Материалы по тегу: шины

14.11.2020 [16:44], Алексей Степин

CXL обретает «плоть»: Microchip выпустила первые коипоненты PCI Express 5.0

Стандарт CXL, разработка второй версии которого была недавно закончена, обещает решить большую часть проблем, связанных с системами межсоединений в крупных кластерных системах и суперкомпьютерах. Теория мертва без практики: CXL даже первых версий базируется на возможностях PCI Express 5.0, интерфейса, ещё не реализованного в коммерчески доступных продуктах. Однако с помощью компании Microchip PCIe 5.0, а, значит, и CXL, начинают понемногу обретать «плоть».

Проектирование и реализация высокоскоростных шин обмена данными, таких как PCI Express, является почти искусством. Данные по линиям PCIe передаются на очень высоких частотах, составляющих уже 8 ГГц для версии 4.0. Речь скорее идёт о микроволновой СВЧ-электронике, имеющей свои законы.

При таких частотах исходный импульс сигнала быстро «портится»: помимо обычного затухания, происходит и размытие формы самого импульса. Искажения нарастают по мере увеличения длины линий связи, дополнительные искажения и переотражения сигнала вносит любая неоднородность: места пайки, контакты разъёмов и прочие элементы, а также соседние линии.

Пока речь идёт о платах расширения, бороться с такими проблемами не так сложно, расстояние от процессора до приёмников на борту PCIe-платы измеряется в самом худшем случае десятками сантиметров. Однако CXL провозглашается в качестве стандарта межсоединений в HPC-системах, а значит, длина линий связи будет существенно выше. В простых случаях обычно используются редрайверы — простые аналоговые усилители сигнала, но для целей CXL их недостаточно. Нужны ретаймеры.

Ретаймер же является устройством достаточно сложным, поскольку он должен принимать сигнал входной линии, декодировать его согласно протоколу, а затем, восстановив идеальную форму и длительность, передавать дальше. При этом ретаймер постоянно управляет своими приёмопередающими контроллерами в зависимости от характеристик канала и параметров сигнала. До ноября этого года ретаймеров, способных работать на скоростях PCI Express 5.0, толком и не было, но недавно компания Microchip официально анонсировала новую серию ретаймеров XpressConnect.

Основные размерности каналов PCIe в серверной и HPC-инфраструктуре обычно составляют 8 и 16 линий, поэтому в новой серии ретаймеров представлены чипы PM8658 и PM8659 соответственно. Microchip заявляет, что новинки способны увеличить длину работоспособного канала PCIe 5.0 (32 Гт/с) в три раза и, кроме того, могут выступать и в качестве сплиттеров, разделяя один канал на несколько с меньшим количеством линий.

Устройства отличаются пониженной латентностью, вносимые ими задержки на 80% меньше, нежели предусматривается спецификациями PCI Express. Кроме того, они содержат встроенные средства аппаратной диагностики и анализа целостности сигнала, а поддержка функций безопасности позволяет реализовывать системы на базе CXL 2.0 в наиболее полном варианте.

Новинки уже доступны производителям в небольших пробных партиях, однако информации о ценах Microchip пока не предоставила. Таким образом, инфраструктура PCI Express 5.0, а вместе с ней CXL, начинает обретать «плоть», пусть пока и небыстрыми темпами. Настоящая волна внедрения новых стандартов ожидается в 2023-2025 годах. Напомним также, что Microchip готова и к пришествию нового стандарта оперативной памяти, OMI — она уже поставляет разработчикам и производителям соответствующие контроллеры.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1025391
11.11.2020 [00:09], Алексей Степин

Стандарт Compute Express Link 2.0 финализирован

Проблема эффективной организации многоядерных и многоузловых вычислительных систем известна давно. Даже специально разработанные для этой цели интерконнекты и шины вроде InfiniBand не всегда справляются в достаточной мере. Консорциум CXL видит решение проблемы в развитии одноимённого стандарта, Compute Express Link, использующего PCI Express в качестве основы. Его первая версия увидела свет в марте 2019 года, и всё это время он активно развивался. Теперь официально опубликованы спецификации версии CXL за номером 2.0.

Изначально шина PCI Express — довольно простая система, обычно предусматривающая соединение хост-устройства и клиента по типу «точка-точка». Но для сложных многоузловых вычислительных комплексов таких возможностей явно недостаточно и в CXL реализованы различные протоколы «общения», оптимизированные с учётом трёх видов задач: ввода-вывода (IO), кеширования (Cache) и доступа к памяти (Memory).

Вернее, эта тройственная специализация была описана ещё в старых версиях стандарта CXL, но в версии 2.0 стандарт был существенно доработан. В основе CXL 2.0 по-прежнему лежит PCI Express 5.0 и изменений в скоростных показателях и латентности нет, но протокол получил поддержку коммутирования и шифрования. Также он теперь может работать с устройствами класса persistent memory, такими как память 3D XPoint.

Коммутаторы — важная часть экосистемы PCI Express, такие чипы позволяют искусственно расширять количество доступных линий шины. Конечно, ограничителем пропускной способности всё равно является «восходящий» канал, но, к примеру, ускорители в такой системе благодаря коммутатору могут общаться и между собой, минуя головное устройство.

В CXL 2.0 реализована полная поддержка коммутации, включая возможность расширения системы за счёт подключения дополнительных коммутаторов, допустима работа клиентских и хост-устройств как в режиме 1:1, так и с несколькими хостами сразу, вплоть до 16. При этом поддерживаются средства обеспечения качества обслуживания (QoS). Пока реализована лишь плоская модель коммутации, однако в планах разработчиков CXL присутствует и внедрение многоуровневой модели.

За последние несколько лет популярность устройств класса persistent memory (PMEM) сильно возросла, поскольку энергонезависимая память стала по-настоящему массовой, а кроме того, появились такие решения, как Intel Optane DC Persistent Memory, не слишком уступающие в производительности классической DRAM, но при этом обладающие всеми преимуществами NAND.

Поддержка устройств типа PMEM стала интегральной частью CXL 2.0, и теперь ресурсы такого типа могут объединяться в пулы, доступные в рамках логики CXL.memory. Подобные пулы в CXL-комплексах займут промежуточное место между пулами DRAM и массивами SSD-накопителей, доступ к ним полностью стандартизирован и не зависит от производителя конечных устройств.

Ранние версии CXL не поддерживали какого-либо единого стандарта шифрования, а значит, такая система межсоединений не была по-настоящему безопасной. В версии 2.0 такая поддержка появилась. Она является опциональной, но теперь силами интегрированных в контроллеры CXL 2.0 криптоускорителей шифроваться может любой канал передачи данных в рамках CXL-комплекса.

Использование шифрования может влиять на показатели латентности, однако величина такого «пенальти» зависит от конкретного сценария использования и возможностей контроллеров CXL. При необходимости минимизации задержек поддержку шифрования в системе CXL 2.0 можно будет отключить.

Нововведения, представленные в CXL 2.0, соответствуют современным тенденциям в мире высокопроизводительных вычислений. В частности, реализация поддержки коммутации CXL говорит о том, что разработчики стандарта хорошо знакомы с концепцией дезагрегации серверных ресурсов. Что касается физической модели, то здесь отклонений от PCI Express 5.0 не планируется. Все устройства с поддержкой CXL смогут работать и в «чистом» режиме PCIe, хотя, возможно, с утратой некоторых возможностей.

PLDA уже предлагает IP-блоки с поддержкой CXL 2.0 и PCIe 5.0

PLDA уже предлагает IP-блоки с поддержкой CXL 2.0 и PCIe 5.0

Говорить о рыночных перспективах CXL пока рано, хотя бы потому, что даже реализация 1.0/1.1 требует поддержки PCI Express 5.0, а таких систем на рынке пока нет. Процессоры Intel Sapphire Rapids должны получить такую поддержку, но ожидать их стоит не ранее 2021 года. Ознакомиться подробнее со спецификациями CXL 2.0 можно, отправив запрос по этой ссылке.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1025054
22.04.2020 [20:04], Алексей Степин

IBTA опубликовала спецификации InfiniBand 1.4

Несмотря на победное шествие Ethernet, другая популярная сетевая архитектура, InfiniBand, сдаваться не собирается и продолжает активно развиваться.

Ассоциация IBTA (InfiniBand Trade Association) объявила о ширкой доступности новых спецификаций InfiniBand, имеющих номер версии 1.4.

Mellanox InfiniHost III: карта, сделавшая InfiniBand популярной

Mellanox InfiniHost III: пример раннего InfiniBand: медные кабели CX4 и собственный кеш на борту

Исторически Ethernet как сетевая архитектура не всегда была на лидирующих позициях. Благодаря более высоким скоростям и существенно меньшему уровню задержек технологии InfiniBand удалось стать самой популярной в среде суперкомпьютеров и кластерных систем.

Даже в 2001 году одна линия InfiniBand могла дать 2 Гбит/с. В 2014 году с внедрением стандарта EDR этот показатель достиг 25 Гбит/с на линию, а опубликованный в 2017 году стандарт HDR поднял скорость ещё в два раза, до 50 Гбит/с. Это даёт 200 и 600 Гбит/с при 4 и 12 линиях, соответственно, но Ethernet тем временем покорила барьер 400 Гбит/с и уже вовсю штурмуется планка 800 Гбит/с и подготавливается плацдарм для 1600 Гбит/с.

Mellanox ConnectX-3 сделала InfiniBand действительно популярной и универсальной технологией

Mellanox ConnectX-3 сделала InfiniBand действительно популярной и универсальной сетевой технологией

Тем не менее, InfiniBand всё ещё популярна и развитие технологии продолжается. Организация, отвечающая за развитие стандарта, InfiniBand Trade Association 21 апреля опубликовала два новых тома спецификаций InfiniBand — Specification Volume 1 Release 1.4 и Volume 2 Release 1.4. Первый том содержит всю необходимую информацию о ядре архитектуры IB и описывает работу сетевых адаптеров, коммутаторов и маршрутизаторов, тогда как второй том посвящён электрическим и механическим спецификациям InfiniBand.

Версия 1.4 описывает стандарт со скоростью 100 Гбит/с на линию, сигнальный формат PAM-4 и прямую коррекцию ошибок, позволяющую обеспечить ещё более быстрое и надёжное соединение между узлами IB. Помимо конфигураций 4х и 12х появился новый вариант 2х.

Коммутаторы с поддержкой 40 Гбит/с InfiniBand сегодня доступны даже энтузиастам-одиночкам

Коммутаторы с поддержкой 40 Гбит/с InfiniBand сегодня доступны даже энтузиастам-одиночкам — их можно приобрести менее чем за $100

В новых спецификациях описаны также новые методы QoS и ускорения телеметрии, в частности, мониторинга состояния сетевых портов. Оба тома доступны для скачивания на сайте IBTA, но для их получения требуется бесплатная регистрация. Отметим, что конкуренцию InfiniBand сегодня может составить не столько Ethernet, сколько PCI Express.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1009158
03.04.2020 [13:37], Геннадий Детинич

Консорциумы CXL и Gen-Z объединяют усилия: протоколы станут совместимыми, а возможности расширятся

Консорциумы CXL и Gen-Z сообщили, что их руководящие органы подписали договор о взаимопонимании. Пописанный меморандум раскрывает планы сотрудничества между двумя организациями, обещая совместимые протоколы и расширенные возможности каждого из представленных интерфейсов.

Первые версии спецификаций Gen-Z и CXL (Compute Express Link) вышли, соответственно, в феврале 2018 года и в марте 2019 года. Каждый из этих интерфейсов призван обойти ограничения по пропускной способности, накладываемые на многоядерные и многоузловые конфигурации процессоров и ускорителей.

Как один, так и другой интерфейс отвечают за согласованность кешей множества подключённых решений и обеспечивают минимальные задержки при доступе к вычислительным ресурсам и хранилищам данных на основе ОЗУ или долговременных накопителей.

В то же время интерфейс CXL специализируется на согласованной работе внутри шасси, а интерфейс Gen-Z позволяет согласовывать работу на уровне блоков, стоек и массивов. В целом, участники консорциума Gen-Z поддержали идею Compute Express Link и признали её как дополняющую для развития интерфейса Gen-Z.

В течение прошлого года в консорциум CXL, за организацией которого стоит компания Intel, вошли много компаний, включая AMD и ARM. Дело оставалось за малым ― объединить усилия и добиться совместимости протоколов и архитектур.

Сегодня такой день настал. Консорциумы CXL и Gen-Z договорились организовать совместные смешанные рабочие группы для разработки «мостов» между протоколами обеих спецификаций и сделать всё необходимое, чтобы расширить возможности каждого из стандартов за счёт возможностей другого.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1007478
10.12.2019 [17:34], Владимир Романченко

Whirlpool меняет Wi-Fi на частную 5G-сеть для автономного транспорта на производстве

Whirlpool в партнерстве с AT&T начала внедрение пилотной частной сети 5G на своем предприятии в штате Огайо, США, после случаев сбоя в работе роботизированного транспорта. Остановка перевозок и сбой производственного цикла вызывали помехи в сети Wi-Fi, которая обеспечивала навигацию автономного транспорта.

По словам ИТ-специалистов Whirlpool, полное покрытие производственных цехов сигналом Wi-Fi «наполовину бесполезно», поскольку здания выполнены из металла, конвейерные ленты  находятся  на разных уровнях. Помимо мертвых зон работе роботизированных тележек также мешают различные радиочастотные помехи от старого оборудования.

Внедрение частной сети 5G в производственной сфере, по мнению руководство Whirlpool, сулит быструю передачу данных с низкими задержками и значительно лучшем покрытием и проникновением по сравнению с Wi-Fi. Ранее для этих целей рассматривались частные сети 4G/LTE, но действительно массовыми они не стали. Теперь – ставка на 5G.

Помимо AT&T, над модернизацией беспроводной сети Whirlpool со стандарта Wi-Fi на 5G также работает компания Seegrid – производитель автомобилей с автономным управлением. Как отметили в Seegrid, технически это лишь изменение типа радиоустройства в автомобиле. AT&T, в свою очередь, поставляет 5G-станции для производственных цехов и 5G-оборудование для транспортных средств.

Роботизированный транспорт Seegrid на заводе Whirpool

Роботизированный транспорт Seegrid на заводе Whirpool

В первой фазе переоснащения частная сеть 5G охватит порядка 18,5 тысяч квадратных метров в центре завода. В перспективе ожидается, что AT&T со временем передаст управление инфраструктурой 5G сотрудникам Whirlpool.

Сейчас на фабрике занято порядка 100 автомобилей, и лишь несколько являются роботизированными решениями без водителя. Ожидается, что после развертывания сети 5G парк автономного транспорта увеличится до 80%, а сфера их применения будет расширена.

Для объединения локальных 5G-маршрутизаторов и других устройств в единую сеть на заводе Whirlpool используется уже имеющаяся оптоволоконная инфраструктура. Таким образом, планируется снизить стоимость внедрения и повысить рентабельностью инвестиций в 5G. После развертывания сети 5G на всей площади завода, планируется продолжить ее развитие на складах Whirlpool, где также наблюдаются проблемы с подключением автономного транспорта через Wi-Fi из-за большого числа металлических стеллажей.

Помимо локальной сети, в Whirlpool планируют использовать общедоступную 5G-сеть AT&T для обеспечения резервного подключения к интернету в случае сбоя основного оптоволоконного соединения. По этой причине все устанавливаемые на заводе Whirlpool 5G-маршрутизаторы имеют возможность переключения с оптоволокна на сотовую сеть.

AT&T, в свою очередь, прилагает значительные усилия для позиционирования в качестве партнера для частных сетей 5G под различные решения индустриального интернета вещей. Помимо пилотного проекта с Whirlpool, компания в партнерстве с Samsung также запустила экспериментальную зону 5G в Остине, Техас, предназначенную для оценки и обкатки сценариев использования 5G на производстве.

Постоянный URL: http://servernews.ru/999441
29.08.2019 [18:06], Геннадий Детинич

Компания Tachyum ― «убийца» Intel Xeon ― присоединилась к консорциуму CXL

Как гласит официальный пресс-релиз словацкой компании Tachyum, этот европейский разработчик процессоров общего назначения присоединился к консорциуму Compute Express Link (CXL). По иронии судьбы, CXL продвигает группа компаний во главе с Intel, а Tachyum разработала процессорную архитектуру, которая «должна заменить процессоры Intel Xeon».

Более того, амбиции Tachyum настолько велики, что она призывает выбросить Xeon на свалку истории.

Словацкий стартап Tachyum объявил о себе в 2017 году (компания создана в 2016 году). 

На конференции Hot Chips 2018 компания Tachyum представила проект 7-нм 64-ядерного процессора Prodigy общего назначения, производительность выше, чем у Intel Xeon, а потребление в 10 раз меньше. Также CPU Tachyum Prodigy должны быть 3 раза дешевле решений Intel в пересчёте на показатель MIPS (миллион операций в секунду). Из заявленных интерфейсов можно отметить шину PCIe 5.0 (72 линии) и порты 400 GbE.

Из недостатков ― производство процессора ожидается не раньше следующего года на мощностях TSMC. Попросту говоря, он существует пока только на бумаге.

Новой инициативой Tachyum стало присоединение к консорциуму CXL и, очевидно, приведёт к интеграции в процессор Prodigy совместимого линка. Это не так уж трудно. Интерфейс CXL опирается на спецификации PCI Express 5.0 и использует линии этой шины. Назначение CXL ― создать согласованную среду для работы процессоров и ускорителей (специализированных процессоров) при обращении к кешам и памяти. 

Постоянный URL: http://servernews.ru/993220
19.07.2019 [13:00], Геннадий Детинич

AMD вошла в созданный Intel консорциум Compute Express Link

В марте этого года на горизонте появился очередной интерфейс будущего, призванный оптимизировать работу процессоров с зоопарком всевозможных ускорителей. В последние годы для согласованной работы процессоров с ускорителями придумано много открытых и проприетарных интерфейсов. Поэтому предложенный Intel и группой компаний Alibaba, Cisco, Dell EMC, Facebook, Google, HPE, Huawei и Microsoft стандарт Compute Express Link (CXL) не стал чем-то неожиданным, хотя рискнул добавить путаницы в растущий список межчиповых соединений.

На момент образования консорциума CXL компании AMD, Xilinx, IBM и ARM не вошли в новое индустриальное образование. Они и другие участники рынка компьютерных систем уже заняты разработкой и продвижением аналогичных интерфейсов в лице, например, спецификаций CCIX, OpenCAPI и Gen-Z. Впрочем, консорциум Gen-Z выразил поддержку интерфейсу и консорциуму Compute Express Link, что оставляло надежду, например, на сотрудничество с CXL компаний AMD и ARM.

Так и произошло. Сегодня компания AMD устами главного технолога Марка Пейпермастера (Mark Papermaster) сообщила, что она присоединилась к консорциуму Compute Express Link. В AMD придерживаются принципа участия в перспективных открытых проектах, особенно тех, которые обещают новый уровень в гетерогенных вычислениях. При этом в AMD подчёркивают, что не отказываются от разработки похожих, но имеющих свои специфические особенности интерфейсов CCIX, OpenCAPI и Gen-Z. Все они имеют право на существование для решения своих задач.

Конкретно интерес AMD к интерфейсу Compute Express Link мог быть продиктован тем, что CXL изначально опирается на самый передовой в ближайшей перспективе физический уровень передачи PCI Express 5.0. Другие интерфейсы могут оказаться на его фоне не самыми быстрыми, особенно CCIX, первая версия которого полагается на шину PCIe 4.0. С другой стороны, для CCIX это упрощает выход на рынок, а уж поддержку 5.0 можно добавить позже. 

PLDA

PLDA

Постоянный URL: http://servernews.ru/991014
24.01.2018 [13:30], Сергей Юртайкин

Fortinet показала ИБ-систему для автомобилей

Производитель решений информационной безопасности (ИБ) Fortinet представил функции киберзащиты для автомобилей. Анонс состоялся в рамках презентации компании Renesas, посвященной новейшим автономным решениям для испытательных трасс и другим решениям будущего.

Прототип ИБ-средства для автомобилей, который Fortinet и Renesas разработали совместно, демонстрирует возможности интеграции операционной системы безопасности Fortinet FortiOS с чипом Renesas R-Car H3 в целях защиты подключенных к сети систем транспортных средств, а также облачных служб и приложений.

Созданная автоматизированная интегрированная система безопасности обеспечивает защиту водителя от перехвата злоумышленниками управления автомобилем или приложениями. О сроках коммерческого внедрения решения и технических деталях технологии не сообщается.

В пресс-релизе приводится прогноз, согласно которому к 2025 году число подключенных к сети автомобилей возрастет до 300 млн против 37 млн штук в 2016 году, а годовая прибыль от продаж оборудования для подключенных к сети автомобилей и сопутствующих услуг превысит $250 млрд. 

Постоянный URL: http://servernews.ru/964579
11.12.2017 [21:30], Алексей Степин

OpenCAPI набирает силу: кто поддерживает новинку сегодня?

На прошлой неделе к консорциуму OpenCAPI присоединился ещё один игрок — компания Cavium, которая занимается разработкой серверных ARM-процессоров. Решениями компании заинтересовался производитель суперкомпьютеров Atos, а недавно Аргоннская национальная лаборатория изъявила желание развернуть кластер из серверов на базе этих процессоров. Всё вместе это закладывает основу для создания полноценной альтернативы x86-платформе и нынешнему лидеру списка TOP500, которая будет включать и CPU различных архитектур, и универсальную открытую шину. 

Очевидно, что шина PCI Express в текущем виде неспособна обеспечить уровень производительности, необходимый для подключения между собой процессоров и различных ускорителей. Текущая версия далека от идеала, а недавно представленный стандарт PCI-E 4.0 пока что весьма далёк от внедрения. Собственно говоря, пока что его поддерживают только процессоры IBM POWER9. Но они же предлагают и другой, более совершенный, по мнению создателей, стандарт OpenCAPI, или просто CAPI (Coherent Accelerator Processor Interface). Текущая третья версия совместима с NVLink 2.0, а ведь самые быстрые ускорители NVIDIA используют именно эту шину. Нельзя сказать, что стандарт развивался быстро, но в 2017 году он уже имеет весьма солидную армию последователей.


Ускоритель Alpha Data подключён к процессорному разъёму POWER9 посредством кабеля OpenCAPI

Целый ряд имён имеет свои решения для новой платформы. Mellanox располагает «умными» сетевыми адаптерами Innova-2 с поддержкой OpenCAPI, Molex Electronic Solutions демонстрировала на SC 17 прототип флеш-хранилища с пропускной способностью порядка 200 Гбайт/с. Alpha Data уже предлагает свои платы ускорителей на базе ПЛИС Xilinx UltraScale+, подключаемые непосредственно к процессору POWER9 специальным кабелем. О самой Xilinx нечего и говорить — один из крупнейших разработчиков ПЛИС предлагает целый спектр платформ разработчика OpenCAPI. Скоростная шина требует специальных кабелей, и они есть у Amphenol Corporation.

Прототип Zaius/Barreleye G2

Прототип Zaius/Barreleye G2

Такой гигант в мире накопителей как Western Digital внимательно следит за развитием OpenCAPI и занимается исследованиями в этой области, тестируя прототипы CAPI-памяти и ускорителей. Micron возлагает на OpenCAPI огромные надежды в области создания новой технологии энергонезависимой памяти. Компания Rackspace работает совместно с Google над созданием двухсокетных серверов Zaius/Barreleye G2 на базе POWER9. А где POWER9, там и OpenCAPI, а где Google — там и ускорители различного рода. Tektronix предлагает решения, способные полноценно тестировать решения OpenCAPI, работающие на скоростях 25 Гбит/с и выше. Полноценная отладка поддерживается для скорости 32 Гбит/с.

Сила OpenCAPI в его универсальности и единообразии

Сила OpenCAPI в его универсальности и единообразии

Toshiba также заинтересована в новом стандарте. Она уже работает над созданием собственного кремния, использующего OpenCAPI. По словам представителей компании, решения Toshiba вскоре смогут помочь быстро развернуть инфраструктуру на базе CAPI любому желающему и для любого рода задач. Компания Wistron успешно продемонстрировала на том же мероприятии SC 17 дизайны систем на базе процессоров IBM POWER9. Представитель компании считает OpenCAPI действительно универсальным стандартом, отвечающим задачам, которые будут поставлены перед ИТ-инфраструктурой грядущим десятилетием. Inventec также представила своё видение POWER9, но она концентрирует усилия в направлении внедрения нового стандарта питания с напряжением 48 вольт.

Иными словами, список компаний, интересующихся OpenCAPI, вызывает уважение, начиная с самого «голубого гиганта» и NVIDIA. Можно считать, что поезд тронулся, и в мире появилась серьёзная многопроцессорная, многопоточная и универсальная платформа, способная справиться с любым спектром задач.

Постоянный URL: http://servernews.ru/962736
26.07.2017 [12:20], Алексей Степин

Главным узким местом современных платформ становится PCI Express

Создать идеальную вычислительную платформу ещё никому не удавалось — в любом, даже самом совершенном дизайне обязательно обнаруживались узкие места, так называемые «бутылочные горлышки». В обычных персональных компьютерах и рабочих станциях долгое время основным узким местом были механические накопители данных, в кластерных системах и суперкомпьютерах — межузловые сетевые соединения. Сегодня скорости таких популярных решений, как Ethernet и InfiniBand достигли значений 100‒200 Гбит/с, и впереди, не столь уж далеко, уже просматриваются скорости от 400 Гбит/с и выше. Но с ликвидацией одного «бутылочного горлышка» появилось другое, и аналитики считают, что это шина PCI Express. В наши дни на рынке доминирует стандарт PCIe 3.0, пропускная способность у которого составляет порядка 1 Гбайт/с (8 Гбит/с) на линию, а совокупно этот параметр составляет 32 Гбайт/с на 16 линий в двух направлениях.

Эволюция системных шин

Эволюция системных шин

Да, PCI-SIG не сидит на одном месте и спецификации PCI Express 4.0 определены: ревизия 0.9 принята в июне, первым коммерческим процессором с поддержкой новой технологии станет IBM POWER9. Однако существенная доля рынка принадлежит решениям на базе x86-совместимых процессоров, а пока ни Intel, ни AMD не поддерживают PCIe 4.0 даже в своих последних решениях — чипах Xeon Scalable и Naples EPYC, соответственно. В следующем году мы можем увидеть новые продукты с поддержкой нового стандарта, однако следует понимать, что четвёртая версия основной универсальной шины предусматривает лишь двукратное увеличение скорости передачи данных, что при нынешних темпах роста вычислительных мощностей кластеров и суперкомпьютеров может оказаться недостаточно. В планах PCI-SIG имеется и PCI Express 5.0 (32 Гбит/с на линию, 128 Гбайт/с на 16 линий в двух направлениях), но появления соответствующих спецификаций не следует ждать ранее 2019 года.

Рост пропускной способности и появление новых стандартов

Рост пропускной способности и появление новых стандартов

Основным форм-фактором PCIe в серверных и кластерных системах является слот x8, более производительный x16 используется редко, и почти вся сетевая периферия и дисковые контроллеры используют именно конструктив с восемью линиями. Освоение скоростей порядка 400 Гбит/с как раз и потребует учетверения производительности PCIe 3.0 для того, чтобы однопортовые контроллеры InfiniBand, Ethernet и им подобные решения смогли сохранить конструктив x8, занимающий меньше места, нежели x16. Но найдется место новым скоростям и адаптерам с разъёмом x16. Производительность различных сопроцессоров, как на базе графических чипов и ПЛИС, так и специализированных решений вроде модулярно-логарифмического сопроцессора Осинина, также будет расти, что потребует расширения пропускной способности интерфейса, с помощью которого они будут общаться с другими компонентами системы.

PCI-SIG тестирует новые стандарты

PCI-SIG тестирует новые стандарты

Но внедрение PCI Express 5.0 не будет лёгким. Уже с PCIe 4.0 разработчики столкнулись с рядом проблем, а следующая итерация потребует ещё более жёстких мер по предотвращению утечек, наводок и обеспечению надёжного функционирования интерфейса на экивалентной частоте 32 ГГц. Президент PCI-SIG уверен в успехе и в том, что перехода на оптику не потребуется: PCI Express 5.0 будет использовать более компактные разъёмы с укороченными ключами, выполненные из новых материалов, но обратная механическая и электрическая совместимость с адаптерами стандартов PCIe 3.0 и 4.0 сохранится. Это особенно важно в свете того, что жизнь PCI Express 4.0 на рынке, судя по всему, будет довольно короткой: процессоры IBM POWER9 будут массово поставляться на рынок не ранее 2018 года, а Intel может отложить внедрение PCIe 4.0 до 2019 года в чипах Xeon Cannonlake. Похоже, именно PCIe 5.0 станет новым долгоживущим стандартом, так что разработчикам системных плат, сетевых и иных контроллеров следует задуматься о внедрении этого стандарта уже сейчас.

Пример процессора с интерфейсом Omni-Path

Пример процессора с интерфейсом Omni-Path

Но существует и иное мнение: хотя рост требуемой пропускной способности и может спровоцировать массовый переход производителей аппаратного обеспечения на использование PCI Express 5.0 в районе 2020 года, однако ещё до этого события может вырасти популярность таких шин, как Intel Omni-Path, IBM CAPI/OpenCAPI или NVIDIA NVLink. Собственно, именно задержки с внедрением PCI Express 4.0 вызвали к жизни эти промежуточные решения — но у них есть шанс из промежуточных стать основными там, где требуется высокая скорость соединения как системных компонентов, так и отдельных вычислительных узлов между собой.

Постоянный URL: http://servernews.ru/956003
Система Orphus