Новый стандарт на базе PCIe 5.0 «свяжет» CPU и GPU — что о нем известно

Консорциум CXL представил ^[1] новый открытый стандарт — Compute Express Link (CXL ^[2]). Он поможет организовать высокоскоростную связь между процессором и другими устройствами — GPU, FPGA и памятью. В основу CXL 1.0 лег интерфейс PCIe 5.0, спецификация которого ожидается в этом году ^[3]. Поговорим о технических подробностях и аналогах решения.

^[4]
/ Wikimedia / CINECA ^[5] / CC BY ^[6]

Зачем потребовался новый стандарт

Потребность в обработке и шифровании больших объемов данных, развитие систем ИИ и алгоритмов МО привели к росту популярности гетерогенных решений. В них процессоры общего назначения работают вместе с ускорителями — графическими процессорами, FPGA и микросхемами ASIC. Каждый компонент специализируется на выполнении конкретной задачи, что повышает производительность системы.

При обработке больших объемов данных (например, в дата-центрах), каналы для обмена информацией между гетерогенными компонентами порой становятся «бутылочным горлышком». Чтобы свести задержки к минимуму ^[7], консорциум CXL (в который входят облачные провайдеры и разработчики оборудования для ЦОД) представил стандарт Compute Express Link.

Что известно о стандарте

Он основан на интерфейсе PCI Express 5.0, предназначенном для подключения серверных компонентов. Это означает, что стандарт будет поддерживать ^[8] пропускную способность между вычислительными элементами до 128 Гбайт/с на 16 линиях. При этом будет использоваться экономное кодирование 128b/130b, реализованное ^[9] еще в PCI Express 3.0.

Схематически подключение можно изобразить следующим образом:

CXL имеет ^[8] три метода интерфейса. Первый — режим ввода-вывода для передачи команд и обновления статусов устройств. Второй — протокол памяти для разделения RAM между хостом и ускорителем. Третий — интерфейс, который обеспечит когерентность памяти.

^{О чем мы пишем в корпоративном блоге:}

• Будущее услуг операторов связи: что нужно клиенту? ^[10]
• Внедрение IPv6 – FAQ для интернет-провайдеров ^[11]
• Борьба с ботнетами и DDoS: функция MiniFirewall в СКАТ DPI ^[12]

Потенциал и недостатки

Шина PCIe 5.0 специально разработана для решения задач, которые требуют максимальной пропускной способности — работы с графическими процессорами, сетевыми технологиями, высоконагруженными системами. Поэтому разработчики CXL ожидают, что новый стандарт будет пользоваться спросом у институтов, занимающихся машинным обучением, и операторов дата-центров. Поскольку технология «заточена ^[8]» под GPU, FPGA, ASIC и другие ускорители, в архитектуре пользовательских ПК она, скорее всего, применяться не будет.

В ИТ-сообществе есть мнение, что новый стандарт может не получить широкого распространения. Так как в отрасли и так достаточно ^[13] аналогичных стандартов и спецификаций, например CCIX и GenZ (о них мы поговорим ниже). Широкой адаптации стандарта может помешать модель его распространения. Хотя Compute Express Link и является открытым стандартом, доступ к его полной спецификации имеют только члены консорциума ^[14]. И пока непонятно, будут ли они конкурировать друг с другом на рынке после релиза.

/ Wikimedia / BiomedNMR ^[15] / CC BY-SA ^[16]

Похожие стандарты

Как мы упоминали выше, у CXL есть несколько аналогов, среди которых GenZ и CCIX.

Спецификация шины GenZ, которую называют ^[17] «возможным преемником PCIe», вышла ^[18] в феврале 2018. В ее разработке приняли участие около пятидесяти крупных ИТ-компаний. Цель создания стандарта не отличается от целей CXL — повысить скорость обмена данными между процессором, памятью и графическими картами.

Представители консорциума утверждают ^[19], что Gen-Z обходит ограничение связи точка-точка, которое присутствует ^[9] в PCIe, и обращается к памяти напрямую. Спецификация уже готова и лежит ^[20] в открытом доступе на сайте консорциума.

CCIX — еще один консорциум ^[21], в составе которого числятся ^[22] именитые корпорации. Первая спецификация ^[23] одноименного стандарта вышла ^[24] летом 2018. Она основана на PCIe 4.0, что позволяет добиться пропускной способности в 25 Гбайт/с.

Концепцию архитектуры на базе первой спецификации CCIX уже реализовала компания Xilinx в своем чипе Versal на FPGA ^[25]. В ближайшее время CCIX планируют внедрить и другие игроки рынка, некоторые из них уже представили ^[26] тестовые реализации.

Будущее стандарта

Как минимум два консорциума уже опережают ^[1] CXL по скорости разработки спецификаций. Однако есть шанс, что достоинства стандарта PCIe 5.0 помогут CXL опередить конкурентов и стать отраслевым стандартом для производителей процессоров и гетерогенных систем. Устройства на базе этой технологии помогут ^[7] ускорить работу с данными в ЦОД и облаке, найдут применение в области разработки систем ИИ и HPC-решений.

^{Что еще почитать в нашем блоге на Хабре:}

• Анонсировали USB4: что известно о стандарте ^[27]
• SDN запустят в космос: зачем это нужно ^[28]
• Программируемые вентильные матрицы: чем они помогут сетям 5G ^[25]

Автор: VASExperts

Источник ^[29]