vastligt. Als je dat dynamisch/in-flight kan berekenen en mee kan wegen in welke maneuvres mogelijk zijn, krijg je meer mogelijkheden .

Maar je moet ook lucht- en ruimtevaart gestudeerd hebben of zo wil je er iets zinvols mee kunnen doen...(en dat heb ik niet)

[joho]

Ik heb ook geen lucht- en ruimtevaart gestudeerd hoor. Ik heb nog nooit iets aan een (model)vliegtuig geprogrammeerd. Software ben ik wel goed in, en voor het werk is dit altijd in combinatie met de besturing van een apparaat geweest. Ik ben aan het brainstormen over wat kan, en wat niet natuurlijk. Ik heb modelvliegtuigjes altijd interessant gevonden, en dit lijkt me een leuke hobby. Zeker als ik er een software ei in kwijt kan. Maar ja, waar begin je. Waarschijnlijk het meest concreet door klein te beginnen, samen met modelvlieg enthousiastelingen op een club, leren vliegen.

Waar zit hobbiegewijs nog meer regeltechniek in?

[Mijiru]

joho schreef op donderdag 25 oktober 2012 @ 21:52:
Ik weet dat op het Parallella board tussen de dual-core ARM chip voor algemene zaken, en de Ephiphany multi-core chip nog een FPGA (field programmable gate array, oftewel programmeerbare hardware) zit. Daar kunnen best een paar PWM encoders of andere I/O in geprogrammeerd worden. Als er tenminste nog I/O pootjes op de chip toegankelijk zijn gemaakt met headers ofzo.

"The GPIOs on the Parallella board can be configured to conform to any logical protocol that can be implemented with the 28,000 logic gates within the Zynq device. The Parallella board offers an impressive 2GB/s off board bandwidth through the GPIO pins."

Update: links naar de Architecture/Software Reference Manual toegevoegd aan de main post.

[ Voor 63% gewijzigd door Mijiru op 26-10-2012 00:27 ]

[Sissors]

De vraag is niet of hij het kan, maar of het realistisch is te implementeren. In principe kan je ook een core-i7 direct programmeren zonder er een OS als tussenlaag bij te hebben, in praktijk gaat dat toch niet zo lekker.

Alles qua regeltechniek moet op een RTOS draaien, of zonder OS. Je wil dat niet op een linux besturingssysteem draaien. In theorie de mogelijkheid hebben is iets heel anders dan een praktisch platform hebben. Misschien is dat allemaal prima in orde hoor, maar dat is voor mij vooral afwachten.

Trouwens ik heb eens naar die Zynq gezocht, blijkbaar niet echt een FPGA, maar iets van een ARM/FPGA hybride. Anyway degene met 28k logic gates is bij geen enkele distributeur verkrijgbaar. Zijn grotere broer wel, maar die gaat vanaf 250 dollar ofzo. Nu kan je wel flinke korting krijgen door groter in te kopen, maar om je complete board dan onder de 100 dollar te krijgen lijkt me toch een interessante uitdaging worden. Vooral gezien je ook nog een aparte toolchain moet maken om dat ding te programmeren, gezien het niet bepaald standaard hardware is.

[ Voor 11% gewijzigd door Sissors op 26-10-2012 10:22 ]

[joho]

Het Kickstarter project in ondertussen geslaagd. Nu is het dus wachten tot er in maart de eerste hardware uitkomt (engineering samples iets eerder).

@furby-killer Die Zynq chip in inderdaad een dual core ARM ding met een kleine FPGA. Volgens Adapteva komt de logica die voor toegang tot de Ephiphany chip zorgt beschikbaar met een open licentie. De kleinste Xilinx softwareversie (ISE WebPACK) kan zonder kosten voor deze Zynq variant gebruikt worden. Er zou nog een niet nader gespecificeerde hoeveelheid gates beschikbaar zijn om je eigen logica toe te voegen.

[Garyu]

Het hobby-karakter is natuurlijk wel niet zo makkelijk te handhaven als je al VHDL moet kunnen programmeren om een beetje IO mogelijk te maken?

[Sphere-]

Garyu schreef op zaterdag 27 oktober 2012 @ 14:01:
Het hobby-karakter is natuurlijk wel niet zo makkelijk te handhaven als je al VHDL moet kunnen programmeren om een beetje IO mogelijk te maken?

Het is dan ook geen Arduino . Er zijn genoeg hobbyisten die wel VHDL of Verilog kunnen.
Kunnen we overigens de topic titel niet aanpassen? Ik zie echt niet in wat de RPi ermee te maken heeft. Het impliceert namelijk dat de Parallela een supercomputer is gebaseerd op de RPi.

[ Voor 14% gewijzigd door Sphere- op 27-10-2012 16:33 ]

[Sissors]

In principe is VHDL niet zo heel moeilijk, maar het staat of valt nog steeds bij hun ondersteuning (en in hoeverre er een hype komt, etc). Ik ken de Xilinx suite, prima programma, wat gebrekkig qua documentatie, maar een stuk beter dan de troep waar ik normaal mee moet werken. Echter als je het populair wilt hebben dan moet je eén software omgeving hebben waarvanuit je alles kan programmeren en wat makkelijk in gebruik is.

Zodat als jij bijvoorbeeld een PWM output wilt hebben, dat je makkelijk een PWM blok ergens include en connect met de rest van je systeem. Tuurlijk er zullen sowieso wel downloadbare voorbeelden komen van een PWM blok in je FPGA stoppen, maar als je wilt dat het aanslaat bij hobbyisten dan moet het gemakkelijk in gebruik zijn, en dus 1 software omgeving waarbij je makkelijk kan zeggen: dat is een PWM output, maak het voor mij.

Btw als we toch de titel aanpassen haal meteen de supercomputer gedeelte eruit, ook al staat het tussen aanhalingstekens, het heeft niks met een supercomputer te maken. Noem het dan iets van: "Goedkoop parallel computing platform" ofz.

[Mijiru]

True. Zelfs Parallella is fout gespeld