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一种将改写处理器和内存联系的敞开式接口技能

Gen-Z联盟展现新一代内存的敞开互连原型,瞄准以内存为中心的运算架构划,方案将自2019年起导入商用,首要将从现正开发中的高性能DRAM模块开端;估计将推翻现有的内存和处理器规划......

Gen-Z联盟(Gen-Z Consortium)在日前举办的2017年闪存高峰会(Flash Memory Summit)展现其无需特定内存的互连原型,并方案自2019年起用于新一代的耐久型内存;估计它可能首要用于现正开发中的高性能DRAM模块。

来自Hewlett-Packard Enterprise (HPE)、Western Digital (WD)、Lam Research以及其他公司的主管指出,新的内存类型将推翻现有的内存和处理器规划,而Gen-Z联盟将会是这一过程中的重要推手。

长久以来,新式的相变、电阻和磁阻式内存一向着眼于成为闪存与DRAM的替代或弥补技能。到现在为止,这些新式的内存也现已琢磨出一些较小的利基商场了。

Lam Research首席技能官Rick Gottscho表明,“有些新的内存看起来就像DRAM一样快,并继续改进而使其变得更快。”他预期当今的平面DRAM规划终究将到达微缩限制。

Gottscho等人更着重,新式内存的崇高使命在于成为新一代处理器的中心。他以未来的机器学习芯片概念为例表明,“神经网络的权重无法像数字定量一样贮存,而是作为模仿电阻值贮存⋯⋯突触到突触,如此就不至于存在芯片外,而能完成极端快速的数据传输⋯⋯让内存芯片成为计算机!”
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WD描绘了一个相似的概念,显现耐久型内存周围将围绕着选用敞开指令集的很多低闸数处理器。该公司宣告将在2020年以前推出可变电阻式内存(ReRAM),并支撑Gen-Z互连以及RISC-VISA。 1 WD SCM system_1502398745图1:WD描绘以内存为中心的运算架构 (来历:Western Digital)

WD首席技能官Martin Fink在宣布专题演说时表明:“处理器专有接口的概念并没什么含义。”他着重,所有的新式内存都将发挥作用。

HPE 3Par贮存部分首席软件架构师Siamak Nazari以为:“转型至新式内存将跟随硬盘转型至闪存的相同途径,首要发生在快取层。例如我们的首款新式内存产品看来好像相当传统,但它添加了新的快取层,终究还必须交融贮存与运算,才干获得最大优势。”

新式DIMM减缩接脚数 进步速度与容量

首要导入Gen-Z互连技能的首款内存在上一年10月宣布,它可能会是搭载新式DIMM的DRAM。

包含HPE以及至少别的两家公司都运用Gen-Z来界说模块——封装更高容量、以更高数据速率履行,并且运用较当今DIMM更少80%的接脚。新的模块将有助于弥合与2.5D仓库芯片(支撑更高数据率,但本钱更高且容量较低)之间的间隔。

多处理器可直接存取新的模块。这种途径不只削减数据复制的推迟,并简化处理器毛病的康复程序。

Gen-Z将完成支撑非对称读写操作的DIMM,以及当今DIMM所运用的对称型式。随着DRAM微缩电容器至其实体极限,有些人重视于其可能开端体现出新特性,而使非对称衔接具有价值。

Gen-Z的使命是在嵌入式PCI Express或以太网络模块中,运用串行解串器(SerDes)衔接处理器和内存。根据所运用的PCIe或以太网络代代,别离供给了一系列的数据速率挑选。

许多工程师都在呼吁运用112G接口,为内存模块打造每秒400GBytes的传输速率,但这估计要到2020年今后才干完成。当今的28G NRZ和56G PAM-4接口更可能成为首款商业产品,时间点大约是在2019年左右。 2 GenZ uses_1502398820Gen-Z瞄准应用于广泛的处理器和内存 (来历:Gen-Z)

根据以太网络的途径运用802.3电子层的优化版别,为不同的数据速率和间隔供给各种实体接口支撑,包含为封装于机架内独立外壳的模块供给40dB超长间隔的支撑。此外,该途径还可支撑突发形式传输,进一步完成节能。

其他工程师还看好在运用PCIe Gen3的处理器中导入8GT/s SerDes的可能性。此外,该开展方向也有助于未来的芯片开展至支撑16GT/s和32GT/s传输速率的PCIe Gen4和Gen5版别。

IBM则为其行将推出的Power9处理器打造根据OpenCAPI接口的规划。Gen-Z支撑网状网络、交换机与通明路由器拓扑,以及OpenCAPI所欠缺的内存、贮存语义与硬件强制安全功用。但是,Gen-Z规范至少要到今年年底后才会完善,因而,IBM在这方面存在领先一年上市的优势。

英特尔(Intel)期望可以一起在OpenCAPI和Gen-Z上获得成功。其Apache Pass内存模块将选用现在出货中SSD所用的3DXP芯片,并估计在下一年开端出货。

英特尔的3DXP芯片支撑DRAM与闪存间的推迟,并可进步容量。Apache Pass模块估计将运用DD4或DDR5接口,并可能包含一些英特尔的专有协议。

JEDEC和SNIA的JESD248 DDR4 NVDIMM-N规范荣获最佳展品奖。该规范界说了NAND闪存模块——估计接下来将获得许多公司选用,以扩展内部存储器数据库或供给新的快取层。

估计2019年导入商用

Gen-Z将免费与联盟成员共享支撑根本读/写操作的RTL,可用于控制器、交换机和网桥。展会中也将展现选用程序代码的FPGA。

现在已有一款商用Gen-Z网桥(开始针对处理器专有的一致性衔接接口)正开发中,以及至少两款规划别离用于Gen-Z媒体控制器和交换机。

规划人员必须赶快决议是否将Gen-Z嵌入于至少一款处理器中,这些处理器估计要到2020年之后出货,但它们必须在硬件中支撑Gen-Z,才干到达最高数据速率和最低推迟。 3 GenZ in CPUs x 800_1502399094图3:Gen-Z将改写处理器和内存联系

HPE现已打造出以内存为中心的计算机原型了,选用的即是Gen-Z的前期版别。此外,该联盟也为多家公司认可的衔接器加以界说。HPE研究人员兼Gen-Z创办人之一的Michael Krause表明:“它尽管不是一个巨大的生态体系,但正在生长中。”

从2011年开端的这项作业开始集中于智能手机,现在则看到服务器以及其他的数据中心设备成为更有赢利的方针。HPE的另一个动机是为其新式内存——忆阻器在寻觅新商场之前预先铺路。

Krause表明,Gen-Z旨在成为通用的协议,广泛支撑读/写、加载/贮存以及缓冲区放置和获取。“当算术逻辑单元(ALU)与内存通讯时,我企图让运算回到一开端。这种简略的形式为软件大幅削减开支,并且近来有很多人都在问怎么破解内存和贮存软件仓库。”

该联盟最近发布了新版规范,并从芯片和体系规划人员及其客户处获得了反应。Krause说:“我还从前与一家银行攀谈,发现他们对于Gen-Z内建安全更感兴趣。”

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