Хабрахабр

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

Консорциум CXL представил новый открытый стандарт — Compute Express Link (CXL). 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. Поговорим о технических подробностях и аналогах решения.


/ Wikimedia / CINECA / CC BY

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.

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

Что известно о стандарте

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

Схематически подключение можно изобразить следующим образом:

CXL имеет 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:

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» под GPU, FPGA, ASIC и другие ускорители, в архитектуре пользовательских ПК она, скорее всего, применяться не будет.

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


/ Wikimedia / BiomedNMR / CC BY-SA

Похожие стандарты

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

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

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

Первая спецификация одноименного стандарта вышла летом 2018. CCIX — еще один консорциум, в составе которого числятся именитые корпорации. 0, что позволяет добиться пропускной способности в 25 Гбайт/с. Она основана на PCIe 4.

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

Будущее стандарта

Как минимум два консорциума уже опережают 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 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:

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть